KR20200130175A - 도포 처리 방법, 도포 처리 장치 및 기억 매체 - Google Patents

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

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KR20200130175A
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유사쿠 하시모토
코우스케 요시하라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

막 두께의 균일성 향상에 유효한 도포 처리 방법을 제공한다. 도포 처리 방법은, 기판의 표면과 노즐과의 간격이 정해진 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 노즐로부터 기판의 표면의 중심으로 성막액을 공급하는 것과, 노즐로부터 기판의 표면으로 성막액이 공급되는 기간 중에, 성막액이 원심력으로 노즐의 외주로부터 기판의 주연측으로 확산되도록, 기판의 표면의 중심을 통과하는 축선 둘레로 제 1 회전 속도로 기판을 회전시키는 것과, 노즐로부터 기판의 표면으로의 성막액의 공급이 정지된 후에, 성막액이 원심력으로 더 확산되도록, 축선 둘레로 제 2 회전 속도로 기판을 회전시키는 것을 포함하고, 도포용 간격은, 노즐로부터의 성막액의 토출을 정지시키면 노즐과 기판의 표면과의 사이에 성막액을 유지할 수 있도록 설정되어 있다.

Description

도포 처리 방법, 도포 처리 장치 및 기억 매체 {COATING METHOD, COATING APPARATUS AND RECORDING MEDIUM}
본 개시는 도포 처리 방법, 도포 처리 장치 및 기억 매체에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 기판 유지부에 유지된 기판을 회전시키는 회전부와, 기판 유지부에 유지된 기판의 표면에 도포액을 공급하는 공급부와, 기판 유지부에 유지된 기판의 상방의 정해진 위치에 마련되어 있고, 회전부에 의해 회전하는 기판의 상방의 기류를 임의의 위치에서 국소적으로 변화시키는 기류 제어판을 가지는 도포 처리 장치가 개시되어 있다.
일본특허공개공보 2012-238838호
본 개시는 막 두께의 균일성 향상에 유효한 도포 처리 방법을 제공한다.
본 개시의 일측면에 따른 도포 처리 방법은, 기판의 표면과 노즐과의 간격이 정해진 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 노즐로부터 기판의 표면의 중심으로 성막액을 공급하는 것과, 노즐로부터 기판의 표면으로 성막액이 공급되는 기간 중에, 성막액이 원심력으로 노즐의 외주로부터 기판의 주연측으로 확산되도록, 기판의 표면의 중심을 통과하는 축선 둘레로 제 1 회전 속도로 기판을 회전시키는 것과, 노즐로부터 기판의 표면으로의 성막액의 공급이 정지된 후에, 성막액이 원심력으로 더 확산되도록, 축선 둘레로 제 2 회전 속도로 기판을 회전시키는 것을 포함하고, 도포용 간격은, 노즐로부터의 성막액의 토출을 정지시키면 노즐과 기판의 표면과의 사이에 성막액을 유지할 수 있도록 설정되어 있다.
본 개시에 따르면, 막 두께의 균일성 향상에 유효한 도포 처리 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 기판 액 처리 시스템의 개략 구성을 예시하는 모식도이다.
도 2는 도포 유닛의 개략 구성을 예시하는 모식도이다.
도 3은 제어부의 기능적인 구성을 예시하는 블록도이다.
도 4는 제어부의 하드웨어 구성을 예시하는 블록도이다.
도 5는 도포 처리 순서를 예시하는 순서도이다.
도 6은 도포 처리 순서를 예시하는 순서도이다.
도 7은 도포 처리 순서를 예시하는 순서도이다.
도 8은 프리웨트액의 도포에 있어서의 웨이퍼의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 9는 냉각이 개시되고, 덮개가 닫힐 때의 웨이퍼의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 10은 레지스트액의 공급 중에 있어서의 웨이퍼의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 11은 레지스트액의 공급 정지 및 확산에 있어서의 웨이퍼의 상태를 나타내는 모식도이다.
[기판 처리 시스템]
기판 처리 시스템(1)은, 기판에 대하여, 감광성 피막의 형성, 당해 감광성 피막의 노광 및 당해 감광성 피막의 현상을 실시하는 시스템이다. 처리 대상의 기판은, 예를 들면 반도체의 웨이퍼(W)이다. 감광성 피막은 예를 들면 레지스트막이다. 기판 처리 시스템(1)은 도포·현상 장치(2)와 노광 장치(3)를 구비한다. 노광 장치(3)는 웨이퍼(W)(기판) 상에 형성된 레지스트막(감광성 피막)의 노광 처리를 행한다. 구체적으로, 액침 노광 등의 방법에 의해 레지스트막의 노광 대상 부분에 에너지선을 조사한다. 도포·현상 장치(2)는 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 레지스트막을 형성하는 처리를 행하고, 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다.
<도포 처리 장치>
이하, 도포 처리 장치의 일례로서, 도포·현상 장치(2)의 구성을 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 도포·현상 장치(2)는 캐리어 블록(4)과, 처리 블록(5)과, 인터페이스 블록(6)과, 제어부(100)를 구비한다.
캐리어 블록(4)은 도포·현상 장치(2) 내로의 웨이퍼(W)의 도입 및 도포·현상 장치(2) 내로부터의 웨이퍼(W)의 반출을 행한다. 예를 들면 캐리어 블록(4)은 웨이퍼(W)용의 복수의 캐리어(C)를 지지 가능하며, 전달 암(A1)을 내장하고 있다. 캐리어(C)는 예를 들면 원형의 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한다. 전달 암(A1)은 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(5)으로 전달하고, 처리 블록(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(C) 내로 되돌린다.
처리 블록(5)은 복수의 처리 모듈(11, 12, 13, 14)을 가진다. 처리 모듈(11, 12, 13)은 도포 유닛(U1)과, 열 처리 유닛(U2)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 암(A3)을 내장하고 있다.
처리 모듈(11)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막을 형성한다. 처리 모듈(11)의 도포 유닛(U1)은 하층막 형성용의 성막액을 웨이퍼(W) 상에 도포한다. 처리 모듈(11)의 열 처리 유닛(U2)은 하층막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다.
처리 모듈(12)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 하층막 상에 레지스트막을 형성한다. 처리 모듈(12)의 도포 유닛(U1)은 레지스트막 형성용의 성막액(이하, '레지스트액'이라 함)을 하층막 상에 도포한다. 처리 모듈(12)의 열 처리 유닛(U2)은 레지스트막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다.
처리 모듈(13)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 레지스트막 상에 상층막을 형성한다. 처리 모듈(13)의 도포 유닛(U1)은 상층막 형성용의 성막액을 레지스트막 상에 도포한다. 처리 모듈(13)의 열 처리 유닛(U2)은 상층막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다.
처리 모듈(14)은 현상 유닛(U3)과, 열 처리 유닛(U4)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 암(A3)을 내장하고 있다.
처리 모듈(14)은 현상 유닛(U3) 및 열 처리 유닛(U4)에 의해, 노광 후의 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 현상 유닛(U3)은 노광이 끝난 웨이퍼(W)의 표면 상에 현상액을 도포한 후, 이를 린스액에 의해 씻어냄으로써, 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 열 처리 유닛(U4)은 현상 처리에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 열 처리의 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) 내에 있어서의 캐리어 블록(4)측에는 선반 유닛(U10)이 마련되어 있다. 선반 유닛(U10)은 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U10)의 근방에는 승강 암(A7)이 마련되어 있다. 승강 암(A7)은 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 인터페이스 블록(6)측에는 선반 유닛(U11)이 마련되어 있다. 선반 유닛(U11)은 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은 노광 장치(미도시)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다. 예를 들면 인터페이스 블록(6)은, 전달 암(A8)을 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 전달 암(A8)은 선반 유닛(U11)에 배치된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로 전달하고, 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 선반 유닛(U11)으로 되돌린다.
제어부(100)는 예를 들면 이하의 순서로 도포·현상 처리를 실행하도록 도포·현상 장치(2)를 제어한다. 우선 제어부(100)는, 캐리어(C) 내의 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 반송하도록 전달 암(A1)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(11)용의 셀에 배치하도록 승강 암(A7)을 제어한다.
이어서 제어부(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(11) 내의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)으로 반송하도록 반송 암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 이 후 제어부(100)는, 하층막이 형성된 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(12)용의 셀에 배치하도록 승강 암(A7)을 제어한다.
이어서 제어부(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(12) 내의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)으로 반송하도록 반송 암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 하층막 상에 레지스트막을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 이 후 제어부(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(13)용의 셀에 배치하도록 승강 암(A7)을 제어한다.
이어서 제어부(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(13) 내의 각 유닛으로 반송하도록 반송 암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 상층막을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 이 후 제어부(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U11)으로 반송하도록 반송 암(A3)을 제어한다.
이어서 제어부(100)는, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 노광 장치로 송출하도록 전달 암(A8)을 제어한다. 이 후 제어부(100)는, 노광 처리가 실시된 웨이퍼(W)를 노광 장치로부터 받아, 선반 유닛(U11)에 있어서의 처리 모듈(14)용의 셀에 배치하도록 전달 암(A8)을 제어한다.
이어서 제어부(100)는, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(14) 내의 각 유닛으로 반송하도록 반송 암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 레지스트막에 현상 처리를 실시하도록 현상 유닛(U3) 및 열 처리 유닛(U4)을 제어한다. 이 후 제어부(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 암(A3)을 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 캐리어(C) 내로 되돌리도록 승강 암(A7) 및 전달 암(A1)을 제어한다. 이상으로 도포·현상 처리가 완료된다.
또한, 기판 처리 장치의 구체적인 구성은, 이상에 예시한 도포·현상 장치(2)의 구성에 한정되지 않는다. 기판 처리 장치는 도포 유닛(U1)과, 이를 제어 가능한 제어부(100)를 구비하고 있으면 어떠한 것이어도 된다.
<도포 유닛>
이어서, 처리 모듈(12)의 도포 유닛(U1)의 구성을 구체적으로 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 도포 유닛(U1)은 회전 유지부(20)와, 액 공급부(30, 40)와, 노즐 반송부(50, 60)와, 컵(70)과, 개폐부(80)와, 냉각부(90)를 가진다.
회전 유지부(20)는, 웨이퍼(W)를 이면(Wb)측으로부터 유지하여 회전시킨다. 예를 들면 회전 유지부(20)는, 유지부(21)와 회전 구동부(22)를 가진다. 유지부(21)는 표면(Wa)을 위로 하여 수평하게 배치된 웨이퍼(W)의 중심부(중심을 포함하는 부분)를 이면(Wb)측으로부터 지지하고, 당해 웨이퍼(W)를 예를 들면 진공 흡착 등에 의해 유지한다. 회전 구동부(22)는 예를 들면 전동 모터 등을 동력원으로서, 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 연직인 축선(Ax1) 둘레로 유지부(21)를 회전시킨다. 이에 의해 웨이퍼(W)도 회전한다.
액 공급부(30)는 유지부(21)가 유지하는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 레지스트액을 공급한다. 예를 들면 액 공급부(30)는, 점도가 5 cP 이하인 레지스트액을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 공급한다. 예를 들면 액 공급부(30)는, 노즐(31)과, 액원(32)과, 밸브(33)를 포함한다. 노즐(31)은 하방으로 레지스트액을 토출한다. 액원(32)은 노즐(31)에 레지스트액을 공급한다. 예를 들면 액원(32)은, 레지스트액을 저류하는 탱크 및 레지스트액을 압송하는 펌프 등을 포함한다. 밸브(33)는 액원(32)으로부터 노즐(31)로의 레지스트액의 유로를 개폐한다. 밸브(33)는 레지스트액의 유로의 개방도를 조절할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 이에 의해, 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출량을 조절하는 것이 가능해진다.
액 공급부(40)는 유지부(21)가 유지하는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 프리웨트액을 공급한다. 예를 들면 액 공급부(40)는, 시너 등의 유기 용제를 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 공급한다. 예를 들면 액 공급부(40)는, 노즐(41)과, 액원(42)과, 밸브(43)를 포함한다. 노즐(41)은 하방으로 프리웨트액을 토출한다. 액원(42)은 노즐(41)에 프리웨트액을 공급한다. 예를 들면 액원(42)은, 프리웨트액을 저류하는 탱크 및 프리웨트액을 압송하는 펌프 등을 포함한다. 밸브(43)는 액원(42)으로부터 노즐(41)로의 프리웨트액의 유로를 개폐한다. 밸브(43)는 프리웨트액의 유로의 개방도를 조절할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 이에 의해, 노즐(41)로부터의 프리웨트액의 토출량을 조절하는 것이 가능해진다.
노즐 반송부(50)는 액 공급부(30)의 노즐(31)을 반송한다. 예를 들면 노즐 반송부(50)는, 수평 반송부(51)와, 승강부(52)를 가진다. 수평 반송부(51)는 예를 들면 전동 모터 등을 동력원으로서 노즐(31)을 수평인 반송 라인을 따라 반송한다. 승강부(52)는 예를 들면 전동 모터 등을 동력원으로서 노즐(31)을 승강시킨다.
노즐 반송부(60)는 액 공급부(40)의 노즐(41)을 반송한다. 예를 들면 노즐 반송부(60)는 수평 반송부(61)와, 승강부(62)를 가진다. 수평 반송부(61)는 예를 들면 전동 모터 등을 동력원으로서 노즐(41)을 수평인 반송 라인을 따라 반송한다. 승강부(62)는 예를 들면 전동 모터 등을 동력원으로서 노즐(41)을 승강시킨다.
컵(70)은 웨이퍼(W)를 유지부(21)와 함께 수용하고, 웨이퍼(W)로부터 털어내진 각종 처리액(예를 들면 레지스트액 및 프리웨트액)을 회수한다. 컵(70)은 웨이퍼(W)의 반입·반출용의 개구(71)를 상부에 가진다. 또한 컵(70)은, 우산부(72)와, 배액부(73)와, 배기부(74)와, 배기 밸브(75)를 가진다. 우산부(72)는 유지부(21) 아래에 마련되어 있고, 웨이퍼(W)로부터 털어내진 각종 처리액을 컵(70) 내의 외주측의 배액 영역(70a)까지 유도한다. 배액부(73)는 배액 영역(70a)에서 우산부(72)보다 하방에 마련되어 있고, 우산부(72)에 의해 배액 영역(70a)으로 유도된 처리액을 컵(70) 밖으로 배출한다. 배기부(74)는, 배액 영역(70a)보다 내측의 배기 영역(70b)에 있어서 우산부(72)보다 하방에 마련되어 있고, 컵(70) 내의 가스를 컵(70) 밖으로 배출한다. 배기 밸브(75)는 배기부(74)에 의한 가스의 배출 유로를 개폐한다.
개폐부(80)는, 컵(70)의 개구(71)를 개폐한다. 예를 들면 개폐부(80)는, 덮개 부재(81)와 개폐 구동부(82)를 가진다. 덮개 부재(81)는 개구(71)를 폐색하는 판 형상 부재이다. 덮개 부재(81)는 개구(71)를 폐색했을 때에 웨이퍼(W)(유지부(21)가 유지하는 웨이퍼(W))의 표면(Wa)의 중심부(중심을 포함하는 부분)에 대향하는 위치에, 노즐(31)을 삽입하기 위한 노즐 삽입구(83)를 가진다. 개폐 구동부(82)는 예를 들면 전동 모터 등을 동력원으로서, 개구(71)를 폐색하는 닫힘 위치와, 개구(71)를 개방하는 열림 위치와의 사이에서 덮개 부재(81)를 이동시킨다.
냉각부(90)는 유지부(21)가 유지하는 웨이퍼(W)의 적어도 일부를 냉각한다. 예를 들면 냉각부(90)는, 유지부(21)가 웨이퍼(W)를 유지하는 영역보다 외측의 환상 영역을 냉각한다. 예를 들면 냉각부(90)는, 냉각액을 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 공급한다. 일례로서 냉각부(90)는, 노즐(91)과 액원(92)과 밸브(93)를 가진다. 냉각액은 예를 들면 이소프로필 알코올(IPA), 시너 또는 아세톤 등의 휘발성의 용제이다.
노즐(91)은 유지부(21)의 주위에 마련되어 있고, 유지부(21)가 유지하는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 향해 냉각액을 토출한다. 회전 유지부(20)에 의한 웨이퍼(W)의 회전 중에, 노즐(91)로부터 이면(Wb)으로 냉각액이 공급되면, 상기 환상 영역이 냉각된다. 노즐(91)에 의한 냉각액의 토출 방향은, 웨이퍼(W)의 주연(Wc)측으로 기울어져 있어도 된다. 액원(92)은 노즐(91)에 냉각액을 공급한다. 예를 들면 액원(92)은, 냉각액을 저류하는 탱크 및 냉각액을 압송하는 펌프 등을 포함한다. 밸브(93)는 액원(92)으로부터 노즐(91)로의 냉각액의 유로를 개폐한다. 밸브(93)는 냉각액의 유로의 개방도를 조절할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 이에 의해, 노즐(91)로부터의 냉각액의 토출량을 조절하는 것이 가능해진다.
또한, 웨이퍼(W)를 냉각하는 방법은, 반드시 웨이퍼(W)로의 냉각액의 공급에 한정되지 않는다. 예를 들면 냉각부(90)는, 노즐(91)로부터 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로 냉각용의 가스를 토출하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 냉각부(90)는 컵(70) 내의 가스를 냉각함으로써 간접적으로 웨이퍼(W)를 냉각하도록 구성되어 있어도 된다.
이와 같이 구성된 도포 유닛(U1)은, 제어부(100)에 의해 제어된다. 제어부(100)는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 정해진 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중심으로 레지스트액을 공급하도록 액 공급부(30) 및 노즐 반송부(50)를 제어하는 것과, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액이 공급되는 기간 중에, 레지스트액이 원심력으로 노즐(31)의 외주로부터 웨이퍼(W)의 주연(Wc)측으로 확산되도록, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중심을 통과하는 축선(Ax1) 둘레로 제 1 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시키고, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지된 후에, 레지스트액이 원심력으로 더 확산되도록, 상기 축선(Ax1) 둘레로 제 2 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시키도록 회전 유지부(20)를 제어하는 것을 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 제어부(100)는 기능 상의 구성(이하, '기능 모듈'이라고 함)으로서, 액 공급 제어부(111)와, 액 공급 제어부(112)와, 노즐 반송 제어부(113)와, 노즐 반송 제어부(114)와, 회전 제어부(115)와, 개폐 제어부(116)와, 냉각 제어부(117)를 가진다.
액 공급 제어부(111)는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 상기 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 액 공급부(30)에 의해, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중심으로 레지스트액을 공급시킨다. 도포용 간격은 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출을 정지시키면 노즐(31)과 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과의 사이에 레지스트액을 유지할 수 있도록 설정되어 있다. 노즐(31)과 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과의 사이에 레지스트액을 유지한다는 것은, 노즐(31)의 하단면(31a)과 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 양방이 레지스트액에 접한 상태에서, 레지스트액을 하단면(31a)과 표면(Wa)과의 사이에 두는 것을 의미한다. 도포용 간격은 노즐(31)의 내경(ID1)의 3 배 이하이다. 도포용 간격은 노즐(31)의 내경(ID1)의 2 배 이하여도 된다.
또한, 도포용 간격이 레지스트액의 액막(레지스트액의 공급에 의해 표면(Wa) 상에 형성되는 액막)의 막 두께 이하이면, 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출을 정지시켜도 노즐(31)과 표면(Wa) 사이에는 레지스트액이 유지된다. 도포용 간격이 레지스트액의 액막의 막 두께보다 커도, 하단면(31a)과 레지스트액 사이의 밀착력이 레지스트액의 무게 이상이 되도록 도포용 간격이 마련되어 있음으로써, 하단면(31a)과 표면(Wa) 사이에 레지스트액이 유지된다. 도포용 간격이 레지스트액의 액막의 막 두께보다 큰, 즉 하단면(31a)이 액막보다 위에 위치하면, 레지스트액과 웨이퍼(W)의 착액부로부터 웨이퍼(W)의 외주를 향해 레지스트액이 보다 균일하게 확산되기 쉬워진다. 또한, 하단면(31a)에의 레지스트액의 부착 영역이 작게 억제되므로, 레지스트 공급 정지 및 그 후의 레지스트액의 노즐(31) 내로의 인입(석 백) 시에 레지스트액이 하단면(31a)에 잔류하기 어려워진다.
도포용 간격은, 하단면(31a)과 표면(Wa) 사이에 형성되는 레지스트액의 액주(液注)에 잘록한 부분이 생기도록 설정되어 있어도 된다. 환언하면, 도포용 간격은, 하단면(31a)과 표면(Wa) 사이에 머무는 레지스트액이, 하단면(31a)측으로부터 표면(Wa)을 향해 일단 잘록해지고 나서 서서히 넓어지는 기둥 형상이 되도록 설정되어 있어도 된다. 이 때문에 도포용 간격이 액막의 막 두께 이하인 경우와 비교하여, 액막에 대한 레지스트액의 착액 영역이 작아진다. 이 경우, 액막에 대한 레지스트액의 착액 영역이 더 작아진다.
노즐(31)의 하단면(31a)에 있어서, 개구를 둘러싸는 환상 부분의 폭은, 개구의 내경(ID1) 미만이어도 된다. 하단면(31a)의 대부분이, 표면(Wa)에 대하여 비평행하게 되어 있어도 된다. 예를 들면 하단면(31a)은, 그 외주측을 향함에 따라 표면(Wa)으로부터 멀어지도록 경사져 있어도 된다. 또한, 하단면(31a)은 그 내주측을 향함에 따라 표면(Wa)으로부터 멀어지도록 경사져 있어도 된다. 또한, 하단면(31a)은 그 외주측 및 내주측을 향함에 따라 표면(Wa)으로부터 멀어지도록 경사져 있어도 된다. 환언하면, 하단면(31a)에 있어서 외주와 내주 사이의 부분이 표면(Wa)측으로 돌출되어 있어도 된다. 또한, 하단면(31a)에 있어서 외주와 내주 사이의 부분이, 표면(Wa)측으로 볼록한 곡면으로 되어 있어도 된다. 모두, 하단면(31a)에 부착한 레지스트액이 하단면(31a)으로부터 멀어지기 쉬워져, 하단면(31a)에의 액 잔류가 발생하기 어려워질 것이 기대된다.
액 공급 제어부(111)는 레지스트액이 웨이퍼(W)의 주연(Wc)에 도달하기 전에, 액 공급부(30)에 의해 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출을 정지시켜도 된다. 액 공급 제어부(111)가 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출을 정지시키는 타이밍은, 당해 타이밍에 있어서 레지스트액이 도달하는 위치가 웨이퍼(W)의 중심으로부터 웨이퍼(W)의 반경의 0.3 ~ 1.0 배(0.4 ~ 0.8 배여도 됨)의 위치가 되도록 설정되어 있어도 된다. 액 공급 제어부(111)가 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출을 정지시키는 타이밍은, 당해 타이밍에 있어서 레지스트액이 상기 환상 영역(냉각 대상의 영역)에 이르도록 설정되어 있어도 된다. 액 공급 제어부(111)는 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액을 공급할 시, 점도가 5 cP 이하인 레지스트액을 매초 0.2 cc 이하의 유량으로 노즐(31)로부터 토출시키도록 액 공급부(30)를 제어해도 된다.
액 공급 제어부(112)는, 액 공급 제어부(111)가 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액을 공급시키기 전에, 액 공급부(40)에 의해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 프리웨트액을 공급시킨다.
노즐 반송 제어부(113)는, 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 프리웨트액의 공급 전에, 수평 반송부(61)에 의해 노즐(41)을 웨이퍼(W)의 중심의 상방에 배치하도록 노즐 반송부(60)를 제어한다. 이 후 노즐 반송 제어부(113)는, 승강부(62)에 의해 노즐(41)을 표면(Wa)에 근접시키도록 노즐 반송부(60)를 제어한다. 노즐 반송 제어부(113)는, 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에의 프리웨트액의 공급 후에, 승강부(62)에 의해 노즐(41)을 표면(Wa)으로부터 멀리하도록 노즐 반송부(60)를 제어한다. 이 후 노즐 반송 제어부(113)는, 수평 반송부(61)에 의해 웨이퍼(W)의 상방으로부터 노즐(41)을 퇴피시키도록 노즐 반송부(60)를 제어한다.
노즐 반송 제어부(114)는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에의 프리웨트액의 도포 후, 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급 전에, 수평 반송부(51)에 의해 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 중심의 상방에 배치하도록 노즐 반송부(50)를 제어한다. 이 후 노즐 반송 제어부(114)는, 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 상기 도포용 간격이 될 때까지, 승강부(52)에 의해 노즐(31)을 표면(Wa)에 근접시키도록 노즐 반송부(50)를 제어한다. 노즐 반송 제어부(114)는 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급 후에, 승강부(52)에 의해 노즐(31)을 표면(Wa)으로부터 멀리하도록 노즐 반송부(50)를 제어한다. 이 후 노즐 반송 제어부(114)는, 수평 반송부(51)에 의해 웨이퍼(W)의 상방으로부터 노즐(31)을 퇴피시키도록 노즐 반송부(50)를 제어한다.
회전 제어부(115)는, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액이 공급되는 기간 중에, 레지스트액이 원심력으로 노즐(31)의 외주로부터 웨이퍼(W)의 주연(Wc)측으로 확산되도록, 회전 유지부(20)에 의해 제 1 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 제 1 회전 속도는, 매초 0.2 cc 이하로 노즐(31)로부터 토출되는 레지스트액의 주연(Wc)으로의 공급이 중단되지 않도록 설정되어 있다. 예를 들면 제 1 회전 속도는 1000 ~ 2000 rpm이어도 되고, 1200 ~ 1800 rpm이어도 되고, 1400 ~ 1600 rpm이어도 된다. 회전 제어부(115)는 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지된 후에, 레지스트액이 원심력으로 더 확산되도록, 회전 유지부(20)에 의해 제 2 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 제 2 회전 속도는 제 1 회전 속도 이상이다. 예를 들면 제 2 회전 속도는 1300 ~ 2300 rpm이어도 되고, 1500 ~ 2100 rpm이어도 되고, 1700 ~ 1900 rpm이어도 된다.
회전 제어부(115)는 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출이 정지된 후, 노즐(31)이 표면(Wa)으로부터 멀어지기 전에, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제 1 회전 속도보다 낮은 제 3 회전 속도까지 저하시키도록 회전 유지부(20)를 제어해도 된다. 이 경우, 회전 제어부(115)는 노즐(31)이 표면(Wa)으로부터 멀어진 후에, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제 3 회전 속도로부터 제 2 회전 속도로 상승시키도록 회전 유지부(20)를 제어한다. 예를 들면 제 3 회전 속도는 0 ~ 200 rpm이어도 되고, 50 ~ 150 rpm이어도 되고, 80 ~ 120 rpm이어도 된다. 노즐(31)이 표면(Wa)으로부터 멀어질 시에 있어서의 웨이퍼(W)의 회전 속도를 작게 하는 구성에 의하면, 표면(Wa)의 외주측으로의 레지스트액의 흐름(확대)을 억제한 상태에서 노즐(31)을 상승시킬 수 있다. 이에 의해, 액 끊김에 있어서의 불필요한 액의 공급 또는 액 떨어짐 등의 억제가 기대된다.
회전 제어부(115)는, 회전 유지부(20)에 의한 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제 3 회전 속도까지 저하시키는 것을, 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출의 정지 전에 행하고, 노즐(31)이 표면(Wa)으로부터 멀어질 때까지 웨이퍼(W)의 회전 속도를 제 3 회전 속도로 유지해도 된다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 회전 속도, 표면(Wa)의 외주측으로의 레지스트액의 흐름(확대)을 억제한 상태에서, 레지스트액의 토출의 정지 및 노즐(31)의 상승을 행할 수 있다. 이에 의해, 액 끊김에 있어서의 불필요한 액의 공급 또는 액 떨어짐 등의 가일층의 억제가 기대된다.
또한, 상술한 도포용 간격은 노즐(31)에 의해 형성할 수 있는 레지스트액의 액적보다 작게 설정되는 경우가 있다. 이 경우, 노즐(31)이 상승할 시에는, 표면(Wa)과 하단면(31a)과의 간격이 액적보다 작은 상태에서 액적보다 큰 상태로 변화하게 된다. 환언하면, 표면(Wa)과 하단면(31a)과의 간격이, 액적이 생길 수 없는 간격에서 액적이 생길 수 있는 간격으로 변화하게 된다. 이러한 경우, 액의 공급 또는 액 떨어짐 등을 억제하는 효과가 보다 유효해진다.
회전 제어부(115)는 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 프리웨트액이 공급되는 기간 중에, 프리웨트액이 표면(Wa) 상에 머물 정도의 제 4 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 제 4 회전 속도는 제 3 회전 속도 이하여도 된다. 예를 들면 제 4 회전 속도는 0 ~ 100 rpm이어도 되고, 10 ~ 70 rpm이어도 되고, 20 ~ 40 rpm이어도 된다.
또한 회전 제어부(115)는, 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 공급된 프리웨트액이 원심력으로 웨이퍼(W)의 주연(Wc)측으로 확산되고, 여분의 프리웨트액이 웨이퍼(W)의 둘레로 털어내지도록, 회전 유지부(20)에 의해 제 5 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 제 5 회전 속도는 제 2 회전 속도 이상이어도 된다. 예를 들면 제 5 회전 속도는 1000 ~ 3000 rpm이어도 되고, 1500 ~ 2500 rpm이어도 되고, 1800 ~ 2200 rpm이어도 된다.
개폐 제어부(116)는, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지되기 전에, 개폐부(80)에 의해, 레지스트액의 용제 휘발을 억제하기 위한 덮개 부재(81)를 표면(Wa)에 대향하는 위치에 배치시킨다. 예를 들면 개폐 제어부(116)는, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지되기 전에, 개폐 구동부(82)에 의해 덮개 부재(81)를 상기 닫힘 위치로 이동시키도록 개폐부(80)를 제어한다. 또한, 개폐 제어부(116)는 개폐부(80)가 덮개 부재(81)를 닫힘 위치로 이동시키는데 맞추어, 배기 밸브(75)를 닫는다.
개폐 제어부(116)는, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되기 전에, 표면(Wa)에 대향하는 위치로부터 덮개 부재(81)를 제거하도록 개폐부(80)를 제어한다. 예를 들면 개폐 제어부(116)는, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되기 전의 정해진 타이밍에, 개폐 구동부(82)에 의해 덮개 부재(81)를 상기 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시키도록 개폐부(80)를 제어한다. 또한, 개폐 제어부(116)는 개폐부(80)가 덮개를 열림 위치에 이동시키는데 맞추어, 배기 밸브(75)를 연다. 상기 정해진 타이밍은, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지되는 타이밍과의 사이의 기간이, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되는 타이밍과의 사이의 기간보다 짧아지도록 설정되어 있어도 된다. 상기 정해진 타이밍은, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지된 후여도 된다.
냉각 제어부(117)는, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액이 공급되는 기간 중에, 웨이퍼(W)를 냉각하도록 냉각부(90)를 제어한다. 예를 들면 냉각 제어부(117)는, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액이 공급되는 기간 중에, 냉각부(90)에 의해 노즐(91)로부터 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로 냉각액을 공급시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 상기 환상 영역이 냉각된다. 냉각 제어부(117)는, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되기 전에, 냉각부(90)에 의한 웨이퍼(W)의 냉각을 정지시킨다. 예를 들면 냉각 제어부(117)는, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되기 전의 정해진 타이밍에, 냉각부(90)에 의해 노즐(91)로부터의 냉각액의 토출을 정지시킨다. 상기 정해진 타이밍은, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지되는 타이밍과의 사이의 기간이, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되는 타이밍과의 사이의 기간보다 짧아지도록 설정되어 있어도 된다. 상기 정해진 타이밍은, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지된 다음이어도 된다. 웨이퍼(W)의 냉각 효과는, 냉각부(90)에 의한 웨이퍼(W)의 냉각이 정지된 후에도 당분간 지속된다. 이를 고려하여, 상기 정해진 타이밍은, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지되기 전이어도 된다.
제어부(100)는, 예를 들면 하나 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성된다. 예를 들면 제어부(100)는, 도 4에 나타내는 회로(120)를 구비한다. 회로(120)는 하나 또는 복수의 프로세서(121)와, 메모리(122)와, 스토리지(123)와, 입출력 포트(124)와, 타이머(125)를 가진다. 스토리지(123)는 예를 들면 하드 디스크 등, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체를 가진다. 스토리지(123)는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 정해진 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중심으로 레지스트액을 공급하도록 액 공급부(30) 및 노즐 반송부(50)를 제어하는 것과, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액이 공급되는 기간 중에, 레지스트액이 원심력으로 노즐(31)의 외주로부터 웨이퍼(W)의 주연(Wc)측으로 확산되도록, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중심을 통과하는 축선(Ax1) 둘레로 제 1 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시키고, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지된 후에, 레지스트액이 원심력으로 더 확산되도록, 상기 축선(Ax1) 둘레로 제 2 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시키도록 회전 유지부(20)를 제어하는 것을 제어부(100)에 실행시키기 위한 프로그램을 기억하고 있다. 예를 들면 스토리지(123)는, 상술한 제어부(100)의 각 기능 모듈을 제어부(100)에 의해 구성하기 위한 프로그램을 기억하고 있어도 된다.
메모리(122)는 스토리지(123)의 기억 매체로부터 로드한 프로그램 및 프로세서(121)에 의한 연산 결과를 일시적으로 기억한다. 프로세서(121)는 메모리(122)와 협동하여 상기 프로그램을 실행함으로써, 상술한 각 기능 모듈을 구성한다. 입출력 포트(124)는 프로세서(121)로부터의 지령에 따라, 회전 유지부(20), 액 공급부(30), 액 공급부(40), 노즐 반송부(50), 노즐 반송부(60), 배기 밸브(75), 개폐부(80) 및 냉각부(90)와의 사이에서 전기 신호의 입출력을 행한다. 타이머(125)는 예를 들면 일정 주기의 기준 펄스를 카운트함으로써 경과 시간을 계측한다.
또한, 제어부(100)의 하드웨어 구성은 반드시 프로그램에 의해 각 기능 모듈을 구성하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 제어부(100)의 각 기능 모듈은, 전용의 논리 회로 또는 이를 집적한 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구성되어 있어도 된다.
[도포 처리 순서]
이하, 도포 처리 방법의 일례로서, 도포 유닛(U1)에서 실행되는 도포 처리 순서를 설명한다. 이 도포 처리 순서는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 상기 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 노즐(31)로부터 표면(Wa)의 중심으로 레지스트액을 공급하는 것과, 노즐(31)로부터 표면(Wa)으로 레지스트액이 공급되는 기간 중에, 레지스트액이 원심력으로 노즐(31)의 외주로부터 웨이퍼(W)의 주연(Wc)측으로 확산되도록, 표면(Wa)의 중심을 통과하는 축선(Ax1) 둘레로 제 1 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시키는 것과, 노즐(31)로부터 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지된 후에, 레지스트액이 원심력으로 더 확산되도록, 상기 축선(Ax1) 둘레로 제 2 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시키는 것을 포함한다.
예를 들면 제어부(100)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 먼저 단계(S01, S02, S03)를 실행한다. 단계(S01)에서는, 노즐 반송 제어부(113)가, 수평 반송부(61)에 의해 노즐(41)을 웨이퍼(W)의 중심의 상방에 배치하도록 노즐 반송부(60)를 제어한다. 이 후 노즐 반송 제어부(113)는, 승강부(62)에 의해 노즐(41)을 표면(Wa)에 근접시키도록 노즐 반송부(60)를 제어한다(도 8의 (a) 참조). 단계(S02)에서는, 회전 제어부(115)가, 회전 유지부(20)에 의해, 상기 제 4 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전을 개시시킨다. 단계(S03)에서는, 액 공급 제어부(112)가, 액 공급부(40)에 의해 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 정해진 양의 프리웨트액을 공급시킨다(도 8의 (b) 참조).
이어서, 제어부(100)는 단계(S04, S05, S06)를 실행한다. 단계(S04)에서는, 회전 제어부(115)가, 회전 유지부(20)에 의해, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 상기 제 4 회전 속도에서 제 5 회전 속도로 상승시킨다. 이에 의해, 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 공급된 프리웨트액이 원심력으로 웨이퍼(W)의 주연(Wc)측으로 확산되어, 여분의 프리웨트액이 웨이퍼(W)의 둘레로 털어내진다(도 8의 (c) 참조). 단계(S05)에서는, 노즐 반송 제어부(113)가, 승강부(62)에 의해 노즐(41)을 표면(Wa)으로부터 멀리하고, 수평 반송부(61)에 의해 웨이퍼(W)의 상방으로부터 노즐(41)을 퇴피시키도록 노즐 반송부(60)를 제어한다. 단계(S06)에서는, 회전 제어부(115)가, 웨이퍼(W)가 제 5 회전 속도로의 회전을 개시한 타이밍을 기준으로서 정해진 시간이 경과하는 것을 대기한다. 정해진 시간은, 여분의 프리웨트액이 충분히 털어내지도록, 사전의 실기 시험 또는 시뮬레이션 등에 의해 설정되어 있다.
이어서, 제어부(100)는 도 6에 나타내는 바와 같이 단계(S11, S12, S13)를 실행한다. 단계(S11)에서는, 회전 제어부(115)가, 회전 유지부(20)에 의해, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 상기 제 5 회전 속도에서 제 1 회전 속도로 저하시킨다. 단계(S12)에서는, 냉각 제어부(117)가, 냉각부(90)에 의해, 노즐(91)로부터 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로의 냉각액의 공급을 개시시킨다(도 9의 (a) 참조). 단계(S13)에서는, 개폐 제어부(116)가, 개폐 구동부(82)에 의해 덮개 부재(81)를 상기 닫힘 위치(표면(Wa)에 대향하는 위치)로 이동시키도록 개폐부(80)를 제어한다(도 9의 (b) 참조). 또한 단계(S13)에서는, 개폐 제어부(116)가 배기 밸브(75)를 닫는다.
이어서, 제어부(100)는 단계(S14, S15, S16, S17)를 실행한다. 단계(S14)에서는, 노즐 반송 제어부(114)가, 수평 반송부(51)에 의해 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 중심의 상방에 배치하도록 노즐 반송부(50)를 제어한다(도 10의 (a) 참조). 단계(S15)에서는, 노즐 반송 제어부(114)가, 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 상기 도포용 간격이 될 때까지, 승강부(52)에 의해 노즐(31)을 표면(Wa)에 근접시키도록 노즐 반송부(50)를 제어한다(도 10의 (b) 참조). 단계(S16)에서는, 액 공급 제어부(111)가, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 상기 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 액 공급부(30)에 의해, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급을 개시시킨다(도 10의 (c) 참조). 단계(S17)에서는, 액 공급 제어부(111)가, 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출이 개시된 타이밍을 기준으로서 정해진 시간이 경과하는 것을 대기한다. 정해진 시간은, 레지스트막의 막 두께를 목표 막 두께로 하는데 충분한 양의 레지스트액을 공급할 수 있도록, 사전의 실기 시험 또는 시뮬레이션 등에 의해 설정되어 있다.
이어서, 제어부(100)는 도 7에 나타내는 바와 같이 단계(S21, S22, S23, S24)를 실행한다. 단계(S21)에서는, 회전 제어부(115)가, 회전 유지부(20)에 의해, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 상기 제 1 회전 속도에서 제 3 회전 속도로 저하시킨다. 단계(S22)에서는, 액 공급 제어부(111)가, 액 공급부(30)에 의해, 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출을 정지시킨다. 단계(S23)에서는, 노즐 반송 제어부(114)가, 승강부(52)에 의해 노즐(31)을 표면(Wa)으로부터 멀리하도록 노즐 반송부(50)를 제어한다(도 11의 (a) 참조). 단계(S24)에서는, 노즐 반송 제어부(114)가, 수평 반송부(51)에 의해 웨이퍼(W)의 상방으로부터 노즐(31)을 퇴피시키도록 노즐 반송부(50)를 제어한다.
이어서, 제어부(100)는 단계(S25, S26)를 실행한다. 단계(S25)에서는, 회전 제어부(115)가, 회전 유지부(20)에 의해, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 상기 제 3 회전 속도에서 제 2 회전 속도로 상승시킨다. 이에 의해, 표면(Wa) 상의 레지스트액이 주연(Wc)측으로 더 확산되어, 여분의 레지스트액이 표면(Wa) 상으로부터 털어내진다(도 11의 (b) 참조). 단계(S26)에서는, 회전 제어부(115)가, 웨이퍼(W)가 제 2 회전 속도로의 회전을 개시한 타이밍을 기준으로서 정해진 시간이 경과하는 것을 대기한다. 정해진 시간은, 레지스트막의 막 두께의 균일성을 향상시키는 관점에서, 사전의 실기 시험 또는 시뮬레이션 등에 의해 설정되어 있다.
이어서, 제어부(100)는 단계(S27, S28, S29, S31)를 실행한다. 단계(S27)에서는, 냉각 제어부(117)가, 냉각부(90)에 의해, 노즐(91)로부터 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로의 냉각액의 공급을 정지시킨다. 단계(S28)에서는, 개폐 제어부(116)가, 개폐 구동부(82)에 의해 덮개 부재(81)를 상기 닫힘 위치로부터 열림 위치로 이동시키도록 개폐부(80)를 제어한다(도 11의 (c) 참조). 또한 단계(S28)에서는, 개폐 제어부(116)가 배기 밸브(75)를 연다. 단계(S29)에서는, 회전 제어부(115)가, 웨이퍼(W)가 제 2 회전 속도로의 회전을 개시한 타이밍을 기준으로서 정해진 시간이 경과하는 것을 대기한다. 이 동안에도, 주연(Wc)측으로의 레지스트액의 확산이 계속된다. 정해진 시간은, 레지스트막의 막 두께의 균일성을 향상시키는 관점에서, 사전의 실기 시험 또는 시뮬레이션 등에 의해 설정되어 있다. 단계(S31)에서는, 회전 제어부(115)가, 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)의 회전을 정지시킨다. 이상으로 도포 처리 순서가 완료된다.
[본 실시 형태의 효과]
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 도포 처리 방법은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 정해진 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중심으로 레지스트액을 공급하는 것과, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액이 공급되는 기간 중에, 레지스트액이 원심력으로 노즐(31)의 외주로부터 웨이퍼(W)의 주연(Wc)측으로 확산되도록, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중심을 통과하는 축선(Ax1) 둘레로 제 1 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시키는 것과, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지된 후에, 레지스트액이 원심력으로 더 확산되도록, 축선(Ax1) 둘레로 제 2 회전 속도로 웨이퍼(W)를 회전시키는 것을 포함하고, 도포용 간격은, 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출을 정지시키면 노즐(31)과 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과의 사이에 레지스트액을 유지할 수 있도록 설정되어 있다.
레지스트액의 건조는, 노즐(31)로부터 토출된 후, 웨이퍼(W)의 주연(Wc)에 도달할 때까지의 사이에 있어서도 진행된다. 웨이퍼(W)의 주연(Wc)에 도달하기 전에 유동성이 실질적으로 저하되는 레벨까지 레지스트액의 건조가 진행되면, 레지스트액의 도포에 의해 형성되는 피막의 막 두께의 균일성이 저하될 가능성이 있다. 예를 들면, 웨이퍼(W)의 주연(Wc)까지 충분한 레지스트액이 널리 확산되지 않고, 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서의 막 두께가 과소가 될 가능성이 있다. 한편, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 주연(Wc)까지의 사이에서, 막 두께가 과대가 될 가능성도 있다. 이에 대하여, 상기 도포용 간격까지 노즐(31)을 웨이퍼(W)에 근접시킨 상태에서 레지스트액을 공급하는 것(이하, '근접 도포'라고 함)에 의해, 적어도 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)에 도달할 때까지의 사이에 있어서의 레지스트액의 건조가 억제된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 주연(Wc)에 도달할 때까지의 사이에 있어서의 레지스트액의 유동성 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 막 두께의 균일성 향상에 유효하다.
도포 처리 방법은, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액을 공급하기 전에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 프리웨트액을 도포하는 것과, 프리웨트액의 도포 후에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 노즐(31)과의 간격이 도포용 간격이 될 때까지 노즐(31)을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 근접시키는 것을 더 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 프리웨트액의 도포에 의한 레지스트액의 확대 촉진과, 근접 도포에 의한 레지스트액의 유동성 저하의 억제의 상승 효과에 의해, 웨이퍼(W)의 주연(Wc)에 도달할 때까지의 사이에 있어서의 레지스트액의 유동성 저하를 더 억제할 수 있다. 따라서, 막 두께의 균일성 향상에 더 유효하다.
레지스트액이 웨이퍼(W)의 주연(Wc)에 도달하기 전에, 노즐(31)로부터의 레지스트액의 토출을 정지시켜도 된다. 이 경우, 막 두께의 균일성과 레지스트액의 절약과의 양립을 도모할 수 있다.
노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 중심으로 레지스트액을 공급할 시에는, 점도가 5 cP 이하인 레지스트액을 매초 0.2 cc 이하의 유량으로 노즐(31)로부터 토출시켜도 된다. 이 경우도, 막 두께의 균일성과, 레지스트액의 절약의 양립을 도모할 수 있다.
도포용 간격은, 노즐(31)의 내경(ID1)의 3 배 이하여도 된다. 이 경우, 보다 확실히 근접 도포를 실행할 수 있다. 또한, 도포용 간격은 액막의 막 두께보다 큰 값으로 설정되어 있어도 된다. 이 경우, 액막에 대한 레지스트액의 착액 영역을 작게 하여, 노즐(31)로부터 액막에 대한 물리적 간섭을 억제할 수 있다. 또한 액 끊김(노즐(31)의 상승) 후에 있어서의 노즐(31)에 대한 액 잔류도 억제할 수 있다. 이들은, 막 두께의 균일성의 가일층의 향상에 기여할 수 있다.
도포 처리 방법은, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지되기 전에, 레지스트액의 용제 휘발을 억제하기 위한 덮개 부재(81)를 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대향하는 위치에 배치하는 것과, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되기 전에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대향하는 위치로부터 덮개 부재(81)를 제거하는 것을 더 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 덮개 부재(81)에 의한 용제의 휘발 억제와, 근접 도포에 의한 레지스트액의 유동성 저하의 억제의 상승 효과에 의해, 웨이퍼(W)의 주연(Wc)에 도달할 때까지의 사이에 있어서의 레지스트액의 유동성 저하를 더 억제할 수 있다.
도포 처리 방법은, 노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로 레지스트액이 공급되는 기간 중에, 웨이퍼(W)를 냉각하는 것과, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되기 전에, 웨이퍼(W)의 냉각을 정지하는 것을 더 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 냉각에 의한 용제의 휘발 억제와, 근접 도포에 의한 레지스트액의 유동성 저하의 억제의 상승 효과에 의해, 웨이퍼(W)의 주연(Wc)에 도달할 때까지의 사이에 있어서의 레지스트액의 유동성 저하를 더 억제할 수 있다.
노즐(31)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Wa)으로의 레지스트액의 공급이 정지되는 타이밍과의 사이의 기간이, 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전이 완료되는 타이밍과의 사이의 기간보다 짧아지도록 설정된 타이밍에 웨이퍼(W)의 냉각을 정지시켜도 된다. 제 2 회전 속도로의 웨이퍼(W)의 회전에 있어서도 웨이퍼(W)의 냉각을 과잉으로 행하면, 레지스트액의 공급 후에 있어서 웨이퍼(W)로부터 털어내지는 레지스트액의 양이 과잉이 되어, 막 두께가 과소가 될 가능성이 있다. 이에 대하여, 상술한 타이밍에 웨이퍼(W)의 냉각을 정지시킴으로써, 막 두께의 적정화를 도모할 수 있다.
웨이퍼(W)를 회전시킬 시에는, 회전 유지부(20)에 의해 웨이퍼(W)를 이면(Wb)측으로부터 유지하여 웨이퍼(W)를 회전시키고, 웨이퍼(W)를 냉각할 시에는, 회전 유지부(20)가 웨이퍼(W)를 유지하는 영역보다 외측의 환상 영역을 냉각해도 된다. 이 경우, 환상 영역의 내측이 냉각되지 않으므로, 근접 도포를 행하는 것의 효과가 보다 현저해진다.
웨이퍼(W)를 냉각할 시에는, 냉각액을 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로 공급해도 된다. 이 경우, 웨이퍼(W)를 냉각하는 구성을 간소화할 수 있다.
이상, 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 반드시 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 덮개 부재(81)는 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 대향하는 범위 내에, 노즐 삽입구(83)와는 다른 개구를, 노즐 삽입구(83)의 둘레에 가져도 된다. 이하, 이 개구를 '추가 개구'라고 한다. 표면(Wa) 중 추가 개구의 영역에 대향하는 위치에 있어서는, 용제의 휘발이 억제되기 어렵다. 이 때문에, 추가 개구의 영역에 대향하는 위치에 있어서는, 레지스트막의 막 두께가 두꺼워지는 경향이 있다. 이를 막 두께 균일성 향상에 이용해도 된다. 예를 들면, 막 두께가 부족하기 쉬운 부분에 추가 개구의 영역을 대향시켜, 당해 부분에 있어서의 막 두께를 늘려도 된다. 또한, 레지스트액을 확산시키는 기간 중에, 개폐 구동부(82)에 의해 추가 개구를 이동시켜도 된다.
노즐 반송부(50)에 의해, 노즐(31)과 함께 덮개 부재(81)를 이동시켜도 된다. 이 경우, 개폐 구동부(82)를 생략 가능하다. 상술한 도포 처리 방법은, 레지스트막 이외(예를 들면 상술한 하층막 또는 상층막)의 성막에도 적용 가능하다. 처리 대상의 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 예를 들면 글라스 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display) 등이어도 된다.

Claims (12)

  1. 기판의 표면과 노즐과의 간격이 정해진 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 상기 노즐로부터 상기 기판의 표면의 중심으로 성막액을 공급하는 것과,
    상기 노즐로부터 상기 기판의 표면에 상기 성막액이 공급되는 기간 중에, 상기 성막액이 원심력으로 상기 노즐의 외주로부터 상기 기판의 주연측으로 확산되도록, 상기 기판의 표면의 중심을 통과하는 축선 둘레로 제 1 회전 속도로 상기 기판을 회전시키는 것과,
    상기 노즐로부터 상기 기판의 표면으로의 상기 성막액의 공급이 정지된 후에, 상기 성막액이 원심력으로 더 확산되도록, 상기 축선 둘레로 제 2 회전 속도로 상기 기판을 회전시키는 것을 포함하고,
    상기 도포용 간격은, 상기 노즐로부터의 상기 성막액의 토출을 정지시키면 상기 노즐과 상기 기판의 표면과의 사이에 상기 성막액을 유지할 수 있도록 설정되어 있는, 도포 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐로부터 상기 기판의 표면에 상기 성막액을 공급하기 전에, 상기 기판의 표면에 프리웨트액을 도포하는 것과,
    상기 프리웨트액의 도포 후에, 상기 기판의 표면과 상기 노즐과의 간격이 상기 도포용 간격이 될 때까지 상기 노즐을 상기 기판의 표면에 근접시키는 것을 더 포함하는, 도포 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막액이 상기 기판의 주연에 도달하기 전에, 상기 노즐로부터의 상기 성막액의 토출을 정지시키는, 도포 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐로부터 상기 기판의 표면의 중심으로 상기 성막액을 공급할 시에는, 점도가 5cP 이하인 상기 성막액을 매초 0.2 cc 이하의 유량으로 상기 노즐로부터 토출시키는, 도포 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도포용 간격은 상기 노즐의 내경의 3 배 이하인, 도포 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐로부터 상기 기판의 표면으로의 상기 성막액의 공급이 정지되기 전에, 상기 성막액의 용제 휘발을 억제하기 위한 덮개 부재를 상기 기판의 표면에 대향하는 위치에 배치하는 것과,
    상기 제 2 회전 속도로의 상기 기판의 회전이 완료되기 전에, 상기 기판의 표면에 대향하는 위치로부터 상기 덮개 부재를 제거하는 것을 더 포함하는 도포 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐로부터 상기 기판의 표면으로 상기 성막액이 공급되는 기간 중에, 상기 기판을 냉각하는 것과,
    상기 제 2 회전 속도로의 상기 기판의 회전이 완료되기 전에, 상기 기판의 냉각을 정지하는 것을 더 포함하는 도포 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 노즐로부터 상기 기판의 표면으로의 상기 성막액의 공급이 정지되는 타이밍과의 사이의 기간이, 상기 제 2 회전 속도로의 상기 기판의 회전이 완료되는 타이밍과의 사이의 기간보다 짧아지도록 설정된 타이밍에 상기 기판의 냉각을 정지시키는, 도포 처리 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판을 회전시킬 시에는, 회전 유지부에 의해 상기 기판을 이면측으로부터 유지하여 상기 기판을 회전시키고,
    상기 기판을 냉각할 시에는, 상기 회전 유지부가 상기 기판을 유지하는 영역보다 외측의 환상 영역을 냉각하는, 도포 처리 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판을 냉각할 시에는, 냉각액을 상기 기판의 이면에 공급하는, 도포 처리 방법.
  11. 성막액을 토출하는 노즐을 가지는 액 공급부와,
    기판을 유지하여 회전시키는 회전 유지부를 구비하고,
    상기 기판의 표면과 상기 노즐과의 간격이 정해진 도포용 간격으로 유지된 상태에서, 상기 노즐로부터 상기 기판의 표면의 중심으로 성막액을 공급하도록 상기액 공급부를 제어하는 액 공급 제어부와,
    상기 노즐로부터 상기 기판의 표면으로 상기 성막액이 공급되는 기간 중에, 상기 성막액이 원심력으로 상기 노즐의 외주로부터 상기 기판의 주연측으로 확산되도록, 상기 기판의 표면의 중심을 통과하는 축선 둘레로 제 1 회전 속도로 상기 기판을 회전시키고, 상기 노즐로부터 상기 기판의 표면으로의 상기 성막액의 공급이 정지된 후에, 상기 성막액이 원심력으로 더 확산되도록, 상기 축선 둘레로 제 2 회전 속도로 상기 기판을 회전시키는 회전 제어부를 구비하고,
    상기 도포용 간격은, 상기 노즐로부터의 상기 성막액의 토출을 정지시키면 상기 노즐과 상기 기판의 표면과의 사이에 상기 성막액을 유지할 수 있도록 설정되어 있는, 도포 처리 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 도포 처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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