JP4073354B2 - 塗布処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の基板にレジスト等の塗布液を塗布する塗布処理装置に関する。
【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いては、半導体ウェハ(以下、単に「ウェハ」と記す)の表面にレジスト液を供給してレジスト膜を形成し、レジスト塗布後のウェハに対して所定のパターンに対応して露光処理を行った後に当該ウェハのレジスト膜に形成された露光パターンを現像するという、いわゆるフォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成するためのマスクとしてレジストパターンが形成される。そして、上記工程のうちレジスト塗布処理においては、ウェ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が多用されている。
【0003】
すなわち、スピンチャックにより真空吸着によってウェハを固定保持した状態で回転させながら、ウェハの上方に配置されたレジストノズルからウェハ表面の中央にレジスト液を滴下し、遠心力によってウェハの径方向外方に向かって広げ、ウェハの表面全体にレジスト膜を形成した後、レジスト液の滴下を停止し、ウェハの回転を継続してウェハの表面の余分なレジスト液を振り切って膜厚を整えるとともに乾燥を行うものである。
【0004】
ところで、このような回転塗布を行う装置では、ウェハの回転にて発生するレジスト液の微細な飛沫(ミスト)が基板に再付着することを防止する等の目的で、ウェハが保持されるスピンチャックを上部が開放したカップ内に収容し、当該カップの底部から排気ダクトを経由して排気することでウェハ周辺部に下降気流を形成し、ミストを排除する構成となっている(たとえば特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−121308号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このため、カップで発生したミストは排気流にのって排気ダクト内に付着して堆積するが、このような排気ダクト内に堆積したミストは剥落して排気経路を逆流し、カップ内のウェハに異物(パーティクル)として付着し、塗布膜の欠陥をもたらすという問題があった。
【0007】
また、排気ダクト内におけるミストの堆積は、排気流路の流路抵抗を増大させて排気特性を変動させ、ウェハ周辺部の下降気流の状態を不安定にして、レジストの塗布膜厚のばらつきの原因となる、という問題もある。
【0008】
このような問題の対策としては、排気ダクトを分解して内部に堆積したミストを取り除くことが考えられるが、排気ダクトの分解、清掃、組み立て等の作業に長時間を要することとなり、装置の稼働率の低下、さらには保守作業の工数増大という新たな問題を発生させる。
【0009】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、塗布処理装置の稼働率の向上および保守管理工数の低減を実現できる塗布処理装置を提供することを目的とする。
【0010】
また、本発明は、塗布処理装置の稼働率の低下や保守管理工数の増大を招くことなく、排気ダクト由来の異物付着による塗布膜の欠陥の低減や排気特性の変動に起因する塗布膜厚のばらつきを防止することが可能な塗布処理装置を提供することを目的とする。
【0011】
上記課題を解決するため、本発明の一観点では、被処理基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理装置であって、被処理基板を略水平に保持して回転させる基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された被処理基板に塗布液を吐出するための塗布液吐出ノズルと、前記基板保持部材に保持された前記被処理基板が収容される収容容器と、前記収容容器の内部を排気する排気ダクトと、前記排気ダクトの内部に溶剤を散布して洗浄するダクト洗浄機構と、前記排気ダクトに設けられ、当該排気ダクトの内部に散布された溶剤が流れ込むダクトドレインケースと、を具備し、前記排気ダクトが、前記収容容器の底部に連通する複数の排気管と、これら排気管に接続される分岐ダクトと、前記分岐ダクトに接続される集合ダクトとを含み、前記分岐ダクトの底部が、前記排気管に対する接続端側から前記集合ダクトに対する接続端側に下る第1傾斜角の斜面をなし、かつ、ミスト付着領域が相対的に低くなる第2傾斜角の斜面をなし、前記分岐ダクトの内部に散布された溶剤が、前記第2傾斜角の傾斜によりミスト付着領域に集まるように流れ、かつ、前記第1傾斜角の傾斜にて前記ダクトドレインケースに流れ込むように構成されていることを特徴とする塗布処理装置を提供する。
【0013】
本発明によれば、被処理基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理装置において、操作者等による外部からのマニュアル指示、または基板の処理枚数や処理ロット数等の塗布処理装置の稼働状況に応じて、随時、排気ダクトの内部に溶剤を散布して自動的に洗浄することができ、排気ダクトの分解や組み立て等の煩雑で長時間を要する保守作業が不要になり、塗布装置の稼働率の向上および保守管理工数の低減を実現できる。
【0014】
換言すれば、煩雑な保守管理作業を行うことなく排気ダクト内を清浄に維持でき、塗布処理装置の稼働率の低下や保守管理工数の増大を招くことなく、排気ダクト内のミスト堆積等に由来する異物の付着による塗布膜の欠陥の低減や排気特性の変動に起因する塗布膜厚のばらつきを防止することが可能となる。また、保守管理工数の削減により塗布処理装置の稼働コストの低減も可能になる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0016】
図1は本発明の塗布処理装置の一実施形態であるレジスト塗布処理ユニットを含むレジスト塗布現像処理システムを示す概略平面図、図2はその正面図、図3はその背面図である。
【0017】
このレジスト塗布/現像処理システム1は、搬送ステーションであるカセットステーション11と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション12と、処理ステーション12に隣接して設けられる露光装置14と処理ステーション12との間でウェハWを受け渡すためのインターフェイスステーション13と、を有している。
【0018】
カセットステーション11においては、複数枚(例えば、25枚)のウェハWが収容されたウェハカセット(CR)の搬入出が行われ、図1に示すように、カセット載置台20上にX方向に沿って1列に複数(図1では5個)の位置決め突起20aが形成されている。ウェハカセット(CR)はウェハ搬入出口を処理ステーション12側に向けてこの位置決め突起20aの位置に載置できるようになっている。
【0019】
カセットステーション11は、ウェハ搬送用ピック21aを有するウェハ搬送機構を備えている。このウェハ搬送用ピック21aは、いずれかのウェハカセット(CR)に対して選択的にアクセスでき、かつ、後述する処理ステーション12の第3処理ユニット群G3に設けられたトランジションユニット(TRS−G3)にアクセスできるようになっている。
【0020】
処理ステーション12では、システム背面側(図1上方)に、カセットステーション11側から順に、第3処理ユニット群G3、第4処理ユニット群G4および第5処理ユニット群G5が配置されている。また第3処理ユニット群G3と第4処理ユニット群G4との間に第1主搬送部A1が設けられ、第4処理ユニット群G4と第5処理ユニット群G5との間に第2主搬送部A2が設けられている。さらにシステム前面側(図1下方)に、カセットステーション11側から順に、第1処理ユニット群G1と第2処理ユニット群G2が設けられている。
【0021】
図3に示すように、第3処理ユニット群G3では、ウェハWを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えばウェハWに加熱処理を施す高温度熱処理ユニット(BAKE)、高精度でウェハWの温調を行う高精度温調ユニット(CPL−G3)、温調ユニット(TCP)、カセットステーション11と第1主搬送部A1との間でのウェハWの受け渡し部となるトランジションユニット(TRS−G3)が、例えば10段に重ねられている。
【0022】
第4処理ユニット群G4では、例えば、レジスト塗布後のウェハWに加熱処理を施すプリベークユニット(PAB)、現像処理後のウェハWに加熱処理を施すポストベークユニット(POST)、高精度温調ユニット(CPL−G4)が、例えば10段に重ねられている。第5処理ユニット群G5では、例えば、露光後現像前のウェハWに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット(PEB)、高精度温調ユニット(CPL−G5)が、例えば10段に重ねられている。
【0023】
図1および図3に示すように、第1主搬送部A1の背面側には、アドヒージョンユニット(AD)と、ウェハWを加熱する加熱ユニット(HP)とを有する第6処理ユニット群G6が設けられている。
【0024】
第2主搬送部A2の背面側には、ウェハ周辺部の余分なレジストを除去するためにウェハWのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置(WEE)と、レジスト膜厚を測定する膜厚測定装置(FTI)とを有する第7処理ユニット群G7が設けられている。
【0025】
図1および図2に示すように、第1処理ユニット群G1では、カップ(CP)内でウェハWをスピンチャックSPに載せて所定の処理を行う液供給ユニットとしての5台のスピンナ型処理ユニット、例えば、3つのレジスト塗布ユニット(COT)と、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット(BARC)が計5段に重ねられている。また第2処理ユニット群G2では、スピンナ型処理ユニット、例えば、現像ユニット(DEV)が5段に重ねられている。
【0026】
第1主搬送部A1には第1主ウェハ搬送装置16が設けられ、この第1主ウェハ搬送装置16は、第1処理ユニット群G1、第3処理ユニット群G3、第4処理ユニット群G4と第6処理ユニット群G6に備えられた各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。また、第2主搬送部A2には第2主ウェハ搬送装置17が設けられ、この第2主ウェハ搬送装置17は、第2処理ユニット群G2、第4処理ユニット群G4、第5処理ユニット群G5、第7処理ユニット群G7に備えられた各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。
【0027】
図4は第1主ウェハ搬送装置16の概略構造を示す斜視図である。第1主ウェハ搬送装置16は、ウェハWを保持する3本のアーム7a・7b・7cと、アーム7a〜7cのそれぞれの基端に取り付けられたアーム支持板51と、各アーム支持板51と係合している基台52と、基台52等を支持する支持部53と、支持部53に内蔵された図示しないモータと、基台52とモータとを連結する回転ロッド54と、第1および第2処理ユニット群G1,G2側に設けられ、鉛直方向にスリーブ55aが形成された支柱55と、スリーブ55aに摺動可能に係合し、かつ支持部53と連結されたフランジ部材56と、フランジ部材56を昇降させる図示しない昇降機構と、を有している。
【0028】
基台52上には基台52の長手方向と平行にアーム支持板51毎にレール(図示せず)が敷設されており、各アーム支持板51はこのレールに沿ってスライド自在となっている。また、支持部53に内蔵されたモータを回転させると回転ロッド54が回転し、これにより基台52はX−Y面内で回転することができるようになっている。さらに、支持部53はZ方向に移動可能なフランジ部材56に取り付けられているために、基台52もまたZ方向に移動可能である。
【0029】
基台52の先端部両側には垂直部材59aが取り付けられ、これら垂直部材59aには、アーム7aとアーム7bとの間の放射熱を遮る遮蔽板8と架橋部材59bが取り付けられている。この架橋部材59bの中央および基台52の先端には一対の光学的センサ(図示せず)が設けられており、これにより各アーム7a〜7cにおけるウェハWの有無とウェハWのはみ出し等が検出されるようになっている。なお、第2主ウェハ搬送装置17は第1主ウェハ搬送装置16と同様の構造を有している。
【0030】
図4中に示す壁部57は、第1処理ユニット群G1側にある第2主搬送部A2のハウジングの一部であり、第1処理ユニット群G1に設けられた各ユニットとの間でウェハWの受け渡しを行うための窓部57aが設けられている。また、第2主搬送部A2の底部には、4台のファン58が設けられている。
【0031】
第1処理ユニット群G1とカセットステーション11との間および第2処理ユニット群G2とインターフェイスステーション13との間にはそれぞれ、第1および第2処理ユニット群G1,G2に処理液を供給する液温調ポンプ24・25が設けられており、さらにレジスト塗布/現像処理システム1外の空調器からの清浄な空気を各処理ユニット群G1〜G5の内部に供給するためのダクト28・29が設けられている。
【0032】
処理ステーション12の背面側のパネルおよび第1処理ユニット群G1〜第7処理ユニット群G7は、メンテナンスのために取り外しが可能となっている。また、第1および第2処理ユニット群G1,G2のそれぞれの最下段には、これらに薬液を供給するケミカルユニット(CHM)26・27が設けられている。さらに、カセットステーション11の下方部にはこのレジスト塗布/現像処理システム1全体を制御する集中制御部19が設けられている。
【0033】
インターフェイスステーション13は、処理ステーション12側の第1インターフェイスステーション13aと、露光装置14側の第2インターフェイスステーション13bとから構成されており、第1インターフェイスステーション13aには第5処理ユニット群G5の開口部と対面するように第1ウェハ搬送体62が配置され、第2インターフェイスステーション13bにはX方向に移動可能な第2ウェハ搬送体63が配置されている。
【0034】
第1ウェハ搬送体62の背面側には、上から順に、周辺露光装置(WEE)、露光装置14に搬送されるウェハWを一時収容するイン用バッファカセット(INBR)、露光装置14から搬出されたウェハWを一時収容するアウト用バッファカセット(OUTBR)が積み重ねられた第8処理ユニット群G8が配置されている。また、第1ウェハ搬送体62の正面側には、上から順に、トランジションユニット(TRS−G9)と、2段の高精度温調ユニット(CPL−G9)が積み重ねられた第9処理ユニット群G9が配置されている。
【0035】
第1ウェハ搬送体62は、ウェハ受け渡し用のフォーク62aを有している。このフォーク62aは、第5処理ユニット群G5、第8処理ユニット群G8、第9処理ユニット群G9の各ユニットに対してアクセス可能であり、これにより各ユニット間でのウェハWの搬送を行う。
【0036】
第2ウェハ搬送体63は、ウェハ受け渡し用のフォーク63aを有している。このフォーク63aは、第9処理ユニット群G9の各ユニットと、露光装置14のインステージ14aおよびアウトステージ14bに対してアクセス可能であり、これら各部の間でウェハWの搬送を行う。
【0037】
このように構成されるレジスト塗布/現像処理システム1においては、ウェハカセット(CR)から1枚のウェハWをウェハ搬送機構21により取り出し、処理ステーション12のトランジションユニット(TRS−G3)に搬送し、その後、第1および第2の主ウェハ搬送装置16,17により、レシピの順序に従って、各ユニットへウェハWを順次搬送し、ウェハWに一連の処理を施す。
【0038】
例えば、ウェハWを温調後、アドヒージョンユニット(AD)でのアドヒージョン処理、および/またはボトムコーティングユニット(BARC)での反射防止膜の形成、加熱ユニット(HP)における加熱処理、高温度熱処理ユニット(BAKE)におけるベーク処理、ウェハWの温調、レジスト塗布ユニット(COT)でのレジスト液の塗布処理、プリベークユニット(PAB)でのプリベーク処理、周辺露光装置(WEE)での周辺露光処理を順次行い、ウェハWの温調後、第2ウェハ搬送体63により露光装置14内に搬送する。露光装置14での露光後、ウェハWを第2ウェハ搬送体63によってトランジションユニット(TRS−G9)に搬入した後、ポストエクスポージャーベークユニット(PEB)でのポストエクスポージャーベーク処理、現像ユニット(DEV)での現像処理、ポストベークユニット(POST)でのポストベーク処理を順次行い、ウェハWの温調処理を行った後、トランジションユニット(TRS−G3)を介してカセットステーション11のウェハカセット(CR)へ搬送する。このような一連の動作をカセットのウェハの枚数だけ繰り返す。
【0039】
次に、本発明の塗布処理装置の制御方法を実施するためのレジスト塗布処理ユニット(COT)について図5〜図13を参照しながら説明する。
【0040】
なお、図6は、図5における線S1−S1で示される後述の分岐ダクトの分岐端の中心線に沿った縦断面を示しており、図7は、図5における線S2−S2で示される部分の平断面図を示している。
【0041】
このレジスト塗布処理ユニット(COT)は、第1主ウェハ搬送装置16のアーム7a〜7cによって出し入れされるウェハWを収容する収容容器であるカップ70(CP)が設けられ、そのカップ70内にウェハWを真空吸着によって水平に保持するスピンチャック71が設けられている。このスピンチャック71は、カップ70の下方に設けられたパルスモーターなどの駆動モータ72によって回転可能となっており、その回転速度も任意に制御可能となっている。なお、スピンチャック71は、図示しないエアシリンダー等の昇降機構により昇降可能となっている。
【0042】
スピンチャック71の上方には、スピンチャック71の直上位置と退避位置との間で移動可能に塗布ヘッド80が設けられており、この塗布ヘッド80はアーム81を介して図示しない駆動機構に連結され、この駆動機構により図5および図6における紙面内の上下方向および左右方向、さらには紙面に垂直な方向に移動されるようになっている。なお、塗布ヘッド80はアーム81に対して着脱自在となっている。
【0043】
塗布ヘッド80は、ベース部材82を有し、塗布液であるレジスト液を供給するレジスト液吐出ノズル90がベース部材82に取り付けられた構造を有している。
【0044】
レジスト液吐出ノズル90にはレジスト液供給配管91が接続されており、レジスト液供給配管91はレジスト液を収容する図示しないレジスト液タンクに連通されている。特に図示しないが、このレジスト液供給配管91には、サックバックバルブ、エアオペレーションバルブ、レジスト液中の気泡を分離除去するための気泡除去機構、フィルタおよびレジストポンプ92が下流側からその順に設けられている。レジストポンプ92としては、伸縮可能なベローズを有するベローズポンプや、液体の圧力で収縮してレジスト液を送出するチューブフラムを有するチューブフラムポンプを好適に用いることができる。
【0045】
カップ70においてスピンチャック71の下側にはカップ70と同心円状に配置された整流板70aが設けられている。
【0046】
カップ70の底部には、整流板70aの外縁よりも中央寄りに、スピンチャック71の回転軸を挟んで対称な位置に、上端部をカップ底面よりも所定の高さだけ突き出た一対の排気管73−1および排気管73−2が接続されており、この排気管73−1および排気管73−2にて、カップ70内を排気することにより、ウェハWの中心から外側に広がり、整流板70aとカップ70の内周の間隙を通過してカップ70の底部に下降する排気流が形成される。
【0047】
カップ70の外側よりの底面には当該底面と同じ高さに上端部が開口した排液管74が接続されており、この排液管74からは、塗布処理にともなって飛散したレジスト液等が排出され、カップドレインケース74aに回収される。すなわち、カップドレインケース74aはカップ70の内側底部と排液管74によってによって連通され、塗布処理での振り切りによって溜まった余剰レジスト等を集めて廃液する貯留槽である。このカップドレインケース74aは、廃液回収配管74bを介して外部の図示しない廃液処理設備に接続されており、溜まった溶剤やレジスト液等の廃液が外部の図示しない廃液処理設備等に排出される。
【0048】
また、カップドレインケース74aは配管74cを介して後述のドレイン排出ポンプ302に接続されており、後述のようにしてドレイン排出ポンプ302がダクトドレインケース300やミストトラップ401,402から吸引した溶剤200やミスト液等の廃液がカップドレインケース74aに回収される。
ダクトドレインケース300は、溶剤ノズルノズル201,202から吐出した液やレジストが混ざった液が集合ダクト110に流れ込まないように貯留させる枡状貯留部(第2の貯留部)である。
ミストトラップ401およびミストトラップ402は、カップ70と連通する排気管73−1および73−2のダクト側開口端と対抗するダクト底部に設けられ、排気管73−1および73−2から流入するレジストミストを含んだ排気流を当ててミストを溶かし込む溶剤200を貯留する貯留部(第1の貯留部)である。
本実施形態の場合、排気管73−1および排気管73−2の各々の下端は、カップ70の下部において、駆動モータ72を挟むように略Y字形に分岐した分岐ダクト100の各々の分岐端101および分岐端102に接続されており、分岐ダクト100の他端部は、集合ダクト110に接続する部材であるフランジ部120を介して接続されている。
【0049】
この場合、分岐ダクト100の各分岐端101および分岐端102の各々には、溶剤ノズル201および溶剤ノズル202が設けられている。図8に例示されるように、この溶剤ノズル201,202は、溶剤配管203を介して溶剤供給ポンプ204に接続されており、溶剤200が集合ダクト110に対する接続端側に向けて散布する洗浄処理が行われる。溶剤供給ポンプ204は、たとえば、圧縮空気による伸縮変形で溶剤200を脈動圧送するチューブフラムポンプで構成することができる。
【0050】
溶剤ノズル201(202)としては、一例として、図12に例示されるように、噴射面201a(噴射面202a)に複数の噴射口201b(噴射口202b)が配置されたシャワーノズル形とし、シャワー状に溶剤200を散布する構造とすることができる。
【0051】
また、図13に例示されるように、溶剤ノズル201(202)において、噴射面201c(噴射面202c)に噴出方向の異なる複数の噴射口201d(噴射口202d)を形成し、霧状に溶剤200を噴霧する構造とすることもできる。
【0052】
本実施形態の場合、溶剤ノズル201、202から分岐ダクト100内に散布される溶剤200としては、レジスト液の溶媒であってもよいが、それに限らずレジスト塗布液のミストを溶解可能なものであればよく、典型的にはシンナーが用いられる。
【0053】
分岐ダクト100の集合ダクト110に対する接続端の排気流方向の手前側には、ダクトドレインケース300が設けられており、分岐端101および分岐端102の各々に設けられた溶剤ノズル201,202から散布される溶剤200が流れ込んで捕捉される。図8に例示されるように、ダクトドレインケース300には、配管301を介してドレイン排出ポンプ302が接続されており、ダクトドレインケース300に溜まった溶剤200やミストを配管74cを介してカップドレインケース74aに排出する構成となっている。ドレイン排出ポンプ302は、たとえば圧縮空気で伸縮変形することでダクトドレインケース300に溜まった溶剤200を排出するチューブフラムポンプで構成することができる。
【0054】
また、ダクトドレインケース300には、ダクトドレインケース300に溜まった溶剤200等の液面の高さを検出する液面センサ500が設けられている。この液面センサ500は、ダクトドレインケース300に溶剤200等が所定量溜まった時の液面の高さを検出するように設定されたガラスロッドが配置され、このガラスロッドの先端が液面に当たった時の光の変化を検出するようになされている。
【0055】
分岐ダクト100の分岐端101および分岐端102の各々の底部には、排気管73−1および73−2の下端の直下の位置には、ミストトラップ401およびミストトラップ402が設けられており、溶剤ノズル201,202から散布される溶剤200の一部が溜まるとともに、排気管73−1および73−2から吹き出す下降排気流に含まれるレジスト液のミストが捕捉される構成となっている。
【0056】
図8に例示されるように、ミストトラップ401およびミストトラップ402は、配管403を介してドレイン排出ポンプ302に接続されており、溜まった溶剤200やレジスト液(ミスト)等が配管74cを介してカップドレインケース74aに排出される。
【0057】
分岐ダクト100の分岐端101および102の底面は、図5および図6に例示されるように、分岐端101および102から集合ダクト110の接続端に向かって下るように第1傾斜角θ1で傾斜し、かつカップ70の中心側に向かって下るように第2傾斜角θ2で傾斜している。
【0058】
これにより、分岐端101および102の内部に、溶剤ノズル201,202から散布された溶剤200、あるいはミストトラップ401,402から溢れた溶剤200等は、カップ70の中心側に近い壁面101aおよび壁面102aに沿って当該分岐端101および102内を流れ下ってダクトドレインケース300に流れ込んで捕捉される。
【0059】
集合ダクト110の外端部は、エルボ部111を介してシステム筐体を下降する図示しない排気管に接続され、システムの外部に設けられた図示しない排気設備に接続される。集合ダクト110には、バタフライ弁112およびオートダンパ113が設けられており、集合ダクト110および分岐ダクト100、排気管73−1,73−2を介したカップ70内の排気流量の調整が可能になっている。
【0060】
次に、本実施形態における制御系の構成の一例について、図9等を参照して説明する。
【0061】
レジスト塗布現像処理システムの全体を制御する主制御部600には、操作者によるコマンドや制御情報等の入力、稼働状況等の情報の表示を行う操作パネル601、音や光等でアラームの表示を行う警報機602等が備えられている。
【0062】
この主制御部600の配下には個々のレジスト塗布処理ユニット(COT)を制御する塗布制御部700が設けられている。この塗布制御部700は、レジストポンプやスピンドルモータ72等の塗布機構部の制御の他に、溶剤供給ポンプ204、ドレイン排出ポンプ302等の制御を行うことで、後述のようなダクト洗浄処理の制御を行う機能を備えている。
【0063】
簡単のため、主制御部600および塗布制御部700は、別個に図示しているが、共通のコンピュータシステム上に同一あるいは独立なソフトウェアモジュールとして実装してもよい。
【0064】
次に、このように構成されるレジスト塗布処理ユニット(COT)におけるレジスト液塗布処理の動作および制御について説明する。
【0065】
まず、カップ70の内部には、集合ダクト110のバタフライ弁112の開度等を調整することで、所定の流速の下降気流が形成されている。
【0066】
この状態で、第1主ウェハ搬送装置16のアーム7a,7b,7cのいずれかによってレジスト塗布処理ユニット(COT)内のカップ70の真上までウェハWが搬送されると、そのウェハWは、図示しない昇降機構によって上昇してきたスピンチャック71によって真空吸着される。主ウェハ搬送機構22はウェハWをスピンチャック71に真空吸着せしめた後、アーム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)へのウェハWの受け渡しを終える。
【0067】
次いで、スピンチャック71はウェハWがカップ70内の定位置になるまで下降され、まず、駆動モータ72によってスピンチャック71を適当な回転速度で回転させ、ウェハWの温度を均一にする。
【0068】
その後、レジスト液吐出ノズル90の吐出口がスピンチャック71の略中心(ウェハWの略中心)上に到達するまで塗布ヘッド80を適宜移動し、ウェハWの回転速度を所定値まで上昇させて、レジスト液吐出ノズル90の吐出口からレジスト液を回転するウェハW表面の略中心に供給し、遠心力によりレジスト液を外方に拡散させ、ウェハW表面へのレジスト塗布処理を行い、その後、ウェハWの回転速度を上昇させて、残余のレジスト液を振り切る。その後、ウェハWの回転を継続させレジスト膜の乾燥を行う。この工程を所定時間行った後、レジスト塗布工程が終了する。
【0069】
上述の一連の塗布処理の過程において、ウェハWの周辺部に飛散したレジスト液は、一部が液体のままカップ70の内壁に付着して降下し、カップ底部に開口した排液管74を経由してカップドレインケース74aに回収される。また、他の一部は、ミストとなって、ウェハWの周辺部を下降する排気流に乗って排気管73−1(73−2)を経由して分岐ダクト100に排出される。この時、本実施形態の場合には、排気流に含まれて分岐ダクト100に到来するミストは、排気管73−1(73−2)の直下のミストトラップ401(402)に付着して大部分が捕捉され、捕捉されずに通過したミストは、下流側の分岐端101(102)の内壁面(特に、カップ70の中心寄りの排気流の流速が低くなる部分)に付着する。
【0070】
このようにして分岐ダクト100の内壁等に付着したミストは、稼働時間の経過とともに累積する。そして、分岐ダクト内壁から剥落したミストがカップ70に逆流して異物となってウェハW塗布膜に付着して塗布膜欠陥の原因となったり、分岐ダクト100内の排気流の流路抵抗を変動させてカップ70内の下降気流の状態を変化させ、塗布膜厚のばらつきを発生させる等の懸念がある。ミストが所定量付着する都度、ユニットの分解/洗浄/組み立て等のメンテナンスを行うことも考えられるが、本システムは、図2に示すように、第1処理ユニット群G1は、レジスト塗布ユニット(COT)およびボトムコーティングユニット(BARC)が5段に重ねられて構成されているため、このようなメンテナンスは煩雑であり、スループットの著しい低下を招く。
【0071】
そこで、本実施形態の場合には、塗布制御部700が、操作者の指示にて随時、あるいは、所定のウェハWの処理枚数や処理ロット数ごとに自動的に、以下のような排気ダクト内の自動洗浄処理を行う。
【0072】
以下、図10および図11等を参照して、本実施形態における排気ダクト内の自動洗浄処理の一例について説明する。
【0073】
まず、塗布制御部700は、所定のウェハWの処理枚数や処理ロット数に到達したことによる自動洗浄開始契機の到来か、あるいは、操作パネル601からのコマンド入力等によるマニュアル起動による洗浄開始指示の有無を常時監視している(ステップ801、ステップ802)。
【0074】
そして、洗浄開始の場合には、まず、ドレイン排出ポンプ302を起動するとともに(ステップ803)、溶剤供給ポンプ204を起動して、溶剤ノズル201および202から分岐ダクト100内に溶剤200の散布を開始する(ステップ804)。
【0075】
この時、分岐ダクト100内に散布された溶剤200により、ミストトラップ401(402)に付着したレジスト液のミストが溶解除去されて、第1傾斜角θ1の傾斜にてダクトドレインケース300に流れ込んで捕捉され、ドレイン排出ポンプ302により、配管301、配管74cを経由して、カップドレインケース74aに排出される。また、分岐ダクト100の第2傾斜角θ2の傾斜により、上述のようにミストが付着しやすいカップ70の中心寄りの壁面側に集まるように溶剤200が流れるため、付着したミストの溶解除去をより効果的に行うことができる。
【0076】
そして、液面センサ500によるダクトドレインケース300における溶剤200の液面を監視しつつ(ステップ805)、既定の時間(図11のP分間)だけ分岐ダクト100内への溶剤200の散布による自動洗浄を継続する(ステップ806)。
【0077】
そして、洗浄時間が既定の時間だけ行われると、溶剤供給ポンプ204を停止させ(ステップ807)、さらに所定の遅延時間(図11のQ=(P+N)分間)の経過後(ステップ808)、ドレイン排出ポンプ302を停止させて (ステップ809)、自動洗浄を終了し、ステップ801に戻って待機する。
ここで、溶剤供給ポンプ204の停止からドレイン排出ポンプ302の停止までに遅延時間Nを設ける理由は、ミストトラップ401,402からダクトドレインケース300に至るように溶剤200等の液が流れつくまでの時間を待つためである。
【0078】
また、洗浄中における前記ステップ805でダクトドレインケース300の溶剤200の液面が所定の高さ(予めオーバーフローレベル以下に設定されている)を超えたことが検出された場合には、液面超過状態が所定の時間だけ継続したかを判定し(ステップ810)、液面超過状態が所定時間以上に継続した場合には、ダクトドレインケース300から集合ダクト110側への溶剤200のオーバーフローを回避すべく、警報機602を作動させて操作者に警告を発するとともに(ステップ811)、ステップ807の溶剤供給ポンプ204の停止以降の洗浄終了処理に移行して、自動洗浄を中断する。
【0079】
図11に、洗浄中における溶剤供給ポンプ204およびドレイン排出ポンプ302の動作の一例を示す。この図11の例では、分岐ダクト100内のミストの自動洗浄の開始契機として、ロットの開始時、および400ロットの処理毎に自動洗浄を自動実行する例が示されている。
【0080】
溶剤供給ポンプ204は、吐出時間A秒:吐出一時停止B秒を反復する脈動動作にて洗浄時間P分間だけ、溶剤ノズル201および202に溶剤200を圧送する。
【0081】
同時に、ドレイン排出ポンプ302は、Q(=P+N)分間だけ、ダクトドレインケース300の溶剤200を吸引してカップドレインケース74aに排出する動作を行う。ここで、Q>Pとし、ドレイン排出ポンプ302の作動時間(Q)を溶剤供給ポンプ204の作動時間(P)よりもN分間だけ長くしているので、ミストトラップ401,402からダクトドレインケース300に至るように溶剤200等の液が流れつくまで待って排出することができる。これにより、次回の洗浄に備えて、洗浄後にダクトドレインケース300に溜まった溶剤200を確実に排除して空にしておくことができる。
【0082】
以上説明したように、本実施形態によれば、積層化された個々のレジスト塗布ユニット(COT)の各々において、その稼働状況に応じて、分岐ダクト100内に付着したミストの洗浄除去を自動的に行うことができるので、洗浄作業のために分岐ダクト100や集合ダクト110を分解したり組み立てる等の時間のかかる煩雑な保守作業が全く不要となり、レジスト塗布ユニット(COT)、さらにはレジスト塗布現像処理システム全体の稼働率を向上させることができる。
【0083】
また、分岐ダクト100の洗浄作業に要する工数も全く不要となり、保守管理コストを大幅に削減できる。
【0084】
さらに、煩雑な保守管理作業を要することなく、分岐ダクト100内のミスト等の洗浄除去にて分岐ダクト100内を清浄に維持できるので、分岐ダクト100内に付着したミストが剥落してカップ70内に逆流し、異物となってウェハWの塗布膜に付着することによる塗布膜の欠陥を低減できるとともに、分岐ダクト100内を通過する排気流の安定化によるカップ70内の下降気流の安定化による塗布膜厚均一性の向上を実現できる。
【0085】
なお、上述の説明では、分岐ダクト100の分岐端101および102に設けられたミストトラップ401,402の溶剤200をドレイン排出ポンプ302で排液しているが、排液せずに溶剤ノズル201,202から散布される溶剤200を溜めたままにしておき、塗布処理中にカップ70内で発生するミストをミストトラップ401,402内に溜まった溶剤200に溶かして捕捉するようにしてもよい。この場合、ミストは液体となってミストトラップ401,402内に溜まるので分岐ダクト100内のミストに由来する異物の発生をより低減できる。ミストトラップ401,402をオーバーフローした溶剤200は、下流のダクトドレインケース300にて捕捉されて回収される。
【0086】
さらに、ミストトラップ401,402を全く省略した構成とすることもできる。この場合、ミストは、排気管73−1(73−2)の直下の部分に多く付着するが、溶剤ノズル201(202)の近傍であるため、溶剤ノズル201(202)から散布される溶剤200が効率よく当たるので当該ミストを確実に溶解して除去できる。
【0087】
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、上述した本発明の排気ダクトの自動洗浄機構を現像ユニット(DEV)のカップ排気系に具備してもよい。
【0088】
さらに、上記実施の形態では、被処理基板として半導体ウェハを用いた場合について示したが、半導体ウェハに限らず、例えばFPD(フラットパネルディスプレイ)基板やマスク用レチクル基板等他の被処理基板であってもよい。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、塗布処理装置の稼働率の向上および保守管理工数の低減を実現できる。
【0090】
また、本発明によれば、塗布処理装置の稼働率の低下や保守管理工数の増大を招くことなく、排気ダクト由来の異物付着による塗布膜の欠陥の低減や排気特性の変動に起因する塗布膜厚のばらつきを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するためのレジスト塗布処理ユニットを搭載した半導体ウェハのレジスト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に示すレジスト塗布現像処理システムの正面図。
【図3】図1に示すレジスト塗布現像処理システムの背面図。
【図4】図1のレジスト塗布現像処理システムに備えられた主ウェハ搬送装置の概略構造を示す斜視図。
【図5】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6】図5に示したレジスト塗布処理ユニットの縦断面図。
【図7】図5に示したレジスト塗布処理ユニットの平断面図。
【図8】図5に示したレジスト塗布処理ユニットの排気ダクト系の配管図。
【図9】図5に示したレジスト塗布処理ユニットの制御系の概念図。
【図10】図5に示したレジスト塗布処理ユニットにおける自動洗浄処理の作用の一例を示すフローチャート。
【図11】図5に示したレジスト塗布処理ユニットにおける自動洗浄処理の作用の一例を示す線図。
【図12】図5に示したレジスト塗布処理ユニットの排気ダクト系に備えられた溶剤ノズルの構成の一例を示す断面図。
【図13】図5に示したレジスト塗布処理ユニットの排気ダクト系に備えられた溶剤ノズルの構成の一例を示す断面図。
【符号の説明】
70……カップ
70a……整流板
73−1……排気管
73−2……排気管
74……排液管
74a……カップドレインケース
74b……廃液回収配管
74c……配管
80……塗布ヘッド
81……アーム
82……ベース部材
90……レジスト液吐出ノズル
91……レジスト液供給配管
92……レジストポンプ
100……分岐ダクト
101……分岐端
101a……ミストが付着しやすい壁面
102……分岐端
102a……ミストが付着しやすい壁面
110……集合ダクト
111……エルボ部
112……バタフライ弁
113……オートダンパ
120……フランジ部
200……溶剤
201……溶剤ノズル
201a……噴射面
201b……噴射口
201c……噴射面
201d……噴射口
202……溶剤ノズル
202a……噴射面
202b……噴射口
202c……噴射面
202d……噴射口
203……溶剤配管
204……溶剤供給ポンプ
300……ダクトドレインケース
301……配管
302……ドレイン排出ポンプ
401……ミストトラップ
402……ミストトラップ
403……配管
500……液面センサ
600……主制御部
601……操作パネル
602……警報機
700……塗布制御部
W……半導体ウェハ(被処理基板)
θ1……第1傾斜角
θ2……第2傾斜角
Claims (8)
- 被処理基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理装置であって、
被処理基板を略水平に保持して回転させる基板保持部材と、
前記基板保持部材に保持された被処理基板に塗布液を吐出するための塗布液吐出ノズルと、
前記基板保持部材に保持された前記被処理基板が収容される収容容器と、
前記収容容器の内部を排気する排気ダクトと、
前記排気ダクトの内部に溶剤を散布して洗浄するダクト洗浄機構と、
前記排気ダクトに設けられ、当該排気ダクトの内部に散布された溶剤が流れ込むダクトドレインケースと、を具備し、
前記排気ダクトが、前記収容容器の底部に連通する複数の排気管と、これら排気管に接続される分岐ダクトと、前記分岐ダクトに接続される集合ダクトとを含み、
前記分岐ダクトの底部が、前記排気管に対する接続端側から前記集合ダクトに対する接続端側に下る第1傾斜角の斜面をなし、かつ、ミスト付着領域が相対的に低くなる第2傾斜角の斜面をなし、
前記分岐ダクトの内部に散布された溶剤が、前記第2傾斜角の傾斜によりミスト付着領域に集まるように流れ、かつ、前記第1傾斜角の傾斜にて前記ダクトドレインケースに流れ込むように構成されていることを特徴とする塗布処理装置。 - 外部からのマニュアル指示または前記塗布処理装置の稼働状況に応じて、前記ダクト洗浄機構による前記排気ダクトの内部の洗浄動作を制御する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の塗布処理装置。
- 前記ダクト洗浄機構は、前記排気ダクトの内部に溶剤を散布する溶剤ノズルと、前記溶剤ノズルに前記溶剤を供給する溶剤ポンプとを含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の塗布処理装置。
- 前記ダクトドレインケースの前記溶剤を排出するドレイン排出ポンプをさらに具備することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の塗布処理装置。
- 前記ダクトドレインケースに流れ込む前記溶剤の液面を監視する液面センサと、前記液面センサが既定値を超過した時に警報を発するアラーム発生機構とを含むことを特徴とする請求項4に記載の塗布処理装置。
- 前記排気ダクトには、前記収容容器から流れ込む前記塗布液のミストを捕捉するミストトラップが設けられていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の塗布処理装置。
- 前記分岐ダクトの個々の前記排気管に対する接続端部の各々に前記溶剤ノズルが配置され、前記分岐ダクトの前記集合ダクトに対する接続端部に前記ダクトドレインケースが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の塗布処理装置。
- 前記分岐ダクトの個々の前記排気管に対する接続端部の各々において、前記排気管から吹き出す排気流の突き当たる部位に、前記ミストトラップが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の塗布処理装置。
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