JP3913675B2

JP3913675B2 - Coating and developing apparatus and coating and developing method

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Publication number: JP3913675B2
Application number: JP2002381527A
Authority: JP
Inventors: 哲利粟村; 浩新屋; 秀治京田; 孝介吉原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP2004214384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレジスト液を基板に塗布して現像する塗布、現像装置及び塗布、現像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハまたは液晶ディスプレイ用ガラス基板などにレジストパターンを形成するためには、基板表面にレジスト液を塗布した後、光、電子線あるいはイオン線などをレジスト膜に照射し、現像することにより得られる。レジスト液はレジスト樹脂を溶剤中に溶解したものであり、レジスト液タンクに貯蔵されている。レジスト膜の塗布方法としては、レジスト液タンク内のレジスト液をチューブ及び塗布液ノズルを介して、例えば回転している基板上に吐出し遠心力により塗布するスピンコーティング法が一般的である。
【０００３】
レジストの一つの種類として、露光されると酸発生剤から酸が発生し、その後加熱されることによりこの酸が拡散して例えば現像液に対して溶解性に変わる化学増幅型のものがある。一方図１３（ａ）及び（ｃ）に示すようにレジストパターン１１の側壁に凹凸部であるラフネス１２が深さ方向及び長さ方向に発生することがあるが、この場合図１３（ｂ）に示すように下地膜１３をエッチングしたときにエッチングより形成された凹部１４の側壁に前記ラフネス１２が転写されてラフネス１５が形成されてしまう。
【０００４】
このように下地膜にラフネス１５が形成されると、例えば配線金属を埋め込む場合には配線金属の線幅が変化してしまうのでその抵抗値にばらつきが生じてしまい、半導体デバイスのパターンがより一層微細化されて配線金属の線幅が更に小さくなると、抵抗値のばらつきが半導体デバイスの特性に影響を及ぼすようになってくる。具体的にはＭＯＳＦＥＴのしきい値電流やドレイン電流に揺らぎが生じ、その特性劣化は実行チャネル長が短くなるほど顕著である。このため今後レジストパターンのラフネスの発生を抑えることが必要であり、本発明者はラフネスの原因が、レジスト膜中におけるレジスト成分の不均一性、例えば酸発生剤及び主鎖がナノレベルで見たときに均一に分散していないことが要因である点に着目している。例えば酸発生剤が均一に分散していないと、露光後の加熱による酸の拡散が不均一になり、また主鎖が均一に分散していないと現像液が供給されたときにおいて現像成分に対する脱保護反応の進み方が不均一になり、結果として現像が均一に行われなくなってラフネスが発生すると考えられる。
【０００５】
レジスト成分の均一性を高めるにはレジスト液を塗布する段階でレジスト成分が均一に分散していなければならず、そのための技術として例えば特許文献１には、レジスト液タンクの底部から循環ポンプでレジスト液を汲み上げ、再びレジスト液タンクの上部に戻すようにして攪拌することが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１５１２９４号公報：段落００１４及び図１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらレジスト液タンク内のレジスト液を循環させる方法では、仮にレジスト液タンク内の上部と下部との濃度差が大きい場合には、両者の濃度差を小さくするという点では有効かもしれないが、微視的な領域においてレジスト成分を均一に分散させるという作用はほとんどない。また通常レイアウトの都合上、レジスト液タンクは塗布液ノズルが配置される領域から離れた所に置かれており、基板の塗布処理のタイミングに応じて、レジスト液がレジスト液タンクと塗布液ノズルとの間のチューブ内を順次塗布液ノズル側（下流側）に移動していくが、このチューブ内でレジスト成分の分散の偏りが起こるおそれがある。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、塗布膜成分が均一に分散した塗布膜を形成することにある。本発明の他の目的は、レジスト成分が均一に分散したレジスト膜を形成することができ、レジストパターンについてラフネス（凹凸部）の発生を抑えることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、露光機に接続されるインターフェイス部と、塗布装置、基板の搬送経路においてこの塗布装置よりも一つ上流側のユニットである温調ユニット、現像ユニット及びこれらユニットの間で基板を搬送する搬送手段を含む処理部と、を備え、
前記塗布装置は、前記温調ユニットにて塗布液の塗布の前処理である温調が行われた後、搬送手段により基板保持部に受け渡された基板の中央部に、レジスト成分と溶剤とを含む化学増幅型のレジスト液である塗布液を供給し、基板保持部を鉛直軸回りに回転させることでその遠心力により塗布液の液膜を形成するように構成された塗布、現像装置において、
前記塗布装置は、
入口から吐出口に亘って線状に伸びる塗布液の流路を備え、前記塗布液を基板の中央部に供給するための塗布液ノズルと、
この塗布液ノズルを載置して待機させ、予め定められたタイミングで当該塗布液ノズルからダミーディスペンスが行われるノズルバスと、
前記塗布液ノズルを基板保持部に保持された基板の上方と前記ノズルバスとの間で移動させるノズル搬送機構と、
前記塗布液ノズルに設けられ、塗布液を振動させるための超音波発振部と、
塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに、基板が前記温調ユニットから搬出されたことを示す信号をトリガーとして超音波発振部を発振動作させる制御部と、を備え、
超音波の発振動作開始後、塗布液ノズルが塗布液を基板に供給するまでの間にはダミーディスペンスが行われないことを特徴とする。このように塗布液が静止状態のときに超音波を印加することにより、超音波による塗布液の攪拌が有効に行われ、塗布膜成分が溶剤中に均一に分布するようになる。塗布液が例えばレジスト液であれば、レジスト成分が均一に分布し、その結果露光、現像工程を経て得られたレジストパターンにおける側壁のラフネスを低減できる。
【００１０】
超音波発振部は、１回の吐出による吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域に設けられることが好ましい。１回の吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域とは、塗布液ノズルから次に吐出される塗布液が詰まっている領域であり、この領域に位置する塗布液は、超音波により振動した後、次の吐出動作により基板上に供給されることになる。
【００１１】
本発明に係るノズルバスは、塗布液ノズルからの振動を吸収するための振動吸収材を組み合わせるようにするとよい。振動吸収材としては、シリコン液や、例えばシリコンラバーなどの振動吸収樹脂、マグネシウム合金やマンガン合金などの振動吸収性の良い材料、例えばバネ体や空気バネ緩衝部材などを単独で、または２種類以上組み合わせる場合が考えられる。
【００１２】
また本発明では、塗布液供給路または塗布液ノズルに更に塗布液攪拌部を設け、この塗布液攪拌部は、各々流路の径方向に伸び、流路の長さ方向に多数設けられる剪断部材からなり、互いに隣接する剪断部材は径方向の向きが異なるように構成してもよい。このように構成すれば、塗布液が流れるにつれて順次方向の変わる剪断が行われるので、より一層十分な攪拌が行われ、塗布膜成分が均一に分布するようになる。
【００１３】
他の発明は、露光機に接続されるインターフェイス部と、塗布装置、基板の搬送経路においてこの塗布装置よりも一つ上流側のユニットである温調ユニット、現像ユニット及びこれらユニットの間で基板を搬送する搬送手段を含む処理部と、を備えた塗布、現像装置を用いて塗布、現像を行う方法において、
塗布装置に設けられ、入口から吐出口に亘って線状に伸びる塗布液の流路を備えると共にレジスト成分と溶剤とを含む化学増幅型のレジスト液である塗布液を吐出するための塗布液ノズルを、ノズルバスにて待機させる工程と、
予め定められたタイミングで前記塗布液ノズルからノズルバスにてダミーディスペンスを行う工程と、
前記温調ユニットにてレジスト液の塗布の前処理である温調が行われた基板を、搬送手段により塗布装置内の基板保持部に搬入する工程と、
塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに、基板が温調ユニットから搬出されたことを示す信号をトリガーとして、超音波発振部を発振動作させ塗布液ノズル内の塗布液を超音波により振動させる工程と、
その後、塗布液ノズルを前記ノズルバスから、前記基板保持部に保持された基板の上方に移動する工程と、
次いで塗布液ノズルから塗布液を基板の中央部に吐出させ、基板保持部を鉛直軸回りに回転させることでその遠心力により塗布液の液膜を形成する工程と、を含み、
発振動作開始後、塗布液ノズルがノズルバスより離れるまでの間にはダミーディスペンスが行われないことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の塗布装置をレジストを塗布する装置に適用した実施の形態について説明するが、塗布装置を説明する前に、当該塗布装置を組み込んだ塗布・現像装置の一例の構成について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたカセットＣを搬入出するためのカセット載置部であり、カセットＣを複数個載置可能な載置部２０ａを備えたカセットステーション２０と、このカセットステーション２０から見て前方の壁面に設けられる開閉部２１と、開閉部２１を介してカセットＣからウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。
【００１５】
カセット載置部Ｂ１の奥側には筐体２２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２、Ａ３はカセット載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理部Ｂ１内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、カセット載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２３により囲まれる空間内に置かれている。また図中２４、２５は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。
【００１６】
液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２６の上に、本発明の実施の形態である塗布装置３、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、その組み合わせは塗布膜形成装置３にて表面に塗布液が塗られたウエハＷを減圧雰囲気下で乾燥し、当該塗布液中に含まれる溶剤を蒸発させるための減圧乾燥装置、ウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。
【００１７】
処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室２７及び第２の搬送室２８からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他、棚ユニットＵ６及びバッファカセットＣ０が設けられている。
【００１８】
この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたカセットＣが載置台２０に載置されると、開閉部２１と共にカセットＣの蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後塗布膜形成装置３にてレジスト液が塗布される。次いでウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは載置台２０上の元のカセットＣへと戻される。
【００１９】
次に上記の塗布装置３について説明する。図３及び図４は夫々塗布装置の断面図及び平面図である。塗布装置３は、基板であるウエハＷをほぼ水平に吸着保持するように構成されると共に駆動部３０により回転自在、昇降自在な基板保持部であるバキュームチャック３１と、このバキュームチャック３１により保持されるウエハＷを囲むように設けられたカップ３２と、前記ウエハＷの裏面側の周縁部に近接してリング状に配置された断面山型の余剰塗布液ガイド体３３と、を備えている。前記ガイド体３３の内方側には、バキュームチャック３１の軸部３１ａを囲むようにプレート３４が設けられると共に、ガイド体３３の外側は下方側に屈曲して、カップ３２の側面との間に吸引路３５を形成するように隙間を介して垂直壁部３６を形成している。吸引路３５の下流側は気液分離部３７が設けられ、ここで分離された排液及び空気は夫々排液路３８及び排気路３９を介して、排出されるようになっている。なおこの他図示しないが、主搬送手段Ａ２（Ａ３）からウエハＷをバキュームチャック３１に受け渡すときあるいはその逆の受け渡しをするときにウエハＷを下面側から支持する昇降ピンが設けられる。
【００２０】
また図４に示すようにカップ３２の外側にはＸ方向に伸びるＸガイド４１に沿ってガイドされるようにノズル搬送機構４２が設けられている。ノズル搬送機構４２は、図５に示すようにノズル保持部４３を備えており、このノズル保持部４３をＹ方向及びＺ方向に移動できるように構成されている。
【００２１】
更にＸガイド４１の端部に対応する位置には、塗布液ノズル５を待機させるための待機部であるノズルバス（ノズル置き場）６が配置されており、この例では複数例えば４個の塗布液ノズル５（５ａ〜５ｄ）を待機させるための４個のノズルバス６（６ａ〜６ｄ）が配置されている。
【００２２】
塗布液ノズル５は、図６に示すように本体部５１と、この本体部５１の側部及び下部に夫々取り付けられた被保持部５２及びノズルチップ５３と、を備えてなり、前記ノズル搬送機構４２のノズル保持部４３が、ノズルバス６（６ａ〜６ｄ）上の塗布液ノズル５（５ａ〜５ｄ）の中から使用するレジスト液に応じた一の塗布液ノズル５を選択してその被保持部５２を例えば連結により保持し、ウエハＷの上方へ搬送する。ノズルチップ５３は本体部５１に対して着脱自在に設けられ、ノズルチップ５３内の流路５３ａ及び本体部５１内の流路５１ａが連通している。流路５１ａの上流側には塗布液供給路をなすフレキシブルな管路５４が接続されている。管路５４の外周には同心円状に二重管５５が設けられており、そのうちの内管路５５ａには上流側から塗布液（レジスト液）を温調するための温調水が供給され、この温調水が先端部で折り返されて外管路５５ｂを通って図示しない温調部に戻るように構成されている。管路５４及び二重管５５からなるチューブ５６には、サックバックバルブＳＶ、空気作動バルブＡＶ、フィルタＦ及び例えばベローズポンプからなるポンプＰが設けられており、管路５４の上流側は塗布液タンクであるレジストタンク５７内に挿入されている。
【００２３】
塗布液ノズル５の本体部５１内には、超音波発振部である例えばピエゾ素子（圧電素子）あるいは水晶振動子などの超音波振動子７が管路５１ａを取り囲むように設けられている。この超音波振動子７は駆動電源部７１から電圧を印加されることにより振動動作するように構成され、その駆動電源部７１は制御部８からの制御信号により制御されるように構成されている。制御部８は塗布液ノズル５に関するプログラムを備えており、このプログラムは、例えば図１に示した主搬送部Ａ２（Ａ３）がウエハＷを塗布装置３のバキュームチャック３１に受け渡したことを示す搬入信号が上位コンピュータから出力されたときに、この搬入信号をトリガーとして駆動電源部７１に振動動作の開始指令を出力するステップと、開始指令が出力されてから所定時間経過後例えば５秒経過後に前記振動動作の停止指令を出力するステップと、その後塗布液ノズル５をノズルバス６からウエハＷの中心部の上方に移動させるステップと、を含んでいる。また制御部は、塗布液供給路に設けられたサックバックバルブＳＶ、空気作動バルブＡＶ及びポンプＰとノズル搬送機構４２の駆動部４２ａを制御する機能を備えている。
【００２４】
ノズルバス６は、図３及び図７（ａ）に示すようにノズル５におけるノズルチップ５３が嵌合される孔部６１及びノズル５から吐出された塗布液を受ける液受け室６２、液受け室６２内の塗布液を排出する排出口６３などを備えている。液受け室６２の外側には、当該液受け室６２を囲こみかつ液受け室６２とほぼ同じ深さの溝６４が形成されており、この溝６４内には塗布液ノズル５からの振動を吸収するための振動吸収材である例えばシリコン液が充填されている。この振動吸収材は超音波振動子７を発振させたときに塗布液ノズル５から伝播する振動を吸収してその振動が他の塗布装置ＣＯＴ、現像ユニットＤＥＶ及び露光部Ｂ４（図１、図２参照）などに伝播しないようにするためのものである。ノズルバス６における振動吸収構造としてはシリコン液を用いることに限らず、振動吸収材である振動吸収樹脂例えばシリコンラバーによりノズルバス６の周り例えば側周面及び底面を覆う構造であってもよいし、ノズルバス６自体を振動吸収性の良い材料例えばマグネシウム合金やマンガン合金などで構成するようにしてもよい。更にはまた図７（ｂ）に示すように、ノズルバス６と当該ノズルバス６が固定される固定部材６５との間に緩衝部材例えばバネ体６６や空気バネなどを介在させる構成であってもよいし、以上述べた振動吸収構造の２種類以上を組み合わせてもよい。
【００２５】
更に塗布液ノズル５またはノズル搬送機構４２についても振動吸収構造を採用することが好ましく、例えばノズル保持部４３の中に横断面に沿って振動吸収材例えば樹脂などを介在してその下側からの振動を上側に伝播しないようにしてもよいし、あるいはＸガイド４１に沿って移動する、Ｚ方向に延びる部材（図５参照）に振動吸収材を介在させてここから外部に振動が伝播するのを抑えるようにしてもよい。
【００２６】
また塗布装置３は、図４に示すように、レジスト塗布の処理雰囲気を区画形成し、装置の外装部を構成する筐体８１と、この筐体８１に形成され、主搬送部Ａ２（Ａ３）の搬送アーム１００が搬入、搬出するための搬送口８２と、Ｘガイド４１に沿って移動し、カップ３２内を洗浄する洗浄ノズル８３を含む洗浄部８４と、を備えている。
【００２７】
次に上述の実施の形態の作用について説明する。図１に示す塗布、現像装置におけるウエハＷの流れについては既に述べているため、ここでは塗布装置３に関連する動作について説明する。図８はレジストの塗布及び前処理についての一般的なフローである。例えば反射防止膜が形成されたウエハＷは図１の例えば棚ユニットＵ１などに設けられている冷却ユニットに搬入され、所定の温度に温調される（ステップＳ１）。一方塗布装置３においてはノズルバス６にて待機している塗布液ノズル５からダミーディスペンスが行われる（ステップＳ２）。レジスト液の供給を停止すると、塗布液ノズル５や塗布液供給路内にレジスト液が残存するが、レジスト液は長時間放置されると乾燥したり変質したりするので、例えばウエハＷのロットの切り替わり時には次のロットの先頭のウエハＷに対してレジスト液を供給する前に例えばノズルバス６内にて１０秒〜３０秒程度のダミーディスペンスを行う。またレジスト液の種類によっては１枚のウエハＷにレジスト液の供給が行われる度毎に数秒のダミーディスペンスを行う場合もあり、図８のフローはこの場合を示している。そしてダミーディスペンスは排出する液の蒸気がウエハＷに悪影響を与えるおそれがあるので、ウエハＷを塗布装置３内に搬入する前に行うことが好ましいとされている。
【００２８】
塗布液ノズル５からダミーディスペンスが行われている間に冷却ユニットでの温調処理が終了し、ウエハＷは主搬送部Ａ２（Ａ３）の搬送アーム１００により冷却ユニットから搬出され（ステップＳ３）、塗布装置３のバキュームチャック３１に受け渡される（ステップＳ４）。その後ノズル搬送機構４２により塗布液ノズル５がノズルバス６からウエハＷの中心部上方に搬送され（ステップＳ５）、塗布液ノズル５から塗布液であるレジスト液が吐出されてウエハＷ上に供給される。
【００２９】
ここで本発明実施の形態では、レジスト液をウエハＷ上に塗布する直前に超音波振動子７を発振させるようにしており、そのタイミングとしては図８に示すように例えば方法１〜４までの４通りがあり、この例では方法１を採用している。その場合のシーケンスは図９に示す通りであり、制御部８内のプログラムにより処理が実行される。即ち制御部８は、主搬送部Ａ２（Ａ３）の搬送アーム１００が塗布装置３のバキュームチャック３１にウエハＷを受け渡したか否かを判断し（ステップＳ１１）、受け渡した旨の信号が例えば上位コンピュータから送信されると、塗布液ノズル５をノズルバス７に置いたまま、超音波振動子７の駆動電源部７１に振動指令を送って超音波振動子７を例えば１５ｋＨｚで５秒間発振動作させ、塗布液ノズル５内及びその近傍のレジスト液を振動させる。（ステップＳ１２）これにより次に吐出されるレジスト液が攪拌され、レジスト成分の均一な分散が行われる。なお搬送アーム１００がバキュームチャック３１にウエハＷを受け渡したことを示す信号の有無を判断する代わりに、バキュームチャック３１がウエハＷのチャック動作（吸引動作）を行ったか否かを判断するようにし、チャック動作信号をトリガとして超音波振動子７を発振させるようにしてもよい。超音波の周波数は上記の値に限られるものではなく、キャビテーションが発生しないで攪拌できる値であればよい。
【００３０】
しかる後、ノズル搬送機構４２により塗布液ノズル５をバキュームチャック３１に保持されたウエハＷの中心部上方に移動させ（ステップＳ１３）、ポンプＰによりレジスト液を送り出すと共に空気作動バルブＡＶ及びサックバックバルブＳＶを開いて塗布液ノズル５から例えばおよそ１ｍｌのレジスト液を突出してウエハＷの中心部に供給する。このときウエハＷは例えば停止しており、レジスト液が供給された後、高速で回転しその遠心力によりレジスト液が広がってレジスト液の液膜が形成される（ステップＳ１４）。
【００３１】
上述の実施の形態によれば、塗布液であるレジスト液を塗布液ノズル５から吐出する直前に、塗布液ノズル５に設けられた超音波振動子７を発振させて当該レジスト液を振動させるようにしているため、レジスト液が静止している状態で超音波が伝播し、レジスト液に対して有効な攪拌が均一に行われる。このため主鎖や酸発生剤などのレジスト成分が微細レベル例えばナノレベルでの凝集や不均一分布が起こっていたとしても、その不均一分布が緩和あるいは解消され、レジスト成分が均一に分布するようになる。そして超音波により攪拌されたレジスト液がその後直ぐにウエハＷ上に塗布されるので、ウエハＷに形成されたレジスト膜中のレジスト成分は均一に分散している。従って露光後にウエハＷに対して行われる現像工程において現像成分に対する脱保護反応の進み方が均一になるし、また例えば化学増幅型のレジスト膜を形成した場合には、露光後の加熱処理時において酸の拡散が均一に進み、この結果現像してレジストパターンを形成したときにレジスト膜のラフネス（凹凸部）の発生が抑えられる。
【００３２】
今後半導体デバイスのパターンがより一層微細化されて配線金属の線幅が更に小さくなると、例えば設計通りの配線抵抗を得るためには、配線金属が埋め込まれるべき凹部の幅について配線の長さ方向あるいは上部から底部に至るまで均一であることが要求されることから、レジスト膜の凹部のラフネスが抑えることができれば、各凹部において設計通りの配線抵抗を得ることができ、その結果配線抵抗のばらつきが低減できて歩留まりの低下を抑えることができる。
【００３３】
以上において、超音波振動子７を設ける部位は、塗布液ノズル５に設けることに限らず、塗布液ノズル５に接続された塗布液の供給路、例えばチューブ５６の周囲に設けてもよい。図１０はこのような例を示しており、図１０（ａ）は供給路５０を囲むように設けられたリング状の超音波振動子７を示す例、図１０（ｂ）は供給路５０を囲むように設けられた複数例えば２個のリング状の超音波振動子７を示す例、図１０（ｃ）は供給路５０を挟むむように互いに対向して設けられた板状の２個の超音波振動子７を示す例である。なお図１０（ｃ）のように板状の超音波振動子７を設ける場合、片方の超音波振動子７のみを設けるようにしてもよい。本発明においては、レジスト液が塗布液ノズル５から吐出する直前に当該レジスト液を振動させることが好ましく、そのため超音波振動子７を設ける位置は、１回の吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域に設けられることが好ましい。上述の例では超音波振動子７を塗布液ノズル７に設けない場合には、ノズルチップ５３の先端の吐出口から１回の吐出量（例えば１ｍｌ）に相当するレジスト液が満たされている領域あるいはその領域を囲む位置に超音波振動子７の全部あるいは一部が設けられていることが好ましい。
【００３４】
ここで図８のフローにおいて方法２及び方法３で超音波振動子７を発振させる例について夫々図１１（ａ）及び（ｂ）を参照しながら述べる。方法２においては、制御部８は塗布液ノズル５がウエハＷの中心部上方に移動したか否かを判断し（ステップＳ２１）、移動が完了すれば超音波振動子７の発振指令を出力し塗布液ノズル５内及びその近傍のレジスト液を振動させる（ステップＳ２２）。その後ウエハＷ上に塗布液ノズル５からレジスト液を供給して既述のようにして液膜を形成する（ステップＳ２３）。
【００３５】
また方法３においては、図１１（ｂ）に示すようにウエハＷが冷却ユニットから搬出されたか否かを判断し（ステップＳ３１）、例えば上位コンピュータから搬出された旨の信号を受信した後、その信号をトリガーとしてノズルバス７内にて待機している塗布液ノズル内の超音波振動子７を発振させ（ステップＳ３２）る。例えば超音波振動を起こしている間にウエハＷは塗布装置３内に搬入され、その後、塗布液ノズル５をウエハＷ上に移動させ（ステップＳ３３）、レジスト液の塗布処理を行う（ステップＳ３４）。
【００３６】
更に本発明においては、超音波を利用して塗布液を攪拌する領域の上流側あるいは下流側において、塗布液供給路または塗布液ノズル５に各々流路の径方向に伸びる剪断部材を流路の長さ方向に多数配列すると共に互いに隣接する剪断部材の径方向の向きが異なるように構成してもよい。図１２はこのような実施の形態を示し、この例では、塗布液供給路９１の一部に塗布液攪拌部９２が設けられる。
【００３７】
この塗布液攪拌部９２は、例えば金属などの筒状体例えば円筒体９０内において長さ方向に領域１と領域２とが交互に配列されている。領域１は例えばスクリュー羽根状に形成された剪断部材９３（９３ａ）が、例えば流路の直径のある向きを０度としたときに径方向の中心線Ｌａが０度に向いている。また領域２は例えばスクリュー羽根状に形成された剪断部材９３（９３ｂ）が、例えば前記０度に対して径方向の中心線Ｌｂが９０度に向いている。つまり剪断部材９３ａ、９３ｂが９０度ずれた状態で交互に配列されている。そして剪断部材９３（９３ａ）及び剪断部材９３（９３ｂ）は、例えばここを通過する時の塗布液の回転方向が同じになるようにスクリューの向きが設定されている。剪断部材９３ａ、９３ｂの間はスペースがあってもよいし、互いに接していてもよい。なお塗布液攪拌部９２は、図１２の例ではフレキシブルなチューブ５６の間に介在されているが、塗布液ノズル５に連結した構成であってもよい。円筒体９０の外周には、既述の温調水が通流する二重管に接続される二重管を配置することが好ましい。
【００３８】
このような構成によれば、レジスト液が流れるにつれて順次方向の変わる剪断が行われるので、この例では２分割、４分割、８分割といった具合に剪断部材９３の個数ｎに対して２^ｎ分割されるので、ｎの数を適切な値に設定することにより攪拌が行われ、超音波の振動により均一になりやすい状態になっているので、超音波振動の印加時間を短縮でき、あるいはより一層の塗布膜成分の均一化が図られる。また剪断部材については９０度づつずらすことに限定されるものではない。
【００３９】
以上において本発明は、基板の回転により塗布液を塗布する装置に限られるものではなく、例えば塗布液ノズルを基板上に一筆書きの要領で移動させながら塗布液を塗布していく装置に対しても適用できる。更に本発明は、被処理基板に半導体ウエハ以外の基板、例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板の塗布処理にも適用できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、塗布液供給路または塗布液ノズルに超音波発振部を設けて塗布液を超音波振動させてから塗布液を基板上に吐出しているため、超音波による塗布液の攪拌が有効に行われ、塗布膜成分が溶剤中に均一に分布するようになる。そして塗布液が例えばレジスト液であれば、レジスト成分が均一に分布し、その結果露光、現像工程を経て得られたレジストパターンにおける側壁のラフネスを低減できる。また他の発明によれば、塗布液供給路または塗布液ノズルに剪断部材を配列しているため、十分な攪拌が行われ、塗布膜成分が均一に分布するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置の一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の塗布装置の実施の形態を示す説明図である。
【図４】本発明の塗布装置の実施の形態を示す平面図である。
【図５】上記の減圧乾燥装置の減圧乾燥の工程を示すフローチャートである。
【図６】ノズル搬送機構を示す斜視図ある。
【図７】ノズルバスを示す斜視図である。
【図８】本発明の塗布装置の実施の形態の動作を示すフロー図である。
【図９】本発明の塗布装置の実施の形態の動作の一例を示すフロー図である。
【図１０】超音波振動子の取り付けの態様を示す斜視図である。
【図１１】本発明の塗布装置の実施の形態の動作の他の例を示すフロー図である。。
【図１２】本発明の他の実施の形態にかかる塗布装置の要部を示す説明図である。
【図１３】従来のレジスト塗布方法により形成されたレジストパターンにラフネスが存在することを示す説明図である。
【符号の説明】
Ｗウェハ
３塗布装置
３１バキュームチャック
３２カップ
４１Ｘガイド
４２ノズル搬送機構
４３ノズル保持部
５塗布液ノズル
５１本体部
５３ノズルチップ
５１ａ、５３ａ、５４管路
５６チューブ
６ノズルバス
６１孔部
７超音波振動子
８制御部
９塗布液攪拌部
９３（９３ａ、９３ｂ）剪断部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention applies, for example, a resist solution to a substrate.And development to developEquipment andApplication, developmentRegarding the method.
[0002]
[Prior art]
In order to form a resist pattern on a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display, it is obtained by applying a resist solution to the substrate surface, irradiating the resist film with light, electron beam or ion beam, and developing the resist film. . The resist solution is obtained by dissolving a resist resin in a solvent, and is stored in a resist solution tank. As a resist film coating method, a spin coating method is generally used in which a resist solution in a resist solution tank is discharged onto a rotating substrate, for example, through a tube and a coating solution nozzle and applied by centrifugal force.
[0003]
As one type of resist, there is a chemical amplification type in which an acid is generated from an acid generator when exposed to light, and then the acid is diffused by heating to change its solubility in, for example, a developer. On the other hand, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (c), roughness 12, which is a concavo-convex portion, may occur in the depth direction and the length direction on the sidewall of the resist pattern 11. In this case, FIG. As shown, when the base film 13 is etched, the roughness 12 is transferred to the side wall of the recess 14 formed by etching, and the roughness 15 is formed.
[0004]
When the roughness 15 is formed in the base film in this manner, for example, when the wiring metal is embedded, the line width of the wiring metal is changed, so that the resistance value varies, and the pattern of the semiconductor device is further increased. When the line width of the wiring metal is further reduced as a result of miniaturization, the variation in resistance value affects the characteristics of the semiconductor device. Specifically, fluctuations occur in the threshold current and drain current of the MOSFET, and the characteristic deterioration becomes more conspicuous as the execution channel length becomes shorter. For this reason, it is necessary to suppress the occurrence of roughness of the resist pattern in the future, and the present inventors have found that the cause of the roughness is non-uniformity of resist components in the resist film, for example, the acid generator and the main chain at the nano level. Attention is paid to the fact that sometimes it is not uniformly dispersed. For example, if the acid generator is not uniformly dispersed, acid diffusion due to heating after exposure will be non-uniform, and if the main chain is not uniformly dispersed, the developer will be removed from the developer when the developer is supplied. It is considered that the progress of the protection reaction becomes non-uniform, and as a result, the development is not performed uniformly and roughness is generated.
[0005]
In order to improve the uniformity of the resist component, the resist component must be uniformly dispersed at the stage of applying the resist solution. For example, Patent Document 1 discloses a resist pump using a circulation pump from the bottom of the resist solution tank. It describes that the liquid is pumped up and stirred again so as to return to the upper part of the resist liquid tank.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-151294: paragraph 0014 and FIG.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of circulating the resist solution in the resist solution tank may be effective in reducing the concentration difference between the upper and lower portions of the resist solution tank if the concentration difference is large. There is almost no effect of uniformly dispersing the resist component in the visual region. Also, for the sake of normal layout, the resist solution tank is placed away from the region where the coating solution nozzle is disposed, and the resist solution is separated from the resist solution tank and the coating solution nozzle according to the timing of the substrate coating process. In this tube, the coating liquid nozzle side (downstream side) is sequentially moved, but there is a risk that the dispersion of the resist components in the tube may occur.
[0008]
The present invention has been made based on such circumstances, and an object thereof is to form a coating film in which coating film components are uniformly dispersed. Another object of the present invention is to form a resist film in which resist components are uniformly dispersed, and to suppress the occurrence of roughness (uneven portions) in the resist pattern.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The present inventionAn interface unit connected to the exposure machine, a coating device, a temperature control unit which is a unit upstream of the coating device in the substrate transport path, a developing unit, and a transport means for transporting the substrate between these units. A processing unit including,
In the coating apparatus, after temperature adjustment, which is a pretreatment of application of the coating liquid, is performed in the temperature control unit, a resist component and a solvent are placed in the center of the substrate transferred to the substrate holding unit by the transport unit. In a coating and developing apparatus configured to supply a coating liquid, which is a chemically amplified resist solution containing, and to form a liquid film of the coating liquid by the centrifugal force by rotating the substrate holding portion around the vertical axis ,
  The coating device includes:
A coating liquid nozzle for supplying the coating liquid to the central portion of the substrate, comprising a flow path for the coating liquid extending linearly from the inlet to the discharge port;
  thisPlace coating nozzle and wait, Dummy dispensing is performed from the coating liquid nozzle at a predetermined timingA nozzle bath,
  A nozzle transport mechanism for moving the coating solution nozzle between the nozzle bath and the upper part of the substrate held by the substrate holding unit;
  An ultrasonic oscillator provided in the coating liquid nozzle for vibrating the coating liquid;
  When the coating nozzle is located in the nozzle bath, the substrateTemperature controlA control unit that oscillates the ultrasonic oscillation unit with a signal indicating that the unit has been carried out as a trigger,
  Dummy dispensing is not performed until the coating solution nozzle supplies the coating solution to the substrate after the start of the ultrasonic oscillation operation.It is characterized by that. Thus, by applying ultrasonic waves when the coating liquid is in a stationary state, the coating liquid is effectively stirred by the ultrasonic waves, and the coating film components are uniformly distributed in the solvent. If the coating solution is, for example, a resist solution, the resist components are uniformly distributed, and as a result, the sidewall roughness in the resist pattern obtained through the exposure and development processes can be reduced.
[0010]
It is preferable that the ultrasonic wave oscillating unit is provided in a region where the leading coating liquid corresponding to the discharge amount by one discharge is located. The area where the first coating liquid corresponding to one discharge amount is located is an area where the coating liquid discharged next from the coating liquid nozzle is clogged, and the coating liquid located in this area is generated by ultrasonic waves. After the vibration, it is supplied onto the substrate by the next discharge operation.
[0011]
  The nozzle bath according to the present invention is preferably combined with a vibration absorbing material for absorbing vibration from the coating liquid nozzle. As the vibration absorbing material, a silicon liquid, a vibration absorbing resin such as silicon rubber, a material having a good vibration absorbing property such as a magnesium alloy or a manganese alloy, for example, a spring body or an air spring cushioning member, or a combination of two or more types. A combination is conceivable.
[0012]
In the present invention, the coating liquid supply path or the coating liquid nozzle is further provided with a coating liquid stirring section, and each of the coating liquid stirring sections extends in the radial direction of the flow path and is provided in a large number in the length direction of the flow path. The shear members adjacent to each other may be configured so that their radial directions are different. If comprised in this way, since the shear which changes a direction sequentially will be performed as a coating liquid flows, still more sufficient stirring will be performed and a coating film component will be distributed uniformly.
[0013]
  In another invention, an interface unit connected to an exposure machine, a coating apparatus, a temperature control unit that is one upstream unit of the coating apparatus in the substrate transport path, a developing unit, and a substrate between these units. In a method of performing coating and developing using a coating and developing device including a processing unit including a transporting means for transporting,
  A coating apparatus is provided for coating the coating liquid, which is a chemically amplified resist liquid containing a resist component and a solvent, and has a coating liquid flow path extending linearly from the inlet to the discharge outlet.A step of waiting the coating solution nozzle in the nozzle bath; and
  A step of performing a dummy dispense from the coating liquid nozzle in a nozzle bath at a predetermined timing;
  A step of carrying the substrate subjected to temperature adjustment, which is a pretreatment of application of the resist solution in the temperature adjustment unit, into a substrate holding unit in the coating apparatus by a conveying unit;
When the coating liquid nozzle is located in the nozzle bath, the ultrasonic oscillation unit is oscillated using a signal indicating that the substrate has been carried out of the temperature control unit as a trigger, and the coating liquid in the coating liquid nozzle is vibrated by ultrasonic waves. A process of
  Thereafter, a step of moving the coating solution nozzle from the nozzle bath above the substrate held by the substrate holding unit;
  Next, apply the coating solution from the coating solution nozzle to the substrate.Central part ofTo dischargeBy rotating the substrate holder around the vertical axis, the centrifugal forceForming a liquid film of a coating solution,
  No dummy dispensing is performed until the coating solution nozzle is separated from the nozzle bath after the oscillation operation starts.It is characterized by that.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, an embodiment in which the coating apparatus of the present invention is applied to an apparatus for coating a resist will be described. Before describing the coating apparatus, an example of the configuration of a coating / developing apparatus incorporating the coating apparatus is shown in FIG. This will be briefly described with reference to FIG. In the figure, B1 is a cassette mounting section for loading and unloading a cassette C in which, for example, 13 wafers W serving as substrates are hermetically stored, and a cassette station having a mounting section 20a on which a plurality of cassettes C can be mounted. 20, an opening / closing part 21 provided on the wall surface in front of the cassette station 20, and delivery means A 1 for taking out the wafer W from the cassette C via the opening / closing part 21 are provided.
[0015]
A processing unit B2 surrounded by a casing 22 is connected to the back side of the cassette mounting unit B1, and the processing unit B2 is a shelf unit in which heating / cooling system units are sequentially arranged from the front side. U1, U2 and U3 and main transfer means A2 and A3 for transferring the wafer W between processing units including a coating / developing unit described later are alternately arranged. That is, the shelf units U1, U2, U3 and the main transfer means A2, A3 are arranged in a line in the front-rear direction when viewed from the cassette mounting part B1, and an opening for wafer transfer (not shown) is formed at each connection part. Thus, the wafer W can freely move in the processing section B1 from the shelf unit U1 on one end side to the shelf unit U3 on the other end side. The main transport means A2 and A3 include one surface portion on the shelf units U1, U2 and U3 side arranged in the front-rear direction when viewed from the cassette mounting portion B1, and one surface on the right side liquid processing unit U4 and U5 side which will be described later. It is placed in a space surrounded by a partition wall 23 composed of a part and a back part forming one surface on the left side. In the figure, reference numerals 24 and 25 denote temperature / humidity adjusting units including a temperature adjusting device for the treatment liquid used in each unit, a duct for adjusting the temperature and humidity, and the like.
[0016]
The liquid processing units U4 and U5 are, for example, as shown in FIG. 2, the coating apparatus 3 according to the embodiment of the present invention on a storage unit 26 that forms a space for supplying a chemical liquid such as a coating liquid (resist liquid) and a developing liquid. The developing unit DEV and the antireflection film forming unit BARC are stacked in a plurality of stages, for example, five stages. In addition, the above-described shelf units U1, U2, and U3 are configured such that various units for performing pre-processing and post-processing of the processing performed in the liquid processing units U4 and U5 are stacked in a plurality of stages, for example, 10 stages. The combination is such that the coating film forming apparatus 3 dries the wafer W coated with the coating liquid in a reduced-pressure atmosphere, and heats the wafer W to evaporate the solvent contained in the coating liquid. A heating unit for (baking), a cooling unit for cooling the wafer W, and the like are included.
[0017]
An exposure unit B4 is connected to an inner side of the shelf unit U3 in the processing unit B2 through an interface unit B3 including, for example, a first transfer chamber 27 and a second transfer chamber 28. In addition to two transfer means A4 and A5 for transferring the wafer W between the processing unit B2 and the exposure unit B4, a shelf unit U6 and a buffer cassette C0 are provided inside the interface unit B3.
[0018]
An example of the flow of wafers in this apparatus is as follows. First, when the cassette C in which the wafers W are stored is mounted on the mounting table 20 from the outside, the lid of the cassette C is removed together with the opening / closing portion 21 and the transfer means A1. Thus, the wafer W is taken out. Then, the wafer W is transferred to the main transfer means A2 via a transfer unit (not shown) that forms one stage of the shelf unit U1, and is pre-processed as a coating process on one shelf in the shelf units U1 to U3. For example, an antireflection film forming process and a cooling process are performed, and then a resist solution is applied by the coating film forming apparatus 3. Next, the wafer W is heated (baked) by a heating unit forming one shelf of the shelf units U1 to U3, and further cooled, and then transferred to the interface unit B3 via the delivery unit of the shelf unit U3. In this interface section B3, the wafer W is transferred to the exposure section B4 through a path of transfer means A4 → shelf unit U6 → transfer means A5, for example, and exposure is performed. After the exposure, the wafer W is transferred to the main transfer means A2 through the reverse path, and developed by the developing unit DEV to form a resist mask. Thereafter, the wafer W is returned to the original cassette C on the mounting table 20.
[0019]
Next, the coating apparatus 3 will be described. 3 and 4 are a sectional view and a plan view of the coating apparatus, respectively. The coating apparatus 3 is configured to adsorb and hold a wafer W as a substrate substantially horizontally, and is held by the vacuum chuck 31, which is a substrate holding unit which can be rotated and raised and lowered by a driving unit 30, and the vacuum chuck 31. And a cup 32 provided so as to surround the wafer W to be surrounded, and a surplus coating liquid guide body 33 having a mountain-shaped cross section disposed in a ring shape in the vicinity of the peripheral portion on the back surface side of the wafer W. A plate 34 is provided on the inner side of the guide body 33 so as to surround the shaft portion 31 a of the vacuum chuck 31, and the outer side of the guide body 33 is bent downward so that it is between the side surface of the cup 32. A vertical wall portion 36 is formed through a gap so as to form the suction path 35. A gas-liquid separation unit 37 is provided on the downstream side of the suction path 35, and the separated liquid and air are discharged through a drain path 38 and an exhaust path 39, respectively. Although not shown in the drawings, elevating pins for supporting the wafer W from the lower surface side when the wafer W is transferred from the main transfer means A2 (A3) to the vacuum chuck 31 or vice versa are provided.
[0020]
As shown in FIG. 4, a nozzle transport mechanism 42 is provided outside the cup 32 so as to be guided along an X guide 41 extending in the X direction. As shown in FIG. 5, the nozzle transport mechanism 42 includes a nozzle holding portion 43, and is configured to be able to move the nozzle holding portion 43 in the Y direction and the Z direction.
[0021]
Further, a nozzle bath (nozzle place) 6 serving as a standby unit for waiting for the coating liquid nozzle 5 is arranged at a position corresponding to the end of the X guide 41. In this example, a plurality of, for example, four coating liquid nozzles are provided. Four nozzle buses 6 (6a to 6d) for waiting 5 (5a to 5d) are arranged.
[0022]
As shown in FIG. 6, the coating liquid nozzle 5 includes a main body portion 51, a held portion 52 and a nozzle chip 53 that are respectively attached to the side portion and the lower portion of the main body portion 51. 42 nozzle holders 43 select one coating liquid nozzle 5 corresponding to the resist solution to be used from among the coating liquid nozzles 5 (5a to 5d) on the nozzle bath 6 (6a to 6d), and the portion to be held. 52 is held by connection, for example, and transferred to the upper side of the wafer W. The nozzle chip 53 is detachably provided to the main body 51, and the flow path 53a in the nozzle chip 53 and the flow path 51a in the main body 51 communicate with each other. A flexible pipe 54 that forms a coating liquid supply path is connected to the upstream side of the flow path 51a. A double pipe 55 is provided concentrically on the outer periphery of the pipe line 54, and temperature control water for adjusting the temperature of the coating liquid (resist liquid) is supplied to the inner pipe line 55a from the upstream side, The temperature-controlled water is folded at the tip and is returned to the temperature-controlled unit (not shown) through the outer conduit 55b. A tube 56 composed of a conduit 54 and a double tube 55 is provided with a suck back valve SV, an air actuated valve AV, a filter F and a pump P composed of, for example, a bellows pump. It is inserted into a resist tank 57 which is a tank.
[0023]
In the main body 51 of the coating liquid nozzle 5, an ultrasonic oscillator 7 such as a piezoelectric element (piezoelectric element) or a crystal oscillator, which is an ultrasonic oscillator, is provided so as to surround the conduit 51a. The ultrasonic vibrator 7 is configured to vibrate when a voltage is applied from the drive power supply unit 71, and the drive power supply unit 71 is configured to be controlled by a control signal from the control unit 8. . The control unit 8 includes a program relating to the coating liquid nozzle 5, and this program, for example, indicates that the main transfer unit A <b> 2 (A <b> 3) illustrated in FIG. 1 has transferred the wafer W to the vacuum chuck 31 of the coating apparatus 3. When the signal is output from the host computer, the step of outputting a vibration operation start command to the drive power supply unit 71 using this carry-in signal as a trigger, and after the elapse of a predetermined time, for example, 5 seconds after the start command is output A step of outputting a vibration operation stop command and a step of moving the coating solution nozzle 5 from the nozzle bath 6 to above the central portion of the wafer W thereafter. The control unit also has a function of controlling the suck back valve SV, the air operation valve AV, the pump P, and the drive unit 42a of the nozzle transport mechanism 42 provided in the coating liquid supply path.
[0024]
As shown in FIGS. 3 and 7A, the nozzle bath 6 includes a hole 61 in which the nozzle tip 53 of the nozzle 5 is fitted, a liquid receiving chamber 62 that receives the coating liquid discharged from the nozzle 5, and a liquid receiving chamber 62. A discharge port 63 for discharging the coating liquid inside is provided. A groove 64 that surrounds the liquid receiving chamber 62 and has the same depth as that of the liquid receiving chamber 62 is formed outside the liquid receiving chamber 62. In this groove 64, vibration from the coating liquid nozzle 5 is generated. For example, silicon liquid which is a vibration absorbing material for absorbing is filled. The vibration absorbing material absorbs the vibration propagating from the coating liquid nozzle 5 when the ultrasonic vibrator 7 is oscillated, and the vibration is absorbed by another coating apparatus COT, the developing unit DEV, and the exposure unit B4 (FIGS. 1 and 2). It is intended to prevent propagation to The vibration absorbing structure in the nozzle bath 6 is not limited to using a silicon liquid, and may be a structure in which, for example, a side peripheral surface and a bottom surface of the nozzle bath 6 are covered with a vibration absorbing resin that is a vibration absorbing material such as silicon rubber. 6 itself may be made of a material having good vibration absorption, such as a magnesium alloy or a manganese alloy. Further, as shown in FIG. 7B, a buffer member such as a spring body 66 or an air spring may be interposed between the nozzle bath 6 and the fixing member 65 to which the nozzle bus 6 is fixed. Two or more of the vibration absorbing structures described above may be combined.
[0025]
Further, it is preferable to adopt a vibration absorbing structure for the coating liquid nozzle 5 or the nozzle transport mechanism 42. For example, a vibration absorbing material such as a resin is interposed in the nozzle holding portion 43 along the transverse section from the lower side. The vibration may be prevented from propagating upward, or the vibration is propagated to the outside by interposing a vibration absorbing material in a member extending along the Z direction (see FIG. 5) that moves along the X guide 41. You may make it suppress.
[0026]
Further, as shown in FIG. 4, the coating apparatus 3 forms a resist coating processing atmosphere and forms a casing 81 constituting an exterior portion of the apparatus, and is formed in the casing 81, and the main transfer section A2 (A3). The transfer arm 100 includes a transfer port 82 for carrying in and out, and a cleaning unit 84 that moves along the X guide 41 and includes a cleaning nozzle 83 that cleans the inside of the cup 32.
[0027]
Next, the operation of the above embodiment will be described. Since the flow of the wafer W in the coating and developing apparatus shown in FIG. 1 has already been described, operations related to the coating apparatus 3 will be described here. FIG. 8 is a general flow of resist application and pretreatment. For example, the wafer W on which the antireflection film is formed is carried into a cooling unit provided in, for example, the shelf unit U1 in FIG. 1, and is adjusted to a predetermined temperature (step S1). On the other hand, in the coating apparatus 3, dummy dispensing is performed from the coating liquid nozzle 5 waiting in the nozzle bath 6 (step S2). When the supply of the resist solution is stopped, the resist solution remains in the coating solution nozzle 5 and the coating solution supply path. However, the resist solution is dried or deteriorated when left for a long time. At the time of switching, before supplying the resist solution to the first wafer W of the next lot, for example, dummy dispensing is performed for about 10 to 30 seconds in the nozzle bath 6. Depending on the type of resist solution, a dummy dispense of several seconds may be performed each time the resist solution is supplied to one wafer W, and the flow of FIG. 8 shows this case. The dummy dispense is preferably performed before the wafer W is loaded into the coating apparatus 3 because the vapor of the discharged liquid may adversely affect the wafer W.
[0028]
While the dummy dispensing is performed from the coating liquid nozzle 5, the temperature adjustment process in the cooling unit is completed, and the wafer W is unloaded from the cooling unit by the transfer arm 100 of the main transfer unit A2 (A3) (step S3). It is delivered to the vacuum chuck 31 of the coating device 3 (step S4). Thereafter, the coating liquid nozzle 5 is transported from the nozzle bus 6 to the upper part of the center of the wafer W by the nozzle transport mechanism 42 (step S5), and the resist liquid as the coating liquid is discharged from the coating liquid nozzle 5 and supplied onto the wafer W. .
[0029]
Here, in the embodiment of the present invention, the ultrasonic vibrator 7 is oscillated immediately before the resist solution is applied onto the wafer W, and the timing thereof is, for example, from the method 1 to the method 4 as shown in FIG. There are four ways, and in this example, method 1 is adopted. The sequence in that case is as shown in FIG. 9, and processing is executed by a program in the control unit 8. That is, the control unit 8 determines whether or not the transfer arm 100 of the main transfer unit A2 (A3) has transferred the wafer W to the vacuum chuck 31 of the coating apparatus 3 (step S11), and a signal indicating that the transfer has been received is, for example, a host computer. Is transmitted to the drive power source 71 of the ultrasonic vibrator 7 while the coating liquid nozzle 5 is placed on the nozzle bath 7 to cause the ultrasonic vibrator 7 to oscillate at, for example, 15 kHz for 5 seconds to apply. The resist liquid in and near the liquid nozzle 5 is vibrated. (Step S12) As a result, the resist solution discharged next is stirred, and the resist components are uniformly dispersed. Instead of determining the presence or absence of a signal indicating that the transfer arm 100 has delivered the wafer W to the vacuum chuck 31, it is determined whether or not the vacuum chuck 31 has performed a chucking operation (suction operation) of the wafer W. The ultrasonic vibrator 7 may be oscillated using a chuck operation signal as a trigger. The frequency of the ultrasonic wave is not limited to the above value, and may be any value that can be stirred without causing cavitation.
[0030]
Thereafter, the coating liquid nozzle 5 is moved above the central portion of the wafer W held by the vacuum chuck 31 by the nozzle transport mechanism 42 (step S13), and the resist liquid is sent out by the pump P, and the air operation valve AV and suck back valve. For example, approximately 1 ml of resist solution protrudes from the coating solution nozzle 5 and is supplied to the center of the wafer W. At this time, for example, the wafer W is stopped, and after the resist solution is supplied, the wafer W rotates at a high speed and the resist solution spreads by the centrifugal force to form a liquid film of the resist solution (step S14).
[0031]
According to the above-described embodiment, immediately before the resist solution, which is a coating solution, is discharged from the coating solution nozzle 5, the ultrasonic vibrator 7 provided in the coating solution nozzle 5 is oscillated to vibrate the resist solution. Therefore, the ultrasonic wave propagates while the resist solution is stationary, and effective stirring is uniformly performed on the resist solution. For this reason, even if resist components such as the main chain and acid generator have agglomeration or non-uniform distribution at a fine level, for example, nano level, the non-uniform distribution is alleviated or eliminated so that the resist component is uniformly distributed. become. Then, since the resist solution stirred by the ultrasonic wave is immediately applied onto the wafer W, the resist components in the resist film formed on the wafer W are uniformly dispersed. Accordingly, in the development process performed on the wafer W after exposure, the progress of the deprotection reaction with respect to the development components becomes uniform. For example, when a chemically amplified resist film is formed, during the heat treatment after exposure, The diffusion of the acid proceeds uniformly, and as a result, when the resist pattern is developed by development, the occurrence of roughness (uneven portions) of the resist film is suppressed.
[0032]
If the semiconductor device pattern is further miniaturized and the line width of the wiring metal is further reduced in the future, for example, in order to obtain the wiring resistance as designed, the width of the recess in which the wiring metal is to be embedded or Since it is required to be uniform from the top to the bottom, if the roughness of the recesses in the resist film can be suppressed, the wiring resistance as designed can be obtained in each recess, and as a result, the wiring resistance varies. It is possible to reduce the decrease in yield.
[0033]
In the above, the part where the ultrasonic vibrator 7 is provided is not limited to the application liquid nozzle 5 but may be provided around the supply path of the application liquid connected to the application liquid nozzle 5, for example, the tube 56. FIG. 10 shows such an example. FIG. 10A shows an example of a ring-shaped ultrasonic transducer 7 provided so as to surround the supply path 50, and FIG. 10B shows the supply path 50. An example showing a plurality of, for example, two ring-shaped ultrasonic transducers 7 provided so as to surround, FIG. 10C shows two plate-shaped ultrasonic waves provided facing each other so as to sandwich the supply path 50. It is an example which shows the vibrator 7. In addition, when providing the plate-shaped ultrasonic transducer | vibrator 7 like FIG.10 (c), you may make it provide only one ultrasonic transducer | vibrator 7. FIG. In the present invention, it is preferable that the resist solution is vibrated immediately before the resist solution is discharged from the coating solution nozzle 5, and therefore the position where the ultrasonic vibrator 7 is provided is the leading coating solution corresponding to one discharge amount. It is preferable to be provided in a region where is located. In the above-described example, when the ultrasonic vibrator 7 is not provided in the coating liquid nozzle 7, a region filled with a resist solution corresponding to one discharge amount (for example, 1 ml) from the discharge port at the tip of the nozzle chip 53. Alternatively, it is preferable that all or part of the ultrasonic transducer 7 is provided at a position surrounding the region.
[0034]
Here, an example in which the ultrasonic transducer 7 is oscillated by the method 2 and the method 3 in the flow of FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 11 (a) and 11 (b), respectively. In the method 2, the control unit 8 determines whether or not the coating solution nozzle 5 has moved above the center of the wafer W (step S21), and outputs an oscillation command for the ultrasonic transducer 7 when the movement is completed. The resist solution in and near the coating solution nozzle 5 is vibrated (step S22). Thereafter, a resist solution is supplied from the coating solution nozzle 5 onto the wafer W to form a liquid film as described above (step S23).
[0035]
In method 3, as shown in FIG. 11B, it is determined whether or not the wafer W has been unloaded from the cooling unit (step S31). For example, after receiving a signal indicating that the wafer W has been unloaded from the host computer, The ultrasonic vibrator 7 in the coating solution nozzle waiting in the nozzle bath 7 is oscillated using the signal as a trigger (step S32). For example, while the ultrasonic vibration is generated, the wafer W is carried into the coating apparatus 3, and then the coating solution nozzle 5 is moved onto the wafer W (Step S33) to perform a resist solution coating process (Step S34). .
[0036]
Furthermore, in the present invention, on the upstream side or the downstream side of the region where the coating liquid is stirred using ultrasonic waves, a shearing member extending in the radial direction of the flow path is provided to the coating liquid supply path or the coating liquid nozzle 5. You may comprise so that the direction of the radial direction of the shearing member which mutually arranges many in a length direction and mutually adjoins may differ. FIG. 12 shows such an embodiment. In this example, a coating liquid stirring section 92 is provided in a part of the coating liquid supply path 91.
[0037]
In the coating liquid stirring section 92, for example, a region 1 and a region 2 are alternately arranged in the length direction in a cylindrical body such as a metal, for example, a cylindrical body 90. In the region 1, for example, the shear member 93 (93 a) formed in the shape of a screw blade has a radial center line La facing 0 degree, for example, when the direction of the diameter of the flow path is 0 degree. In the region 2, for example, the shear member 93 (93b) formed in the shape of a screw blade has a radial center line Lb facing 90 degrees with respect to 0 degrees, for example. That is, the shear members 93a and 93b are alternately arranged in a state of being shifted by 90 degrees. The shearing member 93 (93a) and the shearing member 93 (93b) are set such that, for example, the direction of the screw is set so that the rotation direction of the coating liquid when passing through the shearing member 93 (93a) is the same. There may be a space between the shear members 93a and 93b, or they may be in contact with each other. The coating liquid stirring unit 92 is interposed between the flexible tubes 56 in the example of FIG. 12, but may be configured to be connected to the coating liquid nozzle 5. On the outer periphery of the cylindrical body 90, it is preferable to arrange a double pipe connected to the double pipe through which the above-described temperature-controlled water flows.
[0038]
According to such a configuration, since the shearing in which the direction is sequentially changed is performed as the resist solution flows, in this example, 2 for the number n of the shearing members 93, such as 2-division, 4-division, and 8-division.ⁿ  Since it is divided, stirring is performed by setting the number of n to an appropriate value, and since it is in a state where it is likely to become uniform due to ultrasonic vibration, the application time of ultrasonic vibration can be shortened, or more A uniform coating film component can be made uniform. Further, the shearing member is not limited to shifting by 90 degrees.
[0039]
In the above, the present invention is not limited to an apparatus for applying the coating liquid by rotating the substrate. For example, for an apparatus that applies the coating liquid while moving the coating liquid nozzle on the substrate in the manner of a single stroke. Is also applicable. Furthermore, the present invention can also be applied to a substrate other than a semiconductor wafer, such as an LCD substrate or a photomask reticle substrate, as a substrate to be processed.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the ultrasonic wave oscillation unit is provided in the coating liquid supply path or the coating liquid nozzle and the coating liquid is ultrasonically oscillated, the coating liquid is discharged onto the substrate. Stirring of the coating solution is performed effectively, and the coating film components are uniformly distributed in the solvent. If the coating solution is, for example, a resist solution, the resist components are uniformly distributed, and as a result, the sidewall roughness in the resist pattern obtained through the exposure and development processes can be reduced. According to another invention, since the shearing members are arranged in the coating liquid supply path or the coating liquid nozzle, sufficient stirring is performed and the coating film components are uniformly distributed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an example of a coating and developing apparatus incorporating a coating apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a coating and developing apparatus incorporating a coating apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing an embodiment of a coating apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an embodiment of a coating apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a vacuum drying process of the above vacuum drying apparatus.
FIG. 6 is a perspective view showing a nozzle transport mechanism.
FIG. 7 is a perspective view showing a nozzle bath.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the coating apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing an example of operation of the embodiment of the coating apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing an aspect of attaching an ultrasonic transducer.
FIG. 11 is a flowchart showing another example of the operation of the embodiment of the coating apparatus of the present invention. .
FIG. 12 is an explanatory view showing a main part of a coating apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory view showing the presence of roughness in a resist pattern formed by a conventional resist coating method.
[Explanation of symbols]
W wafer
3 Coating device
31 Vacuum chuck
32 cups
41 X Guide
42 Nozzle transport mechanism
43 Nozzle holder
5 Coating liquid nozzle
51 Body
53 Nozzle tip
51a, 53a, 54 pipeline
56 tubes
6 Nozzle bath
61 hole
7 Ultrasonic vibrator
8 Control unit
9 Coating solution stirring section
93 (93a, 93b) Shear member

Claims

露光機に接続されるインターフェイス部と、塗布装置、基板の搬送経路においてこの塗布装置よりも一つ上流側のユニットである温調ユニット、現像ユニット及びこれらユニットの間で基板を搬送する搬送手段を含む処理部と、を備え、
前記塗布装置は、前記温調ユニットにて塗布液の塗布の前処理である温調が行われた後、搬送手段により基板保持部に受け渡された基板の中央部に、レジスト成分と溶剤とを含む化学増幅型のレジスト液である塗布液を供給し、基板保持部を鉛直軸回りに回転させることでその遠心力により塗布液の液膜を形成するように構成された塗布、現像装置において、
前記塗布装置は、
入口から吐出口に亘って線状に伸びる塗布液の流路を備え、前記塗布液を基板の中央部に供給するための塗布液ノズルと、
この塗布液ノズルを載置して待機させ、予め定められたタイミングで当該塗布液ノズルからダミーディスペンスが行われるノズルバスと、
前記塗布液ノズルを基板保持部に保持された基板の上方と前記ノズルバスとの間で移動させるノズル搬送機構と、
前記塗布液ノズルに設けられ、塗布液を振動させるための超音波発振部と、
塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに、基板が前記温調ユニットから搬出されたことを示す信号をトリガーとして超音波発振部を発振動作させる制御部と、を備え、
超音波の発振動作開始後、塗布液ノズルが塗布液を基板に供給するまでの間にはダミーディスペンスが行われないことを特徴とする塗布、現像装置。 An interface unit connected to the exposure machine, a coating device, a temperature control unit which is a unit upstream of the coating device in the substrate transport path, a developing unit, and a transport means for transporting the substrate between these units. A processing unit including,
In the coating apparatus, after temperature adjustment, which is a pretreatment of application of the coating liquid, is performed in the temperature control unit, a resist component and a solvent are placed in the center of the substrate transferred to the substrate holding unit by the transport unit. In a coating and developing apparatus configured to supply a coating liquid, which is a chemically amplified resist solution containing, and to form a liquid film of the coating liquid by the centrifugal force by rotating the substrate holding portion around the vertical axis ,
The coating device includes:
A coating liquid nozzle for supplying the coating liquid to the central portion of the substrate, comprising a flow path for the coating liquid extending linearly from the inlet to the discharge port;
A nozzle bath in which this coating liquid nozzle is placed and waited, and dummy dispensing is performed from the coating liquid nozzle at a predetermined timing ;
A nozzle transport mechanism for moving the coating solution nozzle between the nozzle bath and the upper part of the substrate held by the substrate holding unit;
An ultrasonic oscillator provided in the coating liquid nozzle for vibrating the coating liquid;
A control unit that oscillates the ultrasonic oscillation unit with a signal indicating that the substrate has been carried out of the temperature control unit as a trigger when the coating liquid nozzle is located in the nozzle bath, and
A coating and developing apparatus, wherein dummy dispensing is not performed after the start of the ultrasonic oscillation operation until the coating liquid nozzle supplies the coating liquid to the substrate .

塗布液ノズルに接続される塗布液供給路に塗布液攪拌部を設け、
この塗布液攪拌部は、各々流路の径方向に伸び、流路の長さ方向に多数設けられる剪断部材からなり、互いに隣接する剪断部材は径方向の向きが異なることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。 A coating liquid stirring section is provided in the coating liquid supply path connected to the coating liquid nozzle ,
Claim coating solution agitating portion extends in a radial direction of each channel, consists of a number provided is shearing member in the longitudinal direction of the passage, characterized in that adjacent shearing member is the radial orientation different 1 application of the described developing device.

ノズルバスには、塗布液ノズルからの振動を吸収するための振動吸収材が組み合わされていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布、現像装置。The coating / developing apparatus according to claim 1, wherein the nozzle bath is combined with a vibration absorbing material for absorbing vibration from the coating solution nozzle.

露光機に接続されるインターフェイス部と、塗布装置、基板の搬送経路においてこの塗布装置よりも一つ上流側のユニットである温調ユニット、現像ユニット及びこれらユニットの間で基板を搬送する搬送手段を含む処理部と、を備えた塗布、現像装置を用いて塗布、現像を行う方法において、
塗布装置に設けられ、入口から吐出口に亘って線状に伸びる塗布液の流路を備えると共にレジスト成分と溶剤とを含む化学増幅型のレジスト液である塗布液を吐出するための塗布液ノズルを、ノズルバスにて待機させる工程と、
予め定められたタイミングで前記塗布液ノズルからノズルバスにてダミーディスペンスを行う工程と、
前記温調ユニットにてレジスト液の塗布の前処理である温調が行われた基板を、搬送手段により塗布装置内の基板保持部に搬入する工程と、
塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに、基板が温調ユニットから搬出されたことを示す信号をトリガーとして、超音波発振部を発振動作させ塗布液ノズル内の塗布液を超音波により振動させる工程と、
その後、塗布液ノズルを前記ノズルバスから、前記基板保持部に保持された基板の上方に移動する工程と、
次いで塗布液ノズルから塗布液を基板の中央部に吐出させ、基板保持部を鉛直軸回りに回転させることでその遠心力により塗布液の液膜を形成する工程と、を含み、
超音波の発振動作開始後、塗布液ノズルが塗布液を基板に供給するまでの間にはダミーディスペンスが行われないことを特徴とする塗布、現像方法。 An interface unit connected to the exposure machine, a coating device, a temperature control unit which is a unit upstream of the coating device in the substrate transport path, a developing unit, and a transport means for transporting the substrate between these units. In a method of performing coating and developing using a coating and developing device including a processing unit including:
A coating liquid nozzle that is provided in the coating apparatus and has a coating liquid flow path extending linearly from the inlet to the discharge outlet and discharges a coating liquid that is a chemically amplified resist liquid containing a resist component and a solvent. Waiting in the nozzle bath,
A step of performing a dummy dispense from the coating liquid nozzle in a nozzle bath at a predetermined timing;
A step of carrying the substrate subjected to temperature adjustment, which is a pretreatment of application of the resist solution in the temperature adjustment unit, into a substrate holding unit in the coating apparatus by a conveying unit;
When the coating liquid nozzle is located in the nozzle bath, the ultrasonic oscillation unit is oscillated using a signal indicating that the substrate has been carried out of the temperature control unit as a trigger, and the coating liquid in the coating liquid nozzle is vibrated by ultrasonic waves. A process of
Thereafter, a step of moving the coating solution nozzle from the nozzle bath above the substrate held by the substrate holding unit;
Then, the step of discharging the coating liquid from the coating liquid nozzle to the center of the substrate and rotating the substrate holding part around the vertical axis to form a liquid film of the coating liquid by the centrifugal force ,
A coating and developing method , wherein dummy dispensing is not performed after the start of the ultrasonic oscillation operation until the coating solution nozzle supplies the coating solution to the substrate .