KR100637952B1

KR100637952B1 - 도포막 형성방법 및 도포장치

Info

Publication number: KR100637952B1
Application number: KR1020000004794A
Authority: KR
Inventors: 요시하라코스케
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2006-10-23
Also published as: KR20000062513A; TW440923B

Abstract

본 발명은, 도포막 형성방법 및 도포장치에 관한 것으로, 신나 노즐을 웨이퍼의 중심에 위치시켜 신나를 토출시킨 후, 신나 노즐의 위치와 레지스트 노즐의 위치를, 레지스트 노즐이 웨이퍼의 중심에 위치하도록 이동시키는 한편, 이동시간 동안에는 토출된 신나를 웨이퍼 상에 방치하고, 상기 이동시간 후에는 소정의 미소시간 동안 웨이퍼를 저속으로 회전시켜 웨이퍼 상의 신나를 지름방향으로 확산시키고, 이 미소시간 후에는 레지스트 노즐로부터 레지스트액을 웨이퍼에 토출시켜 레지스트막을 성막시킴으로써, 고휘발성의 용제를 사용하는 경우라도 도포액의 도포에 앞서 용제에 의해 기판표면을 적시는 이른바 프리웨트(pre-wet)처리를 확실하게 수행할 수 있음과 동시에, 원하는 막두께의 도포막을 얻을 수 있는 기술이 제시된다.

Description

도포막 형성방법 및 도포장치{COATING FILM FORMING METHOD AND COATING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예인 반도체웨이퍼의 도포현상시스템의 전체구성을 나타내는 평면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 도포현상시스템의 정면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 도포현상시스템의 배면도이다.

도 4는 도 1에 나타낸 도포현상시스템에 장착한 레지스트 도포처리유니트의 전체구성을 나타내는 단면도이다.

도 5는 도 4에 나타낸 레지스트 도포처리유니트의 평면도이다.

도 6은 도 4 및 도 5에 나타낸 레지스트 도포처리유니트에 있어서의 제어계의 구성을 나타내는 도이다.

도 7은 제 1 실시예에 있어서의 레지스트노즐로부터 레지스트액을 토출하고 있는 상태를 나타내는 모식도이다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예의 레지스트 도포처리유니트에 있어서의 레지스트액의 도포동작을 설명하기 위한 표이다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예의 레지스트 도포처리유니트에 있어서의 레지스트액의 도포동작을 설명하기 위한 표이다.

도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트의 구성을 나타내는 단면도로서, 레지스트노즐로부터 레지스트액을 토출하고 있는 상태를 나타내는 도이다.

도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트의 평면도이다.

도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트의 단면도로서, 레지스트노즐로부터 레지스트액을 토출하고 있는 상태를 나타내는 도이다.

도 14는 레지스트액 도포 후의 웨이퍼(W)의 가장자리부에 부착된 여분의 레지스트액을 사이드 린스노즐 및 백 린스노즐에 의해 제거하는 상태를 나타내는 도이다.

도 15는 본 발명의 제 5 실시예의 레지스트 도포처리유니트에 있어서의 레지스트액의 도포동작을 설명하는 표이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 도포현상처리시스템 10 : 카세트스테이션

11: 처리스테이션 12 : 인터페이스부

20 : 재치대 20a : 위치결정돌기

21, 24 : 웨이퍼 반송체 22, 46 : 웨이퍼 반송장치

23 : 주변노광장치 25 : 안내레일

47 : 반송기대 48 : 보지부재

49 : 통상(筒狀)지지체 50 : 유니트 밑판

50a : 개구 52 : 스핀척

54 : 구동모터 58 : 플랜지부재

58a : 플랜지부재의 하단 60 : 승강구동수단

62 : 승강가이드수단 64 : 냉각자켓

86, 386 : 레지스트노즐 88 : 레지스트공급관

90 : 레지스트노즐 대기부 90a : 용매환경실의 입구

92, 392 : 레지스트노즐 스캔아암 94 : 가이드레일

96, 122 : 수직지지부재 100, 300 : 노즐아암

101, 301 : 신나노즐 120 : 사이드 린스노즐 아암

124, 302 : 사이드 린스노즐 130 : 에어오퍼레이팅 밸브

131 : 석 백(suc back) 밸브 132 : 신나공급부

133 : 콘트롤러 201 : N₂가스 공급수단

202 : 가열수단 304 : 백 사이드 린스노즐

AD : 어드히젼처리유니트 ALIM : 얼리인먼트유니트

BR : 버퍼카세트 COL : 쿨링유니트

COT : 레지스트도포처리유니트 CP : 컵

CR : 카세트 DEV : 현상유니트

EXT : 엑스텐션유니트 EXTCOL : 엑스텐션·쿨링유니트

POBAKE : 포스트베이크유니트 PREBAKE : 프리베이크유니트

SP : 재치대 W : 웨이퍼

본 발명은, 기판, 예를들어 특히 반도체웨이퍼 및 액정표시장치 기판 등의 기판표면상에, 예를들어 레지스트막과 같은 도포막을 형성하는 도포막 형성방법 및 도포방법에 관한 것이다.

예를들어, 반도체디바이스 제조프로세스의 포토리소그라피공법에 있어서는, 반도체웨이퍼의 표면에 레지스트막을 형성하는 레지스트도포처리와, 레지스트도포 후의 반도체웨이퍼에 대하여 소정패턴의 노광처리를 행한 후에 그 패턴을 현상하는 현상처리가 행하여 지고 있다. 이 레지스트 도포처리에 있어서는, 반도체웨이퍼의 표면에 레지스트액을 균일하게 도포하기 위한 방법으로서 스핀코팅(spin coating)법 등이 많이 이용되고 있다.

이 스핀코팅법에서는, 예를들어 스핀척으로 진공흡착에 의해 웨이퍼를 고정보지한 상태에서, 회전구동수단에 의해 스핀척과 함께 웨이퍼(W)를 회전시켜 웨이퍼(W) 상방에 배치된 레지스트노즐로부터 웨이퍼(W)의 표면의 거의 중앙에 레지스트액을 적하한다. 적하된 레지스트액은, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 지름방향의 바깥쪽을 향하여 퍼져나간다. 그 후, 레지스트액의 적하가 정지되고, 반도체웨이퍼가 소정속도로 회전함으로써 잔여레지스트가 떨쳐져 떨어짐과 동시에 레지스트액이 건 조된다. 이에 의해, 반도체웨이퍼 상에 소정의 막두께를 가지는 레지스트막이 형성된다.

최근에는 제조비용의 삭감 등과 같은 이유로 인해 레지스트의 소비량을 줄이는 것이 요망되어지고 있다. 이 때문에, 각 웨이퍼에 대한 레지스트액의 적하량을 줄이는 것이 시도되고 있다. 이 레지스트의 적하량을 줄이는 수법의 하나로는, 레지스트도포에 앞서 신나 등의 용제로 웨이퍼표면의 전체를 적시는 이른바 프리웨트 (pre-wet)처리가 있다. 이 프리웨트처리에 의해 레지스트가 확산하기 쉬워져 결과적으로 소량의 레지스트액으로 균일하게 레지스트막을 형성할 수가 있어 레지스트의 소비량을 줄일 수 있다.

이 프리웨트처리를 행하기 위한 신나노즐은, 통상적으로 레지스트와 같이 노즐아암에 설치되어 있다. 이 때문에, 먼저 신나노즐을 반도체웨이퍼의 중앙에 배치시켜 신나를 웨이퍼의 거의 중앙에 토출시킨 후, 노즐아암을 구동하여 신나노즐 및 레지스트노즐을 이동시켜 레지스트노즐을 웨이퍼 거의 중앙에 위치하도록 한다. 한편, 이 이동시간(예를들어 약 1초) 동안에는 웨이퍼를 회전시켜 신나를 지름방향으로 확산시키고 있다. 즉, 종래에는 신나토출 후의 상기 이동시간 동안에 신나의 확산도 병행하여 실시하고, 그 후에 레지스트액을 웨이퍼에 토출하고 있었다.

그러나, 상기와 같은 프리웨트처리를 행할 때, 신나 등의 용제로서 초산부틸 등의 휘발성이 높은 고휘발성 신나를 사용할 경우가 있다. 이 고휘발성 신나는 건조가 현저하게 빠르기 때문에, 상기와 같이 예를들어 1초 동안에 양 노즐의 이동과 신나의 확산을 병행하게 실시하고, 그 후에 레지스트액을 웨이퍼에 토출하는 경우에는, 레지스트액을 토출한 시점에서 고휘발성 신나의 건조가 이미 진행하여 반도체웨이퍼의 주변부에 레지스트액이 도달했을 때에는 고휘발성 신나가 이미 휘발되어 버리는 경우가 있다.

이와 같은 경우에는, 프리웨트의 효과를 충분히 발휘할 수 없어, 레지스트의 소비량의 삭감을 충분히 기대할 수 없게 된다. 또한, 고휘발성 신나의 건조시에 있어서의 기화열에 의해 반도체웨이퍼의 온도, 특히 웨이퍼 주변부의 온도가 저하되어 웨이퍼 외주부의 막두께가 저하되어 버린다.

본 발명의 목적은, 고휘발성 용제를 사용하는 경우에 있어서도, 도포액의 도포에 앞서 용제에 의해 기판표면을 적시는 이른바 프리웨트처리를 확실히 실행할 수 있음과 동시에, 도포막의 막두께의 저하를 억제할 수 있는 도포막 형성방법 및 도포장치를 제공하는 것이다.

관련된 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 관점에 의하면, 처리실 내에 수용되는 제 1면과 제 2면을 갖추는 기판의 상기 제 1면 상에 도포액을 토출하여 도포막을 형성하는 도포막 형성방법에 있어서, 용제토출노즐을 상기 기판상의 토출위치에 위치시켜 상기 용제토출노즐로부터 상기 제 1면 상으로 상기 용제를 토출하는 단계와, 상기 기판을 회전시켜 상기 제 1면 상의 상기 용제를 확산시키는 단계와, 도포액 토출노즐을 상기 기판상의 상기 토출위치에 위치시키고, 상기 기판을 회전시키면서 상기 용제가 기화되기 전에 상기 도포액 토출노즐로부터 상기 제 1면 상으로 상기 도포액을 토출하여 상기 도포막을 형성하는 단계를 구비한다.

본 발명의 제 2 관점에 의하면, 제 1면과 제 2면을 갖추는 기판을, 속도를 변화시키면서 회전시키는 회전수단과, 상기 제 1면 상에 용제를 토출하는 용제토출노즐과, 상기 용제토출노즐에 상기 용제를 공급하는 용제공급부와, 상기 제 1면 상에 도포액을 토출하는 도포액 토출노즐과, 상기 도포액 토출노즐에 상기 도포액을 공급하는 도포액 공급부와, 상기 용제토출노즐 및 상기 도포액 토출노즐을 보지하고 이동시키는 노즐아암과, 상기 회전수단, 상기 노즐아암, 상기 용제 공급부 및 상기 도포액 공급부를 제어하는 제어수단을 구비하는 장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 노즐아암을 제어하여 상기 용제토출노즐을 상기 제 1면 상의 토출위치에 위치시키고, 상기 용제 공급부를 제어하여 상기 제 1면 상으로 상기 용제토출노즐로부터 상기 용제를 토출시키고, 상기 회전수단을 제어하여 상기 기판을 회전시켜 상기 용제를 확산시키고, 상기 노즐아암을 제어하여 상기 도포액 토출노즐을 상기 제 1면 상의 상기 토출위치에 위치시키고, 상기 도포액 공급부를 제어하여 상기 제 1면 상으로 상기 도포액 토출노즐로부터 상기 도포액을 토출시키고, 상기 용제가 기화되기 전에 상기 회전수단을 제어하여 상기 기판을 회전시켜 상기 도포액을 확산시킨다.

본 발명에 의하면, 프리웨트처리가 사용되는 도포막의 형성에 있어서, 용제로서의 고휘발성 신나가 기화되기 전에 레지스트막이 형성된다. 따라서, 기판주변부에 도포액이 도달한 때에도, 고휘발성 신나는 기판상을 충분히 적시고 있어, 프리웨트처리의 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 또한, 용제가 기판으로부터 휘발되기 전에 도포액을 도포할 수 있기 때문에, 용제의 기화열에 의한 기판의 온도, 특히 기판 주변부의 온도저하가 적어서 기판 외주부의 막두께의 저하를 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 제 1 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 3은, 각각 반도체웨이퍼(이하, 「웨이퍼」로 칭함) 도포현상처리시스템(1)의 전체구성을 나타내는 도이고, 도 1은 평면을, 도 2는 정면을, 도 3은 배면을 각각 나타내고 있다.

이 도포현상처리시스템(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이 처리기판으로서의 웨이퍼(W)를 웨이퍼카세트(CR)에 의해 복수장, 예를들어 25장 단위로 외부로부터 시스템에 반입 또는 시스템으로부터 반출하거나, 웨이퍼카세트(CR)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입·반출하기 위한 카세트스테이션(10)과, 도포현상단계 중에서 1장씩 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 수행하는 낱장식의 각종 처리유니트를 소정위치에 다단배치시키고 있는 처리스테이션(11)과, 이 처리스테이션에 인접하여 설치되는 노광장치(도시생략)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받기를 수행하기 위한 인터페이스부(12)를 일체로 접속시킨 구성을 갖추고 있다.

상기 카세트스테이션(10)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이 카세트재치대(20) 상의 위치결정돌기(20a)의 위치에 복수개, 예를들어 4개까지 웨이퍼카세트(CR)가 각각의 웨이퍼(W) 출입구를 처리스테이션(11) 측으로 향하게 하여 X방향으로 일렬로 재치되고, 이 카세트배열방향(X방향) 및 웨이퍼카세트(CR) 내에 수용되는 웨이퍼의 웨이퍼배열방향(Z방향 : 수직방향)으로 이동가능한 웨이퍼반송체(21)가 각 카세트(CR)에 선택적으로 접근하도록 되어 있다.

또한, 이 웨이퍼반송체(21)는 θ방향으로 자유롭게 회전할 수 있도록 구성되어 있으며, 후술하는 바와 같이 처리스테이션(11) 측의 제 3 처리유니트군(G₃)에 있어서의 다단유니트부에 속하는 얼라인먼트유니트(ALIM) 및 엑스텐션유니트(EXT)에도 접근이 가능하도록 구성되어 있다.

상기 처리스테이션(11)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이 웨이퍼반송장치를 갖추는 수직반송형의 주 웨이퍼반송장치(22)가 설치되고, 그 주변에는 모든 처리유니트가 복수의 조로 다단으로 배치되어 있다.

주 웨이퍼반송장치(22)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 통상(筒狀)지지체(49)의 내측에 웨이퍼반송장치(46)를 상하방향(Z방향)으로 승강이 자유롭도록 장비시키고 있다. 통상지지체(49)는 모터(도시생략)의 회전축에 접속되어 있고, 이 모터의 회전구동력에 의해 상기 회전축을 중심으로 웨이퍼반송장치(46)와 일체로 되어 회전하고, 이에 의해 이 웨이퍼반송장치(46)는 θ방향으로 회전이 자유롭도록 되어 있다. 또한, 통상지지체(49)는 상기 모터에 의해 회전되는 타 회전축(도시생략)에 접속되도록 구성하여도 좋다.

웨이퍼반송장치(46)는, 반송기대(47)의 전후방향으로 이동이 자유로운 복수의 보지부재를 갖추고, 이들 보지부재(48)에 의해 각 처리유니트와의사이에서 웨이퍼(W)의 주고받기를 실현시키고 있다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이 이 예에서는 5개의 처리유니트군(G₁, G₂, G₃, G₄, G₅)이 배치가능하도록 구성되어 있고, 제 1 및 제 2 처리유니트군(G₁, G₂)의 다 단 유니트는 시스템 정면(도 1에서 앞부분)측에 배치되고, 제 3 처리유니트군(G₃)의 다단유니트는 카세트스테이션(10)에 인접되어 배치되고, 제 4 처리유니트군(G₄)의 다단유니트는 인터페이스부(12)에 인접되어 배치되고, 제 5 처리유니트군(G₅)의 다단유니트는 배면측에 배치가 가능하다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 처리유니트군(G₁)에는, 컵(CP) 내에서 웨이퍼(W)를 스핀척에 올려 소정의 처리를 행하는 2대의 스피너형 처리유니트, 예를들어 스피너(spinner)형 처리유니트로서의 레지스트 도포처리유니트(COT) 및 현상유니트(DEV)가 밑에서부터 차례로 2단으로 중첩되어 있다. 레지스트 도포처리유니트(COT)에서는 도포액으로서 레지스트액이 사용된다. 제 2 처리유니트군(G₂)에서도 2대의 스피너형 처리유니트, 예를들어 레지스트 도포처리유니트(COT) 및 현상유니트(DEV)가 밑에서부터 차례로 2단으로 중첩되어 있다. 이들 레지스트 도포처리유니트(COT)는 레지스트액의 배액(排液)이 기계적으로나 메인터넌스 면에서도 불편하기 때문에, 이와 같이 하단에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 필요에 따라서는 물론 적절히 상단에 배치할 수도 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제 3 처리유니트군(G₃)에서는 웨이퍼(W)를 재치대(SP)에 올려 소정의 처리를 행하는 오븐형의 처리유니트, 예를들어 냉각처리를 행하는 쿨링유니트(COL)와, 레지스트의 정착성을 높이기 위하여 이른바 소스화처리를 행하는 어드히젼처리유니트(AD)와, 위치맞춤을 행하는 얼라인먼트유니트 (ALIM)와, 엑스텐션유니트(EXT)와, 노광처리 전의 가열처리를 행하는 프리베이크유니트(PREBAKE) 및 노광처리 후의 가열처리를 행하는 포스트베이크유니트(POBAKE)가 밑에서부터 차례로, 예를들어 8단으로 적층되어 있다.

제 4 처리유니트군(G₄)에도, 오븐형의 처리유니트, 예를들어 쿨링유니트(COL)와 엑스텐션·쿨링유니트(EXTCOL)와, 엑스텐션유니트(EXT)와, 쿨링유니트(COL)와 프리베이크유니트(PREBAKE) 및 포스트베이크유니트(POBAKE)가 밑에서부터 차례로, 예를들어 8단으로 적층되어 있다.

이와 같이 처리온도가 낮은 쿨링유니트(COL), 엑스텐션·쿨링유니트(EXTCOL)를 하단에 배치하고, 처리온도가 높은 프리베이크유니트(PREBAKE), 포스트베이크유니트(POBAKE) 및 어드히젼유니트(AD)를 하단에 배치함으로써, 유니트간의 열적 상호간섭을 적게할 수 있다. 물론 무작위로 다단 배치하여도 좋다.

상기 인터페이스부(12)는, 도 1에 나타낸 바와 같이 앞에서부터 뒤끝까지의 방향(X방향)에 있어서는 상기 처리스테이션(11)과 동일한 길이를 가지지만, 폭방향에 있어서는 보다 작은 크기로 설정되어 있다. 그리고, 이 인터페이스부(12)의 정면측에는, 설치 및 제거가 가능한 픽업카세트(CR)와 정치(定置)형의 버퍼카세트(BR)가 2단으로 배치되고, 한편 배면측에는 주변노광장치(23)가 배설되고, 또한 중앙부에는 웨이퍼반송체(24)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼반송체(24)는, X방향, Z방향(수직방향)으로 이동하여 양 카세트(CR, BR) 및 주변노광장치(23)에 접근가능하도록 되어 있다. 상기 웨이퍼반송체(24)는, θ방향으로도 회전이 가능하 도록 구성되어 있고, 상기 처리스테이션(11) 측의 제 4 처리유니트군(G₄)의 다단유니트에 속하는 엑스텐션유니트(EXT) 및 인접하는 노광장치측의 웨이퍼주고받음대(도시생략)에도 접근할 수 있도록 되어 있다.

상기 도포현상처리시스템(1)에는, 도 1과 앞에서 설명한 바와 같이 주 웨이퍼반송기구(22)의 배면측에도 파선으로 나타낸 제 5 처리유니트군(G₅)의 다단유니트가 배치될 수 있도록 구성되어 있으나, 이 제 5 처리유니트군(G₅)의 다단유니트는, 안내레일(25)을 따라서 이동(주 웨이퍼반송기구(22)로부터 보았을때 측방으로)할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 이 제 5 처리유니트군(G₅)의 다단유니트를 도시한 바와 같이 설치한 경우에도, 상기 안내레일(25)을 따라 슬라이드함으로써 공간부가 확보되기 때문에, 주 웨이퍼반송기구(22)에 대하여 배후로부터 메인터넌스작업을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 제 5 처리유니트군(G₅)의 다단유니트는, 이와 같이 안내레일(25)을 따라 직선상의 슬라이드 이동에 한정되지 않고, 도 1의 일점쇄선의 왕복회동화살표로 표시한 바와 같이, 시스템의 바깥방향으로도 회동하여 이동할 수 있도록 구성하여도, 주 웨이퍼반송기구(22)에 대한 메인터넌스의 작업공간의 확보가 용이하다.

이와 같은 레지스트 도포현상처리시스템에 있어서, 카세트스테이션(10)에서는 웨이퍼반송체(21)에 의해 웨이퍼카세트(CR)로부터 한장의 웨이퍼(W)가 꺼내어져 처리유니트군(G₃)의 엑스텐션유니트(EXT)로 반송된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 주 웨이 퍼반송기구(22)의 웨이퍼반송장치(46)에 의해, 먼저 어드히젼처리유니트(AD)에서 레지스트의 정착성을 높이기 위한 소수화처리(HMDS처리)가 행하여진다. 이 처리는 가열처리를 동반하기 때문에, 그 후 웨이퍼(W)는 웨이퍼반송장치(46)에 의해 쿨링유니트(COL)로 반송되어 냉각된다. 이어서, 웨이퍼(W)는 웨이퍼반송장치(46)에 의해 레지스트 도포처리유니트(COT)로 반송되어 후술하는 바와 같이 도포막이 형성된다.

도포처리가 종료된 후, 웨이퍼(W)는 프리베이크유니트(PREBAKE)에서 프리베이크처리되고, 그 후 쿨링유니트(COL)에서 냉각된다. 냉각된 웨이퍼(W)는 얼라인먼트유니트(ALIM)로 반송되고 그곳에서 얼라인먼트처리된 후, 처리유니트군(G₄)의 엑스텐션유니트(EXT)로 반송된다.

그 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼반송체(24)에 의해 인터페이스부(12)로 반송되어, 주변노광장치(23)에 의해 주변노광처리되어 불필요한 레지스트가 제거된 후, 인터페이스부(12)에 인접되어 설치된 노광장치(도시생략)에 의해 소정패턴이 노광된다.

노광 후의 웨이퍼(W)는 다시 인터페이스부(12)로 되돌려져, 웨이퍼반송체 (24)에 의해 엑스텐션유니트(EXT)로 반송된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 웨이퍼반송장치(46)에 의해 어느 한 곳의 포스트베이크유니트(POBAKE)로 반송되어 포스트베이크처리된 후, 쿨링유니트(COL)에 의해 냉각된다.

그 후, 웨이퍼(W)는 현상유니트(DEV)로 반송되어, 그곳에서 노광패턴을 현상한다. 현상이 종료된 후, 웨이퍼(W)는 어느 한 곳의 포스트베이크유니트(POBAKE)로 반송되어 포스트베이크처리된 후, 쿨링유니트(COL)에 의해 냉각된다. 이와 같은 일 련의 처리가 종료된 후, 처리유니트군(G₃)의 엑스텐션유니트(EXT)를 매개로 하여 카세트스테이션(10)으로 돌려보내어져 어느 하나의 카세트(CR)에 수용된다.

다음, 제 1 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트(COT)에 관하여 설명하기로 한다. 도 4 및 도 5는, 레지스트 도포처리유니트(COT)의 전체구성을 나타내는 개략단면도 및 개략평면도이다.

이 레지스트 도포처리유니트(COT)의 중앙부에는 고리모양의 컵(CP)이 배치되고, 컵(CP) 내측에는 스핀척(52)이 배치되어 있다. 스핀척(52)은 진공흡착에 의하여 웨이퍼(W)를 고정시켜 보지한 상태에서 구동모터(54)에 의해 회전구동된다. 구동모터(54)는 유니트 밑판(50)에 설치된 개구(50a)에서 승강이동할 수 있도록 배치되고, 예를들어 알루미늄으로 구성된 캡모양의 플랜지부재(58)를 매개로 하여 예를들어 에어실린더로 구성되는 승강구동수단(60) 및 승강가이드수단(62)과 결합되어 있다. 구동모터(54)의 측면에는 예를들어 SUS에 의해 구성되는 통모양의 냉각자켓(64)이 부착되고, 플랜지부재(58)는 이 냉각자켓(64)의 상반부를 덮듯이 설치되어 있다.

레지스트도포시, 플랜지부재(58)의 하단(58a)은 개구(50a)의 외주부근에서 유니트 밑판(50)에 밀착되고, 이에 의해 유니트 내부가 밀폐된다. 스핀척(52)과 주 웨이퍼반송기구(22)의 보지부재(48)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받기가 이루어지는 때는 승강구동수단(60)이 구동모터(54)와 스핀척(52)을 상방으로 들어올림으로써, 플랜지부재(58)의 하단이 유니트 밑판(50)으로부터 뜨도록 되어 있다.

웨이퍼(W)의 표면에 레지스트액을 토출하기 위한 레지스트노즐(86)은, 레지 스트 공급관(88)에 접속되어 있고, 이 레지스트 공급관(88)에는 에어오퍼레이팅 밸브(130) 및 석 백(suc back)밸브(131)가 접속되어 있다. 이 레지스트노즐(86)은 레지스트노즐 스캔아암(92)의 선단부에 노즐아암(100)을 매개로 하여 착탈이 가능하도록 부착되어 있다. 이 레지스트노즐 스캔아암(92)은, 유니트 밑판(50)의 위에 한방향(Y방향)으로 부설된 가이드레일(94) 상에서 수평이동이 가능한 수직지지부재(96)의 상단부에 부착되어 있고, Y방향 구동기구(도시생략)에 의해 수직지지부재(96)와 일체로 되어 Y방향으로 이동하도록 되어 있다.

또한, 레지스트노즐 스캔아암(92)은, 레지스트노즐 대기부(90)에서 레지스트노즐(86)을 선택적으로 부착하기 위하여 Y방향과 직각을 이루는 X방향으로도 이동이 가능하고, X방향 구동기구(도시생략)에 의해 X방향으로도 이동하도록 되어 있다.

또한, 레지스트노즐 대기부(90)에 레지스트노즐(86)의 토출구가 용매환경실의 입구(90a)에 삽입되어 그 안에서 용매환경에 접촉됨으로써 노즐선단의 레지스트액이 굳거나 열화되지 않도록 하고 있다. 또한, 복수의 레지스트노즐(86)이 설치되어 예를들어 레지스트액의 종류에 따라 이들 노즐을 구별하여 사용할 수 있도록 하고 있다.

레지스트노즐아암(92)의 선단부(노즐아암(100))에는 웨이퍼표면으로의 레지스트액의 토출에 앞서 웨이퍼표면에 웨이퍼표면을 적시기 위한 용제, 예를들어 신나를 토출하는 신나노즐(101)이 부착되어 있다. 이 신나노즐(101)은 용제공급관(도시생략)을 매개로 하여 신나공급부에 접속되어 있다. 신나노즐(101)과 레지스트노 즐(86)은 레지스트노즐 스캔아암(92)의 Y 이동방향을 따라 직선상에 각각의 토출구가 위치하도록 설치되어 있다.

가이드레일(94) 위에는, 레지스트노즐 스캔아암(92)을 지지하는 수직지지부재(86) 뿐만이 아니고, 사이드 린스노즐 스캔아암(120)을 지지하여 Y방향으로 이동이 가능한 수직지지부재(122)도 설치되어 있다. 이 사이드 린스노즐 스캔아암(120)의 선단부에는 사이드린스용의 사이드 린스노즐(124)이 부착되어 있다. Y방향 구동기구(도시생략)에 의해 사이드 린스노즐 스캔아암(120) 및 사이드 린스노즐(124)은 컵(CP)의 측방에 설정된 사이드 린스노즐 대기위치(실선의 위치)와 스핀척(52)에 설치되어 있는 웨이퍼(W) 주변부의 바로 밑에 설정된 린스액 토출위치(점선의 위치)와의 사이에서 병렬이동 또는 직선이동하도록 되어 있다.

도 6은 레지스트 도포처리유니트(COT) 제어계의 구성을 나타내는 도이다. 도포처리유니트의 콘트롤러(133)는, 레지스트 도포처리유니트(COT) 내의 각 부를 제어하는 것으로서, 예를들어 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 구동모터(54), 레지스트액의 공급과 정지를 절환시키는 에어오퍼레이팅 밸브(130), 레지스트액을 석 백하는 석 백 밸브(131), 및 신나를 공급 또는 정지시키기 위한 신나공급부(132)를 제어하도록 되어 있다.

다음, 이와 같이 구성된 레지스트 도포처리유니트(COT)에 있어서의 레지스트액의 도포동작에 관하여, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 여기서는, 신나에 의한 이른바 프리웨트처리를 행하여 적은 양으로 레지스트막을 형성한다.

먼저, 레지스트 도포처리유니트(COT) 내의 컵(CP)의 바로 위로 웨이퍼(W)가 반입되어 그 후 웨이퍼(W)는 스핀척(52)에 의해 진공흡착되고, 이어서 도 8에 나타낸 바와 같이 레지스트도포의 일련의 처리(단계 1∼14)가 실행된다. 여기서, 웨이퍼(W)의 제 1면으로서의 표면에 레지스트액이 도포되고, 제 2면으로서의 뒷면에 스핀척이 흡착된 상태로 되어 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 단계 1에서는 노즐아암(100)의 이동이 개시되어 도 7A에 나타낸 바와 같이 신나노즐(101)의 토출구가 토출위치로서의 웨이퍼(W)의 거의 중심에 위치하도록 이동된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전은 정지되어 있다.

다음, 단계 2에서는, 신나노즐(101)로부터 신나(초산부틸 등의 휘발성이 높은 고휘발성 신나)가 웨이퍼(W)에 토출된다. 이 때에도 웨이퍼(W)의 회전은 정지되어 있다.

단계 3에서는, 도 7B에 나타낸 바와 같이, 노즐아암(100)이 이동되어 레지스트노즐(86)의 토출구가 웨이퍼(W)의 거의 중심에 위치하고, 신나노즐(101)이 웨이퍼(W)의 중심으로부터 벗어나듯이 이들 노즐위치는 이동된다. 이 때의 이동시간(Te) 동안, 여기서는 1.0초 동안 토출된 신나는 웨이퍼(W) 상에 방치되어 있다.

단계 4에서는, 단계 3의 노즐위치 이동직후에, 소정의 미소시간(Ts) 동안, 여기서는 0.1초 동안 웨이퍼(W)가 회전하여 웨이퍼(W) 상의 신나가 지름방향으로 확산된다. 이 웨이퍼(W)의 회전은 제 1 속도로서의 저속도, 여기서는 1000rpm의 회전속도로 이루어진다. 이에 의해, 레지스트액의 도포에 앞서 신나로 웨이퍼(W) 표면의 표면전체를 적시는 이른바 프리웨트처리를 실시한다. 여기서, 신나확산시의 웨이퍼(W)의 회전은 나중에 행하는 레지스트도포시의 웨이퍼(W)의 회전속도보다도 낮은 저속도에서 이루어지기 때문에, 신나의 건조는 거의 진행되지 않는다.

단계 5에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 제 2 속도로서의 고속도, 여기서는 4000rpm으로 절환시킨다. 이 때, 레지스트노즐(86)로부터 레지스트액이 웨이퍼(W)상에 토출된다. 웨이퍼(W) 상에 토출된 레지스트는, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 중심으로부터 주변을 향하여 확산되고, 이에 의해 웨이퍼(W) 상에 도포막으로서의 레지스트막이 형성된다.

이와 같이, 양 노즐(86, 101)의 이동시간(Te)(0.1초) 동안 토출된 신나가 웨이퍼(W) 상에 방치되고, 그 후의 미소시간(Ts) 동안, 여기서는 0.1초 동안에 웨이퍼(W) 상의 신나가 확산되고, 이 신나가 확산된 직후에 레지스트액이 토출되기 때문에 레지스트액의 토출직전, 여기서는 0.1초 전에 신나가 확산되게 된다. 이에 의해, 레지스트액의 토출시점에서는 고휘발성 신나를 사용한 경우에도 건조는 거의 진행되지 않는다. 특히, 웨이퍼(W) 주변부에 레지스트액이 도달한 때에도 고휘발성 신나는 웨이퍼(W) 상을 충분히 적시고 있기 때문에, 프리웨트처리를 충분히 행할 수 있다. 또한, 고휘발성 신나의 건조 전에 레지스트액을 도포하는 것이 가능하기 때문에, 신나의 기화열에 의한 웨이퍼(W)의 온도, 특히 웨이퍼 주변부의 온도저하가 적어서 웨이퍼 외주부의 막두께의 저하를 억제할 수 있다.

특히, 상기 미소시간(Ts)은 신나의 휘발을 극력 방지하는 관점에서 볼때 가능한 한 짧은 것이 좋고, 이 예에서와 같이 0.1초 정도로 충분히 짧은 시간으로 설정하는 것이 바람직하지만, 신나의 종류에 따라 적절히 조절할 수 있다.

단계 6에서는, 레지스트액의 적하가 종료된 후에 1초동안 웨이퍼(W)의 회전속도를 감속시켜 2000rpm의 회전속도로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이 감속에 의해, 도포된 레지스트액은 웨이퍼(W)의 외주부에도 중앙부와 마찬가지로 쌓이게 되어 레지스트막을 웨이퍼(W) 전역에 걸쳐 균일하면서도 소정의 두께로 분포시킬 수 있다. 또한, 각 웨이퍼(W)로의 레지스트액의 적하량을 적게한 경우에도 도포된 막의 막두께를 균일하면서도 소정의 두께로 조정할 수 있다.

단계 7에서는, 단계 6의 감속공정 후에 웨이퍼(W)의 회전속도를 3000rpm의 회전속도로까지 가속시켜 웨이퍼(W)를 25초 동안 회전시킨다. 이에 의해, 불필요한 레지스트액이 떨쳐져 떨어지게 된다. 이 때, 노즐아암(100)은 홈 포지션으로 되돌려진다.

단계 8에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 1500rpm의 회전속도로까지 감속시켜 웨이퍼(W)를 5초 동안 회전시킨다. 이 때, 사이드 린스노즐이 웨이퍼(W)의 가장자리부로부터 1mm만큼 내측으로 이동한다.

단계 9에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 1초 동안 사이드 린스노즐 및 백 사이드 린스노즐로부터 린스액을 토출시켜 웨이퍼(W)의 가장자리부를 세정한다.

단계 10에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 5초 동안 사이드 린스노즐 및 백 사이드 린스노즐로부터 린스액을 토출시켜 웨이퍼(W)의 가장자리부를 세정한다. 이 때, 사이드 린스노즐은 웨이퍼(W)의 가장자리부로부터 2mm만큼 내측의 위치로 이동한다. 또한, 백 사이드 린스노즐은 웨 이퍼(W)의 뒷면측에 웨이퍼(W)의 가장자리부로부터 2mm 내측으로 위치한다.

도 14는, 린스액에 의한 세정 전의 웨이퍼(W) 가장자리부의 부분확대도이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 레지스트액의 확산 후 웨이퍼(W) 가장자리부의 뒷측까지 레지스트액이 돌아들어간 상태로 되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 가장자리부의 레지스트막의 막두께는, 웨이퍼(W) 중앙부에 도포되어 있는 레지스트막의 막두께 보다도 두껍게 부풀어 있는 상태로 되어 있다. 단계 9, 10, 후술하는 단계 11에서, 이 웨이퍼(W)의 표면의 가장자리부의 부풀어 오른 레지스트막은 사이드 린스노즐(305)로부터 토출되는 린스액에 의해 제거된다. 또한, 단계 10에서 웨이퍼 뒷면의 가장자리부에 형성된 레지스트막은 백 사이드 린스노즐(304)로부터 토출되는 린스액에 의해 제거된다.

단계 11에서는, 사이드 린스노즐로부터 린스액을 토출하면서 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 1초 동안 웨이퍼(W)의 가장자리부를 세정한다. 이 때, 사이드 린스노즐은 웨이퍼(W)의 가장자리부로부터 1mm만큼 내측으로 돌려보내진다. 백 사이드 린스노즐로부터의 린스액의 토출은 정지되어 있다.

그 후, 단계 12에서는 사이드 린스노즐로부터의 린스액 토출이 정지된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전속도는 바뀌지 않고 1초 동안 웨이퍼(W)는 회전한다.

단계 13에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 가속시켜 2000rpm의 회전속도에서 웨이퍼(W)를 5초 동안 회전시킨다. 이 때, 사이드 린스노즐은 홈 포지션으로 되돌려진다. 이와 같이, 사이드 린스노즐을 홈 포지션으로 돌려보내기 전에 린스액의 토출을 정지하는 공정을 설치하고 있기 때문에, 사이드 린스노즐로부터 린스액이 웨이퍼(W)에 부주의하게 떨어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 단계 13에 있어서, 사이드 린스노즐의 홈 포지션으로 돌려보내는 것과 동시에 웨이퍼(W)의 회전속도를 가속시킴으로써 백 린스 및 사이드 린스의 린스액이 떨쳐져 떨어지게 된다.

이와 같은 단계가 전부 종료된 후, 단계 14에 있어서 웨이퍼(W)의 회전이 감속되고 정지됨으로써 도포처리공정이 종료된다.

다음, 제 2 실시예에 있어서의 도포현상처리시스템에 관하여 설명하기로 한다. 제 2 실시예는, 상술한 제 1 실시예와 비교하여 레지스트 도포처리유니트에 있어서의 레지스트액의 도포동작이 상이하다고 할 수 있고, 같은 점에 관하여는 설명을 생략하기로 한다. 제 1 실시예에서는, 단계 3에 나타낸 바와 같이 노즐의 이동 중에 웨이퍼(W)는 회전하지 않고 신나는 웨이퍼(W) 상에 방치된 상태로 되어 있고, 나중에 단계 4에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)를 저속도로 회전시키고 있다. 이에 비하여 제 2 실시예에서는 노즐의 이동 중에 웨이퍼(W)를 저속으로 회전시키고 있는 점이 제 1 실시예와 다르다. 이하, 제 2 실시예에 있어서의 레지스트액의 도포동작을 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 단계 1에서는 제 1 실시예와 마찬가지로 노즐아암(100)의 이동이 개시되어 도 7A에 나타낸 바와 같이 신나노즐(101)의 토출구가 토출위치로서의 웨이퍼(W)의 거의 중심에 위치하도록 이동된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전은 정지되어 있다.

다음, 단계 2에서의 제 1 실시예와 마찬가지로, 신나노즐(101)로부터 신나(초산부틸 등의 휘발성이 높은 고휘발성 신나)가 웨이퍼(W)에 토출된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전은 정지되어 있다.

단계 3, 단계 4에서는, 도 7B에 나타낸 바와 같이 노즐아암(100)은 레지스트노즐(86)의 토출구가 웨이퍼(W)의 거의 중심에 위치하도록 이동하고, 신나노즐(101)이 웨이퍼(W)의 중심으로부터 벗어나듯이 이들 노즐위치를 이동시킨다. 이 때의 이동시간 동안, 여기서는 1.0초 중의 처음 0.9초 동안, 단계 3에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전은 정지되어 있다. 나머지의 0.1초 동안은 단계 4에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)가 소정의 저속도, 여기서는 1000rpm으로 회전되어 웨이퍼(W) 상의 신나가 지름방향으로 확산된다. 이에 의해, 레지스트액의 도포에 앞서 신나로 웨이퍼(W) 표면의 표면전체를 적시는 이른바 프리웨트처리를 실시한다. 이와 같이, 노즐아암의 이동 중에 신나의 확산을 행하기 때문에 노즐아암의 이동과 신나의 확산을 따로따로 행하는 제 1 실시예와 비교하여 전체적인 처리시간을 단축시키는 것이 가능하다.

단계 5에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로 웨이퍼(W)를 고속회전, 여기서는 4000rpm으로 절환시켜 회전시키면서 레지스트노즐(86)로부터 레지스트액을 웨이퍼(W)에 토출시킨다. 웨이퍼(W) 상에 공급된 레지스트는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 중심으로부터 주변을 향하여 확산되고, 이에 의해 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다.

이와 같이, 양 노즐(86, 101)의 이동시간(1.0초) 동안에 웨이퍼(W) 상의 신 나가 확산되고, 이 신나가 확산된 직후에 레지스트액이 토출되기 때문에 레지스트액의 토출직전(0.1초 전)에 신나가 확산되게 된다. 이에 의해, 레지스트액의 토출시점에서는 이와 같이 고휘발성 신나를 사용한 경우에도 건조는 거의 진행되지 않는다. 특히, 웨이퍼(W) 주변부에 레지스트액이 도달한 때에도 고휘발성 신나는 웨이퍼(W) 상을 충분히 적시고 있기 때문에, 프리웨트처리를 충분히 행할 수 있다. 또한, 고휘발성 신나의 건조 전에 레지스트액을 도포하는 것이 가능하기 때문에 신나의 기화열에 의한 웨이퍼(W)의 온도, 특히 웨이퍼 주변부의 온도저하가 적어서 웨이퍼 가장자리부의 막두께의 저하를 억제할 수 있다.

특히, 신나의 확산이 이루어지는 시간은 신나의 휘발을 극력 방지하는 관점에서 볼때 가능한 한 짧은 것이 좋고, 이 예에서와 같이 0.1초 정도로 충분히 짧은 시간으로 설정하는 것이 바람직하지만, 신나의 종류에 따라 적절히 조절할 수 있다.

단계 6에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로 레지스트액의 적하가 종료된 후에 웨이퍼(W)의 회전속도를 1초 동안 감속시켜 2000rpm의 회전속도로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이 감속에 의해, 도포된 레지스트액은 웨이퍼(W)의 가장자리부에도 중앙부와 마찬가지로 쌓이게 되어, 레지스트막을 웨이퍼(W) 전역에 걸쳐 균일하면서도 소정의 두께로 분포시킬 수 있다. 또한, 각 웨이퍼(W)로의 레지스트액의 적하량을 적게한 경우에도 도포한 막의 막두께를 균일하면서도 소정의 두께로 조정할 수 있다.

단계 7에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로 단계 6의 감속공정 후에 웨이퍼(W) 의 회전속도를 3000rpm의 회전속도로까지 가속시켜 웨이퍼(W)를 25초 동안 회전시킨다. 이에 의해, 불필요한 레지스트액이 떨쳐져 떨어지게 된다. 이 때, 노즐아암(100)은 홈 포지션으로 되돌려진다.

단계 8에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 회전속도를 1500rpm의 회전속도로까지 감속시켜 5초 동안 회전시킨다. 이 때, 사이드 린스노즐이 웨이퍼(W)의 가장자리부로부터 1mm만큼 내측으로 이동한다.

단계 9에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 1초 동안 사이드 린스노즐로부터 린스액을 토출시켜 웨이퍼(W)의 가장자리부를 세정한다.

단계 10에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 5초 동안 사이드 린스노즐 및 백 사이드 린스노즐로부터 린스액을 토출시켜 웨이퍼(W)의 가장자리부를 세정한다. 이 때, 사이드 린스노즐은 웨이퍼(W)의 가장자리로부터 2mm만큼 내측의 위치로 이동한다. 또한, 백 사이드 린스노즐은 웨이퍼(W)의 뒷면 측에 웨이퍼(W)의 가장자리로부터 2mm 내측으로 위치한다.

단계 11에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로 사이드 린스노즐로부터 린스액을 토출하면서 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 1초 동안 웨이퍼(W)의 주변부를 세정한다. 이 때, 사이드 린스노즐은 웨이퍼(W) 가장자리로부터 1mm만큼 내측으로 되돌려진다. 백 사이드 린스노즐로부터의 린스액의 토출은 정지되어 있다.

그 후, 단계 12에서는 제 1 실시예와 마찬가지로 사이드 린스노즐로부터의 린스액 토출이 정지된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전속도는 바뀌지 않고 1초 동안 웨이퍼(W)는 회전한다.

단계 13에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 회전속도를 가속시켜 2000rpm의 회전속도에서 웨이퍼(W)를 5초 동안 회전시킨다. 이 때, 사이드 린스노즐은 홈 포지션으로 되돌려 보내진다. 이와 같이, 사이드 린스노즐을 홈 포지션으로 돌려보내기 전에 린스액의 토출을 정지하는 공정을 설치하고 있기 때문에, 사이드 린스노즐로부터 린스액이 웨이퍼(W)에 부주의하게 떨어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 단계 13에 있어서, 사이드 린스노즐의 홈 포지션으로 돌려보내는 것과 동시에 웨이퍼(W)의 회전속도를 가속시킴으로써 백 린스 및 사이드 린스의 린스액이 떨쳐져 떨어지게 된다.

다음, 제 3 실시예에 있어서의 도포현상처리시스템에 관하여 설명한다. 제 3 실시예는, 상술한 제 1 실시예와 비교하여 레지스트 도포처리유니트의 구조가 일부 상이하다고 할 수 있고, 같은 점에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

제 3 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트는, 도 10에 나타낸 바와 같이 제 1 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트에 웨이퍼(W)의 주변부에 대하여 N₂가스를 뿜어내는 N₂가스 공급수단(201)이 더 배치되어 있는 구조로 되어 있다.

도 10A에 나타낸 바와 같이, 신나가 웨이퍼(W) 상에 공급될 때에는 N₂가스 공급수단(201)의 동작은 정지되어 있다. 그리고, 도 10B에 나타내는 바와 같이 도 8의 단계 4에 있어서의 신나 확산시에 웨이퍼의 가장자리부로 N₂가스 공급수단(201)으로부터 N₂가스가 뿜어진다. 이에 의해, 특히 신나의 기화의 진행이 현저한 웨이퍼(W)의 주변부의 건조를 더 늦출 수가 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 주변부에 레지스트액이 도달한 때에도 고휘발성 신나는 웨이퍼(W) 상을 충분히 적시고 있어서 프리웨트처리를 충분히 행할 수 있다.

다음, 제 4 실시예에 있어서의 도포현상처리시스템에 관하여 설명하기로 한다. 제 4 실시예는 상술한 제 1 실시예와 비교하여 레지스트 도포처리유니트의 구조가 일부 상이하다고 할 수 있고, 같은 점에 관하여는 설명을 생략하기로 한다.

제 4 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트는, 도 11에 나타낸 바와 같이 제 1 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트에 웨이퍼(W)의 주변부를 가열하는 가열수단(202)이 더 배치되어 있다. 이 가열수단(202)은 웨이퍼(W)를 감싸듯이 형성되어 있다. 가열수단(202)은 레지스트 도포처리유니트 내의 온도를 예를들어 23℃로 하였을 때, 이 온도보다 1∼2℃ 높게 웨이퍼(W)의 주변부를 가열하도록 온도가 설정되어 있다. 이 가열수단(202)은 적어도 신나의 확산시에 구동하도록 하면 좋다. 웨이퍼(W)의 주변부는 특히 신나의 휘발이 현저하기 때문에 신나의 기화열에 의한 온도저하가 일어나기 쉬워 레지스트막의 막두께 면내균일성이 낮아지는 경향이 있다. 이에 대하여, 제 4 실시예에 있어서는 가열수단(202)을 배치함으 로써 신나의 기화에 의한 웨이퍼(W) 주변부의 온도저하를 더 억제시킬 수 있기 때문에 레지스트막의 면내균일성을 향상시킬 수 있다.

다음, 제 5 실시예에 있어서의 도포현상처리시스템에 관하여 설명하기로 한다. 제 5 실시예는 상술한 제 1 실시예의 레지스트 도포처리유니트와 비교하여 구조가 일부 상이한 점, 이에 의한 레지스트 도포동작이 일부 다른 점에 있어서 상이하다고 할 수 있고, 같은 점에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

제 5 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트는, 도 12, 13에 나타낸 바와 같이 레지스트 노즐(386)과 사이드 린스노즐(302)이 거의 웨이퍼(W)의 반경정도의 거리를 가지고 배치되어, 양 노즐이 연동되는 점에서 제 1 실시예와 다르다. 도 12, 도 13에 나타내는 바와 같이 신나노즐(301)은 레지스트노즐 스캔아암(392)의 선단부에 부착되어 있다. 신나노즐(301)은 레지스트노즐아암(300)을 매개로 하여 사이드린스노즐(302) 및 레지스트노즐(386)에 접속되어 있다. 레지스트노즐 스캔아암(392)은, 유니트 밑판의 위에 한방향(Y방향)으로 부설된 가이드레일(94) 상에서 수평이동할 수 있는 수직지지부재(96)의 상단부에 부착되어 있고, Y방향 구동기구(도시생략)에 의해 수직지지부재(96)와 일체로 Y방향으로 이동하도록 되어 있다. 또한, 도 12, 도 13에는 백 사이드 린스노즐(304)이 도시되어 있다. 백 사이드 린스노즐(304)은 웨이퍼(W)의 배면하부와 웨이퍼(W)의 외측과의 사이를 수평방향으로 이동할 수 있도록 설정되어 있다. 제 5 실시예에 있어서의 레지스트 도포동작에 관하여는 도 13, 도 15를 사용하여 설명한다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 단계 1에서는 노즐아암(300)의 이동이 개시되어 신나노즐(301)의 토출구가 토출위치로서의 웨이퍼(W)의 거의 중심에 위치하도록 이동된다. 레지스트노즐(386)은 웨이퍼(W)의 주변부 근처에 위치한다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전은 정지되어 있다. 백 린스노즐은 홈 위치에 위치되어 있다.

다음, 단계 2에서는 도 13A에 나타낸 바와 같이 신나노즐(301)로부터 신나, 예를들어 초산부틸 등의 휘발성이 높은 고휘발성 신나가 웨이퍼(W)에 토출된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전은 정지되어 있다.

단계 3에서는, 도 13B에 나타낸 바와 같이 노즐아암(300)이 이동하여 레지스트노즐(386)의 토출구는 웨이퍼(W)의 거의 중심에 위치하고, 신나노즐(301) 및 사이드 린스노즐(302)이 웨이퍼(W) 주변부의 근처에 위치된다. 구체적으로는, 사이드 린스노즐(302)은 웨이퍼 가장자리로부터 1mm 정도의 내측에 위치하고 있다. 이 때의 노즐아암의 이동시간(Te) 동안, 여기서는 0.1초 동안, 토출된 신나는 웨이퍼 상에 방치되어 있다.

단계 4에서, 레지스트노즐(386)의 토출구는 웨이퍼(W)의 거의 중심에 위치한다. 노즐위치의 이동직후에 소정의 미소시간(Ts) 동안, 여기서는 0.1초 동안에 웨이퍼(W)가 소정의 저속도, 여기서는 1000rpm으로 회전되어 웨이퍼(W) 상의 신나가 지름방향으로 확산된다. 이에 의해, 레지스트액의 도포에 앞서 신나로 웨이퍼(W) 표면의 표면전체를 적시는 이른바 프리웨트처리를 행한다.

단계 5에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 고속회전, 여기서는 4000rpm으로 절환시켜 회전시키면서, 레지스트노즐(386)로부터 레지스트액을 웨이퍼(W)에 토출시킨다. 웨이퍼(W) 상에 공급된 레지스트는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 중심으로부터 주변을 향하여 확산되고, 이에 의해 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다.

단계 6에서는, 레지스트액의 적하종료 후에 웨이퍼(W)의 회전속도를 1초 동안만 감속시켜 2000rpm의 회전속도로 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이 감속에 의해 도포된 레지스트액은 웨이퍼(W)의 외주부에도 중앙부와 마찬가지로 쌓이게 되어 레지스트막을 웨이퍼(W) 전역에 걸쳐 균일하면서도 소정의 두께로 분포시키는 것이 가능하여, 각 웨이퍼(W)에 대한 레지스트 적하량을 적게한 경우에도 도포된 막의 막두께를 균일하면서도 소정의 두께로 조정할 수 있다.

단계 7에서는, 단계 6의 감속공정 후에 웨이퍼(W)의 회전속도를 3000rpm의 회전속도로까지 가속시켜 웨이퍼(W)를 25초 동안 회전시킨다. 이에 의해, 불필요한 레지스트액이 떨쳐져 떨어지게 된다. 이 때, 백 노즐(304)은 도 13B에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 뒷면의 주변부 근처에 위치되도록 이동한다.

단계 8에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 1500rpm의 회전속도로까지 감속시켜 2초 동안 회전시킨다. 또한, 도 13B에 나타낸 바와 같이 사이드 린스노즐(302)로부터는 린스액이 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 토출된다. 이 때, 백 린스(304)는 도 13B에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 뒷면의 주변부 근처에 위치한다. 여기서, 사이드 린스노즐(302)과 레지스트노즐(386)은 거의 웨이퍼 반경 정도의 거리를 가지고 배치되어 있기 때문에, 레지스트액 확산 후 바로 사이드 린스노즐(302)로부터 린스액을 토출할 수 있다. 따라서, 제 1 실시예와 비교하여, 제 1 실시예의 도 8의 단계 8에 있어서의 사이드 린스노즐의 이동시간을 삭제하는 것이 가능하기 때문에 전체적으로 처리시간을 단축시킬 수 있다.

단계 9에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 5초 동안 사이드 린스노즐 및 백 사이드 린스노즐로부터 린스액을 토출시켜 웨이퍼(W)의 가장자리부를 세정한다. 이 때, 사이드 린스노즐은 웨이퍼(W)의 가장자리부로부터 2mm만큼 내측의 위치로 이동한다. 또한, 백 린스노즐은 웨이퍼(W)의 뒷면측에 웨이퍼(W)의 가장자리부로부터 2mm 내측에 위치된다.

단계 10에서는, 사이드 린스노즐로부터 린스액을 토출시키면서 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 웨이퍼(W)를 회전시킨 상태에서 1초 동안 웨이퍼(W)의 주변부를 세정한다. 이 때, 사이드 린스노즐은 웨이퍼(W)의 가장자리부로부터 1mm만큼 내측의 위치로 돌려보내진다. 백 사이드 린스노즐로부터의 린스액의 토출은 정지되어 있다.

그 후, 단계 11에서는, 사이드 린스노즐로부터의 린스액의 토출이 정지된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전속도를 바꾸지 않고 1초 동안 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 또한, 노즐아암은 홈 위치까지의 이동을 개시한다.

단계 12에서는, 웨이퍼(W)의 회전속도를 가속시켜 2000rpm의 회전속도에서 웨이퍼(W)를 5초 동안 회전시킨다. 웨이퍼(W)의 회전속도를 가속시킴으로써 백 린스 및 사이드 린스의 린스액이 떨쳐져 떨어지게 된다.

이들 단계가 전부 종료된 후, 단계 13에서 웨이퍼(W)의 회전속도가 감속되고 정지됨으로써 도포처리공정이 종료된다.

덧붙여 설명하면, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러 종류로 변형이 가능하다. 예를들어 상기 실시예에서는, 반도체웨이퍼에 레지스트액을 도포하 는 도포장치에 관하여 설명하였지만, 반도체웨이퍼 이외의 다른 피처리기판, 예를들어 LCD기판에 레지스트액을 도포하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 도포막으로서도 레지스트막에 한정되지 않고 폴리이미드막 등의 다른 종류의 막이어도 좋다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판에 용제를 토출시킨 후 노즐위치를 기판상으로 이동시켜 도포액 토출노즐을 기판상의 토출위치에 위치시키는 한편, 이 이동시간 동안에 토출된 용제를 기판상에 방치하고, 이어서 기판을 저속으로 회전시켜 기판상의 용제를 확산시키고, 그 후 도포액을 토출하고 있기 때문에, 도포액의 토출직전에 용제를 확산시키게 됨으로써 용제로서 고휘발성 신나를 사용하는 경우에도 도포액의 토출시점에서는 용제의 건조가 거의 진행되지 않고, 기판주변부에 도포액이 도달한 때에도 고휘발성 신나는 기판상을 충분히 적시고 있어서 프리웨트처리의 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 또한, 용제가 기판으로부터 휘발되어 버리기 전에 도포액을 도포할 수 있기 때문에, 용제의 기화열에 의한 기판의 온도, 특히 기판주변부의 온도저하가 적고, 기판외주부의 막두께의 저하를 억제할 수 있다.

Claims

처리실 내에 수용되는 제 1면과 제 2면을 갖추는 기판의 상기 제 1면 상에 도포액을 토출하여 도포막을 형성하는 도포막 형성방법에 있어서,

용제토출노즐을 상기 기판상의 토출위치에 위치시켜, 상기 용제토출노즐로부터 상기 제 1면 상으로 용제를 토출하는 단계와,

상기 기판을 회전시켜 상기 제 1면 상의 상기 용제를 확산시키는 단계와,

도포액 토출노즐을 상기 기판상의 상기 토출위치에 위치시켜 상기 기판을 회전시키면서 상기 용제가 기화되기 전에 상기 도포액 토출노즐로부터 상기 제 1면 상으로 상기 도포액을 토출하여 상기 도포막을 형성하는 단계를 구비하고,

상기 제 1면 상으로 상기 용제를 토출하는 단계 후에 있어서, 상기 제 1면 상의 용제를 확산시키는 단계 전에 상기 제 1면 상의 상기 용제를 방치하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 1에 있어서,

상기 용제를 확산시키는 단계는, 상기 기판을 제 1 속도로 회전시킴으로써 이루어지고,

상기 도포막을 형성하는 단계는, 상기 제 1 속도보다 빠른 제 2 속도로 상기 기판을 회전시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 2에 있어서,

상기 기판을 상기 제 1 속도로 회전시키는 시간은, 상기 용제를 방치하는 시간에 비하여 충분히 짧은 시간으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 제 1면 상의 상기 용제를 확산시키는 단계 동안에 상기 도포액 토출노즐을 상기 기판 상의 상기 토출위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 1에 있어서,

상기 기판의 상기 제 1면의 가장자리부에 질소가스를 뿜어내는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 1에 있어서,

상기 기판의 상기 제 1면의 가장자리부는 가온수단에 의해 가온되는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 7에 있어서,

상기 가온수단은, 상기 처리실 내의 온도보다 1∼2℃ 높은 온도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 1에 있어서,

상기 용제토출노즐과 상기 도포액 토출노즐은, 연동되어 상기 기판상을 이동하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 1에 있어서,

상기 도포막을 형성하는 단계 후에, 상기 제 1면의 가장자리부로 린스액 토출노즐로부터 린스액을 토출하는 단계를 더 구비하고,

상기 도포액 토출노즐과 상기 린스액 토출노즐은, 상기 기판의 약 반경정도의 간격을 가지고 배치되며, 연동되어 상기 기판상을 이동하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
도포장치에 있어서,

제 1면과 제 2면을 갖추는 기판을 속도를 변화시키면서 회전시키는 회전수단과,

상기 제 1면 상에 용제를 토출하는 용제토출노즐과,

상기 용제토출노즐에 상기 용제를 공급하는 용제공급부와,

상기 제 1면 상에 도포액을 토출하는 도포액 토출노즐과,

상기 도포액 토출노즐에 상기 도포액을 공급하는 도포액 공급부와,

상기 용제토출노즐 및 상기 도포액 토출노즐을 보지하고, 이동시키는 노즐아암과,

상기 회전수단, 상기 노즐아암, 상기 용제공급부, 및 상기 도포액 공급부를 제어하는 제어수단을 구비하고,

상기 제어수단은,

상기 노즐아암을 제어하여 상기 용제토출노즐을 상기 제 1면 상의 토출위치에 위치시키고,

상기 회전수단을 제어하여 상기 기판의 회전을 정지시킨 상태에서 상기 용제공급부를 제어하여 상기 제 1면 상으로 상기 용제토출노즐로부터 상기 용제를 토출시키고,

상기 회전수단을 제어하여 상기 용제토출노즐로부터 상기 용제가 토출될 때부터 소정시간 기판의 회전을 정지시킨 상태를 유지하고, 그 후 상기 회전수단을 제어하여 상기 기판을 회전시켜 상기 용제를 확산시키고,

상기 노즐아암을 제어하여 상기 도포액 토출노즐을 상기 제 1면 상의 상기 토출위치에 위치시키고,

상기 도포액 공급부를 제어하여 상기 제 1면 상으로 상기 도포액 토출노즐로부터 상기 도포액을 토출시키고,

상기 용제가 기화되기 전에 상기 회전수단을 제어하여 상기 기판을 회전시켜 상기 도포액을 확산시키는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 11에 있어서,

상기 용제의 확산은 상기 기판을 제 1 속도로 회전시킴에 의해 이루어지고,

상기 도포액의 확산은 상기 제 1 속도보다 빠른 제 2 속도로 상기 기판을 회전시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 11에 있어서,

상기 제어수단은,

상기 회전수단을 제어하여, 상기 도포액 토출노즐을 상기 제 1면 상의 상기 토출위치에 위치시킬 때까지의 동안에 상기 기판의 회전을 정지시킨 상태를 유지하고, 그 후 상기 기판을 회전시켜서 상기 용제를 확산시키는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 12에 있어서,

상기 제어수단은,

상기 회전수단을 제어하여, 상기 도포액 토출노즐을 상기 제 1면 상의 상기 토출위치로 위치시킬 때까지의 동안에 상기 기판을 제 1 속도로 회전시켜 상기 용제를 확산시키는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 11에 있어서,

상기 제 1면의 가장자리부에 질소가스를 뿜어내는 질소가스 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 11에 있어서,

상기 제 1면의 가장자리부를 가온하는 가온수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 16에 있어서,

상기 기판을 수용하는 처리실을 더 구비하고,

상기 가온수단은 상기 처리실 내의 온도보다 1∼2℃ 높은 온도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 11에 있어서,

상기 기판의 가장자리부로 린스액을 공급하는 린스노즐을 더 구비하고,

상기 용제토출노즐과 상기 린스노즐은 상기 기판의 거의 반경만큼의 간격을 가지고 상기 노즐아암에 의해 보지되는 것을 특징으로 하는 도포장치.