KR20220077073A - 액처리 방법 및 액처리 장치 - Google Patents

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KR20220077073A
KR20220077073A KR1020210159517A KR20210159517A KR20220077073A KR 20220077073 A KR20220077073 A KR 20220077073A KR 1020210159517 A KR1020210159517 A KR 1020210159517A KR 20210159517 A KR20210159517 A KR 20210159517A KR 20220077073 A KR20220077073 A KR 20220077073A
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유스케 미야쿠보
테페이 다카하시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판으로부터 털어내어진 도포액에 의한 면(綿) 형상의 덩어리의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다.
도포액을 기판의 표면에 공급하는 공정과, 상기 기판의 표면 상에서 확산시켜, 상기 표면 상에 도포막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 도포막을 형성하는 공정에 있어서 상기 도포액이 상기 기판의 표면의 둘레 가장자리부에 도달하기 전부터, 용제 공급부로부터 상기 둘레 가장자리부에의 상기 도포액의 용제의 연속 공급을 개시하며, 적어도 상기 도포막을 형성하는 공정이 종료될 때까지 계속한다.

Description

액처리 방법 및 액처리 장치{LIQUID TREATMENT METHOD AND LIQUID TREATMENT APPARATUS}
본 개시는 액처리 방법 및 액처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1의 기판 처리 장치는, 회전 유지부의 하방에 원판형의 컵 베이스가 배치되고, 컵 베이스에 환형의 내측 컵이 부착되어 있다. 컵 베이스의 중앙부에는 관통 구멍이 형성되고, 모터의 회전축이 관통 구멍을 관통하여 배치되며, 그 선단에 회전 유지부가 부착되어 있다. 컵 베이스에는 관통 구멍을 따라 복수의 통기 구멍이 형성되어 있다. 통기 구멍은 회전 유지부의 외주부보다 내측에 상당하는 위치에 배치되어 있다. 회전 유지부에 유지된 기판이 고속 회전하면, 통기 구멍을 지나 기판의 이면측에 공기가 공급되고, 기판측의 이면측의 공간이 부압이 되는 것이 방지되어, 그에 의해 기판의 이면측으로 미스트가 돌아 들어가는 것이 방지된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제11-283899호 공보
본 개시에 따른 기술은, 기판으로부터 털어내어진 도포액에 의한 면(綿) 형상의 덩어리의 발생을 억제한다.
본 개시의 일 양태는, 도포액을 기판의 표면에 공급하는 공정과, 상기 기판의 표면 상에서 확산시켜, 상기 표면 상에 도포막을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 도포막을 형성하는 공정에 있어서 상기 도포액이 상기 기판의 표면의 둘레 가장자리부에 도달하기 전부터, 용제 공급부로부터 상기 둘레 가장자리부에의 상기 도포액의 용제의 연속 공급을 개시하며, 적어도 상기 도포막을 형성하는 공정이 종료될 때까지 계속한다.
본 개시에 의하면, 기판으로부터 털어내어진 도포액에 의한 면 형상의 덩어리의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 기판으로부터 털어내어진 도포액이 형성하는 실 형상부를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 액처리 장치로서의 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 액처리 장치로서의 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 도시한 횡단면도이다.
도 4는 레지스트 도포 장치에 있어서의 웨이퍼 처리의 흐름의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 웨이퍼 처리에 포함되는 각 공정 시의 웨이퍼(W)의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 유기 용제의 연속 공급 시에 있어서의 용제 공급 노즐의 위치의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 확인 시험 1의 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 확인 시험 3의 결과를 도시한 도면이다.
반도체 디바이스 등의 제조 프로세스에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 등의 기판 상에 레지스트액 등의 도포액을 도포하여 도포막을 형성하는 도포 처리가 행해진다.
전술한 도포 처리에는, 회전 중의 웨이퍼의 표면에 도포액을 공급하고, 원심력에 의해 도포액을 웨이퍼의 표면 상에서 확산시켜, 웨이퍼의 표면 전체에 도포액을 도포하는, 이른바 스핀 도포법이 널리 이용되고 있다. 스핀 도포법에 의해 도포하는 액처리 장치에는, 회전하는 웨이퍼의 표면으로부터 비산한 도포액이 주위로 비산하는 것을 방지하기 위해서, 컵이라고 불리는 용기가 설치되어 있다. 또한, 도포막의 표면에 원하는 기류를 형성하는 것 등을 목적으로 하여 컵의 바닥부로부터 배기가 행해지고 있다.
그런데, 최근, 웨이퍼의 표면 상에 막 두께가 큰 도포막을 형성하는 것이 요구되는 경우가 있다. 막 두께가 큰 도포막의 형성에는, 예컨대 고점도의 도포액이 이용된다. 고점도의 도포액에 대해 스핀 도포법을 이용하면, 웨이퍼의 표면에 공급된 도포액의 일부가, 웨이퍼의 표면 둘레 가장자리로부터 털어내어지고, 그때, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 둘레 가장자리로부터 직경 방향 외측을 향해 실 형상으로 늘여져 실 형상부(H)가 된다. 상기 실 형상부(H)는, 한층 더한 웨이퍼(W)의 회전에 의해, 더욱 늘여지고, 건조되어 고화된다. 고화된 상기 실 형상부(H)는, 서로 뒤얽혀, 면 형상의 덩어리가 된다. 면 형상의 덩어리는, 예컨대, 처리의 과정에서 웨이퍼(W)로부터 분리되고, 액처리 장치의 컵 내의 배기 경로를 막아 배기를 저해하는 등, 문제의 요인이 된다. 액처리 장치의 컵 내로부터의 배기가 저해되어 배기압이 상승하면, 예컨대, 웨이퍼 상의 도포막의 표면에 원하는 기류를 형성할 수 없어, 막 두께가 면내 균일해지는 막 두께 분포를 얻을 수 없다.
그래서, 본 개시에 따른 기술은, 웨이퍼로부터 털어내어진 도포액에 의한 면 형상의 덩어리의 발생을 억제한다.
이하, 본 실시형태에 따른 액처리 방법 및 액처리 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
(액처리 장치)
도 2 및 도 3은 본 실시형태에 따른 액처리 장치로서의 레지스트 도포 장치(1)의 구성의 개략을 도시한 종단면도 및 횡단면도이다.
레지스트 도포 장치(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(10)를 갖고 있다. 처리 용기(10)의 측면에는, 기판으로서의 웨이퍼(W)의 반입 반출구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
처리 용기(10) 내에는, 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시키는 회전 유지부(20)가 설치되어 있다. 회전 유지부(20)는, 구체적으로는, 웨이퍼(W)를 유지하여, 상기 웨이퍼(W)의 표면에 수직인 회전축 주위로, 상기 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 또한, 회전 유지부(20)는, 웨이퍼(W)를 유지한 상태에서 회전 가능하게 구성된 스핀 척(21)과, 모터 등의 액추에이터를 가지며 스핀 척(21)을 회전시키는 척 구동부(22)를 갖는다. 스핀 척(21)은, 척 구동부(22)에 의해 여러 가지 속도(회전수)로 회전 가능하게 구성되어 있다. 또한, 척 구동부(22)에는, 예컨대 실린더 등의 액추에이터를 갖는 승강 구동 기구가 설치되어 있고, 스핀 척(21)은 승강 구동 기구에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다.
또한, 처리 용기(10) 내에는 컵(30)이 설치되어 있다. 컵(30)은, 스핀 척(21)에 유지된 웨이퍼(W)를 둘러쌀 수 있도록, 스핀 척(21)의 외측에 배치된 외측 컵(31)과, 외측 컵(31)의 내주측에 위치하는 내측 컵(32)을 포함한다. 외측 컵(31)은, 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아내어, 회수하는 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이 외측 컵(31)의 X방향 부방향(도 3의 하방향)측에는, Y방향(도 3의 좌우 방향)을 따라 연신하는 레일(40)이 형성되어 있다. 레일(40)은, 예컨대 외측 컵(31)의 Y방향 부방향(도 3의 좌측 방향)측의 외측으로부터 Y방향 정방향(도 3의 우측 방향)측의 외측까지 형성되어 있다. 레일(40)에는, 2개의 아암(41, 42)이 설치되어 있다.
제1 아암(41)에는, 도포액 공급부로서의 레지스트액 공급 노즐(43)이 지지되어 있다. 레지스트액 공급 노즐(43)은, 스핀 척(21)에 유지되어 있는 웨이퍼(W)의 표면에, 도포액으로서 레지스트액을 공급한다. 레지스트액 공급 노즐(43)이 토출하여 공급하는 레지스트액은, 100 cp 이상의 고점도를 갖는다. 제1 아암(41)은, 레지스트액 공급 노즐(43)에 대한 이동 기구인, 모터 등의 액추에이터를 갖는 노즐 구동부(44)에 의해, 레일(40) 상을 이동 가능하다. 이에 의해, 레지스트액 공급 노즐(43)은, 외측 컵(31)의 Y방향 부방향측의 외측에 설치된 대기부(45)로부터 외측 컵(31) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있다. 또한, 노즐 구동부(44)에 의해, 제1 아암(41)은 승강 가능하고, 레지스트액 공급 노즐(43)의 높이를 조절할 수 있다.
또한, 레지스트액 공급 노즐(43)에는, 레지스트액의 공급원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 또한, 레지스트액 공급 노즐(43)과 상기 레지스트액의 공급원을 접속하는 공급관(도시하지 않음)에는, 레지스트액의 공급원으로부터 레지스트액 공급 노즐(43)에의 레지스트액의 공급을 제어하기 위한 공급 기기군(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 상기 공급 기기군은, 예컨대, 레지스트액의 공급 및 공급 정지를 전환하는 공급 밸브나 레지스트액의 유량을 조절하는 유량 조정 밸브 등을 갖는다.
제2 아암(42)에는, 용제 공급부로서의 용제 공급 노즐(46)이 지지되어 있다. 용제 공급 노즐(46)은, 스핀 척(21)에 유지되어 있는 웨이퍼(W)의 표면에, 도포액의 용제를 공급한다. 용제 공급 노즐(46)이 공급하는 용제는, 예컨대, 시너 등의 유기 용제이다. 제2 아암(42)은, 용제 공급 노즐(46)에 대한 이동 기구이다, 모터 등의 액추에이터를 갖는 노즐 구동부(47)에 의해 레일(40) 상을 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 용제 공급 노즐(46)은, 외측 컵(31)의 Y방향 정방향측의 외측에 설치된 대기부(48)로부터, 외측 컵(31) 내의 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부 상방까지 이동할 수 있다. 또한, 노즐 구동부(47)에 의해, 제2 아암(42)은 승강 가능하고, 용제 공급 노즐(46)의 높이를 조절할 수 있다.
또한, 용제 공급 노즐(46)에는, 유기 용제의 공급원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 또한, 용제 공급 노즐(46)과 상기 유기 용제의 공급원을 접속하는 공급관(도시하지 않음)에는, 유기 용제의 공급원으로부터 용제 공급 노즐(46)에의 유기 용제의 공급을 제어하기 위한 공급 기기군(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 상기 공급 기기군은, 예컨대, 유기 용제의 공급 및 공급 정지를 전환하는 공급 밸브나 유기 용제의 유량을 조절하는 유량 조정 밸브를 갖는다.
또한, 용제 공급 노즐(46)은, 상기 용제 공급 노즐(46)이 토출한 유기 용제가 회전 유지부(20)에 의한 웨이퍼(W)의 회전 방향의 하류측을 향하도록, 기울어져 설치되어 있다. 바꿔 말하면, 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제의 토출 방향(D)(도 3의 굵은선 화살표 참조)이, 평면에서 보아 회전 유지부(20)에 의한 웨이퍼(W)의 회전 방향의 하류측을 향하는 방향이 되도록, 용제 공급 노즐(46)은 기울어져 설치되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 내측 컵(32)과 스핀 척(21) 사이의 부분에는, 세정액 공급 노즐(50)이 설치되어 있다. 세정액 공급 노즐(50)은, 스핀 척(21)에 유지되어 있는 웨이퍼(W)의 이면에, 세정액을 공급한다. 세정액 공급 노즐(50)이 공급하는 세정액은, 예컨대, 시너 등의 유기 용제이고, 용제 공급 노즐(46)이 공급하는 용제와 동일해도 좋다.
또한, 세정액 공급 노즐(50)에는, 세정액의 공급원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 또한, 세정액 공급 노즐(50)과 상기 세정액의 공급원을 접속하는 공급관(도시하지 않음)에는, 세정액의 공급원으로부터 세정액 공급 노즐(50)에의 세정액의 공급을 제어하기 위한 공급 기기군(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 상기 공급 기기군은, 예컨대, 세정액의 공급 및 공급 정지를 전환하는 공급 밸브나 세정액의 유량을 조절하는 유량 조정 밸브를 갖는다.
외측 컵(31)의 하부에는, 원통형의 벽체(31a)가 설치되어 있고, 내측 컵(32)의 하부에는, 원통형의 벽체(32a)가 설치되어 있다. 이들 벽체(31a, 32a) 사이에 배기 경로(d)를 이루는 간극이 형성되어 있다. 또한, 내측 컵(32)의 하방에는, 평면에서 보아 원환형의 수평 부재(33a), 원통형의 외주 수직 부재(33b) 및 내주 수직 부재(33c), 바닥부에 위치하는 평면에서 보아 원환형의 바닥면 부재(33d)에 의해, 굴곡로가 형성되어 있다. 이 굴곡로에 의해, 기액 분리부가 구성되어 있다.
그리고, 바닥면 부재(33d)에 있어서의 벽체(31a)와 외주 수직 부재(33b) 사이의 부분에는, 회수한 액체를 배출하는 배액구(排液口; 34)가 형성되어 있고, 이 배액구(34)에는 배액관(35)이 접속되어 있다.
한편, 바닥면 부재(33d)에 있어서의 외주 수직 부재(33b)와 내주 수직 부재(33c) 사이의 부분에는, 웨이퍼(W)의 주변의 분위기를 배기하는 배기구(36)가 형성되어 있고, 이 배기구(36)에는 배기관(37)이 접속되어 있다.
또한, 컵(30) 내에는, 전술한 외측 컵(31)의 벽체(31a)와 내측 컵(32)의 벽체(32a) 사이에 형성된 배기 경로(d)의 상방을 막도록, 포집 부재(60)가 설치되어 있다. 포집 부재(60)는, 레지스트액이 실 형상으로 늘여져 고화된 것을 포집하는 부재이고, SUS 등의 금속제이다. 또한, 포집 부재(60)는, 전술한 바와 같이 배기 경로(d)를 막고 있으나, 상하 방향으로 연통(連通)되는 개구부(61)를 갖고 있기 때문에, 상기 개구부(61)를 통해 배기는 가능하다. 또한, 포집 부재(60)는, 예컨대, 평면에서 보아 원환형의 부재이고, 개구부(61)가 등간격으로 둘레 방향을 따라 늘어서도록 형성되어 있다. 또한, 포집 부재(60)는, 예컨대, 그 상면이 대략 수평이 되도록 컵(30) 내에 설치된다.
이상의 레지스트 도포 장치(1)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(100)가 설치되어 있다. 제어부(100)는, 예컨대 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터이고, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 레지스트 도포 장치(1)에 있어서의 각종 처리를 실현하는 프로그램이 저장되어 있다. 예컨대, 프로그램 저장부에는, 척 구동부(22), 노즐 구동부(44, 47), 레지스트액 공급 노즐(43), 용제 공급 노즐(46) 및 세정액 공급 노즐(50) 각각에 대해 설치된 전술한 공급 기기군에 제어 신호를 출력하여, 후술하는 웨이퍼 처리를 실현하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 비일시적인 기억 매체에 기록되어 있던 것이며, 상기 기억 매체로부터 제어부(100)에 인스톨된 것이어도 좋다. 프로그램의 일부 또는 전부는 전용 하드웨어(회로 기판)로 실현해도 좋다.
(웨이퍼 처리의 예)
계속해서, 레지스트 도포 장치(1)에 있어서의 웨이퍼 처리의 일례에 대해, 도 4 내지 도 6을 이용하여 설명한다. 도 4는 레지스트 도포 장치(1)에 있어서의 웨이퍼 처리의 흐름의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 상기 웨이퍼 처리의 각 공정 시의 웨이퍼(W)의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6은 후술하는 유기 용제의 연속 공급 시에 있어서의 용제 공급 노즐(46)의 위치의 예를 도시한 도면이다. 또한, 이하의 웨이퍼 처리는, 제어부(100)의 제어하에서 행해진다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가, 처리 용기(10) 내에 반입되고, 회전 유지부(20)의 스핀 척(21) 상에 배치되어, 흡착 유지된다(단계 S1).
계속해서, 레지스트액 공급 노즐(43)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트액이 공급된다(단계 S2).
구체적으로는, 스핀 척(21)에 유지된 웨이퍼(W)가 회전수(ω1)(예컨대 50 rpm∼150 rpm)로 회전되고, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 레지스트액 공급 노즐(43)로부터 웨이퍼(W)의 표면(Ws)의 중심에 레지스트액이 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면(Ws)의 중앙 영역에, 레지스트액의 액 저류부가 형성된다.
계속해서, 웨이퍼(W)가 회전되고, 회전에 의한 원심력으로 레지스트액이 웨이퍼(W)의 표면 상에서 확산되어, 상기 표면에 레지스트막이 형성되며, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에의, 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제의 연속 공급이 행해진다(단계 S3).
구체적으로는, 단계 S2에 있어서, 레지스트액의 액 저류부가 형성되어 레지스트액 공급 노즐(43)로부터의 레지스트액의 공급이 정지된 후, 웨이퍼(W)가, 회전수(ω1)보다 높은 회전수(ω2)(예컨대 400 rpm∼1000 rpm)로, 회전된다. 이때의 원심력에 의해, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면(Ws) 상의 도포액은 둘레 가장자리를 향해 확산된다.
이 확산된 레지스트액이 웨이퍼(W)의 표면(Ws)의 둘레 가장자리부(We)에 도달하기 전부터 상기 둘레 가장자리부(We)에의 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제의 연속 공급이 개시된다. 구체적으로는, 예컨대, 레지스트액 공급 노즐(43)로부터의 레지스트액의 공급이 정지된 직후부터, 상기 둘레 가장자리부(We)에의 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제의 연속 공급이 개시된다. 이에 의해, 확산된 레지스트액이 상기 둘레 가장자리부(We)에 도달하는 시점 및 그 이후의 시점에서, 상기 둘레 가장자리부(We)에 유기 용제를 존재시킬 수 있고, 바꿔 말하면, 상기 둘레 가장자리부(We)를 유기 용제로 적셔 둘 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 표면(Ws)의 둘레 가장자리부(We)에 도달한 레지스트액은, 유기 용제와 혼합되어 그 점도가 저하된다. 웨이퍼(W)의 표면(Ws)의 둘레 가장자리부(We) 상의 레지스트액은, 전술한 바와 같이 점도가 저하되어 있으면, 표면 둘레 가장자리로부터 털어내어질 때에, 전술한 실 형상부(H)(도 1 참조)를 형성하기 어렵다. 따라서, 이 단계 S3의 확산 공정 및 그 이후의 공정에 있어서, 웨이퍼(W)로부터 털어내어진 레지스트액에 의한 면 형상의 덩어리의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 「둘레 가장자리부」란, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 반도체 디바이스의 형성 영역보다 외측의 비디바이스 형성 영역에 들어가는 부분이고, 예컨대, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리까지의 거리가 1 ㎜ 이내가 되는 부분이다.
또한, 웨이퍼(W)의 표면(Ws)의 둘레 가장자리부(We)에 유기 용제를 연속 공급할 때의, 용제 공급 노즐(46)의 위치는, 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 용제 공급 노즐(46)로부터 토출된 유기 용제가 형성하는 액 기둥(P)이, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부의 베벨(B)에 접촉하는 위치이다.
레지스트막의 형성 후, 웨이퍼(W)가 더욱 회전되어, 상기 레지스트막이 건조되고, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에의, 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제의 연속 공급이 계속해서 행해진다(단계 S4).
구체적으로는, 단계 S2에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 전체(둘레 가장자리부를 제외함)에 레지스트액을 확산시킨 후, 즉, 웨이퍼(W)의 표면 전체(둘레 가장자리부를 제외함)를 덮는 레지스트막의 형성 후, 웨이퍼(W)가, 회전수(ω2)보다 높은 회전수(ω3)(예컨대 1000 rpm∼1500 rpm)로, 회전된다. 이 회전수(ω3)로 웨이퍼(W)를 소정 시간 회전시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면 상의 레지스트막을 건조시킬 수 있다.
이 건조 시, 레지스트막을 형성하고 있는 레지스트액이, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에 이르고, 웨이퍼(W)의 표면 둘레 가장자리로부터 털어내어져 전술한 실 형상부(H)(도 1 참조)를 형성할 우려가 있다. 그에 대해, 본 예에서는, 이 건조 공정에서도, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면(Ws)의 둘레 가장자리부(We)에의, 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제의 연속 공급이 행해진다. 구체적으로는, 이 건조 공정의 종료까지, 상기 유기 용제의 연속 공급은 계속된다. 그 때문에, 레지스트막을 형성하고 있는 레지스트액이, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에 도달했을 때에, 유기 용제와 혼합되어 그 점도가 저하된다. 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부 상의, 레지스트막을 형성하고 있던 레지스트액이, 전술한 바와 같이 점도가 저하되어 있으면, 표면 둘레 가장자리로부터 털어내어질 때에, 전술한 실 형상부(도 1 참조)를 형성하기 어렵다. 따라서, 이 건조 공정에 있어서, 웨이퍼(W)로부터 털어내어진 레지스트액에 의한 면 형상의 덩어리의 발생을 억제할 수 있다.
건조 공정 후, 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의, 둘레 가장자리측의 미리 정해진 영역 내의 도포액이 제거된다(단계 S5).
구체적으로는, 단계 S4의 건조 공정에 있어서의 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제의 연속 공급에 이어서, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의, 둘레 가장자리측의 미리 정해진 영역 내의 도포액의 제거(이하, 「웨이퍼 표면의 둘레 가장자리 제거」라고 하는 경우가 있음)가 행해진다. 이 웨이퍼 표면의 둘레 가장자리 제거로의 이행 시, 용제 공급 노즐(46)로부터의 용제의 토출은 중단되지 않고 계속된다. 또한, 웨이퍼 표면의 둘레 가장자리 제거 시, 웨이퍼(W)는, 회전수(ω2)와 대략 동일한 회전수(ω4)로 회전된다.
또한, 단계 S3에서 개시된 웨이퍼(W)의 표면 둘레 가장자리부에의 유기 용제의 연속 공급 시에 있어서의 액 기둥(P)의 웨이퍼(W)와의 착액(着液) 위치는, 이 웨이퍼 표면의 둘레 가장자리 제거의 영역 내에서 설정된다. 이 둘레 가장자리 제거의 영역이 단계 4까지의 용제 공급 위치와는 상이한 영역을 포함하는 경우, 그 영역 내에서 액 기둥(P)의 착액 위치가 변하도록, 용제 공급 노즐이 웨이퍼(W)의 수평 방향으로 이동하면서 유기 용제가 공급되어도 좋다.
또한, 단계 S3 및 단계 S4의 연속 공급은, 예컨대 단계 S5의 웨이퍼 표면의 둘레 가장자리 제거 시의 유기 용제의 유량을 변경하지 않고 행해도 좋다.
또한, 단계 S5에서는, 웨이퍼(W)의 이면으로 돌아 들어간 도포액도 제거된다.
구체적으로는, 전술한 바와 같이 회전수(ω4)로 회전하는 웨이퍼(W)의 이면을 향해, 세정액 공급 노즐(50)로부터 세정액이 토출된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의, 세정액 공급 노즐(50)로부터 토출된 세정액이 토출한 부분보다 외주측의 부분에, 세정액이 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리로부터 이면으로 돌아 들어간 도포액도 제거된다. 또한, 웨이퍼(W)의 이면에 공급된 세정액은, 웨이퍼(W)의 이면의 둘레 가장자리부로부터 털어내어져, 포집 부재(60)에 공급된다. 그 때문에, 포집 부재(60)에 면 형상의 덩어리 등이 포집되어 있는 경우에는, 이 면 형상의 덩어리 등을 용해 제거할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 이면에 대한 세정액 공급 노즐(50)로부터의 세정액의 토출 위치는, 웨이퍼(W)의 표면에 대한 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제의 토출 위치보다 내측이고, 예컨대, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리로부터 직경 방향 내측으로 80 ㎜∼120 ㎜ 이격된 위치이다.
그 후, 웨이퍼(W)가, 스핀 척(21)으로부터 분리되어, 처리 용기(10)로부터 반출된다(단계 S6).
이에 의해, 레지스트 도포 장치(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리는, 레지스트액을 웨이퍼(W)의 표면에 공급하는 공정과, 웨이퍼(W)를 회전시켜, 공급된 레지스트액을 웨이퍼(W)의 표면 상에서 확산시켜, 상기 표면 상에 레지스트막을 형성하는 공정(이하, 「확산·형성 공정」이라고 하는 경우가 있음)을 포함한다. 그리고, 상기 웨이퍼 처리에서는, 확산·형성 공정에 있어서 레지스트액이 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에 도달하기 전부터, 용제 공급 노즐(46)로부터 상기 둘레 가장자리부에의, 유기 용제의 연속 공급을 개시하며, 적어도 확산·형성 공정이 종료될 때까지 계속한다. 그 때문에, 확산·형성 공정 및 그 이후의 공정에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면(Ws)의 둘레 가장자리부(We) 상의 레지스트액은, 용제 공급 노즐(46)로부터 공급된 유기 용제와 서로 혼합되어 있어, 점도가 낮기 때문에, 표면 둘레 가장자리로부터 털어내어질 때에, 전술한 실 형상부(H)(도 1 참조)를 형성하기 어렵다. 따라서, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리에 의하면, 확산·형성 공정 및 그 이후의 공정에 있어서, 웨이퍼(W)로부터 털어내어진 레지스트액에 의한 면 형상의 덩어리가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 면 형상의 덩어리에 기인한 문제의 발생도 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리에서는, 레지스트막의 형성에 필수적인 공정(예컨대, 확산·형성 공정)에서, 용제 공급 노즐(46)로부터 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에의, 유기 용제의 연속 공급을 병행하여 행할 뿐이기 때문에, 처리 전체에 요하는 시간이 길어지는 일이 없고, 스루풋이 저하되는 일이 없다.
또한, 확산·형성 공정 시 등의 유기 용제의 연속 공급을, 용제 공급 노즐(46)로부터가 아니라, 웨이퍼(W)의 이면에 세정액으로서의 유기 용제를 공급하는 세정액 공급 노즐(50)로부터 행하는 것도 고려된다. 그러나, 이 경우, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에 세정액 공급 노즐(50)로부터의 유기 용제를 돌아 들어가게 할 수 있었다고 해도, 웨이퍼(W)의 유기 용제와 접촉하여 냉각되는 부분의 면적이 지나치게 넓어, 막 두께 분포에 크게 영향을 준다. 따라서, 본 실시형태에서는, 확산·형성 공정 시 등의 유기 용제의 연속 공급을, 웨이퍼(W)의 상방에 위치하는, 즉, 웨이퍼(W)의 표면측에 위치하는 용제 공급 노즐(46)로부터 행하도록 하고 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리에서는, 확산·형성 공정에 이어서 행해지는 레지스트막의 건조 공정에 있어서도, 용제 공급 노즐(46)로부터 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에의, 유기 용제의 연속 공급은 계속된다. 따라서, 건조 공정에 있어서 웨이퍼(W)로부터 털어내어진 레지스트액에 의한 면 형상의 덩어리가 발생하는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, 상기 유기 용제의 연속 공급이, 레지스트막의 건조 공정의 종료까지 계속됨으로써, 면 형상의 덩어리의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에 유기 용제를 연속 공급할 때의, 용제 공급 노즐(46)의 위치는, 예컨대, 상기 용제 공급 노즐(46)로부터 토출된 유기 용제가 형성하는 액 기둥(P)이, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부의 베벨(B)에 접촉하는 위치이다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에 공급된 유기 용제 중 베벨(B)측의 부분 즉 외주측의 부분은, 베벨을 따라 외주를 향해 이동한다. 한편, 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에 공급된 유기 용제 중 내주측의 부분은, 유기 용제 자체의 표면 장력에 의해 베벨(B)측의 부분으로 끌어당겨지고, 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력도 작용하여 마찬가지로 외주부를 향해 이동한다. 따라서, 용제 공급 노즐(46)로부터의 유기 용제가, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 공급 위치로부터 내주측으로 향하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기한 액 기둥(P)은, 도 6과 같이 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리단보다 내측에 있어도 좋다. 환언하면, 액 기둥(P)에 있어서 웨이퍼(W)와의 착액부보다 상방에 있는 부분의 폭 방향 영역이, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리단보다 내측에 있어도 좋다. 이에 의해, 용제 공급 노즐(46)로부터 토출된 유기 용제가, 토출 방향의 흐름의 기세에 의해 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리단으로부터 하방의 웨이퍼(W)의 이면을 향해 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리에서는, 용제 공급 노즐(46)이, 상기 용제 공급 노즐(46)이 토출한 유기 용제가 회전 유지부(20)에 의한 웨이퍼(W)의 회전 방향의 하류측을 향하도록, 기울어져 설치되어 있다. 따라서, 용제 공급 노즐(46)이 토출한 유기 용제가 회전하는 웨이퍼(W)에 충돌하여 유기 용제의 비말이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 레지스트막의 건조 공정의 종료까지 행해진, 용제 공급 노즐(46)로부터 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에의, 유기 용제의 연속 공급 레지스트막의 건조 공정에 이어서, 동일한 용제 공급 노즐(46)을 이용한, 웨이퍼 표면의 둘레 가장자리 제거가 행해진다. 그리고, 이 웨이퍼 표면의 둘레 가장자리 제거로의 이행 시, 용제 공급 노즐(46)로부터의 용제의 토출은 중단되지 않고, 계속된다. 따라서, 둘레 가장자리 제거로의 이행을 포함하는 둘레 가장자리 제거 완료까지의 기간도 레지스트 유래의 면 형상체의 발생 억제를 끊임없이 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리는, 웨이퍼 표면의 둘레 가장자리 제거용의 용제 공급 노즐을 갖는 기존의 구성의 장치를 이용하여 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 처리에 이용되는 레지스트 도포 장치(1)는, 장치 구성이 간이하기 때문에, 메인터넌스가 용이하다.
<확인 시험 1>
본 발명자들은, 본 개시에 따른 웨이퍼 처리에 의한, 면 형상의 덩어리의 발생의 억제 효과를 확인하는 시험을 행하였다.
이 확인 시험 1에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 구성의 레지스트 도포 장치(1)를 이용하여, 컵(30)의 배기관(37)으로부터의 배기압(이하, 「컵 배기압」이라고 함)을 측정하였다.
실시예에서는, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한 웨이퍼 처리를 행하였다.
또한, 비교예 1에서는, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한 웨이퍼 처리와 이하의 점에서 상이한 웨이퍼 처리를 행하였다. 즉, 단계 S2 및 단계 S3에 있어서, 용제 공급 노즐(46)로부터 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에의, 유기 용제의 연속 공급을 행하지 않는 점에서 상이한 웨이퍼 처리를 행하였다.
비교예 2에서는, 비교예 1과 동일한 웨이퍼 처리를 행하고, 사전에, 웨이퍼(W)를 회전시키면서 웨이퍼(W)의 이면에 세정액 공급 노즐(50)로부터 세정액으로서의 유기 용제를 공급하여, 포집 부재(60)를 유기 용제로 적시는 것을 행하였다.
도 7은 확인 시험 1의 결과를 도시한 도면이다. 도 7에 있어서, 횡축은, 전술한 단계 S2의 레지스트액 공급 공정을 개시하고 나서의 경과 시간을 나타내고, 종축은, 컵 배기압을 나타내고 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 비교예 1에서는, 단계 S4의 건조 공정에서, 컵 배기압이 최대 약 120 ㎩이 되었다. 그에 대해, 실시예에서는, 단계 S4의 건조 공정에 있어서의, 비교예 1에서 컵 배기압이 최대가 된 시점에서, 컵 배기압이 약 75 ㎩이었다. 즉, 실시예에서는, 비교예 1에 비해, 컵 배기압의 상승을 약 40% 억제할 수 있다.
또한, 비교예 2에서는, 단계 S4의 건조 공정에서, 컵 배기압이 최대 약 100 ㎩이 되었다. 그에 대해, 실시예에서는, 단계 S4의 건조 공정에 있어서의, 비교예 2에서 컵 배기압이 최대가 된 시점에서, 컵 배기압이 약 75 ㎩이었다. 즉, 실시예에서는, 비교예 2에 비해, 컵 배기압의 상승을 약 25% 억제할 수 있다.
<확인 시험 2>
또한, 본 발명자들은, 상기 실시예에 있어서의, 웨이퍼 처리 후의 막 두께 분포와, 상기 비교예 1에 있어서의, 웨이퍼 처리 후의 막 두께 분포를 취득하였다.
이 확인 시험 2에 의하면, 실시예에 있어서의, 웨이퍼 처리 후의 막 두께 분포는, 상기 비교예 1에 있어서의, 웨이퍼 처리 후의 막 두께 분포와 변하지 않았다. 즉, 단계 S2 및 단계 S3에 있어서, 용제 공급 노즐(46)로부터 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에의, 유기 용제의 연속 공급을 행하는 것에 의한, 레지스트막의 막 두께 분포에의 영향은 확인되지 않았다.
또한, 비교예 2와 같이, 사전에 웨이퍼(W)의 이면에 유기 용제를 공급한 경우, 웨이퍼 처리 전체에 요하는 시간이 장기화될 뿐만이 아니라, 웨이퍼(W)의 이면의 유기 용제에 닿은 부분이 냉각된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 이면의 유기 용제에 닿는 부분은 넓기 때문에, 웨이퍼(W)의 막 두께 분포에 영향을 주는 것이 알려져 있다. 실시예에 있어서의 웨이퍼 처리 후의 막 두께 분포에는, 그러한 경향은 보여지지 않았다.
<확인 시험 3>
이 확인 시험 3에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 구성의 레지스트 도포 장치(1)를 이용하여, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한 웨이퍼 처리를, 5장의 웨이퍼(W)에 대해 연속적으로 행하고, 그때의 컵 배기압을 측정하였다.
도 8은 확인 시험 3의 결과를 도시한 도면이다. 도 8에 있어서, 횡축은, 전술한 단계 S2의 레지스트액 공급 공정을 개시하고 나서의 경과 시간을 나타내고, 종축은, 컵 배기압을 나타내고 있다. 또한, 도 8에는, 전술한 비교예 1의 결과도 비교를 위해서 아울러 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 5장의 웨이퍼(W)를 연속 처리한 경우에, 처리 사이에서 컵 배기압의 이력은 거의 변하지 않았다. 즉, 본 실시형태에 의한 웨이퍼 처리에 의하면, 복수 매의 웨이퍼(W)를 연속 처리하는 경우에도, 컵 배기압의 상승을 안정적으로 억제할 수 있다.
<본 실시형태의 변형예>
이상의 예에서는, 레지스트액의 공급을 정지한 후에, 용제 공급 노즐(46)로부터 웨이퍼(W)의 표면의 둘레 가장자리부에의, 유기 용제의 연속 공급을 개시하고 있었으나, 레지스트액의 공급을 정지하기 전에, 상기 연속 공급을 개시해도 좋다. 또한, 레지스트액의 공급 개시 전부터, 상기 연속 공급을 개시해도 좋다. 단, 레지스트액의 공급을 정지한 후에, 상기 연속 공급을 개시함으로써, 유기 용제의 소비량을 억제할 수 있다.
또한, 이상의 예에서는, 레지스트막의 건조 공정에서도, 상기 유기 용제의 연속 공급을 행하고 있었으나, 레지스트막의 건조 공정에서, 상기 유기 용제의 연속 공급을 생략해도 좋다. 레지스트막의 건조 공정에서도 상기 유기 용제의 연속 공급을 행함으로써, 면 형상의 덩어리의 발생을 보다 억제할 수 있다. 한편, 레지스트막의 건조 공정에서, 상기 유기 용제의 연속 공급을 생략함으로써, 유기 용제의 소비량을 억제할 수 있다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기한 실시형태는, 첨부된 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
1: 레지스트 도포 장치 20: 회전 유지부
43: 레지스트액 공급 노즐 46: 용제 공급 노즐
100: 제어부 B: 베벨
W: 웨이퍼 We: 둘레 가장자리부
Ws: 표면

Claims (7)

  1. 도포액을 기판의 표면에 공급하는 공정과,
    상기 기판을 회전시켜, 공급된 상기 도포액을 상기 기판의 표면 상에서 확산시켜, 상기 표면 상에 도포막을 형성하는 공정
    을 포함하고,
    상기 도포막을 형성하는 공정에 있어서 상기 도포액이 상기 기판의 표면의 둘레 가장자리부에 도달하기 전부터, 용제 공급부로부터 상기 둘레 가장자리부에의 상기 도포액의 용제의 연속 공급을 개시하며, 적어도 상기 도포막을 형성하는 공정이 종료될 때까지 계속하는 것인 액처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용제 공급부로부터 토출된 상기 용제가 형성하는 액 기둥이 상기 둘레 가장자리부의 베벨에 접촉하도록, 상기 용제 공급부로부터 상기 둘레 가장자리부에의 상기 용제의 연속 공급을 행하는 것인 액처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도포막을 형성하는 공정에 이어서, 상기 기판을 회전시켜 상기 도포막을 건조시키는 공정
    을 포함하고,
    상기 용제 공급부로부터 상기 둘레 가장자리부에의 상기 용제의 연속 공급은, 상기 건조시키는 공정에 있어서도 계속되는 것인 액처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 건조시키는 공정 후, 상기 용제 공급부로부터의 상기 용제에 의해, 상기 기판의 상기 표면에 있어서의, 둘레 가장자리측의 미리 정해진 영역 내의 상기 도포액을 제거하는 공정
    을 포함하는 액처리 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 용제 공급부로부터 상기 둘레 가장자리부에의 상기 용제의 연속 공급 시, 상기 제거하는 공정에서 상기 도포액이 제거되는 상기 영역 내에, 상기 용제 공급부로부터 상기 용제가 공급되는 것인 액처리 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 용제 공급부로부터 상기 둘레 가장자리부에의 상기 용제의 연속 공급에 이어서 상기 제거하는 공정을 행하여, 상기 용제 공급부로부터의 상기 용제의 토출을 중단시키지 않고 계속하는 것인 액처리 방법.
  7. 기판을 유지하여 회전시키는 회전 유지부와,
    상기 회전 유지부에 유지되어 있는 상기 기판의 표면에 도포액을 공급하는 도포액 공급부와,
    상기 회전 유지부에 유지되어 있는 상기 기판의 표면에 상기 도포액의 용제를 공급하는 용제 공급부와,
    제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 도포액 공급부로부터 도포액을 기판의 표면에 공급하는 공정과, 상기 기판을 회전시켜, 공급된 상기 도포액을 상기 기판의 표면 상에서 확산시켜, 상기 표면 상에 도포막을 형성하는 공정이 실행되고,
    상기 도포막을 형성하는 공정에 있어서 상기 도포액이 상기 기판의 표면의 둘레 가장자리부에 도달하기 전부터, 상기 용제 공급부로부터 상기 둘레 가장자리부에의 상기 용제의 연속 공급이 개시되며, 적어도 상기 도포막을 형성하는 공정이 종료될 때까지 계속되도록,
    제어 신호를 출력하는 것인 액처리 장치.
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JPH11283899A (ja) 1998-03-27 1999-10-15 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11283899A (ja) 1998-03-27 1999-10-15 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置

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