JP3629380B2 - 塗布処理システムおよび塗布処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置(LCD)基板等の基板の表面上に例えばレジスト膜のような塗布膜を形成する塗布処理システムおよび塗布処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハの表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理と、レジスト塗布後の半導体ウエハに対して所定パターンの露光処理を行った後にそのパターンを現像する現像処理とが行われている。このレジスト塗布処理においては、半導体ウエハ表面にレジスト液を均一に塗布するための方法としてスピンコーティング法等が多用されている。
【0003】
図11は、このスピンコーティング法を利用した従来の塗布処理ユニットの概要を示すものである。例えばスピンチャック151により真空吸着によってウエハWを固定保持した状態で、図示しない回転駆動手段によりスピンチャック151とともに半導体ウエハWを回転させ、半導体ウエハWの上方に配置されたレジストノズル152からウエハW表面の略中央にレジスト液を滴下する。滴下されたレジスト液は、遠心力によって半導体ウエハWの径方向外方に向かって広げられる。その後レジスト液の滴下を停止し、半導体ウエハWの回転数を調節して膜厚を整え、さらに高速で回転させて、残余のレジストを振り切るとともに乾燥させている。これにより、半導体ウエハ上に所定膜厚のレジスト膜が形成される。
【0004】
また、このレジスト液を塗布する塗布工程の前工程としては、レジストの定着性を高めるために、半導体ウエハに疎水化処理(HMDS処理)を施し、冷却処理ユニットにて半導体ウエハを冷却し、その後、ウエハをレジスト塗布処理ユニットに搬入している。
【0005】
さらに、レジスト液の塗布工程の後工程としては、レジスト液を塗布したウエハを加熱処理ユニットに搬入し、加熱プレートからの輻射熱によりウエハをプリベーク処理し、その後、冷却処理ユニットで半導体ウエハを冷却した後、露光および現像処理などを施す。
【0006】
これらレジスト塗布および現像のための一連の工程は、各処理ユニットを一体化したレジスト塗布現像処理システムによって行われ、そこでは半導体ウエハを1枚ずつ処理する枚葉式が採用されている。そして、このようなレジスト塗布現像処理システムにおいては、複数枚(例えば25枚単位)の半導体ウエハをカセットに収納した状態で搬入・搬出を行い、一つのロット毎に複数枚のウエハを連続して処理する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カセットに収納した複数枚の半導体ウエハを一枚ずつ連続して処理する際、この複数枚の半導体ウエハの全てについて、同一の条件で処理できるとは限らず、例えば複数枚の半導体ウエハのうち、最初の数枚または最後の数枚のレジスト膜の膜厚が設定値とは異なる場合がある。
【0008】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、複数枚の基板を一枚ずつ連続して処理する際に、これら複数の基板間に塗布膜の膜厚不均一が生じ難い塗布処理システムおよび塗布処理方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点によれば、カセットに収納した複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布処理を行う塗布処理システムであって、
塗布に先立って基板を所定温度に冷却する冷却処理ユニットと、
基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理ユニットと、
冷却処理ユニットにおける冷却時間を、複数枚の基板のうち最初の所定枚数の基板について、残りの基板よりも長く設定するように制御する制御手段と
を具備することを特徴とする塗布処理システムを提供する。
【0010】
この場合に、前記冷却処理ユニットは、基板を冷却処理する冷却プレートと、冷却プレートに対して突没自在に設けられ、冷却プレート上または近接した冷却位置とその上方の搬入搬出位置との間で基板を移動させるリフトピンとを有し、前記制御手段は、前記リフトピンを制御することにより各基板の冷却時間を制御するようにすることができる。
【0011】
本発明の第2の観点によれば、カセットに収納した複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布処理を行う塗布処理システムであって、
基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理ユニットと、
塗布膜が形成された基板を加熱する加熱処理ユニットと、
加熱処理ユニットにおいて、各基板について加熱処理前の待機時間を設定するとともに、最後の所定枚数の基板についてその前の基板よりも前記待機時間を長く設定するように制御する制御手段と
を具備することを特徴とする塗布処理システムが提供される。
【0012】
この第2の観点の塗布処理システムにおいて、前記加熱処理ユニットを、基板を加熱処理する加熱プレートと、加熱プレートに対して上下動可能に設けられ、加熱プレート上またはそれに近接した位置にある加熱位置とその上方の搬入搬出位置との間で基板を移動させるリフトピンとを有するものとし、前記制御手段が、前記リフトピンを制御することにより、加熱処理前に基板をリフトピン上に載置した状態で基板を待機させるようにすることができる。
【0013】
本発明の第3の観点によれば、カセットに収納した複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して所定温度に冷却する冷却処理工程と、
前記冷却処理後の基板に対して一枚ずつ連続して塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成工程と
を具備し、
前記冷却処理工程の冷却時間を、複数枚の基板のうち最初の所定枚数の基板について、残りの基板よりも長く設定するように制御することを特徴とする塗布処理方法が提供される。
【0014】
本発明の第4の観点によれば、カセットに収納した複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、
前記塗布膜形成後の基板に対して一枚ずつ連続して所定温度に加熱する加熱処理工程とを具備し、
前記加熱処理工程において、各基板について加熱処理前の待機時間を設定するとともに、最後の所定枚数の基板についてその前の基板よりも前記待機時間を長く設定することを特徴とする塗布処理方法が提供される。
【0015】
上記本発明の第1の観点および第3の観点においては、複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布処理を行うにあたり、塗布に先立って基板を所定温度に冷却する際に、複数枚の基板のうち最初の所定枚数の基板について、残りの基板よりも冷却時間を長く設定するように制御するので、最初の所定枚数において冷却不足になることが防止され、複数枚の基板の連続処理を行う際における基板間の膜厚の不均一が防止される。
【0016】
すなわち、塗布処理工程の前工程として、基板を冷却する際には、最初の数枚は先行する基板がないかまたは少ないため、連続処理のレシピ通りの冷却時間に設定されるが、所定枚数を過ぎると、後続の工程の時間が律速となり、設定した冷却時間よりも長い時間冷却されることとなる。つまり、最初の所定枚の基板と、それ以降の基板とでは、塗布前の冷却時間が異なることとなるため、冷却時間の短い最初の所定枚数の基板における塗布膜の膜厚が厚くなってしまうものと考えられる。
【0017】
このため、本発明では、複数枚の基板のうち最初の所定枚数の基板について、残りの基板よりも冷却時間を長く設定するように制御する。これにより、最初の所定枚数の基板における塗布膜の膜厚が厚くなるという不都合が防止され、複数枚の基板間における膜厚の不均一を解消することができる。
【0018】
さらに、本発明の第2の観点および第4の観点においては、複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布処理を行うにあたり、加熱処理ユニットにおいて、各基板について加熱処理前の待機時間を設定するとともに、最後の所定枚数の基板についてその前の基板よりも前記待機時間を長く設定するようにしたので、各基板に対して安定した加熱処理を行うことができ、基板間の膜厚均一性が極めて良好なものとなる。
【0019】
すなわち、加熱処理後に加熱処理ユニットにおいて基板を待機させると、熱処理後に加熱プレートの余熱によりさらに加熱されるが、このような後加熱は、塗布膜に影響を及ぼしやすく、塗布膜の安定性の観点からは好ましくない。これに対して、加熱処理前に基板を待機させると、その際に加熱されたとしても、その後に加熱処理が行われるのであるから、加熱後待機の場合に比べて塗布膜への影響は少ない。
【0020】
また、塗布工程の後工程として、基板に対して加熱処理する際には、最後の数枚に至る前までは、加熱処理後に加熱処理ユニットにおいて一定の待機時間があり、その際の余熱により膜厚が調整されるが、最後の数枚では連続処理の都合上、加熱後の待機時間をあまりとることができず、塗布膜の膜厚が厚くなってしまう。
【0021】
このため、本発明では、各基板について加熱処理前の待機時間を設定するとともに、最後の所定枚数の基板についてその前の基板よりも前記待機時間を長く設定するようにすることにより、このような加熱処理後の待機における不都合を解消するとともに、最後の所定枚数において加熱が不足することが防止され、最後の所定枚数の基板における塗布膜の膜厚が厚くなるという不都合が防止され、複数枚の基板間における膜厚の不均一を解消することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図1ないし図3は、各々本発明の実施の形態が採用された半導体ウエハ(以下、「ウエハ」という)の塗布現像処理システム1の全体構成の図であって、図1は平面、図2は正面、図3は背面をそれぞれ示している。
【0023】
この塗布現像処理システム1は、図1に示すように、被処理基板としてウエハWをウエハカセットCRで複数枚、例えば25枚単位で外部からシステムに搬入したり、あるいはシステムから搬出したり、ウエハカセットCRに対してウエハWを搬入・搬出したりするためのカセットステーション10と、塗布現像工程の中で1枚ずつウエハWに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーション11と、この処理ステーション11に隣接して設けられる露光装置(図示せず)との間でウエハWを受け渡しするためのインターフェイス部12とを一体に接続した構成を有している。
【0024】
前記カセットステーション10では、図1に示すように、カセット載置台20上の位置決め突起20aの位置に、複数個例えば4個までのウエハカセットCRが、夫々のウエハ出入口を処理ステーション11側に向けてX方向に一列に載置され、このカセット配列方向(X方向)およびウエハカセットCR内に収納されたウエハのウエハ配列方向(Z方向:垂直方向)に移動可能なウエハ搬送体21が各ウエハカセットCRに選択的にアクセスするようになっている。
【0025】
さらにこのウエハ搬送体21は、θ方向に回転自在に構成されており、後述するように処理ステーション11側の第3の処理ユニット群G3の多段ユニット部に属するアライメントユニット(ALIM)およびイクステンションユニット(EXT)にもアクセスできるようになっている。
【0026】
前記処理ステーション11には、図1に示すように、ウエハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウエハ搬送機構22が設けられ、その周りに全ての処理ユニットが1組または複数の組に亘って多段に配置されている。
【0027】
主ウエハ搬送機構22は、図3に示すように、筒状支持体49の内側に、ウエハ搬送装置46を上下方向(Z方向)に昇降自在に装備している。筒状支持体49はモータ(図示せず)の回転軸に接続されており、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてウエハ搬送装置46と一体に回転し、それによりこのウエハ搬送装置46は、θ方向に回転自在となっている。なお筒状支持体49は前記モータによって回転される別の回転軸(図示せず)に接続するように構成してもよい。
【0028】
ウエハ搬送装置46は、搬送基台47の前後方向に移動自在な複数本の保持部材48を備え、これらの保持部材48によって各処理ユニット間でのウエハWの受け渡しを実現している。
【0029】
また、図1に示すように、この例では、5つの処理ユニット群G1、G2、G3、G4、G5が配置可能な構成であり、第1および第2の処理ユニット群G1、G2の多段ユニットは、システム正面(図1において手前)側に配置され、第3の処理ユニット群G3の多段ユニットはカセットステーション10に隣接して配置され、第4の処理ユニット群G4の多段ユニットはインターフェイス部12に隣接して配置され、第5の処理ユニット群G5の多段ユニットは背面側に配置されることが可能である。
【0030】
図2に示すように、第1の処理ユニット群G1では、カップCP内でウエハWをスピンチャックに載せて所定の処理を行う2台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布処理ユニット(COT)および現像ユニット(DEV)が下から順に2段に重ねられている。第2の処理ユニット群G2でも、2台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布処理ユニット(COT)および現像ユニット(DEV)が下から順に2段に重ねられている。これらレジスト塗布処理ユニット(COT)は、レジスト液の排液が機械的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に応じて適宜上段に配置することももちろん可能である。
【0031】
図3に示すように、第3の処理ユニット群G3では、ウエハWを載置台SPに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えば冷却処理を行うクーリングユニット(COL)、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット(AD)、位置合わせを行うアライメントユニット(ALIM)、イクステンションユニット(EXT)、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニット(PREBAKE)および露光処理後の加熱処理を行うポストベーキングユニット(POBAKE)が、下から順に例えば8段に重ねられている。
【0032】
第4の処理ユニット群G4でも、オーブン型の処理ユニット、例えばクーリングユニット(COL)、イクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)、イクステンションユニット(EXT)、クーリングユニット(COL)、プリベーキングユニット(PREBAKE)およびポストベーキングユニット(POBAKE)が下から順に、例えば8段に重ねられている。
【0033】
このように処理温度の低いクーリングユニット(COL)、イクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)を下段に配置し、処理温度の高いベーキングユニット(PREBAKE)、ポストベーキングユニット(POBAKE)およびアドヒージョンユニット(AD)を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ランダムな多段配置としてもよい。
【0034】
前記インターフェイス部12は、図1に示すように、奥行方向(X方向)については、前記処理ステーション11と同じ寸法を有するが、幅方向についてはより小さなサイズに設定されている。そしてこのインターフェイス部12の正面部には、可搬性のピックアップカセットCRと、定置型のバッファカセットBRが2段に配置され、他方、背面部には周辺露光装置23が配置され、さらに、中央部には、ウエハ搬送体24が設けられている。このウエハ搬送体24は、X方向、Z方向に移動して両カセットCR、BRおよび周辺露光装置23にアクセスするようになっている。前記ウエハ搬送体24は、θ方向にも回転自在となるように構成されており、前記処理ステーション11側の第4の処理ユニット群G4の多段ユニットに属するイクステンションユニット(EXT)や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台(図示せず)にもアクセスできるようになっている。
【0035】
また前記塗布現像処理システム1では、図1に示すように、既述の如く主ウエハ搬送機構22の背面側にも破線で示した第5の処理ユニット群G5の多段ユニットが配置できるようになっているが、この第5の処理ユニット群G5の多段ユニットは、案内レール25に沿って主ウエハ搬送機構22からみて、側方へシフトできるように構成されている。したがって、この第5の処理ユニット群G5の多段ユニットを図示の如く設けた場合でも、前記案内レール25に沿ってスライドすることにより、空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構22に対して背後からメンテナンス作業が容易に行えるようになっている。なお第5の処理ユニット群G5の多段ユニットは、そのように案内レール25に沿った直線状のスライドシフトに限らず、図1中の一点鎖線の往復回動矢印で示したように、システム外方へと回動シフトさせるように構成しても、主ウエハ搬送機構22に対するメンテナンス作業のスペース確保が容易である。
【0036】
このようなレジスト塗布現像処理システムにおいては、カセットステーション10において、ウエハ搬送体21によりウエハカセットCRから一枚のウエハWが取り出され、処理ユニット群G3のイクステンションユニット(EXT)に搬送される。そして、ウエハWは、主ウエハ搬送機構22のウエハ搬送装置46により、まず、アドヒージョン処理ユニット(AD)において、レジストの定着性を高めるための疎水化処理(HMDS処理)が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハWは、ウエハ搬送装置46により、クーリングユニット(COL)に搬送されて冷却される。引き続き、ウエハWは、ウエハ搬送装置46によりレジスト塗布ユニット(COT)に搬送され、後述するようにして塗布膜が形成される。
【0037】
塗布処理終了後、ウエハWはプリベーキングユニット(PREBAKE)にてプリベーク処理され、その後クーリングユニット(COL)にて冷却される。冷却されたウエハWは、アライメントユニット(ALIM)に搬送され、そこでアライメントされた後、処理ユニット群G4のイクステンションユニット(EXT)に搬送される。
【0038】
その後、ウエハWはウエハ搬送体24によりインターフェイス部12に搬送去れ、周辺露光装置23により周辺露光されて余分なレジストが除去された後、インターフェイス部12に隣接して設けられた図示しない露光装置により所定のパターンに露光される。
【0039】
露光後のウエハWは、再びインターフェイス部12に戻され、ウエハ搬送体24により、イクステンションユニット(EXT)に搬送される。そして、ウエハWは、ウエハ搬送装置46により、いずれかのポストベーキングユニット(POBAKE)に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット(COL)により冷却される。
【0040】
その後、ウエハWは現像ユニット(DEV)に搬送され、そこで露光パターンを現像する。現像終了後、ウエハWはいずれかのポストベーキングユニット(POBAKE)に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット(COL)により冷却される。このような一連の処理が終了後、処理ユニット群G3のイクステンションユニット(EXT)を介してカセットステーション10に戻され、いずれかのカセットCRに収容される。
【0041】
これらの処理は、複数のウエハWが次々に処理ステーション11に供給されて連続的に行われる。
【0042】
次に、レジスト塗布処理ユニット(COT)について説明する。図4および図5は、レジスト塗布処理ユニット(COT)の全体構成を示す略断面図および略平面図である。
【0043】
このレジスト塗布処理ユニット(COT)の中央部には環状のカップCPが配置され、カップCPの内側にはスピンチャック52が配置されている。スピンチャック52は真空吸着によってウエハWを固定保持した状態で駆動モータ54によって回転駆動される。駆動モータ54は、ユニット底板50に設けられた開口50aに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材58を介してたとえばエアシリンダからなる昇降駆動手段60および昇降ガイド手段62と結合されている。駆動モータ54の側面にはたとえばSUSからなる筒状の冷却ジャケット64が取り付けられ、フランジ部材58は、この冷却ジャケット64の上半部を覆うように取り付けられている。
【0044】
レジスト塗布時、フランジ部材58の下端58aは、開口50aの外周付近でユニット底板50に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック52と主ウエハ搬送機構22の保持部材48との間でウエハWの受け渡しが行われる時は、昇降駆動手段60が駆動モータ54ないしスピンチャック52を上方へ持ち上げることでフランジ部材58の下端がユニット底板50から浮くようになっている。
【0045】
ウエハWの表面にレジスト液を吐出するためのレジストノズル86は、レジスト供給管88を介して、エアーオペバルブ(図示略)に接続されている。このレジストノズル86はレジストノズルスキャンアーム92の先端部にノズル保持体100を介して着脱可能に取り付けられている。このレジストノズルスキャンアーム92は、ユニット底板50の上に一方向(Y方向)に敷設されたガイドレール94上で水平移動可能な垂直支持部材96の上端部に取り付けられており、図示しないY方向駆動機構によって垂直支持部材96と一体にY方向に移動するようになっている。
【0046】
また、レジストノズルスキャンアーム92は、レジストノズル待機部90でレジストノズル86を選択的に取り付けるためにY方向と直角なX方向にも移動可能であり、図示しないX方向駆動機構によってX方向にも移動するようになっている。
【0047】
さらに、レジストノズル待機部90でレジストノズル86の吐出口が溶媒雰囲気室の口90aに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本のレジストノズル86が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【0048】
また、レジストノズルスキャンアーム92の先端部(ノズル保持体100)には、ウエハ表面へのレジスト液の吐出に先立ってウエハ表面にウエハ表面を濡らすための溶剤例えばシンナーを吐出するシンナーノズル101が取り付けられている。このシンナーノズル101は図示しない溶剤供給管を介してシンナー供給部(138、図7)に接続されている。シンナーノズル101とレジストノズル86はレジストノズルスキャンアーム92のY移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられている。
【0049】
さらに、ガイドレール94上には、レジストノズルスキャンアーム92を支持する垂直支持部材86だけでなく、リンスノズルスキャンアーム120を支持しY方向に移動可能な垂直支持部材122も設けられている。このリンスノズルスキャンアーム120の先端部にはサイドリンス用のリンスノズル124が取り付けられている。Y方向駆動機構(図示せず)によってリンスノズルスキャンアーム120およびリンスノズル124はカップCPの側方に設定されたリンスノズル待機位置(実線の位置)とスピンチャック52に設置されているウエハWの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置(点線の位置)との間で並進または直線移動するようになっている。
【0050】
このように構成されたレジスト塗布装置ユニット(COT)において、レジスト液の消費量が比較的少ない省レジスト方式のレジスト液の塗布動作について、以下に説明する。
【0051】
まず、主ウエハ搬送機構22の保持部材48によってレジスト塗布処理ユニット(COT)内のカップCPの真上までウエハWが搬送されると、そのウエハWは、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段60および昇降ガイド手段62によって上昇してきたスピンチャック52によって真空吸着される。主ウエハ搬送機構22はウエハWをスピンチャック52に真空吸着せしめた後、保持部材48をレジスト塗布処理ユニット(COT)内から引き戻し、レジスト塗布処理ユニット(COT)へのウエハWの受け渡しを終える。
【0052】
次いで、スピンチャック52はウエハWがカップCP内の定位置まで下降し、駆動モータ54によってスピンチャック52の回転駆動が開始される。その後、レジストノズル待機部90からのノズル保持体100の移動が開始される。このノズル保持体100の移動はY方向に沿って行われる。
【0053】
溶剤ノズル101の吐出口がスピンチャック52の中心(ウエハWの中心)上に到達したところで、溶剤、例えばシンナーを、回転するウエハWの表面に供給する。ウエハWの表面に供給されたシンナーは遠心力によってウエハW中心からその周囲全域にむらなく広がる。このように、レジスト液の塗布に先立ってシンナー等の溶剤で半導体ウエハW表面の表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行うことにより、レジストがより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成することができる。
【0054】
続いて、ノズル保持体100は、レジストノズル86の吐出口がウエハWの中心上に到達するまでY方向に移動される。そして、ウエハWが所定の回転数で回転された状態で、レジストノズル86の吐出口からレジスト液が、回転するウエハWの表面の中心に滴下され、遠心力によりウエハWの中心から周辺に向けて拡散されて、ウエハW上にレジスト膜が形成される。この際に、レジスト消費量の削減の観点からは、比較的高速度、例えば、3000rpm以上で回転される。
【0055】
レジスト液の滴下終了後、必要に応じてウエハWの回転速度が所定時間所定の回転数まで減速されて膜厚が調整され、ついで、ウエハWの回転速度が加速されて、残余のレジスト液が振り切られるとともに乾燥され、所定厚さのレジスト膜が形成される。
【0056】
その後、ノズル保持体100がホームポジションに戻され、図示しない洗浄手段により、ウエハWの背面がバックリンスされ、また、必要があれば、図示しない洗浄手段により、ウエハWの側縁部がサイドリンスされる。その後、ウエハWの回転速度が加速されて、バックリンスおよびサイドリンスのリンス液が振り切られ、その後、ウエハWの回転が停止されて、塗布処理工程が終了する。
【0057】
次に、図6を参照して、本発明の加熱処理ユニットであるプリベーキングユニット(PREBAKE)について説明する。図6は、プリベーキングユニット(PREBAKE)の概略断面図である。
【0058】
プリベーキングユニット(PREBAKE)は、昇降自在のカバー131を有し、このカバー131の下側には、ウエハWを加熱するための加熱プレート132がその加熱面を水平にして配置されている。この加熱プレート132には、ヒーター(図示せず)が装着されており、所望の温度に設定可能となっている。
【0059】
この加熱プレート132の表面には、複数の固定ピン(プロキシミティピン)133が設けられており、これらの固定ピン133によって加熱プレート132との間に微少間隔をおいてウエハWが保持されている。すなわち、プロキシミティ方式が採用されており、加熱プレート132とウエハWとの直接の接触を避け、加熱プレート132からの輻射熱によって、ウエハWが加熱処理されるようになっている。これにより、加熱プレート132からのウエハWの汚染および剥離帯電が防止される。なお、ウエハWが直接加熱プレート132に載置されるようにしてもよい。
【0060】
また、加熱プレート132の複数の孔を通挿して、複数のリフトピン134が昇降自在に設けられている。これらリフトピン134の下部は、支持部材135により、水平方向移動自在に支持されており、この支持部材135は、昇降機構136により昇降されるように構成されている。この昇降機構136によるリフトピン134の昇降動作は、設定器138の設定に基づいてコントローラ137により制御される。
【0061】
このように構成されたプリベーキングユニット(PREBAKE)において、昇降機構136によって支持部材135が上昇されると、リフトピン134は、上昇してレジスト液が塗布されたウエハWを受け取る。次いで、リフトピン134が下降して、ウエハWが加熱プレート132に近接した加熱位置に配置される。これにより、ウエハWは、加熱プレート132からの輻射熱によって加熱処理される。加熱処理終了後、リフトピン134が再び上昇して、ウエハWが搬出位置まで持ち上げられる。
【0062】
次に、図7を参照して本発明の冷却処理ユニットであるクーリングユニット(COL)について説明する。図7は、クーリングユニット(COL)の概略断面図である。図7に示すように、このクーリングユニット(COL)は、基本的に図6のプリベーキングユニット(PREBAKE)とほぼ同様の構造を有している。
【0063】
クーリングユニット(COL)は、昇降自在のカバー141を有し、このカバー141の下側には、ウエハWを冷却するための冷却プレート142がその冷却面を水平にして配置されている。この冷却プレート142には、冷媒流路が設けられており、ウエハWを所定の温度冷却可能となっている。
【0064】
この冷却プレート142の表面には、複数の固定ピン(プロキシミティピン)143が設けられており、これらの固定ピン143によって冷却プレート142との間に微少間隔をおいてウエハWが保持されている。なお、ウエハWが直接冷却プレート142に載置されるようにしてもよい。
【0065】
また、冷却プレート142の複数の孔を通挿して、複数のリフトピン144が昇降自在に設けられている。これらリフトピン144の下部は、支持部材145により、水平方向移動自在に支持されており、この支持部材145は、昇降機構146により昇降されるように構成されている。この昇降機構146によるリフトピン144の昇降動作は、設定器148の設定に基づいてコントローラ147により制御される。
【0066】
このように構成されたクーリングユニット(COL)において、昇降機構146によって支持部材145が上昇されると、リフトピン144は、上昇して例えば疎水化処理が終了したウエハWを受け取る。次いで、リフトピン144が下降して、ウエハWが冷却プレート142に近接した冷却位置に配置される。これにより、ウエハWは、冷却プレート132によって冷却される。冷却処理終了後、リフトピン144が再び上昇して、ウエハWが搬出位置まで持ち上げられる。
【0067】
次に、塗布工程の前工程として冷却処理するクーリングユニット(COL)の制御について説明する。
図8は、レジスト塗布現像処理システムにおいて、カセットに収納した複数枚のウエハWについて一枚ずつ上記一連の処理を行った場合におけるウエハWの最初からの枚数とレジスト膜厚の関係の一例を示すグラフであり、複数枚(例えば25枚単位)のウエハWのうち、最初の2〜3枚のウエハWが残りの多数枚のウエハWに比べてレジスト膜の膜厚が厚くなっている。
【0068】
この原因としては、ウエハWがアドヒージョン処理ユニット(AD)で疎水化処理された後にクーリングユニット(COL)にて冷却される際、最初の2〜3枚のウエハWに関しては、先行するウエハWがないかまたは少ないため、連続処理のレシピ通りの冷却時間に設定されるが、これを過ぎると、レジスト塗布後のプリベーク処理の時間が律速となり、設定した冷却時間よりも長い時間冷却されることとなるためと考えられる。つまり、最初の2〜3枚のウエハと、それ以降のウエハとでは、レジスト塗布前の冷却時間が異なることとなるため、冷却時間の短い最初の2〜3枚のウエハにおけるレジスト膜厚が厚くなってしまうものと考えられる。
【0069】
そこで、本実施の形態では、最初の2〜3枚のウエハについて、残りのウエハよりも冷却時間が長くなるように制御する。具体的には、設定器148を最初の2〜3枚のウエハの冷却時間が長くなるように設定しておき、この設定に基づいて、コントローラ147により昇降機構146によるリフトピン144の昇降動作を制御する。これにより、最初の2〜3枚のウエハも十分に冷却することができ、冷却不足になることが防止され、ウエハ間の膜厚の不均一を防止することができる。
【0070】
次に、上述したベーキングユニット(PREBAKE)の制御について説明する。
図9は、レジスト塗布現像処理システムにおいて、カセットに収納した複数枚のウエハWについて一枚ずつ上記一連の処理を行った場合におけるウエハWの最初からの枚数とレジスト膜厚の関係の他の例を示すグラフであり、複数枚(例えば25枚単位)のウエハWのうち、最後の2〜3枚のウエハWが他の多数枚のウエハWに比べてレジスト膜の膜厚が厚くなっている。
【0071】
この原因としては、レジスト塗布工程の後工程として、ウエハWに対してプリベーク処理(加熱処理)する際には、最後の2〜3枚に至る前までは、プリベーク処理後にプリベーキングユニット(PREBAKE)において、リフトピン134にウエハWを載置した状態で所定時間待機され、その際の余熱により膜厚が調整されるが、最後の2〜3枚では連続処理の都合上、加熱後の待機時間をあまりとることができないためと考えられる。
【0072】
そこで、図10に示すように、複数枚のウエハWのうち、最後の2〜3枚のウエハWについて、プリベーク処理の前に、リフトピン134によりウエハWを載置した状態で待機するように制御する。具体的には、設定器138を最後の2〜3枚のウエハについて、加熱前にリフトピン134上に所定時間待機されるように設定しておき、この設定に基づいて、コントローラ137により昇降機構136によるリフトピン134の昇降動作を制御する。これにより、最後の2〜3枚のウエハについて、トータルの余熱時間を他のウエハと同様にすることができ、最後の2〜3枚のウエハのレジスト膜が厚くなるという不都合が防止され、複数枚のウエハ間におけるレジスト膜厚の不均一を解消することができる。
【0073】
また、このようなプリベーキングユニット(PREBAKE)では、プリベーク処理後にウエハを待機させると、プリベーク処理後に加熱プレート132の余熱によりさらに加熱されるが、このような後加熱は、レジスト膜に影響を及ぼしやすく、レジスト膜の安定性の観点からは好ましくない。これに対して、プリベーク処理前にユニット内にウエハを待機させると、その際に加熱されたとしても、その後に加熱処理が行われるのであるから、プリベーク後の待機の場合に比べてレジスト膜への影響は少ない。したがって、コントローラ137によってリフトピン134を制御し、複数のウエハの全てにおいてプリベーク処理前の待機が行われるようにし、かつウエハ間の膜厚の不均一が生じないように、各ウエハの前待機の時間を制御する。このように、各ウエハについてプリベーク処理前の待機時間を設定するとともにその長さを制御するようにすることにより、上述のようなプリベーク処理後の待機における不都合を解消するとともに、最後の2〜3枚のウエハが加熱不足となってレジスト膜の膜厚が厚くなるという不都合が防止され、複数枚のウエハ間における膜厚の不均一を解消することができる。
【0074】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、塗布膜としてレジスト膜を用いた場合について説明したが、他の膜、例えば、ポリイミド膜であっても用いることができる。ポリイミド膜の場合にも、塗布前の冷却処理および加熱後の加熱処理の条件が不十分であると、上述した図8および図9と同様な膜厚のウエハ間ばらつきが生じるが、上述と同様の制御を行うことにより、このようなばらつきを解消することができる。また、半導体ウエハにレジスト液を塗布する場合について説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例えばLCD基板に塗布液を塗布する場合にも本発明を適用することができる。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布処理を行うにあたり、塗布に先立って基板を所定温度に冷却する際に、複数枚の基板のうち最初の所定枚数の基板について、残りの基板よりも冷却時間を長く設定するように制御するので、最初の所定枚数において冷却不足になることが防止され、複数枚の基板の連続処理を行う際における基板間の膜厚の不均一が防止される。
【0076】
さらに、複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布処理を行うにあたり、加熱処理ユニットにおいて、各基板について加熱処理前の待機時間を設定するとともに、最後の所定枚数の基板についてその前の基板よりも前記待機時間を長く設定するようにしたので、各基板に対して安定した加熱処理を行うことができるとともに、最後の所定枚数において加熱が不足することが防止され、基板間の膜厚均一性が極めて良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体ウエハの塗布現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図2】図1に示す塗布現像処理システムの正面図。
【図3】図1に示す塗布現像処理システムの背面図。
【図4】図1に示した塗布現像処理システムに装着したレジスト塗布処理ユニットの全体構成を示す断面図。
【図5】図4に示したレジスト塗布処理ユニットの平面図。
【図6】図1のシステムに装着されたプリベーキングユニット(PREBAKE)を示す概略断面図。
【図7】図1のシステムに装着されたクーリングユニット(COL)を示す概略断面図。
【図8】レジスト塗布現像処理システムにおいて、カセットに収納した複数枚のウエハWについて一枚ずつ上記一連の処理を行った場合におけるウエハWの最初からの枚数とレジスト膜厚の関係の一例を示すグラフ。
【図9】レジスト塗布現像処理システムにおいて、カセットに収納した複数枚のウエハWについて一枚ずつ上記一連の処理を行った場合におけるウエハWの最初からの枚数とレジスト膜厚の関係の他の例を示すグラフ。
【図10】ウエハをリフトピンにより前待機している状態のプリベーキングユニット(PREBAKE)を示す概略断面図。
【図11】従来のレジスト塗布装置の概略構成図。
【符号の説明】
52……スピンチャック(回転手段)
86……レジストノズル(塗布液吐出ノズル)
132……加熱プレート
134,144……リフトピン
137,147……コントローラ
142……冷却プレート
COL……クーリングユニット(冷却処理ユニット)
PREBAKE……ベーキングユニット(加熱処理ユニット)
W……半導体ウエハ(基板)
Claims (6)
- カセットに収納した複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布処理を行う塗布処理システムであって、
塗布に先立って基板を所定温度に冷却する冷却処理ユニットと、
基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理ユニットと、
冷却処理ユニットにおける冷却時間を、複数枚の基板のうち最初の所定枚数の基板について、残りの基板よりも長く設定するように制御する制御手段と
を具備することを特徴とする塗布処理システム。 - 前記冷却処理ユニットは、
基板を冷却処理する冷却プレートと、
冷却プレートに対して突没自在に設けられ、冷却プレート上または近接した冷却位置とその上方の搬入搬出位置との間で基板を移動させるリフトピンと、
を有し、
前記制御手段は、前記リフトピンを制御することにより各基板の冷却時間を制御することを特徴とする請求項1に記載の塗布処理システム。 - カセットに収納した複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布処理を行う塗布処理システムであって、
基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理ユニットと、
塗布膜が形成された基板を加熱する加熱処理ユニットと、
加熱処理ユニットにおいて、各基板について加熱処理前の待機時間を設定するとともに、最後の所定枚数の基板についてその前の基板よりも前記待機時間を長く設定するように制御する制御手段と
を具備することを特徴とする塗布処理システム。 - 前記加熱処理ユニットは、
基板を加熱処理する加熱プレートと、
加熱プレートに対して上下動可能に設けられ、加熱プレート上またはそれに近接した位置にある加熱位置とその上方の搬入搬出位置との間で基板を移動させるリフトピンと、
を有し、
前記制御手段は、前記リフトピンを制御することにより、加熱処理前に基板をリフトピン上に載置した状態で基板を待機させることを特徴とする請求項3に記載の塗布処理システム。 - カセットに収納した複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して所定温度に冷却する冷却処理工程と、
前記冷却処理後の基板に対して一枚ずつ連続して塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成工程と
を具備し、
前記冷却処理工程の冷却時間を、複数枚の基板のうち最初の所定枚数の基板について、残りの基板よりも長く設定するように制御することを特徴とする塗布処理方法。 - カセットに収納した複数枚の基板に対して一枚ずつ連続して塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、
前記塗布膜形成後の基板に対して一枚ずつ連続して所定温度に加熱する加熱処理工程と
を具備し、
前記加熱処理工程において、各基板について加熱処理前の待機時間を設定するとともに、最後の所定枚数の基板についてその前の基板よりも前記待機時間を長く設定することを特徴とする塗布処理方法。
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