JP2014011420A - 塗布膜形成方法、塗布膜形成装置、基板処理装置及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
ウエハWにスピンコーティングを行ったときにウエハWの周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に溶剤を供給し、溶剤の供給部位をウエハWの中心部寄りに移動させている。ウエハWを回転させたときに塗布膜は周縁に近いほど多くの溶剤が供給されていて粘度が下がっていることから、盛り上がり部分39の流動性が高くなる。このためウエハWの回転による振り切り処理により、周縁部においても平坦性の高い塗布膜が得られると共に、塗布膜の平坦化を行うときに盛り上がり部分39に気泡が入りにくくなる。
【選択図】図3
Description
さらにまた例えば半導体デバイスの保護膜などとしてポリイミド膜をウエハ上にスピンコーティングで塗布することが行われているが、ポリイミドは粘度が大きく、例えば数十μmオーダーの厚膜として塗布する要請もあることから、塗布膜の盛り上がりを低減する手法を検討しなければならない。
その後、基板の中心部に供給された塗布液を基板の回転による遠心力により広げて当該基板に塗布膜を形成する工程と、
この工程により基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に、基板が回転している状態で、溶剤ノズルから溶剤を供給すると共に当該盛り上がり部分に沿って溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させ、これにより当該盛り上がり部分の粘度を下げる工程と、
続いて基板を回転させて前記盛り上がり部分を振り切って平坦化する工程と、を含むことを特徴とする。
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
基板に塗布膜を形成するために塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
前記塗布膜の粘度を下げるための溶剤を基板に供給する溶剤ノズルと、
基板の中心部に塗布液を供給すると共に基板を回転させて遠心力により塗布液を広げて基板に塗布膜を形成するステップと、このステップにより基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に、基板が回転している状態で、溶剤ノズルから溶剤を供給すると共に当該盛り上がり部分に沿って溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させるステップと、続いて前記盛り上がり部分を振り切るために基板を回転させるステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
上述の塗布膜形成装置と、現像液により基板の周縁部の塗布膜を除去するために、基板の周縁部の塗布膜に全周に亘って露光するための周縁露光モジュールと、を含むことを特徴とする。
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布膜形成方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
処理ブロックS2はウエハWに液処理を行うための第1〜第6の単位ブロックB1〜B6が下から順に積層されて構成され、各単位ブロックB1〜B6は、概ね同じ構成である。図2において各単位ブロックB1〜B6に付したアルファベット文字は、処理種別を表示しており、BCTは反射防止膜形成処理、COTはレジスト膜形成処理、DEVは現像処理を表している。
搬送領域R3のキャリアブロックS1側には、互いに積層された複数のモジュールにより構成されている棚ユニットU7が設けられている。搬送機構13とメインアームA3との間のウエハWの受け渡しは、棚ユニットU7のモジュールと受け渡しアーム30とを介して行なわれる。
インターフェイスブロックS3は、処理ブロックS2と露光ステーションS4との間でウエハWの受け渡しを行うためのものであり複数のモジュールが互いに積層された棚ユニットU8、U9、U10を備えている。
ノズルユニット5の先端部には、シンナーノズル51と、塗布液ノズルであるレジストノズル52と、が設けられている。シンナーノズル51及びレジストノズル52は、夫々供給管57、58を介してシンナー供給機構53、レジスト供給機構54に接続されている。シンナー供給機構53及びレジスト供給機構54は、例えばポンプ、バルブ、フィルタなどの機器を備えており、シンナーノズル51及びレジストノズル52の先端から夫々シンナー及びレジスト液を所定量吐出するように構成されている。本発明の実施の形態では、塗布膜を形成するレジスト液として、例えば100cPを超える高い粘度を有するレジスト液が用いられ、後述するレジスト塗布工程により、膜厚が80μm程度の厚い塗布膜が形成される。
COT層B3(B4)のメインアームA3(A4)からウエハWがスピンチャック21に受け渡されてウエハWがスピンチャック21により水平に保持される。次いでノズルユニット5をウエハWの中央部上方に移動させると共にウエハWが停止した状態で、あるいは回転機構23によりウエハWが低速で回転している状態でシンナーノズル51からウエハWの中心部に溶剤を供給する。これによりウエハWの全面がシンナーにより濡れた状態となり(プリウェット)、レジスト液が広がりやすくなる。続いて図5に示すように、レジストノズル5からウエハWにレジスト液38の吐出を行う。レジスト液38は、ウエハWの回転による遠心力によってウエハWの表面を広がり、塗布膜となる。この際にウエハWの表面全体に広がったレジスト液には、ウエハWの周縁との間の表面張力により、図6に示すように、塗布膜の周縁部に、膜厚が盛り上がり部分39が形成される。
図8は、溶剤ノズル3の移動パターンを溶剤の移動パターンとして示すものであり、溶剤ノズル3は、その後溶剤を吐出しながら、ウエハWの中心部寄りに、例えば2mmずつ段階的に移動して、ウエハWの周縁から2mm、4mm、6mm、8mm及び10mmの各位置にて5秒間停止し、しかる後に溶剤を吐出し続けたまま元のPの位置(図7参照)まで移動する。溶剤ノズル3が前記移動パターンに沿って移動しているとき、ウエハWは例えば100rpmで回転している。
本発明を評価するために本発明の実施の形態に係る塗布ユニット10を用いて、ウエハ周縁部における塗布膜の平坦化処理を行い、乾燥後の膜厚の測定を行った。いずれの実施例、比較例においても、ウエハW(直径300mm)に対して、6000cPの粘度を有するレジストを15ml塗布し、370rpmで55秒回転させて平均膜厚80μmとなるように塗布膜形成処理を行った。またウエハW周縁部に供給する溶剤として、PGMEと、PGMEAと、の7:3混合物を用いた。
(実施例1−1)
溶剤ノズル3から溶剤を吐出するが、吐出位置をウエハWの周縁から間欠的に移動させたときにおける吐出位置の停止位置を周縁から6、8及び10mmの位置に設定し、この順に溶剤ノズル3を移動させた。この間ウエハWは、100rpmで回転させた。
(実施例1−2)
溶剤の吐出位置をウエハWの周縁から4、6、8及び10mmの位置に設定した他は実施例1−1と同様である。
(実施例1−3)
溶剤の吐出位置をウエハWの周縁から2、4、6、8及び10mmの位置に設定した他は実施例1−1と同様である
(比較例1)
溶剤の吐出位置をウエハWの周縁から4、6、8及び10mmの位置に設定し、溶剤ノズル3を移動させ、その後溶剤を供給した。
実施例1−1〜1−3及び比較例1の処理を100rpmで回転させた状態で行った後、1000rpmで2秒高速回転させ、ウエハWの周縁部付近の膜厚を求めた。図15はその結果を示し、ウエハWの中心からの距離を横軸に、ウエハWの塗布膜の厚さを縦軸に示した特性図である。
図15によれば、比較例1ではウエハWの中心から143mmの位置で膜厚は、最大値95μmに達している。またウエハWの中心から138mmの範囲の塗布膜が膜厚80±6μm以内にある。これに対して実施例1−1では、ウエハWの中心から147mmの位置で膜厚は、最大値87μmである。またウエハWの中心から145mmの範囲の塗布膜が膜厚80±6μm以内にある。実施例2では、最大膜厚は81μmで、ウエハWの中心から147mmの範囲の塗布膜が膜厚80±6μm以内にある。実施例1−2では、最大膜厚は80μmで、ウエハWの中心から146mmの範囲の塗布膜が膜厚80±6μm以内にある。
表1に示すように、1000rpmの回転速度に設定した比較例1と、実施例1−3とは、共に気泡の発生は見られなかった。一方で2000rpmの回転速度に設定した比較例1と実施例1−3とにおいては、比較例1では、周縁部に気泡が発生していたが、実施例1−3では、気泡の発生は見られなかった。
[実施例2]
本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置を備えた基板処理装置の効果を検証するため以下の試験を行った。
[検証試験]
図16は、比較例2と実施例2−1、2−2及び2−3の夫々の処理を行った後のウエハWの周縁部を斜め上方から見た様子を模式的に示した図であり、比較例2と夫々の実施例のウエハWの周縁部のノッチの位置より0°、60°、120°、180°、240°及び300°の部位の状態を表したものである。なお露光処理を施さない領域のレジスト膜には、斜線を付し、周縁露光処理後のレジスト膜の残渣をドットによるハッチングにより示した。
22 回転機構
24 スピンチャック
3 溶剤ノズル
30 吐出口
33 移動体
38 レジスト液
39 盛り上がり部分
4 周縁露光モジュール
52 レジストノズル
9 制御部
W ウエハ
Claims (12)
- 円形の基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
その後、基板の中心部に供給された塗布液を基板の回転による遠心力により広げて当該基板に塗布膜を形成する工程と、
この工程により基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に、基板が回転している状態で、溶剤ノズルから溶剤を供給すると共に当該盛り上がり部分に沿って溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させ、これにより当該盛り上がり部分の粘度を下げる工程と、
続いて基板を回転させて前記盛り上がり部分を振り切って平坦化する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。 - 前記盛り上がり部分の粘度を下げる工程における溶剤ノズルの吐出口は、真下または真下よりも基板の径方向外側に向いていることを特徴とする請求項1記載の塗布膜形成方法。
- 前記盛り上がり部分を振り切って平坦化する工程における基板の回転数は、1000rpm以上であることを特徴とする請求項1または2記載の塗布膜形成方法。
- 前記塗布液の粘度は、100cp以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
- 前記盛り上がり部分の粘度を下げる工程における基板の回転速度は、100rpm以上、300rpm以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
- 前記塗布膜の目標膜厚は、20μm以上であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
- 前記塗布膜は、円形の基板に形成された感光性の膜であって、パターン露光を行った後の基板に対して現像を行う基板処理方法において、
感光性の膜を得るための塗布液を用いて請求項1ないし6のいずれか一項に記載した塗布膜形成方法を実施する工程と、
現像液により基板の周縁部の塗布膜を除去するために、基板を回転させて前記盛り上がり部分を振り切って平坦化した後、基板の周縁部の塗布膜に全周に亘って露光する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。 - 水平に保持された基板に対して、処理液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項1ないし7のいずれか一項に記載された塗布膜形成方法を実行するように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。 - 円形の基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
基板に塗布膜を形成するために塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
前記塗布膜の粘度を下げるための溶剤を基板に供給する溶剤ノズルと、
基板の中心部に塗布液を供給すると共に基板を回転させて遠心力により塗布液を広げて基板に塗布膜を形成するステップと、このステップにより基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に、基板が回転している状態で、溶剤ノズルから溶剤を供給すると共に当該盛り上がり部分に沿って溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させるステップと、続いて前記盛り上がり部分を振り切るために基板を回転させるステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。 - 前記溶剤ノズルの吐出口は、真下または真下よりも基板の径方向外側に向いていることを特徴とする請求項9記載の塗布膜形成装置。
- 前記盛り上がり部分を振り切るときの基板の回転数は、1000rpm以上であることを特徴とする請求項9または10記載の塗布膜形成装置。
- 円形の基板に感光性の膜を形成し、パターン露光を行った後の基板に対して現像を行う基板処理装置において、
請求項9ないし11のいずれか一項に記載した塗布膜形成装置と、現像液により基板の周縁部の塗布膜を除去するために、基板の周縁部の塗布膜に全周に亘って露光するための周縁露光モジュールと、を含むことを特徴とする基板処理装置。
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