JP6789155B2 - 塗布処理装置及びカップ - Google Patents

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Description

本発明は、基板に塗布液を塗布する塗布処理装置及び該塗布処理装置に用いられるカップに関する。
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では、例えば基板としての半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に所定の塗布液を塗布して反射防止膜やレジスト膜といった塗布膜を形成する塗布処理が行われる。
上述した塗布処理においては、回転中のウェハの中心部にノズルから塗布液を供給し、遠心力によりウェハ上で塗布液を拡散することよってウェハ上に塗布膜を形成する、いわゆるスピン塗布法が広く用いられている。スピン塗布方法を行うための回転式の塗布処理装置には、回転するウェハの表面から飛散した塗布液が周囲に飛散するのを防止するため、カップと呼ばれる容器が設けられている。また、ウェハを回転させた時にウェハの縁部から飛散したレジスト液がミスト状となってカップの上方に舞い上がってカップ外を汚染することがないように、カップの底部から排気が行われている。
このように回転式で塗布しカップの底部から排気する場合、ウェハの外周部の塗布膜の厚さが大きくなることが知られている。これを防止するため、特許文献１に開示の塗布処理装置では、上述のカップ内に、回転されるウェハの外周を囲みウェハ付近の気流を制御する気流制御板を設けている。
特開２００１−１８９２６６号公報
しかし、特許文献１のように気流制御板を設ける場合、回転されるウェハに対する気流制御板の位置や、塗布膜形成中のウェハの回転数によっては、ウェハから飛散した塗布液が気流制御板で跳ね返ってウェハの表面に飛散することがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、前記したようないわゆる回転式で基板上に塗布液を塗布する塗布処理装置において、カップ内に設けた気流制御構造で塗布液が跳ね返ってウェハの表面に飛散するのを防止することを目的としている。
前記目的を達成するため、本発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板を保持して回転させる基板保持部と、該基板保持部に保持された基板に対して塗布液を供給する塗布液供給部材と、前記基板保持部を収容し、底部から排気されるカップと、を備え、該カップは、前記基板保持部に保持された基板より頂部側に位置し、該基板の外周を囲う気流制御部と、前記気流制御部を支持する支持部と、を有し、該支持部は、一方の端部が、当該カップの内周面に接続され、他方の端部が、前記一方の端部より頂部側に位置する前記気流制御部に接続され、且つ、前記基板の回転軸とは垂直な方向に抜かれた形状の第１の孔が設けられ、前記基板の回転軸方向に抜かれた形状の第２の孔が該第１の孔より外側下方に設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、気流制御板が基板より頂部側に位置すると共に、気流制御部を支持する支持部に基板の回転軸とは垂直な方向に抜かれた形状の第１の孔が設けられているため、ウェハから飛散した塗布液が気流制御板や支持部により跳ね返されることがない。したがって、カップ内に設けた気流制御構造で塗布液が跳ね返ってウェハの表面に飛散するのを防止することができる。
前記第１の孔の総面積を、前記第２の孔の総面積より大きく形成することが好ましい。
前記第１の孔は、前記支持部における、前記基板保持部に保持された基板の外周端に対向する位置に設けられていることが好ましい。
前記基板保持部に保持された基板の外周端に対向する位置とは、例えば、前記基板の表面より上側０．８ｍｍ〜４ｍｍから前記基板の表面より下側２ｍｍ〜５ｍｍまでの部分である。
別な観点による本発明は、頂部が開口した有底筒状に形成され、底部から排気されるカップであって、所定の軸を中心とした環状の気流制御部と、前記気流制御部を支持する支持部と、を有し、該支持部は、一方の端部が当該カップの内周面に接続され、前記一方の端部より頂部側に位置する他方の端部が前記気流制御部に接続され、且つ、前記所定の軸とは垂直な方向に抜かれた形状の第１の孔が設けられ、前記所定の軸方向に抜かれた形状の第２の孔が該第１の孔より外側に設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、カップ内に設けた気流制御板で塗布液が跳ね返ってウェハの表面に飛散するのを防止することができる。
本実施の形態にかかる塗布処理装置を備えた基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる塗布処理装置を備えた基板処理システムの構成の概略を示す正面図である。 本実施の形態にかかる塗布処理装置を備えた基板処理システムの構成の概略を示す背面図である。 レジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。 レジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面図である。 ミドルカップの斜視図である。 ミドルカップの上面図である。 、ミドルカップの形状の説明するための断面図である。 気流制御部、第１の孔及び第２の孔の寸法やウェハに対する位置を説明する模式図である。 ミドルカップの他の例を説明する模式図である。 第１の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の説明図である。 第１の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の他の例の説明図である。 第２の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の説明図である。 第２の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の他の例の説明図である。 第３の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の説明図である。 第４の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の説明図である。 本実施の形態に係るレジスト塗布装置を用いた場合のミドルカップからウェハへの液跳ねの様子を観察した結果を示す図である。 本実施の形態に係るレジスト塗布装置を用いてウェハを回転させた場合にカップ内に発生する気流のシミュレーションの結果を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布処理装置を備えた基板処理システム１の構成の概略を示す説明図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、正面図と背面図である。なお、本実施の形態では、塗布液がレジスト液であり、塗布処理装置が基板にレジスト液を塗布するレジスト塗布装置である場合を例にとって説明する。
基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。
カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。
カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数、例えば第１〜第４の４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下からこの順に配置されている。
例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。
これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。なお、レジスト塗布装置３２の構成については後述する。
例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置４０や、レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。これら熱処理装置４０、アドヒージョン装置４１、周辺露光装置４２の数や配置についても、任意に選択できる。
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。
図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７０ａを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。
また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム１００ａを有している。ウェハ搬送装置１００は、搬送アーム１００ａによってウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１１０と受け渡し装置１１１が設けられている。ウェハ搬送装置１１０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム１１０ａを有している。ウェハ搬送装置１１０は、例えば搬送アーム１１０ａにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１１１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。
以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１における後述の塗布処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部２００にインストールされたものであってもよい。
次に、上述したレジスト塗布装置３２の構成について説明する。図４及び図５はそれぞれ、レジスト塗布装置３２の構成の概略を示す縦断面図及び横断面図である。
レジスト塗布装置３２は、図４、図５に示すように内部を密閉可能な処理容器１２０を有している。処理容器１２０の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成されている。
処理容器１２０内には、ウェハＷを保持して回転させる基板保持部としてのスピンチャック１２１が設けられている。スピンチャック１２１は、例えばモータなどのチャック駆動部１２２により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１２２には、例えばシリンダなどの昇降駆動機構が設けられており、スピンチャック１２１は昇降自在になっている。
また、処理容器１２０内には、スピンチャック１２１を収容し底部から排気されるカップ１２５が設けられている。カップ１２５は、スピンチャック１２１に保持された基板を囲み得るように、スピンチャック１２１の外側に配置されたアウターカップ１３０と、アウターカップ１３０の内周側に位置するインナーカップ１４０と、アウターカップ１３０とインナーカップ１４０との間に位置し、気流制御部１５１を有するミドルカップ１５０と、を含む。アウターカップ１３０は、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するものである。なお、図４ではアウターカップ１３０は一体物として示されているが、上下に分割されている（図８の符号１３０ａ、１３０ｂ参照）。
図５に示すようにアウターカップ１３０のＸ方向負方向（図５の下方向）側には、Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール１６０が形成されている。レール１６０は、例えばアウターカップ１３０のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１６０には、２本のアーム１６１、１６２が設けられている。
第１のアーム１６１には、塗布液としてレジスト液を供給する、塗布液供給部材としてのレジスト液供給ノズル１６４が支持されている。第１のアーム１６１は、移動機構としてのノズル駆動部１６５により、レール１６０上を移動自在である。これにより、レジスト液供給ノズル１６４は、アウターカップ１３０のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１６６からアウターカップ１３０内のウェハＷの中心部上方を通って、アウターカップ１３０のＹ方向負方向側の外側に設けられた待機部１６７まで移動できる。また、ノズル駆動部１６５によって、第１のアーム１６１は昇降自在であり、レジスト液供給ノズル１６４の高さを調節できる。
第２のアーム１６２には、レジスト液の溶剤を供給する溶剤供給ノズル１６８が支持されている。第２のアーム１６２は、移動機構としてのノズル駆動部１６９によってレール１６０上を移動自在となっている。これにより、溶剤供給ノズル１６８は、アウターカップ１３０のＹ方向正方向側の外側に設けられた待機部１７０から、アウターカップ１３０内のウェハＷの中心部上方まで移動できる。待機部１７０は、待機部１６６のＹ方向正方向側に設けられている。また、ノズル駆動部１６９によって、第２のアーム１６２は昇降自在であり、溶剤供給ノズル１６８の高さを調節できる。
アウターカップ１３０の下部には、環状の壁体１３１が設けられており、インナーカップ１４０の下部には、環状の壁体１４１が設けられている。これら壁体１３１、１４１との間に排出路をなす隙間ｄが形成されている。またさらに、インナーカップ１４０の下方には、円環状の水平部材１４２、筒状の外周垂直部材１４３及び内周垂直部材１４４、底部に位置する円環状の底面部材１４５によって、屈曲路が形成されている。この屈曲路によって、気液分離部が構成されている。
そして、壁体１３１と外周垂直部材１４３との間における底面部材１４５には、回収した液体を排出する排液口１３２が形成されており、この排液口１３２には排液管１３３が接続されている。
一方、外周垂直部材１４３と内周垂直部材１４４との間における底面部材１４５には、ウェハＷの周辺の雰囲気を排気する排気口１４６が形成されており、この排気口１４６には排気管１４７が接続されている。
前記したミドルカップ１５０の上部には、スピンチャック１２１に保持されたウェハＷの外周を囲み得るように形成された気流制御部１５１が設けられている。
続いて、ミドルカップ１５０の概要について説明する。図６及び図７はそれぞれ、ミドルカップ１５０の斜視図及び上面図であり、図６では、ミドルカップ１５０の半分のみを示している。
ミドルカップ１５０の外周部には、図６に示すように、円筒状の周壁１５２が設けられている。さらに、ミドルカップ１５０には、気流制御部１５１を支持する支持部１５３が設けられている。支持部１５３の一方の端部は、周壁１５２の内周面におけるウェハＷより底部側、具体的には、周壁１５２の内周面の中央部に接続されている。また、支持部１５３の他方の端部は、上記一方の端部より頂部側に位置する気流制御部１５１の外周端に接続されている。支持部１５３は、周壁１５２の内周面と気流制御部１５１とを連結する。
支持部１５３の上部には、複数の第１の孔１５３ａが設けられ、支持部１５３の下部には、複数の第２の孔１５３ｂが設けられている。
複数の第１の孔１５３ａは、図７に示すように、上面視において気流制御部１５１の外側に位置するように、気流制御部１５１の周方向に沿って所定の間隔で設けられている。
複数の第２の孔１５３ｂは、上面視において第１の孔１５３ａの外側に位置するように、気流制御部１５１の周方向に沿って所定の間隔で設けられている。
第１の孔１５３ａは第２の孔１５３ｂより大きく形成されている。具体的には、第１の孔１５３ａは、周方向（長手方向）の長さが第２の孔１５３ｂより大きくなるよう形成されており、また、後述の図８に示すように、支持部１５３に沿う方向であって周方向と直交する方向（短手方向）の長さも、第２の孔１５３ｂより大きくなるよう形成されている。
また、第１の孔１５３ａは、その総面積が第２の孔１５３ｂの総面積より大きくなるよう形成されている。具体的には、第１の孔１５３ａは、そのミドルカップ１５０に沿った面積の和が、第２の孔１５３ｂの上記面積の和より大きくなるよう形成されている。
図８は、ミドルカップ１５０の形状、特に、気流制御部１５１、周壁１５２及び支持部１５３の形状の具体例を説明する図であり、図８（Ａ）は図７のＡ−Ａ線断面図、図８（Ｂ）は図７のＢ−Ｂ線断面図である。
気流制御部１５１は、図示するように、その上面１５１ａが水平な平坦面となるよう形成されている。また、気流制御部１５１は、断面において、その基部１５１ｂより先端１５１ｃの方が厚くなるよう形成されている。
周壁１５２は、径方向に突出する円環状の凸部１５２ａが外周に設けられている。凸部１５２ａは、下側アウターカップ１３０ａに対するミドルカップ１５０の位置及びミドルカップ１５０に対する上側アウターカップ１３０ｂの位置を規定するためのものである。
ミドルカップ１５０は、周壁１５２の下側部１５２ｂが下側アウターカップ１３０ａ内に挿入されて該カップ１３０ａに装着される。周壁１５２の下側部１５２ｂは下側アウターカップ１３０ａへ装着するときのガイドとして機能する。
また、ミドルカップ１５０には、周壁１５２の上側部１５２ｃが上側アウターカップ１３０ｂ内に挿入される形態で該カップ１３０ｂが装着される。周壁１５２の上側部１５２ｃは上側アウターカップ１３０ｂが装着されるときのガイドとして機能する。
また、周壁１５２の内周面はカップ１２５の内周面を構成する。
支持部１５３の第１の孔１５３ａは、気流制御部１５１より外側かつ下方に形成されており、また、第２の孔１５３ｂは、気流制御部１５１及び第１の孔１５３ａより外側かつ下方に形成されている。
なお、第１の孔１５３ａ同士の間に位置する第１のアーチ部１５３ｃの面積は、ミドルカップ１５０の強度や気流制御部１５１の上面１５１ａの平坦性が確保できる範囲で小さいことが好ましい。また、第２の孔１５３ｂ同士の間に位置する第２のアーチ部１５３ｄの面積についても同様である。
図９は、気流制御部１５１、第１の孔１５３ａ及び第２の孔１５３ｂの寸法やウェハＷに対する位置を説明する模式図である。
気流制御部１５１の上面１５１ａは、その平坦面の径方向の幅ｄ１が例えば１０ｍｍである。また、気流制御部１５１は、ウェハＷとの隙間が小さくなるよう設けられており、具体的には、気流制御部１５１の先端１５１ｃからウェハＷ１の外周端までの水平方向の距離ｄ２が例えば０．２ｍｍとなるよう設けられている。気流制御部１５１の先端１５１ｃの下端面からウェハＷの表面Ｗ１までの鉛直方向の距離Ｈ１すなわち高さＨ１は例えば２ｍｍである。
第１の孔１５３ａは、ウェハＷの回転軸と垂直な方向（図のＹ方向）に抜かれたように形成されている。言い換えれば、第１の孔１５３ａは、ウェハＷの回転軸方向（図のＺ方向）から視た場合に比べて、上記回転軸と垂直な方向から視た場合の方が面積が広くなるよう形成されている。
また、第１の孔１５３ａは、支持部１５３におけるウェハＷの表面Ｗ１の外周端に対向する位置に形成されている。具体的には、第１の孔１５３ａは、支持部１５３におけるウェハＷの表面Ｗ１より高い位置から表面Ｗ１より低い位置まで至るように形成されている。さらに具体的には、第１の孔１５３ａは、その上端１５３ａ１がウェハＷの表面Ｗ１より０．８ｍｍ〜４ｍｍ上に位置し、その下端１５３ａ２がウェハＷの表面Ｗ１より２ｍｍ〜５ｍｍ下に位置するよう形成されている。
第２の孔１５３ｂは、ウェハＷの回転軸方向に抜かれたように形成されている。言い換えれば、第２の孔１５３ｂは、ウェハＷの回転軸方向から視た場合に比べて、上記回転軸と垂直な方向から視た場合の方が面積が小さくなるよう形成され、図の例では、上記回転軸と垂直な方向から視た場合の面積はほぼ零である。また、第２の孔１５３ｂの径方向の幅ｄ３は例えば５ｍｍである。さらに、第２の孔１５３ｂはウェハＷの回転軸方向から視て第１の孔１５３ａより外側に位置する。具体的には、第１の孔１５３ａの外側端からウェハＷの外周端までの距離ｄ４が第２の孔１５３ｂの内側端からウェハＷの外周端までの距離ｄ５より大きくなるよう、第２の孔１５３ｂは形成されている。
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。まず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理システム１のカセットステーション１０に搬入され、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次処理ステーション１１の受け渡し装置５３に搬送される。
次にウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱処理され、温度調節される。
次にウェハＷはアドヒージョン装置４１に搬送され、アドヒージョン処理される。その後ウェハＷは、第１のブロックＧ１のレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、プリベーク処理される。なお、プリベーク処理においても下部反射防止膜形成後の熱処理と同様な処理が行われ、また、後述の反射防止膜形成後の熱処理、露光後ベーク処理、ポストベーク処理においても同様な処理が行われる。ただし、各熱処理に供される熱処理装置４０は互いに異なる。
次にウェハＷは、上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、周辺露光装置４２に搬送され、周辺露光処理される。
次にウェハＷは、露光装置１２に搬送され、所定のパターンで露光処理される。
次にウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後ウェハＷは、たとえば現像処理装置３０に搬送されて現像処理される。現像処理終了後、ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。そして、ウェハＷは、カセット載置板２１のカセットＣに搬送され、一連のフォトリソグラフィー工程が完了する。
ここで、レジスト塗布装置３２におけるレジスト塗布処理について詳述する。レジストの塗布処理にあたっては、先ずスピンチャック１２１の上面でウェハＷを吸着保持する。そして溶剤供給ノズル１６８をウェハＷの中心部の上方に移動させ、ウェハＷの中心部にレジスト液の溶剤を吐出する。次いでウェハＷをたとえば２０００ｒｐｍで回転させ、ウェハＷ上の溶剤をスピン塗布法によってウェハ全面に拡散させ、いわゆるプリウェット処理を行う。その後溶剤供給ノズル１６８を退避させた後、ウェハＷの中心部上方にレジスト液供給ノズル１６４を移動させ、ウェハＷを低回転数（例えば３００ｒｐｍ）で回転させながら、レジスト液供給ノズル１６４からウェハＷ上にレジスト液を供給する。
そしてレジスト液供給ノズル１６４からのレジスト液の供給量が所定の量に達した時点で、ウェハＷの回転数を高回転数（例えば３０００ｒｐｍ）とする。その後、さらなるレジスト液の供給量が所定の量に達した時点で、レジスト液の供給を停止し、次いでレジスト液供給ノズル１６４を退避させる。その後、中回転数（例えば１５００ｒｐｍ）でウェハＷを回転させ、ウェハＷの中心部に供給されたレジスト液をウェハＷの全面に拡散させながら乾燥させ、レジスト膜が所定の膜厚に調整される。
かかるプロセスにおいて、カップ１２５の底部から排気されているため、ウェハＷの表面Ｗ１に沿って気流が発生する。この発生した気流が、ウェハＷの外周端に沿って下方向に流れ込むと、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなる。特に、ウェハＷを回転させてレジスト膜を乾燥させる工程において、上述のウェハＷの外周端に沿って下方向に流れ込む気流は問題となる。しかし、レジスト塗布装置３２では、前述のように気流制御部１５１がウェハＷとの隙間が小さくなるよう設けられているため、ウェハＷの表面Ｗ１に沿って流れる気流のうち、ウェハＷの外周端に沿って下方向に流れ込む気流の量を抑えることができる。したがって、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなるのを防止することができる。
また、レジスト塗布処理において、レジスト液を供給しながらレジスト液を拡げる工程等においてウェハＷからレジスト液が飛散する。このレジスト液がミドルカップ１５０で跳ね返ってしまうとウェハＷの表面に飛散する虞がある。しかし、レジスト塗布装置３２では、支持部１５３におけるウェハＷの外周端に対向する位置、すなわち、ウェハＷから飛散したレジスト液が当たったときに跳ね返ったレジスト液がウェハＷの表面に飛散すると予想される位置に、第１の孔１５３ａが設けられている。そのため、上記レジスト液を拡げる工程等においてウェハＷから飛散したレジスト液がミドルカップ１５０で跳ね返ってウェハＷの表面Ｗ１に飛散するのを防止することができる。
なお、第１の孔１５３ａの上端１５３ａ１がウェハＷの表面Ｗ１より０．８ｍｍ上の位置より下側にある場合、ウェハＷから飛散したレジスト液が支持部１５３等に当たって跳ね返りウェハＷの表面Ｗ１に飛散する虞がある。また、第１の孔１５３ａの上端１５３ａ１がウェハＷの表面Ｗ１より４ｍｍ上の位置より上側にある場合、必然的にウェハＷの表面Ｗ１から気流制御部１５１までの距離が大きくなってしまい、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなるのを防止することができなくなってしまう。
さらに、第１の孔１５３ａの下端１５３ａ２がウェハＷの表面Ｗ１より２ｍｍ下の位置より上側にある場合、ウェハＷから飛散したレジスト液が支持部１５３等に当たって跳ね返りウェハＷの表面Ｗ１に飛散する虞がある。また、第１の孔１５３ａの下端１５３ａ２がウェハＷの表面Ｗ１より５ｍｍ下の位置より下側にある場合、ミドルカップ１５０の寸法を全体的に大きくする必要があるため、レジスト塗布装置３２が大型化しコストも増加してしまう。
そこで、レジスト塗布装置３２では、前述のように、第１の孔１５３ａは、その上端１５３ａ１がウェハＷの表面Ｗ１より０．８ｍｍ〜４ｍｍ上に位置し、その下端１５３ａ２がウェハＷの表面Ｗ１より２ｍｍ〜５ｍｍ下に位置するよう形成されている。
図１０は、ミドルカップ１５０の他の例を説明する模式図である。
図９のミドルカップ１５０は、ミドルカップ１５０における第２の孔１５３ｂの形成部分が、ウェハＷ側からカップ１２５の内周壁側に向けて徐々に下がる形状からなる。ただし、第２の孔１５３ｂの形成部分は図９の例に限られない。例えば、図１０に示すように、第２の孔１５３ｂの形成部分が、ウェハＷ側からカップ１２５の内周壁側にかけてその高さが一定な形状からなってもよい。
（第１の参考実施形態）
図１１は、第１の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の説明図であり、カップの断面を示している。
図４のレジスト塗布装置３２は、気流制御部１５１を支持する支持部１５３の気流制御部１５１とは反対側の端部が、アウターカップ１３０の内周面中央付近と連結されている。そして、支持部１５３におけるウェハＷの外周端に対向する位置に第１の孔１５３ａを設けることにより、ウェハＷの近傍であってウェハＷの略同一の高さの位置に構造体が存在しないようにしている。
それに対し、第１の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置は、図１１に示すように、気流制御部１５１を支持する支持部３００の気流制御部１５１とは反対側の端部が、アウターカップ１３０の内周面上部と連結されている。このような構造とすることにより、本参考実施形態では、ウェハＷの近傍であってウェハＷの略同一の高さの位置に構造体が存在しないようにし、ウェハＷから飛散したレジスト液が、気流制御部１５１を支持する部材等で跳ね返ってウェハＷの表面Ｗ１に飛散するのを防止している。なお、支持部３００には、気流制御部１５１の上面を流れた気流が外側に流れるように肉抜き部３０１が設けられている。
図１２は、第１の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の他の例の説明図であり、カップの断面を示している。
図１１の例では、気流制御部１５１は、上面１５１ａが水平且つウェハＷの表面と平行とされ、基部１５１ｂと先端１５１ｃの高さは略同じであった。
しかし、気流制御部１５１の基部１５１ｂからのレジスト液の跳ね返りが考えられる場合、図１２に示すように、気流制御部１５１の基部１５１ｂを先端１５１ｃより高くしてもよい。
（第２の参考実施形態）
図１３は、第２の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の説明図であり、カップの断面を示している。
図４のレジスト塗布装置３２では、気流制御部１５１を支持する支持部１５３がアウターカップ１３０に対して固定されていた。それに対し、第２の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置では、図１３に示すように、気流制御部１５１を支持する支持部４００が、鉛直方向に延伸する棒状に形成されており、アウターカップ４１０の外側であって気流制御部１５１の上方に設けられた駆動部４２０に固定されている。また、支持部４００は、アウターカップ４１０の鉛直方向に抜かれた貫通孔４１１を貫通するように設けられ、駆動部４２０によって昇降自在であり、気流制御部１５１の高さを調節できる。
第２の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置でのレジスト塗布処理では、プリウェット処理後、ウェハＷを低回転数（例えば３００ｒｐｍ）で回転させながら、ウェハＷ上にレジスト液を供給する。プリウェット処理及びレジスト液供給開始の時点では、気流制御部１５１は上方に退避されている。
レジスト液の供給量が所定の量に達した時点で、ウェハＷの回転数を高回転数（例えば３０００ｒｐｍ）とする。その後、さらなるレジスト液の供給量が所定の量に達した時点で、レジスト液の供給を停止すると共に、上方に退避されていた気流制御部１５１をウェハＷの近傍に移動させる。その後、中回転数（例えば１５００ｒｐｍ）でウェハＷを回転させ、ウェハＷの中心部に供給されたレジスト液をウェハＷの全面に拡散させながら乾燥させ、レジスト膜が所定の膜厚に調整される。
本参考実施形態にかかるレジスト塗布装置では、レジスト液供給後の乾燥工程において、気流制御部１５１をウェハＷの近傍に位置させることができるため、ウェハＷの表面Ｗ１に沿って流れる気流のうち、ウェハＷの外周端に沿って下方向に流れ込む気流の量を抑えることができる。したがって、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなるのを防止することができる。
また、本参考実施形態にかかるレジスト塗布装置では、レジスト液を供給しながらレジスト液を拡げる工程において、気流制御部１５１及び該気流制御部１５１を支持する支持部４００をウェハＷの近傍から上方に退避させることができる。そのため、当該工程において、ウェハＷから飛散したレジスト液が気流制御部３１０や支持部４００で跳ね返ってウェハＷの表面Ｗ１に飛散するのを防止することができる。
図１４は、第２の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の他の例の説明図であり、カップの断面を示している。
図１４のレジスト塗布装置は、図１３のレジスト塗布装置と異なり、気流制御部１５１を支持する支持部４５０が、水平方向に延伸する棒状に形成されており、アウターカップ４６０の外側であって気流制御部１５１の側方に設けられた駆動部４７０に固定されている。また、支持部４５０は、アウターカップ４６０の水平方向に抜かれた貫通孔４１１を貫通するように設けられ、駆動部４７０によって昇降自在であり、気流制御部１５１の高さを調節できる。
本例のレジスト塗布装置においても、気流制御部１５１をウェハＷの近傍に位置させたり、ウェハＷの近傍から退避させたりすることができる。したがって、図１３のものと同様に、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなるのを防止しつつ、レジスト液を供給しながらレジスト液を拡げる工程において、ウェハＷから飛散したレジスト液が気流制御部１５１や支持部４５０で跳ね返ってウェハＷの表面Ｗ１に飛散するのを防止することができる。
（第３の参考実施形態）
図１５は、第３の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の説明図であり、カップの断面を示している。
第３の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置は、図１５に示すように、気流制御部１５１を支持する支持部５００が、鉛直方向に延伸する棒状に形成されており、インナーカップ５１０の内側であって気流制御部１５１の下方に設けられた駆動部５２０に固定されている。支持部５００は、インナーカップ５１０及び円環状の水平部材５３０の鉛直方向に抜かれた貫通孔を貫通するように設けられ、駆動部５２０によって昇降自在であり、気流制御部１５１の高さを調節できる。
第３の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置では、気流制御部１５１を昇降させてウェハＷの近傍に位置させることで、ウェハＷの表面Ｗ１に沿って流れる気流のうち、ウェハＷの外周端に沿って下方向に流れ込む気流の量を抑えることができる。したがって、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなるのを防止することができる。
また、本参考実施形態にかかるレジスト塗布装置では、レジスト液を供給しながらレジスト液を拡げる工程において、気流制御部１５１及び支持部５００を駆動部５２０によりウェハＷの近傍から下方に退避させることができる。そのため、当該工程において、ウェハＷから飛散したレジスト液が気流制御部１５１や支持部５００で跳ね返ってウェハＷの表面Ｗ１に飛散するのを防止することができる。
（第４の参考実施形態）
図１６は、第４の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置の説明図であり、カップの断面を示している。
第４の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置は、図１６に示すように、アウターカップ６００が上下に分割されており、上側アウターカップ６０１が下側アウターカップ６０２に対して移動可能に構成されている。上側アウターカップ６０１は、駆動部６１０によって昇降自在に構成されている。また、上側アウターカップ６０１には、気流制御部１５１を支持する支持部６２０が固定されている。したがって、駆動部６１０によって上側アウターカップ６０１を昇降することにより、気流制御部１５１の高さを調節できる。
なお、支持部６２０には、気流制御部１５１の上面を流れた気流が外側に流れるように肉抜き部６２１が設けられている。
第４の参考実施形態にかかるレジスト塗布装置では、上側アウターカップ６０１を降下させ気流制御部１５１をウェハＷの近傍に位置させることで、ウェハＷの表面Ｗ１に沿って流れる気流のうち、ウェハＷの外周端に沿って下方向に流れ込む気流の量を抑えることができる。したがって、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなるのを防止することができる。
また、本参考実施形態にかかるレジスト塗布装置では、レジスト液を供給しながらレジスト液を拡げる工程において、上側アウターカップ６０１を上昇させることで気流制御部１５１及び支持部６２０をウェハＷの近傍から上方に退避させることができる。そのため、当該工程において、ウェハＷから飛散したレジスト液が気流制御部１５１や支持部６２０で跳ね返ってウェハＷの表面Ｗ１に飛散するのを防止することができる。
図４等に示した本発明の実施形態に係るレジスト塗布装置３２を用いて、ウェハＷにレジスト液を塗布した際に、ミドルカップ１５０からウェハＷへの液跳ねの様子を観察した結果を図１７に示す。なお、ウェハＷへの液跳ねの有無や個数は電子顕微鏡を用いて観察した。
実施例で用いたミドルカップ１５０は、気流制御部１５１の先端１５１ｃからウェハＷ１の外周端までの水平方向の距離ｄ２が０．２ｍｍ、気流制御部１５１の先端１５１ｃの下端面からウェハＷの表面Ｗ１までの高さＨ１は２ｍｍであった。
比較例では従来のミドルカップを有するレジスト塗布装置を用いてウェハにレジスト液を塗布した。従来のミドルカップとは、実施例で用いたミドルカップ１５０のような第１の孔１５３ａが設けられていないもののことである。
比較例と実施例では、レジスト液の塗布量やウェハの回転時間等の塗布条件は共通である。
比較例では、回転数が２０００ｒｐｍの場合、液跳ねは観察されないが、３０００ｒｐｍや４０００ｒｐｍなどの高回転数ではウェハＷ間でバラつきはあるものの多くの液跳ねが観察された。特に、４０００ｒｐｍでは２０個以上の液跳ねが観察された。
それに対し、比較例では、２０００ｒｐｍのみならず、３０００ｒｐｍや４０００ｒｐｍなどの高回転数の場合も、液跳ねは観察されなかった。
なお、実施例のレジスト塗布装置３２と比較例のレジスト塗布装置を用いて、乾燥工程を含むレジスト塗布処理を行ったところ、実施例のレジスト塗布装置３２を用いた場合でも、比較例のレジスト塗布装置と同様、ウェハＷの外周部のレジスト膜が厚くなる現象は発生しなかった。
図１８は、図４等に示した本発明の実施形態に係るレジスト塗布装置３２を用いてウェハＷを回転させた場合にカップ内に発生する気流のシミュレーションの結果を示す図である。図中の矢印の方向は気流の流れを示し、矢印の太さは気流の流量の大きさを示す。
図１８（Ａ）には、比較のために行ったシミュレーションの結果が示されている。当該シミュレーションにおいて、気流制御部１５１を支持する支持部７００はアウターカップ１３０の内周中央と連結されているが、該支持部７００には、第１の孔１５３ａは形成されておらず第２の孔１５３ｂのみが形成されている。
図１８（Ｂ）には、本発明の実施形態に係るレジスト塗布装置３２を模した構造、すなわち、気流制御部１５１とアウターカップ１３０の内周中央との間に構造体が存在しない構造について行ったシミュレーションの結果が示されている。
なお、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に結果が示されている両シミュレーションでは、ウェハＷのサイズを３００ｍｍ、ウェハＷの回転数を１０００ｒｐｍ、排気量を１．４ｍ３／分、気流制御部１５１の先端１５１ｃの下端面からウェハＷの表面Ｗ１までの鉛直方向の距離Ｈ１が２．８ｍｍとした。また、両シミュレーションにおいて、気流制御部１５１の先端において、気流制御部１５１の上側を流れる気体の流量の時間平均と下側を流れる気体の流量の時間平均とを算出した。
図１８（Ａ）に示すように、アウターカップ１３０の内周中央と気流制御部１５１との間に構造体が存在する場合、すなわち、第１の孔１５３ａが設けられていない場合、気流制御部１５１の下側を流れる気流Ｆ１１の向きは、斜め下方向である。
それに対し、図１８（Ｂ）に示すように、アウターカップ１３０の内周中央と気流制御部１５１との間に構造体が存在しない場合、すなわち、第１の孔１５３ａが設けられている場合、気流制御部１５１の下側を流れる気流Ｆ１の向きは、横方向である。
つまり、図４等のレジスト塗布装置３２のように支持部１５３に第１の孔１５３ａを設けることにより、ウェハＷの外周端に沿って下方向に流れ込む気流の量を減らすことができる。したがって、レジスト塗布装置３２によれば、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなるのをより確実に防止することができる。
また、シミュレーションによれば、図１８（Ａ）のようにアウターカップ１３０の内周中央と気流制御部１５１との間に構造体が存在する場合、気流制御部１５１の下側を流れる気流Ｆ１１の流量は０．７４ｍ３／分、上側を流れる気流Ｆ１２の流量は０．６５ｍ３／分であった。
一方、図１８（Ｂ）のようにアウターカップ１３０の内周中央と気流制御部１５１との間に構造体が存在しない場合、気流制御部１５１の下側を流れる気流Ｆ１の流量は０．８５ｍ３／分、上側を流れる気流Ｆ２の流量は０．５４ｍ３／分であった。
つまり、アウターカップ１３０の内周中央と気流制御部１５１との間の構造体をなくすことにより、すなわち、図４等のレジスト塗布装置３２のように支持部１５３に第１の孔１５３ａを設けることにより、気流制御部１５１の下側を流れる気流Ｆ１と上側を流れる気流Ｆ２のうち上側を流れる気流Ｆ２の割合を増加させることできる。したがって、レジスト塗布装置３２によれば、ウェハＷの外周部のレジスト膜の厚さが大きくなるのをより確実に防止することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
本発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布処理装置に有用である。
１…基板処理システム
３２…レジスト塗布装置
１２１…スピンチャック
１２５…カップ
１３０…アウターカップ
１４０…インナーカップ
１５０…ミドルカップ
１５１…気流制御部
１５３…支持部
１５３ａ…第１の孔
１５３ｂ…第２の孔

Claims (5)

  1. 基板上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
    基板を保持して回転させる基板保持部と、
    該基板保持部に保持された基板に対して塗布液を供給する塗布液供給部材と、
    前記基板保持部を収容し、底部から排気されるカップと、を備え、
    該カップは、
    前記基板保持部に保持された基板より頂部側に位置し、該基板の外周を囲う気流制御部と、
    前記気流制御部を支持する支持部と、を有し、
    該支持部は、
    一方の端部が、当該カップの内周面に接続され、他方の端部が、前記一方の端部より頂部側に位置する前記気流制御部に接続され、且つ、
    前記基板の回転軸とは垂直な方向に抜かれた形状の第１の孔が設けられ、前記基板の回転軸方向に抜かれた形状の第２の孔が該第１の孔より外側下方に設けられていることを特徴とする塗布処理装置。
  2. 前記第１の孔の総面積は、前記第２の孔の総面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の塗布処理装置。
  3. 前記第１の孔は、前記支持部における、前記基板保持部に保持された基板の外周端に対向する位置に設けられていることを特徴とすること特徴とする請求項１または２に記載の塗布処理装置。
  4. 前記基板保持部に保持された基板の外周端に対向する位置とは、前記基板の表面より上側０．８ｍｍ〜４ｍｍから前記基板の表面より下側２ｍｍ〜５ｍｍまでの部分であることを特徴とする請求項３に記載の塗布処理装置。
  5. 頂部が開口した有底筒状に形成され、底部から排気されるカップであって、
    所定の軸を中心とした環状の気流制御部と、
    前記気流制御部を支持する支持部と、を有し、
    該支持部は、一方の端部が当該カップの内周面に接続され、前記一方の端部より頂部側に位置する他方の端部が前記気流制御部に接続され、且つ、
    前記所定の軸とは垂直な方向に抜かれた形状の第１の孔が設けられ、前記所定の軸方向に抜かれた形状の第２の孔が該第１の孔より外側に設けられていることを特徴とするカップ。
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