塗布装置、塗布方法及び記憶媒体
【課題】塗布液をスピンコーティング法によって基板へ塗布するにあたって、基板裏面側へのパーティクルの付着を減らし、このパーティクルを洗浄するための溶剤の使用量を抑えることである。
【解決手段】カップ１０内のスピンチャック１１に保持されたウエハＷの周縁部裏面と対向するように、縦断面が山形の塗布液の跳ね返り防止用のガイド部２を設け、このガイド部２の内側に連続してカップ１０の下方側外部空間と区画する水平面２２を形成する。この水平面２２とウエハＷとの間の裏側空間２３はウエハＷの回転により雰囲気が負圧となる空間であり、前記水平面２２に開口部２５を形成する。そして、ウエハＷの回転数に基づいてシャッター６により開口部２５の開口量を調整し、またカップ１０の底部に接続された排気路中のダンパの開度を制御する。
【解決手段】カップ１０内のスピンチャック１１に保持されたウエハＷの周縁部裏面と対向するように、縦断面が山形の塗布液の跳ね返り防止用のガイド部２を設け、このガイド部２の内側に連続してカップ１０の下方側外部空間と区画する水平面２２を形成する。この水平面２２とウエハＷとの間の裏側空間２３はウエハＷの回転により雰囲気が負圧となる空間であり、前記水平面２２に開口部２５を形成する。そして、ウエハＷの回転数に基づいてシャッター６により開口部２５の開口量を調整し、またカップ１０の底部に接続された排気路中のダンパの開度を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に塗布液を塗布する塗布装置、塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては塗布液を基板上に塗布する工程があり、塗布する手法としては例えばスピンコーティング法があげられる。このスピンコーティング法は半導体ウエハやＬＣＤ用のガラス基板などの基板を基板保持部であるスピンチャックに吸着し、基板の中心部に塗布液を供給すると共に基板を高速で回転させて塗布液を基板の表面に展伸させる手法である。また、塗布液としてはレジスト液が代表的であり、その他には酸化シリコンの前駆物質を含む絶縁膜用の薬液等が用いられている。
【０００３】
前記スピンコーティング法で用いられる塗布装置は、図９に示すように下部に廃液路１５及び排気路１６を備えたカップ１０内にスピンチャック１１を設けると共に、スピンチャック１１上の基板であるウエハＷの裏面周縁に近接して対向するように液の跳ね返り防止部２を環状に形成して構成され、スピンチャック１１によりウエハＷを回転したときに振り切られるミストを排気路１５の吸引によりカップ１０の下方側に引き込んで廃液路１５から排出するようにしている。跳ね返り防止部２よりもスピンチャック１１寄りの空間は当該防止部２に連続する区画部２２により外部と区画されている。また、この塗布装置の上方側に設けられたファンフィルタユニット(ＦＦＵ)３３から下方側にクリーンエアーが供給されており、このためウエハＷの回転による遠心力によって振り切られた塗布液のミストは、排気路１５の吸引によりカップ１０内に形成されるクリーンエアーの気流に乗って下方へ運ばれ、気液分離されて廃液路１５から排出される。
【０００４】
ところで、跳ね返り防止部２はカップ１０の内壁に衝突した塗布液が基板の裏面側に跳ね返らないように設けられているものであるが、ウエハＷを高速で回転させるときに跳ね返り防止部２よりも内側（スピンチャック１１側）の空間２３が負圧になり、このため飛散した塗布液の微粒子（ミスト）がこの減圧されている空間２３に引き込まれウエハＷの裏面に付着しパーティクルとなる。このパーティクルを除去するためスピンコーティングに続いて、ウエハＷの裏面側に設けられたノズルからウエハＷの裏面に溶剤を供給する処理（バックリンス）を行っているが、ウエハＷの１枚当りの使用量が数十ｍｌであることから、このバックリンスは一連の塗布処理あるいは現像も加えた液処理の中では、溶剤を最も消費する工程である。このため、毎月の溶剤の総使用量は相当の量となり、バックリンスの溶剤の使用量の低減が望まれている。
【０００５】
一方、特許文献１にはスピンチャック軸の周りの区画部に間隙を形成すると共にこの間隙を開閉するシャッターを設け、このシャッターの開閉により基板裏面の負圧空間に気体が流入することで負圧状態を解消し、基板へのパーティクルの付着を低減する装置が記載されている。しかし、基板の回転数によって負圧の程度が変化するため、例えば回転数が低い時は負圧の程度は小さいのでシャッターを大きく開くと、必要以上の気体が前記隙間を介してカップの外からカップ内へ流れ込み、下降気流に影響を与えて基板の表面の気流が乱れ、この結果基板に形成される液膜の面内均一性が損なわれるおそれがある。また逆に、回転数が高い時は負圧の程度は大きいことからシャッターの開きが小さいと、気体の流入が少なく、このため負圧状態が解消されずパーティクルの低減が有効になされるとは言い難
い。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６８５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、スピンコーティング法により基板に塗布液を塗布するにあたって基板裏面へのパーティクルの付着を低減することができ、これにより溶剤の使用量を減少することができる塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の塗布装置は、下降気流が形成される雰囲気に置かれたカップと、このカップの下部に接続され、当該カップ内雰囲気を吸引排気するための排気路と、を備え、前記カップに囲まれた基板保持部に基板を水平に保持し、この基板の中心部に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を介して基板を鉛直軸回りに回転させて塗布液を基板の表面に広げる塗布装置において、
前記基板の裏面側へ液の跳ね返りを抑えるために当該基板の裏面の周縁部に近接して対向して設けられ、基板の裏面側に突出するようにかつ基板の周方向に環状に形成された跳ね返り防止部と、
この跳ね返り防止部から基板の中央寄りに連続し、前記基板の裏面側にカップの下方側外部空間に対して区画された空間を形成する区画部と、
この区画部に形成され、区画部で囲まれる基板の裏面側の空間とカップの下方側外部空間とを連通する開口部と、
この開口部の開口量を調整するための開口量調整手段と、
前記排気路に設けられ、当該排気路の排気量を調整するための排気量調整手段と、
基板の回転数に応じて前記開口量調整手段及び排気量調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記制御部は、基板の回転数毎に前記開口部の開口量に対応するデータと排気量に対応するデータとが記憶された記憶部と、この記憶部から基板の回転数に応じたデータを読み出して開口量調整手段及び排気量調整手段の各制御信号を出力する手段と、を備えた構成とすることができる。
【００１０】
また、制御部は、塗布レシピ毎に前記開口部の開口量に対応するデータと排気量に対応するデータとの各時系列データを記憶した記憶部と、この記憶部から読み出したデータに基づいて開口量調整手段及び排気量調整手段の各制御信号を出力する手段と、を備えた構成としてもよい。
【００１１】
本発明の塗布方法は、カップに囲まれた基板保持部と、この基板保持部に保持された基板の裏面側へ液の跳ね返りを抑えるために当該基板の裏面周縁部に近接して対向するように設けられ、基板の裏面側に突出するようにかつ基板の周方向に環状に形成された跳ね返り防止部と、この跳ね返り防止部から基板の中央寄りに連続し、前記基板の裏面側にカップの下方側外部空間に対して区画された空間を形成する区画部と、この区画部に形成され、区画部で囲まれる基板の裏面側の空間とカップの下方側外部空間とを連通する開口部と、カップの下部に接続され、当該カップ内雰囲気を吸引するための排気路とを備えた塗布装置を用い、
前記カップが置かれる雰囲気に下降気流を形成する工程と、
前記基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
この基板の中心部に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を介して基板を鉛直軸回りに回転させて塗布液を基板の表面に広げる工程と、
前記基板の回転数に応じて前記開口部の開口量と、前記排気路に設けられた排気量調整手段による排気量とを制御する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記塗布方法は、基板の回転数毎に前記開口部の開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとが記憶された記憶部を参照し、基板の回転数に応じた前記開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとを、コンピュータにより記憶部から読み出す工程と、
読み出したデータに基づいて開口量及び排気量を制御する工程と、を含む構成としてもよい。
【００１３】
また、塗布方法は、塗布レシピ毎に前記開口部の開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとの各時系列データを記憶した記憶部からコンピュータにより前記時系列データを読み出す工程と、
読み出した時系列データに基づいて開口量及び排気量を制御する工程と、を含む構成としてもよい。
【００１４】
更に他の発明は、回転する基板に塗布液を塗布する塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、本発明の上記の塗布方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板の裏面側の空間を区画する区画部の開口部の開口量を基板の回転数に基づいて調整することで、カップの外から基板裏面の負圧空間へ吸引される気体の量をコントロールしているため、塗布液のミストが基板の裏面側に引き込まれて生じるパーティクルを低減することができる。この結果、基板裏面に付着するパーティクルの量を減少させることが可能となり、バックリンスの使用量を減らすことができる。さらに、排気路における排気量の調整も前記開口量の調整と併せて行うようにしているため、基板の裏面側の負圧空間への外部からの気体の取り込みに基づく基板周辺の気流の乱れが抑えられ、基板に形成される膜の膜厚プロファイルへの影響も少なく、基板間の膜厚プロファイルのばらつきが小さいので安定した処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明に係る塗布装置の実施形態を示す縦断面図である。この塗布装置は基板であるウエハＷを水平に保持して真空吸着する基板保持部であるスピンチャック１１を備えており、軸部１１ａを介して回転駆動部１２により昇降可能であり、また鉛直軸周りに回転可能である。このスピンチャック上のウエハＷを囲むようにカップ１０が設けられ、このカップ１０の上部には開口部１８がウエハＷの受け渡しができるようにウエハＷよりも一回り大きく円形状に形成されている。そして、この開口部１８の周縁には、その内周面から水平に外方側へ切り欠かれて形成された環状の凹部１９が形成されており、この凹部１９の底面１３はスピンチャック１１に保持されたウエハＷと略同じ高さに設定されている。当該底面１３は回転するウエハＷにより生じた気流を制御しウエハＷの周縁部のレジスト膜厚を均一にする役割を持っている。また、前記底面１３より垂直かつ下方向へ連通路１３ａが形成され、後述の液受け部１４と繋がっている。
【００１７】
また、カップ１０の底部は液受け部１４として構成され、この液受け部１４には廃液を排出するための廃液路１５が接続されている。さらに、前記液受け部１４よりカップ１０の中心側には２本の排気路をなす排気管１６ａ、１６ｂが突入して設けられ、この突入部分により気液分離が行われる。この２本の排気管１６ａ、１６ｂは下流において夫々合流し、ダンパー１７を介して図示しない工場内の排気ダクトに接続されている。したがって、このダンパー１７を開くことによりカップ１０内の気体が吸引され、その開度を調整することで排気量を制御できることになる。
【００１８】
前記カップ１０の内側にはスピンチャック１１に保持されたウエハＷの裏面周縁部に近接してガイド部２が設けられている。このガイド部２は内側の傾斜面２１と外側の傾斜面２６とにより山形に形成されかつウエハＷの周方向に沿って環状に形成されており、跳ね返り防止部を構成している。さらに、ガイド部２の外端には、垂直かつ下方向に伸びる垂直壁２４が前記液受け部１４に突入するように設けられている。前記ガイド部２はウエハＷより振り切られた塗布液をその表面を介して液受け部１４へガイドし、またウエハＷの裏面へ塗布液の跳ね返りを防ぐためのものである。前記ガイド部２の傾斜面２１の内側には水平面２２が設けられており、前記傾斜面２１及び水平面２２は区画部を構成している。この区画部によりウエハＷの裏面側に、カップ１０の下方側外部空間と区画された空間が形成される。すなわち、傾斜面２１、水平面２２とウエハＷ及びスピンチャック１１とで囲まれる環状の空間がウエハＷの裏側空間２３となる。スピンチャック１１の軸部１１ａが貫通しているので、スピンチャック１１の外周と水平面２２との間にはわずかな隙間が形成されている。前記裏側空間２３はウエハＷの回転及び排気管１６ａ及び１６ｂの吸引効果により雰囲気が減圧される空間である。なお、ガイド部２が跳ね返り防止部に相当するので、ウエハＷの裏面側に区画された空間（裏側空間２３）を形成する部分は跳ね返り防止部も含まれていると捉えることもできるが、技術的な説明には支障がないことから、ガイド部２の上端部に連続する傾斜面２１とこれに続く水平面２２とが区画部に相当するものとする。また、水平面２２の外縁付近にはバックリンスノズル４０が設けられ、その先端部位はウエハＷの外周縁を向いて構成されている。このバックリンスノズル４０は図示しない供給路を介してバックリンス供給源と接続されている。
【００１９】
前記カップ１０は筐体３０に収められており、この筐体３０にはウエハＷの搬送口３１が設けられており、図示しない搬送機構によりこの搬送口３１を介してウエハＷの受け渡しが行える構成となっている。図中３１ａは搬送口３１を開閉するシャッターである。このシャッター３１ａはウエハＷが前記搬送機構により筺体３０の内部に搬出入される場合を除いて閉じられている。また、筐体３０の上部にはファンフィルタユニット(ＦＦＵ)３３が設けられ、このＦＦＵ３３は気体供給路３２を介して流入する清浄気体例えばクリーンエアーを下降流として筐体３０に供給する役割を有する。なお、図ではＦＦＵ３３に設けられているファンを省略して記載してある。前記筐体３０の底部にはこの筐体３０内の気体を排気するための吸引排気路３５が設けられている。前記ＦＦＵ３３からの下降流と前述排気管１６ａ及び１６ｂによる吸引とが相俟ってカップ１０の開口部１８には下降気流が形成される。
【００２０】
前記筐体３０内には、カップ１０の上方に溶剤を吐出する溶剤ノズル４１、塗布液を吐出する塗布ノズル４２及びリンス液を吐出するリンスノズル４３が設けられ、これらノズル４１、４２、４３は夫々供給管４１ａ、４２ａ、４３ａを介して溶剤供給源５１、塗布液供給源５２及びリンス液供給源５３へ接続されると共に、ウエハＷ上方の所定位置とカップ１０の側方の待機位置との間で図示しない搬送アームにより移動されるように構成されている。
【００２１】
前記ガイド部材２の水平面２２には下方向へ貫通した開口部２５が形成されている。この開口部２５は例えば図２に示すようにスピンチャック１１の回転中心を中心とする円に沿って円弧状に形成されたスリットとして構成され、スピンチャック１１の軸部１１ａの周囲に前記円に沿って等間隔に４箇所設けられている。前記開口部２５は前述の裏側空間２３が負圧状態となることにより、カップ１０の下方側空間から気体がこの開口部２５を介して当該空間２３へ流入し、負圧の程度を緩和する役割を持つものである。また、流入する気体がゴミ等を含まないものとなるように交換可能なフィルター２６が着脱自在に設けられている。さらに、当該４つの開口部２５の下方には夫々４個のシャッター保持台６３が設けられ、これら保持台６３の上に各々シャッター６が保持され、当該シャッター６により開口部２５の開口量が調整されるように構成されている。また、６１は支持棒、６２は駆動部６２である。このシャッター６は、円弧状かつ帯状の形態をしており、前記開口部２５を下方より覆うことができるように当該開口部２５より一回り大きい構成を取っている。前記駆動部６２は、支持棒６１を介してシャッター６をウエハＷの径方向へ水平移動させることが可能であり、この動作によりシャッター６は開口部２５の開口量を調整することができる。
【００２２】
次に、図３は制御部７を模式的に説明したものである。この制御部７はコンピューターで構成され、データバス７０を備えている。このコンピュータには、本発明の実施形態に係る塗布装置の動作を行うためのコンピュータプログラムがフレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＤ、メモリーカード、コンパクトディスク等の記憶媒体を介してインストールされている。前記データバス７０にはＣＰＵ７１、格納部７２ａに格納されたプログラム７２、記憶部７３、スピンチャック用モータ１２、シャッター用駆動部６２、ダンパー用駆動部７６、レジスト供給系７７、サイドリンス供給系７８等が接続されている。なお、レジスト供給系７７及びサイドリンス供給系７８は、液量を調整するためのバルブやポンプで構成されている。前記記憶部７３にはウエハＷの回転数又は塗布レシピ毎に、開口部２５の開口量及び気体の排気量のデータが記憶されている。例えば、プログラム７２がウエハＷの回転数のデータを取得すると、それに伴い開口部２５の開口量及び気体の排気量のデータも取得でき、データバス７０を介して各データをシャッター用駆動部６２及びダンパー用駆動部７６へ夫々出力することができる構成を取っている。
【００２３】
次に上述の実施の形態の作用を説明する。図示しない搬送機構を用いてウエハＷを前記筐体３０内に搬入し、例えば回転駆動部１２によりスピンチャック１１を上昇させ、当該スピンチャック１１にウエハＷを載置し真空吸着させる。その後、スピンチャック１１は下降してウエハＷがカップ１０内に収まる。なお、例えば３本の昇降ピンを水平面２２を貫通させるように設けて、この３本の昇降ピンによりウエハＷの受け渡しを行ってもよい。一方、筐体３０内には既述のように下降気流が形成されており、図４（ａ）に示すように時刻ｔ１において、スピンチャック１１によりウエハＷを例えば２０００（ｒｐｍ）の速度で回転させる。すると前述の下降気流はこの回転するウエハＷの遠心力により周縁部に向けて渦巻き状に広がっていく。そして、溶剤ノズル４１を図示しない移動機構を用いて待機位置からウエハＷの中央上部へ移動させ、この溶剤ノズル４１よりウエハＷへシンナーを供給しウエハＷの表面をシンナーで濡らしレジスト液が伸展しやすい環境に整える（プリウェット）。その後、時刻ｔ２でウエハＷの回転を一時停止し、溶剤ノズル４１を待機位置へ退避させると共に塗布ノズル４２をウエハＷの中央上部へ移動させる。
【００２４】
時刻ｔ３において回転数を１５００（ｒｐｍ）まで上昇させてこの状態を例えば１、５秒間維持し、この間に塗布ノズル４２よりレジスト液をウエハＷへの中央部に供給する。図５（ａ）に示すように、レジスト液ＲはウエハＷの回転による遠心力により外方向へ伸展されていくと共に余分なレジスト液ＲはウエハＷの表面から振り切られる。この振り切られたレジスト液Ｒは、前述の下降気流に乗って連通路１３ａやカップ１０とガイド部材２の間を流れていき、前述の液受け部１４へ一時的に貯留され、廃液路１５よりカップ１０の外部へ排出される。そして、レジスト液Ｒの塗布を終えた塗布ノズル４２は待機位置へ退避させられる。回転数１５００（ｒｐｍ）を維持した後、時刻ｔ４にてウエハＷの回転数を１１９０（ｒｐｍ）まで落とし、２０秒間ウエハＷの表面のレジスト液Ｒを乾燥させてレジスト膜を形成する。
【００２５】
しかる後、時刻ｔ５においてウエハＷの回転数を１０００（ｒｐｍ）まで落とし、サイドリンスノズル４３をウエハＷの周縁部上へ移動させ、図５（ｂ）に示すように当該ノズル４３からウエハＷ表面の周縁部へ向けてリンス液である溶剤を吐出し、レジスト液の液膜の周縁部を所定の幅でカットすると共に、バックリンスノズル４０よりリンス液である溶剤をウエハＷ裏面の周縁部へ供給し、ウエハＷの裏面側に回り込んだレジスト液を除去する。そして、ウエハＷを回転し続け、２０秒間レジスト液の乾燥を行った後、時刻ｔ６で回転を停止し、既述のウエハＷの搬入時とは逆の手順でウエハＷが搬送機構に受け渡され筺体３０から搬出される。
一方、制御部７はウエハＷの回転数に対応するシャッター６及びダンパー１７の開度に対応するデータを記憶部７３から読み出し、このデータに基づいてシャッター６及びダンパー１７の駆動部６２、７６に夫々制御信号を出力する。これによりシャッター６及びダンパー１７はウエハＷの回転数に応じて、その開度が制御されることとなる。なお、制御部７はウエハＷの回転数を制御するときにはレシピに応じて記憶部７３から回転数のタイムチャートを読み出すため、この読み出した回転数に基づいて記憶部７３からシャッター６及びダンパー１７の開度に対応するデータを読み出してもよいが、スピンチャック１１の回転数を検出する検出部を設け、この検出部からの回転数の検出値に基づいて前記開度に対応するデータの読み出しを行ってもよい。
【００２６】
シャッター６及びダンパー１７の動作の一例を夫々図４(ｂ)、(ｃ)に示しておく。時刻ｔ１からｔ２までは回転数が２０００（ｒｐｍ）と高いためウエハＷ付近の気体は回転による遠心力により外方へ振り切られて、裏側空間２３の負圧の程度は大きい。従って、これに対応してシャッター６を大きく開き例えば開口部２５のスリット幅を４ｍｍとし、減圧された裏側空間２３へ吸引される気体の量が多くなるよう制御する。このため、裏側空間２３の雰囲気は、流入してきた気体により負圧の程度が緩和されることになる。また、ダンパー１７はウエハＷの回転により外方へ振り切られた気流と前述の下降気流とを吸引できるように大きく開き、例えば開度９０％に調整される。
【００２７】
時刻ｔ２からｔ３まではウエハＷの回転は停止しているため、裏側空間２３の雰囲気は大気圧であり、シャッター６は閉まった状態となり、ダンパー１７は例えば開度５０％に開かれている。次に、時刻ｔ３からｔ４まではウエハＷの回転数が１５００（ｒｐｍ）であるため裏側空間２３の雰囲気は負圧となり、例えば前記スリット幅が３ｍｍ、ダンパー１７の開度が７５％に調整され、同様にして時刻ｔ４からｔ５まではウエハＷの回転数は１１９０（ｒｐｍ）であるため、例えば前記スリット幅が２．４ｍｍ、ダンパー１７の開度が６７％に調整される。また、時刻ｔ５からｔ６まではウエハＷの回転数は１０００（ｒｐｍ）であるため、例えば前記スリット幅が２．０ｍｍ、ダンパー１７の開度が５８％に調整され、続いて時刻ｔ６以降ではカップ１０よりウエハＷは搬出されてしまうため、シャッター６を閉じると共にダンパー１７の開度を５０％に制御し、カップ１０内部の下降気流を吸引させる。
【００２８】
次にカップ１０の内部の気体の流れを図６を用いて説明する。図６（ａ）はシャッター６が半分開いた状態を示した図である。この場合、図４のタイムチャートよりウエハＷの回転数は１０００（ｒｐｍ）であり、スリット幅は２ｍｍ、ダンパー１７の開度は５８％である。前記カップ１０内に下降した気体(空気)ＤはウエハＷの回転により渦を巻きながら外方へ拡がっていく。また、裏側空間２３に存在する気体(空気)ＧはウエハＷの回転により外方へ押し出され、下降気流を構成する気体Ｄと共にカップ１０の下方へ流れ排気管１６ａより排出される。このため、裏側空間２３の雰囲気は負圧になろうするが、気体Ｇが裏側空間２３から排出される量に見合う量の気体Ｕがカップ１０の下方側外部空間から開口部２５を介して当該空間２３へ流入し、負圧状態が緩和される。
【００２９】
また、図６（ｂ）はシャッター６が全開した状態を示した図である。この時は図４のタイムチャートよりウエハＷの回転数は２０００（ｒｐｍ）であり、スリット幅は４ｍｍ、ダンパー１７の開度は９０％である。前記気体ＤはウエハＷの回転数が高いため、先に述べた場合よりも強い渦を巻きながら外方へ拡がり、裏側空間２３に存在する気体Ｇは先の場合よりも多く外方へ押し出され、気体Ｄと共にカップ１０の下方へ流れていき、排気管１６ａより排出される。そして、回転数１０００（ｒｐｍ）の時に比べ裏側空間２３の気体Ｇの排出量が多くなって、当該空間２３の雰囲気が大きく負圧になろうとするが、前記スリット幅が４ｍｍと大きく開いているので、裏側空間２３から排出される気体Ｇの量に見合う量の気体Ｕが開口部２５から当該空間２３へ気体Ｕが流入し、負圧状態が緩和される。この時、カップ１０へ流入する気体Ｕの総量は先の場合よりも多くなるが、排気路１６ａ、ｂ中のダンパー１７の開度を、ウエハＷの回転数が１０００（ｒｐｍ）の時よりも大きくしているので、ウエハＷの周囲から排気路１６ａ、ｂ内に引き込まれる気体の量は概ね等しく、このためウエハＷの表面の気流の状態が同じになる。なお、ダンパー１７の開度の数値は便宜上の数値であり、ウエハＷの回転数にかかわらず（開口部２５のスリット幅の大きさにかかわらず）排気路１６ａ、ｂ内に引き込まれる気体の量が揃うように設定される。
【００３０】
一方、図７はシャッター６とダンパー１７の開閉を連動させずにダンパー１７の開度を９０％に固定した場合における、カップ１０の内部の気流を示した図である。この場合、例えばウエハＷの回転数が高い状態かつシャッター６の開度が大きいときは、ウエハＷの回転により外方へ振り切られる裏側空間２３の気体Ｇの量が多く、この気体Ｇと気体Ｄが排気管１６ａより吸引されることになる。これは図６（ｂ）の場合と同様のケースである。しかし、ウエハＷの回転数が低い状態かつシャッター６の開度が小さいときは、ウエハＷの回転により外方へ振り切られる裏側空間２３の気体Ｇの量はウエハＷの回転数が高い場合よりも少なく、この少ない気体Ｇと気体Ｄが排気管１６ａより吸引される。従って、この場合には吸引の効果が気体Ｄに対して過剰に働いてしまうことになる。この結果、ウエハＷの表面付近の気流が乱れ、レジスト膜の膜厚の面内のプロファイルに影響を与えてしまうおそれがある。
【００３１】
以上説明した本発明の実施形態によれば、ウエハＷの回転数に基づいてシャッター６の開閉を制御し、当該ウエハＷの裏側空間２３が減圧される程度により、この空間２３へ流入する気体の量を調整することができる。従って、ウエハＷの周縁から当該空間２３に向かう気流が抑えられるかあるいはその気流が発生しなくなるので、ウエハＷへ付着するパーティクルの量を低減することができ、この結果バックリンスの使用量を低減することが可能となる。また、シャッター６とダンパー１７の開閉を連動して制御することにより、シャッター６の開度の大小に応じたウエハＷの表面の気流の変化が抑えられるので、プロセス中における気流が安定化し、結果としてシャッター６により開口部２５の開度を変えることによる、レジスト膜の膜厚のプロファイルへの影響が少なく、安定した処理を行うことができる。なお、膜厚プロファイルに関係する工程のみダンパー１７を調整すれば足りるので、ウエハＷへのプリウェット時には調整しなくともよい。
【００３２】
また、シャッター６は上下に動くことによって、開口部２５の開口量を調整する構成を取ることもできる。この場合は図８（ａ）に示すように、シャッター６は駆動部６２の代わりに昇降部６４を有し、この昇降部６４に支持棒６１が嵌挿される構成を取っている。前記昇降部６４は、この嵌挿された支持棒６３を昇降させることにより、シャッター６を上下に動かすことができる。この動いている様子を図８（ｂ）に模式的に示した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布装置を示す縦断面図である。
【図２】水平面に形成された開口部とその開口量を調整するシャッターを模式的に示す斜視図である。
【図３】制御部を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態において、ウエハの回転数と開口量及び排気量のタイムチャートの一例を示した図である。
【図５】ウエハへのレジスト液の塗布及びサイドリンスの供給の様子を模式的に示した説明図である。
【図６】カップ内部の気流の流れを模式的に示した説明図である。
【図７】シャッターとダンパーの動きを連動させない場合のカップ内部の気流の流れを模式的に示した説明図である。
【図８】シャッターの他の実施形態を模式的に示す説明図である。
【図９】従来の塗布装置の概略断面図を示したものである。
【符号の説明】
【００３４】
Ｗ ウエハ
１０ カップ
１１ スピンチャック
１２ 回転駆動部
１６ａ、ｂ 排気管
１７ ダンパー
２ ガイド部
２３ 裏側空間
２５ 開口部
３４ 気体供給部
４２ 塗布ノズル
６ シャッター
７ 制御部
Ｒ レジスト液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に塗布液を塗布する塗布装置、塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては塗布液を基板上に塗布する工程があり、塗布する手法としては例えばスピンコーティング法があげられる。このスピンコーティング法は半導体ウエハやＬＣＤ用のガラス基板などの基板を基板保持部であるスピンチャックに吸着し、基板の中心部に塗布液を供給すると共に基板を高速で回転させて塗布液を基板の表面に展伸させる手法である。また、塗布液としてはレジスト液が代表的であり、その他には酸化シリコンの前駆物質を含む絶縁膜用の薬液等が用いられている。
【０００３】
前記スピンコーティング法で用いられる塗布装置は、図９に示すように下部に廃液路１５及び排気路１６を備えたカップ１０内にスピンチャック１１を設けると共に、スピンチャック１１上の基板であるウエハＷの裏面周縁に近接して対向するように液の跳ね返り防止部２を環状に形成して構成され、スピンチャック１１によりウエハＷを回転したときに振り切られるミストを排気路１５の吸引によりカップ１０の下方側に引き込んで廃液路１５から排出するようにしている。跳ね返り防止部２よりもスピンチャック１１寄りの空間は当該防止部２に連続する区画部２２により外部と区画されている。また、この塗布装置の上方側に設けられたファンフィルタユニット(ＦＦＵ)３３から下方側にクリーンエアーが供給されており、このためウエハＷの回転による遠心力によって振り切られた塗布液のミストは、排気路１５の吸引によりカップ１０内に形成されるクリーンエアーの気流に乗って下方へ運ばれ、気液分離されて廃液路１５から排出される。
【０００４】
ところで、跳ね返り防止部２はカップ１０の内壁に衝突した塗布液が基板の裏面側に跳ね返らないように設けられているものであるが、ウエハＷを高速で回転させるときに跳ね返り防止部２よりも内側（スピンチャック１１側）の空間２３が負圧になり、このため飛散した塗布液の微粒子（ミスト）がこの減圧されている空間２３に引き込まれウエハＷの裏面に付着しパーティクルとなる。このパーティクルを除去するためスピンコーティングに続いて、ウエハＷの裏面側に設けられたノズルからウエハＷの裏面に溶剤を供給する処理（バックリンス）を行っているが、ウエハＷの１枚当りの使用量が数十ｍｌであることから、このバックリンスは一連の塗布処理あるいは現像も加えた液処理の中では、溶剤を最も消費する工程である。このため、毎月の溶剤の総使用量は相当の量となり、バックリンスの溶剤の使用量の低減が望まれている。
【０００５】
一方、特許文献１にはスピンチャック軸の周りの区画部に間隙を形成すると共にこの間隙を開閉するシャッターを設け、このシャッターの開閉により基板裏面の負圧空間に気体が流入することで負圧状態を解消し、基板へのパーティクルの付着を低減する装置が記載されている。しかし、基板の回転数によって負圧の程度が変化するため、例えば回転数が低い時は負圧の程度は小さいのでシャッターを大きく開くと、必要以上の気体が前記隙間を介してカップの外からカップ内へ流れ込み、下降気流に影響を与えて基板の表面の気流が乱れ、この結果基板に形成される液膜の面内均一性が損なわれるおそれがある。また逆に、回転数が高い時は負圧の程度は大きいことからシャッターの開きが小さいと、気体の流入が少なく、このため負圧状態が解消されずパーティクルの低減が有効になされるとは言い難
い。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６８５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、スピンコーティング法により基板に塗布液を塗布するにあたって基板裏面へのパーティクルの付着を低減することができ、これにより溶剤の使用量を減少することができる塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の塗布装置は、下降気流が形成される雰囲気に置かれたカップと、このカップの下部に接続され、当該カップ内雰囲気を吸引排気するための排気路と、を備え、前記カップに囲まれた基板保持部に基板を水平に保持し、この基板の中心部に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を介して基板を鉛直軸回りに回転させて塗布液を基板の表面に広げる塗布装置において、
前記基板の裏面側へ液の跳ね返りを抑えるために当該基板の裏面の周縁部に近接して対向して設けられ、基板の裏面側に突出するようにかつ基板の周方向に環状に形成された跳ね返り防止部と、
この跳ね返り防止部から基板の中央寄りに連続し、前記基板の裏面側にカップの下方側外部空間に対して区画された空間を形成する区画部と、
この区画部に形成され、区画部で囲まれる基板の裏面側の空間とカップの下方側外部空間とを連通する開口部と、
この開口部の開口量を調整するための開口量調整手段と、
前記排気路に設けられ、当該排気路の排気量を調整するための排気量調整手段と、
基板の回転数に応じて前記開口量調整手段及び排気量調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記制御部は、基板の回転数毎に前記開口部の開口量に対応するデータと排気量に対応するデータとが記憶された記憶部と、この記憶部から基板の回転数に応じたデータを読み出して開口量調整手段及び排気量調整手段の各制御信号を出力する手段と、を備えた構成とすることができる。
【００１０】
また、制御部は、塗布レシピ毎に前記開口部の開口量に対応するデータと排気量に対応するデータとの各時系列データを記憶した記憶部と、この記憶部から読み出したデータに基づいて開口量調整手段及び排気量調整手段の各制御信号を出力する手段と、を備えた構成としてもよい。
【００１１】
本発明の塗布方法は、カップに囲まれた基板保持部と、この基板保持部に保持された基板の裏面側へ液の跳ね返りを抑えるために当該基板の裏面周縁部に近接して対向するように設けられ、基板の裏面側に突出するようにかつ基板の周方向に環状に形成された跳ね返り防止部と、この跳ね返り防止部から基板の中央寄りに連続し、前記基板の裏面側にカップの下方側外部空間に対して区画された空間を形成する区画部と、この区画部に形成され、区画部で囲まれる基板の裏面側の空間とカップの下方側外部空間とを連通する開口部と、カップの下部に接続され、当該カップ内雰囲気を吸引するための排気路とを備えた塗布装置を用い、
前記カップが置かれる雰囲気に下降気流を形成する工程と、
前記基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
この基板の中心部に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を介して基板を鉛直軸回りに回転させて塗布液を基板の表面に広げる工程と、
前記基板の回転数に応じて前記開口部の開口量と、前記排気路に設けられた排気量調整手段による排気量とを制御する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記塗布方法は、基板の回転数毎に前記開口部の開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとが記憶された記憶部を参照し、基板の回転数に応じた前記開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとを、コンピュータにより記憶部から読み出す工程と、
読み出したデータに基づいて開口量及び排気量を制御する工程と、を含む構成としてもよい。
【００１３】
また、塗布方法は、塗布レシピ毎に前記開口部の開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとの各時系列データを記憶した記憶部からコンピュータにより前記時系列データを読み出す工程と、
読み出した時系列データに基づいて開口量及び排気量を制御する工程と、を含む構成としてもよい。
【００１４】
更に他の発明は、回転する基板に塗布液を塗布する塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、本発明の上記の塗布方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板の裏面側の空間を区画する区画部の開口部の開口量を基板の回転数に基づいて調整することで、カップの外から基板裏面の負圧空間へ吸引される気体の量をコントロールしているため、塗布液のミストが基板の裏面側に引き込まれて生じるパーティクルを低減することができる。この結果、基板裏面に付着するパーティクルの量を減少させることが可能となり、バックリンスの使用量を減らすことができる。さらに、排気路における排気量の調整も前記開口量の調整と併せて行うようにしているため、基板の裏面側の負圧空間への外部からの気体の取り込みに基づく基板周辺の気流の乱れが抑えられ、基板に形成される膜の膜厚プロファイルへの影響も少なく、基板間の膜厚プロファイルのばらつきが小さいので安定した処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明に係る塗布装置の実施形態を示す縦断面図である。この塗布装置は基板であるウエハＷを水平に保持して真空吸着する基板保持部であるスピンチャック１１を備えており、軸部１１ａを介して回転駆動部１２により昇降可能であり、また鉛直軸周りに回転可能である。このスピンチャック上のウエハＷを囲むようにカップ１０が設けられ、このカップ１０の上部には開口部１８がウエハＷの受け渡しができるようにウエハＷよりも一回り大きく円形状に形成されている。そして、この開口部１８の周縁には、その内周面から水平に外方側へ切り欠かれて形成された環状の凹部１９が形成されており、この凹部１９の底面１３はスピンチャック１１に保持されたウエハＷと略同じ高さに設定されている。当該底面１３は回転するウエハＷにより生じた気流を制御しウエハＷの周縁部のレジスト膜厚を均一にする役割を持っている。また、前記底面１３より垂直かつ下方向へ連通路１３ａが形成され、後述の液受け部１４と繋がっている。
【００１７】
また、カップ１０の底部は液受け部１４として構成され、この液受け部１４には廃液を排出するための廃液路１５が接続されている。さらに、前記液受け部１４よりカップ１０の中心側には２本の排気路をなす排気管１６ａ、１６ｂが突入して設けられ、この突入部分により気液分離が行われる。この２本の排気管１６ａ、１６ｂは下流において夫々合流し、ダンパー１７を介して図示しない工場内の排気ダクトに接続されている。したがって、このダンパー１７を開くことによりカップ１０内の気体が吸引され、その開度を調整することで排気量を制御できることになる。
【００１８】
前記カップ１０の内側にはスピンチャック１１に保持されたウエハＷの裏面周縁部に近接してガイド部２が設けられている。このガイド部２は内側の傾斜面２１と外側の傾斜面２６とにより山形に形成されかつウエハＷの周方向に沿って環状に形成されており、跳ね返り防止部を構成している。さらに、ガイド部２の外端には、垂直かつ下方向に伸びる垂直壁２４が前記液受け部１４に突入するように設けられている。前記ガイド部２はウエハＷより振り切られた塗布液をその表面を介して液受け部１４へガイドし、またウエハＷの裏面へ塗布液の跳ね返りを防ぐためのものである。前記ガイド部２の傾斜面２１の内側には水平面２２が設けられており、前記傾斜面２１及び水平面２２は区画部を構成している。この区画部によりウエハＷの裏面側に、カップ１０の下方側外部空間と区画された空間が形成される。すなわち、傾斜面２１、水平面２２とウエハＷ及びスピンチャック１１とで囲まれる環状の空間がウエハＷの裏側空間２３となる。スピンチャック１１の軸部１１ａが貫通しているので、スピンチャック１１の外周と水平面２２との間にはわずかな隙間が形成されている。前記裏側空間２３はウエハＷの回転及び排気管１６ａ及び１６ｂの吸引効果により雰囲気が減圧される空間である。なお、ガイド部２が跳ね返り防止部に相当するので、ウエハＷの裏面側に区画された空間（裏側空間２３）を形成する部分は跳ね返り防止部も含まれていると捉えることもできるが、技術的な説明には支障がないことから、ガイド部２の上端部に連続する傾斜面２１とこれに続く水平面２２とが区画部に相当するものとする。また、水平面２２の外縁付近にはバックリンスノズル４０が設けられ、その先端部位はウエハＷの外周縁を向いて構成されている。このバックリンスノズル４０は図示しない供給路を介してバックリンス供給源と接続されている。
【００１９】
前記カップ１０は筐体３０に収められており、この筐体３０にはウエハＷの搬送口３１が設けられており、図示しない搬送機構によりこの搬送口３１を介してウエハＷの受け渡しが行える構成となっている。図中３１ａは搬送口３１を開閉するシャッターである。このシャッター３１ａはウエハＷが前記搬送機構により筺体３０の内部に搬出入される場合を除いて閉じられている。また、筐体３０の上部にはファンフィルタユニット(ＦＦＵ)３３が設けられ、このＦＦＵ３３は気体供給路３２を介して流入する清浄気体例えばクリーンエアーを下降流として筐体３０に供給する役割を有する。なお、図ではＦＦＵ３３に設けられているファンを省略して記載してある。前記筐体３０の底部にはこの筐体３０内の気体を排気するための吸引排気路３５が設けられている。前記ＦＦＵ３３からの下降流と前述排気管１６ａ及び１６ｂによる吸引とが相俟ってカップ１０の開口部１８には下降気流が形成される。
【００２０】
前記筐体３０内には、カップ１０の上方に溶剤を吐出する溶剤ノズル４１、塗布液を吐出する塗布ノズル４２及びリンス液を吐出するリンスノズル４３が設けられ、これらノズル４１、４２、４３は夫々供給管４１ａ、４２ａ、４３ａを介して溶剤供給源５１、塗布液供給源５２及びリンス液供給源５３へ接続されると共に、ウエハＷ上方の所定位置とカップ１０の側方の待機位置との間で図示しない搬送アームにより移動されるように構成されている。
【００２１】
前記ガイド部材２の水平面２２には下方向へ貫通した開口部２５が形成されている。この開口部２５は例えば図２に示すようにスピンチャック１１の回転中心を中心とする円に沿って円弧状に形成されたスリットとして構成され、スピンチャック１１の軸部１１ａの周囲に前記円に沿って等間隔に４箇所設けられている。前記開口部２５は前述の裏側空間２３が負圧状態となることにより、カップ１０の下方側空間から気体がこの開口部２５を介して当該空間２３へ流入し、負圧の程度を緩和する役割を持つものである。また、流入する気体がゴミ等を含まないものとなるように交換可能なフィルター２６が着脱自在に設けられている。さらに、当該４つの開口部２５の下方には夫々４個のシャッター保持台６３が設けられ、これら保持台６３の上に各々シャッター６が保持され、当該シャッター６により開口部２５の開口量が調整されるように構成されている。また、６１は支持棒、６２は駆動部６２である。このシャッター６は、円弧状かつ帯状の形態をしており、前記開口部２５を下方より覆うことができるように当該開口部２５より一回り大きい構成を取っている。前記駆動部６２は、支持棒６１を介してシャッター６をウエハＷの径方向へ水平移動させることが可能であり、この動作によりシャッター６は開口部２５の開口量を調整することができる。
【００２２】
次に、図３は制御部７を模式的に説明したものである。この制御部７はコンピューターで構成され、データバス７０を備えている。このコンピュータには、本発明の実施形態に係る塗布装置の動作を行うためのコンピュータプログラムがフレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＤ、メモリーカード、コンパクトディスク等の記憶媒体を介してインストールされている。前記データバス７０にはＣＰＵ７１、格納部７２ａに格納されたプログラム７２、記憶部７３、スピンチャック用モータ１２、シャッター用駆動部６２、ダンパー用駆動部７６、レジスト供給系７７、サイドリンス供給系７８等が接続されている。なお、レジスト供給系７７及びサイドリンス供給系７８は、液量を調整するためのバルブやポンプで構成されている。前記記憶部７３にはウエハＷの回転数又は塗布レシピ毎に、開口部２５の開口量及び気体の排気量のデータが記憶されている。例えば、プログラム７２がウエハＷの回転数のデータを取得すると、それに伴い開口部２５の開口量及び気体の排気量のデータも取得でき、データバス７０を介して各データをシャッター用駆動部６２及びダンパー用駆動部７６へ夫々出力することができる構成を取っている。
【００２３】
次に上述の実施の形態の作用を説明する。図示しない搬送機構を用いてウエハＷを前記筐体３０内に搬入し、例えば回転駆動部１２によりスピンチャック１１を上昇させ、当該スピンチャック１１にウエハＷを載置し真空吸着させる。その後、スピンチャック１１は下降してウエハＷがカップ１０内に収まる。なお、例えば３本の昇降ピンを水平面２２を貫通させるように設けて、この３本の昇降ピンによりウエハＷの受け渡しを行ってもよい。一方、筐体３０内には既述のように下降気流が形成されており、図４（ａ）に示すように時刻ｔ１において、スピンチャック１１によりウエハＷを例えば２０００（ｒｐｍ）の速度で回転させる。すると前述の下降気流はこの回転するウエハＷの遠心力により周縁部に向けて渦巻き状に広がっていく。そして、溶剤ノズル４１を図示しない移動機構を用いて待機位置からウエハＷの中央上部へ移動させ、この溶剤ノズル４１よりウエハＷへシンナーを供給しウエハＷの表面をシンナーで濡らしレジスト液が伸展しやすい環境に整える（プリウェット）。その後、時刻ｔ２でウエハＷの回転を一時停止し、溶剤ノズル４１を待機位置へ退避させると共に塗布ノズル４２をウエハＷの中央上部へ移動させる。
【００２４】
時刻ｔ３において回転数を１５００（ｒｐｍ）まで上昇させてこの状態を例えば１、５秒間維持し、この間に塗布ノズル４２よりレジスト液をウエハＷへの中央部に供給する。図５（ａ）に示すように、レジスト液ＲはウエハＷの回転による遠心力により外方向へ伸展されていくと共に余分なレジスト液ＲはウエハＷの表面から振り切られる。この振り切られたレジスト液Ｒは、前述の下降気流に乗って連通路１３ａやカップ１０とガイド部材２の間を流れていき、前述の液受け部１４へ一時的に貯留され、廃液路１５よりカップ１０の外部へ排出される。そして、レジスト液Ｒの塗布を終えた塗布ノズル４２は待機位置へ退避させられる。回転数１５００（ｒｐｍ）を維持した後、時刻ｔ４にてウエハＷの回転数を１１９０（ｒｐｍ）まで落とし、２０秒間ウエハＷの表面のレジスト液Ｒを乾燥させてレジスト膜を形成する。
【００２５】
しかる後、時刻ｔ５においてウエハＷの回転数を１０００（ｒｐｍ）まで落とし、サイドリンスノズル４３をウエハＷの周縁部上へ移動させ、図５（ｂ）に示すように当該ノズル４３からウエハＷ表面の周縁部へ向けてリンス液である溶剤を吐出し、レジスト液の液膜の周縁部を所定の幅でカットすると共に、バックリンスノズル４０よりリンス液である溶剤をウエハＷ裏面の周縁部へ供給し、ウエハＷの裏面側に回り込んだレジスト液を除去する。そして、ウエハＷを回転し続け、２０秒間レジスト液の乾燥を行った後、時刻ｔ６で回転を停止し、既述のウエハＷの搬入時とは逆の手順でウエハＷが搬送機構に受け渡され筺体３０から搬出される。
一方、制御部７はウエハＷの回転数に対応するシャッター６及びダンパー１７の開度に対応するデータを記憶部７３から読み出し、このデータに基づいてシャッター６及びダンパー１７の駆動部６２、７６に夫々制御信号を出力する。これによりシャッター６及びダンパー１７はウエハＷの回転数に応じて、その開度が制御されることとなる。なお、制御部７はウエハＷの回転数を制御するときにはレシピに応じて記憶部７３から回転数のタイムチャートを読み出すため、この読み出した回転数に基づいて記憶部７３からシャッター６及びダンパー１７の開度に対応するデータを読み出してもよいが、スピンチャック１１の回転数を検出する検出部を設け、この検出部からの回転数の検出値に基づいて前記開度に対応するデータの読み出しを行ってもよい。
【００２６】
シャッター６及びダンパー１７の動作の一例を夫々図４(ｂ)、(ｃ)に示しておく。時刻ｔ１からｔ２までは回転数が２０００（ｒｐｍ）と高いためウエハＷ付近の気体は回転による遠心力により外方へ振り切られて、裏側空間２３の負圧の程度は大きい。従って、これに対応してシャッター６を大きく開き例えば開口部２５のスリット幅を４ｍｍとし、減圧された裏側空間２３へ吸引される気体の量が多くなるよう制御する。このため、裏側空間２３の雰囲気は、流入してきた気体により負圧の程度が緩和されることになる。また、ダンパー１７はウエハＷの回転により外方へ振り切られた気流と前述の下降気流とを吸引できるように大きく開き、例えば開度９０％に調整される。
【００２７】
時刻ｔ２からｔ３まではウエハＷの回転は停止しているため、裏側空間２３の雰囲気は大気圧であり、シャッター６は閉まった状態となり、ダンパー１７は例えば開度５０％に開かれている。次に、時刻ｔ３からｔ４まではウエハＷの回転数が１５００（ｒｐｍ）であるため裏側空間２３の雰囲気は負圧となり、例えば前記スリット幅が３ｍｍ、ダンパー１７の開度が７５％に調整され、同様にして時刻ｔ４からｔ５まではウエハＷの回転数は１１９０（ｒｐｍ）であるため、例えば前記スリット幅が２．４ｍｍ、ダンパー１７の開度が６７％に調整される。また、時刻ｔ５からｔ６まではウエハＷの回転数は１０００（ｒｐｍ）であるため、例えば前記スリット幅が２．０ｍｍ、ダンパー１７の開度が５８％に調整され、続いて時刻ｔ６以降ではカップ１０よりウエハＷは搬出されてしまうため、シャッター６を閉じると共にダンパー１７の開度を５０％に制御し、カップ１０内部の下降気流を吸引させる。
【００２８】
次にカップ１０の内部の気体の流れを図６を用いて説明する。図６（ａ）はシャッター６が半分開いた状態を示した図である。この場合、図４のタイムチャートよりウエハＷの回転数は１０００（ｒｐｍ）であり、スリット幅は２ｍｍ、ダンパー１７の開度は５８％である。前記カップ１０内に下降した気体(空気)ＤはウエハＷの回転により渦を巻きながら外方へ拡がっていく。また、裏側空間２３に存在する気体(空気)ＧはウエハＷの回転により外方へ押し出され、下降気流を構成する気体Ｄと共にカップ１０の下方へ流れ排気管１６ａより排出される。このため、裏側空間２３の雰囲気は負圧になろうするが、気体Ｇが裏側空間２３から排出される量に見合う量の気体Ｕがカップ１０の下方側外部空間から開口部２５を介して当該空間２３へ流入し、負圧状態が緩和される。
【００２９】
また、図６（ｂ）はシャッター６が全開した状態を示した図である。この時は図４のタイムチャートよりウエハＷの回転数は２０００（ｒｐｍ）であり、スリット幅は４ｍｍ、ダンパー１７の開度は９０％である。前記気体ＤはウエハＷの回転数が高いため、先に述べた場合よりも強い渦を巻きながら外方へ拡がり、裏側空間２３に存在する気体Ｇは先の場合よりも多く外方へ押し出され、気体Ｄと共にカップ１０の下方へ流れていき、排気管１６ａより排出される。そして、回転数１０００（ｒｐｍ）の時に比べ裏側空間２３の気体Ｇの排出量が多くなって、当該空間２３の雰囲気が大きく負圧になろうとするが、前記スリット幅が４ｍｍと大きく開いているので、裏側空間２３から排出される気体Ｇの量に見合う量の気体Ｕが開口部２５から当該空間２３へ気体Ｕが流入し、負圧状態が緩和される。この時、カップ１０へ流入する気体Ｕの総量は先の場合よりも多くなるが、排気路１６ａ、ｂ中のダンパー１７の開度を、ウエハＷの回転数が１０００（ｒｐｍ）の時よりも大きくしているので、ウエハＷの周囲から排気路１６ａ、ｂ内に引き込まれる気体の量は概ね等しく、このためウエハＷの表面の気流の状態が同じになる。なお、ダンパー１７の開度の数値は便宜上の数値であり、ウエハＷの回転数にかかわらず（開口部２５のスリット幅の大きさにかかわらず）排気路１６ａ、ｂ内に引き込まれる気体の量が揃うように設定される。
【００３０】
一方、図７はシャッター６とダンパー１７の開閉を連動させずにダンパー１７の開度を９０％に固定した場合における、カップ１０の内部の気流を示した図である。この場合、例えばウエハＷの回転数が高い状態かつシャッター６の開度が大きいときは、ウエハＷの回転により外方へ振り切られる裏側空間２３の気体Ｇの量が多く、この気体Ｇと気体Ｄが排気管１６ａより吸引されることになる。これは図６（ｂ）の場合と同様のケースである。しかし、ウエハＷの回転数が低い状態かつシャッター６の開度が小さいときは、ウエハＷの回転により外方へ振り切られる裏側空間２３の気体Ｇの量はウエハＷの回転数が高い場合よりも少なく、この少ない気体Ｇと気体Ｄが排気管１６ａより吸引される。従って、この場合には吸引の効果が気体Ｄに対して過剰に働いてしまうことになる。この結果、ウエハＷの表面付近の気流が乱れ、レジスト膜の膜厚の面内のプロファイルに影響を与えてしまうおそれがある。
【００３１】
以上説明した本発明の実施形態によれば、ウエハＷの回転数に基づいてシャッター６の開閉を制御し、当該ウエハＷの裏側空間２３が減圧される程度により、この空間２３へ流入する気体の量を調整することができる。従って、ウエハＷの周縁から当該空間２３に向かう気流が抑えられるかあるいはその気流が発生しなくなるので、ウエハＷへ付着するパーティクルの量を低減することができ、この結果バックリンスの使用量を低減することが可能となる。また、シャッター６とダンパー１７の開閉を連動して制御することにより、シャッター６の開度の大小に応じたウエハＷの表面の気流の変化が抑えられるので、プロセス中における気流が安定化し、結果としてシャッター６により開口部２５の開度を変えることによる、レジスト膜の膜厚のプロファイルへの影響が少なく、安定した処理を行うことができる。なお、膜厚プロファイルに関係する工程のみダンパー１７を調整すれば足りるので、ウエハＷへのプリウェット時には調整しなくともよい。
【００３２】
また、シャッター６は上下に動くことによって、開口部２５の開口量を調整する構成を取ることもできる。この場合は図８（ａ）に示すように、シャッター６は駆動部６２の代わりに昇降部６４を有し、この昇降部６４に支持棒６１が嵌挿される構成を取っている。前記昇降部６４は、この嵌挿された支持棒６３を昇降させることにより、シャッター６を上下に動かすことができる。この動いている様子を図８（ｂ）に模式的に示した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布装置を示す縦断面図である。
【図２】水平面に形成された開口部とその開口量を調整するシャッターを模式的に示す斜視図である。
【図３】制御部を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態において、ウエハの回転数と開口量及び排気量のタイムチャートの一例を示した図である。
【図５】ウエハへのレジスト液の塗布及びサイドリンスの供給の様子を模式的に示した説明図である。
【図６】カップ内部の気流の流れを模式的に示した説明図である。
【図７】シャッターとダンパーの動きを連動させない場合のカップ内部の気流の流れを模式的に示した説明図である。
【図８】シャッターの他の実施形態を模式的に示す説明図である。
【図９】従来の塗布装置の概略断面図を示したものである。
【符号の説明】
【００３４】
Ｗ ウエハ
１０ カップ
１１ スピンチャック
１２ 回転駆動部
１６ａ、ｂ 排気管
１７ ダンパー
２ ガイド部
２３ 裏側空間
２５ 開口部
３４ 気体供給部
４２ 塗布ノズル
６ シャッター
７ 制御部
Ｒ レジスト液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下降気流が形成される雰囲気に置かれたカップと、このカップの下部に接続され、当該カップ内雰囲気を吸引排気するための排気路と、を備え、前記カップに囲まれた基板保持部に基板を水平に保持し、この基板の中心部に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を介して基板を鉛直軸回りに回転させて塗布液を基板の表面に広げる塗布装置において、
前記基板の裏面側へ液の跳ね返りを抑えるために当該基板の裏面の周縁部に近接して対向して設けられ、基板の裏面側に突出するようにかつ基板の周方向に環状に形成された跳ね返り防止部と、
この跳ね返り防止部から基板の中央寄りに連続し、前記基板の裏面側にカップの下方側外部空間に対して区画された空間を形成する区画部と、
この区画部に形成され、区画部で囲まれる基板の裏面側の空間とカップの下方側外部空間とを連通する開口部と、
この開口部の開口量を調整するための開口量調整手段と、
前記排気路に設けられ、当該排気路の排気量を調整するための排気量調整手段と、
基板の回転数に応じて前記開口量調整手段及び排気量調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記制御部は、基板の回転数毎に前記開口部の開口量に対応するデータと排気量に対応するデータとが記憶された記憶部と、この記憶部から基板の回転数に応じたデータを読み出して開口量調整手段及び排気量調整手段の各制御信号を出力する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記制御部は、塗布レシピ毎に前記開口部の開口量に対応するデータと排気量に対応するデータとの各時系列データを記憶した記憶部と、この記憶部から読み出したデータに基づいて開口量調整手段及び排気量調整手段の各制御信号を出力する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項４】
カップに囲まれた基板保持部と、この基板保持部に保持された基板の裏面側へ液の跳ね返りを抑えるために当該基板の裏面周縁部に近接して対向するように設けられ、基板の裏面側に突出するようにかつ基板の周方向に環状に形成された跳ね返り防止部と、この跳ね返り防止部から基板の中央寄りに連続し、前記基板の裏面側にカップの下方側外部空間に対して区画された空間を形成する区画部と、この区画部に形成され、区画部で囲まれる基板の裏面側の空間とカップの下方側外部空間とを連通する開口部と、カップの下部に接続され、当該カップ内雰囲気を吸引するための排気路とを備えた塗布装置を用い、
前記カップが置かれる雰囲気に下降気流を形成する工程と、
前記基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
この基板の中心部に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を介して基板を鉛直軸回りに回転させて塗布液を基板の表面に広げる工程と、
前記基板の回転数に応じて前記開口部の開口量と、前記排気路に設けられた排気量調整手段による排気量とを制御する工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。
【請求項５】
基板の回転数毎に前記開口部の開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとが記憶された記憶部を参照し、基板の回転数に応じた前記開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとを、コンピュータにより記憶部から読み出す工程と、
読み出したデータに基づいて開口量及び排気量を制御する工程と、を含むことを特徴とする請求項４記載の塗布方法。
【請求項６】
塗布レシピ毎に前記開口部の開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとの各時系列データを記憶した記憶部からコンピュータにより前記時系列データを読み出す工程と、
読み出した時系列データに基づいて開口量及び排気量を制御する工程と、を含むことを特徴とする請求項４記載の塗布方法。
【請求項７】
回転する基板に塗布液を塗布する塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項４ないし６のいずれか一つに記載の塗布方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
下降気流が形成される雰囲気に置かれたカップと、このカップの下部に接続され、当該カップ内雰囲気を吸引排気するための排気路と、を備え、前記カップに囲まれた基板保持部に基板を水平に保持し、この基板の中心部に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を介して基板を鉛直軸回りに回転させて塗布液を基板の表面に広げる塗布装置において、
前記基板の裏面側へ液の跳ね返りを抑えるために当該基板の裏面の周縁部に近接して対向して設けられ、基板の裏面側に突出するようにかつ基板の周方向に環状に形成された跳ね返り防止部と、
この跳ね返り防止部から基板の中央寄りに連続し、前記基板の裏面側にカップの下方側外部空間に対して区画された空間を形成する区画部と、
この区画部に形成され、区画部で囲まれる基板の裏面側の空間とカップの下方側外部空間とを連通する開口部と、
この開口部の開口量を調整するための開口量調整手段と、
前記排気路に設けられ、当該排気路の排気量を調整するための排気量調整手段と、
基板の回転数に応じて前記開口量調整手段及び排気量調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記制御部は、基板の回転数毎に前記開口部の開口量に対応するデータと排気量に対応するデータとが記憶された記憶部と、この記憶部から基板の回転数に応じたデータを読み出して開口量調整手段及び排気量調整手段の各制御信号を出力する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記制御部は、塗布レシピ毎に前記開口部の開口量に対応するデータと排気量に対応するデータとの各時系列データを記憶した記憶部と、この記憶部から読み出したデータに基づいて開口量調整手段及び排気量調整手段の各制御信号を出力する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項４】
カップに囲まれた基板保持部と、この基板保持部に保持された基板の裏面側へ液の跳ね返りを抑えるために当該基板の裏面周縁部に近接して対向するように設けられ、基板の裏面側に突出するようにかつ基板の周方向に環状に形成された跳ね返り防止部と、この跳ね返り防止部から基板の中央寄りに連続し、前記基板の裏面側にカップの下方側外部空間に対して区画された空間を形成する区画部と、この区画部に形成され、区画部で囲まれる基板の裏面側の空間とカップの下方側外部空間とを連通する開口部と、カップの下部に接続され、当該カップ内雰囲気を吸引するための排気路とを備えた塗布装置を用い、
前記カップが置かれる雰囲気に下降気流を形成する工程と、
前記基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
この基板の中心部に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を介して基板を鉛直軸回りに回転させて塗布液を基板の表面に広げる工程と、
前記基板の回転数に応じて前記開口部の開口量と、前記排気路に設けられた排気量調整手段による排気量とを制御する工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。
【請求項５】
基板の回転数毎に前記開口部の開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとが記憶された記憶部を参照し、基板の回転数に応じた前記開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとを、コンピュータにより記憶部から読み出す工程と、
読み出したデータに基づいて開口量及び排気量を制御する工程と、を含むことを特徴とする請求項４記載の塗布方法。
【請求項６】
塗布レシピ毎に前記開口部の開口量に対応するデータと前記排気量に対応するデータとの各時系列データを記憶した記憶部からコンピュータにより前記時系列データを読み出す工程と、
読み出した時系列データに基づいて開口量及び排気量を制御する工程と、を含むことを特徴とする請求項４記載の塗布方法。
【請求項７】
回転する基板に塗布液を塗布する塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項４ないし６のいずれか一つに記載の塗布方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２７７７９６（Ｐ２００９−２７７７９６Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２６２７１（Ｐ２００８−１２６２７１）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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