KR101361300B1

KR101361300B1 - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR101361300B1
Application number: KR1020080038317A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 데라다; 가즈오 사카모토; 다케시 우에하라
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2014-02-11
Also published as: US8006636B2; JP2009032777A; US20090025637A1; KR20090012037A; JP4969353B2

Abstract

본 발명은 피처리 기판의 적절한 회전수에 의한 처리를 최적으로 하고, 막 두께의 균일화를 도모하며, 막질의 저하를 억제하고, 또한, 미스트의 기판에의 재부착을 방지하는 것을 과제로 한다.

웨이퍼(W)를 유지하는 스핀척(40)과, 스핀척(40)을 회전 구동하는 모터(41)와, 웨이퍼에 레지스트액을 공급하는 레지스트 노즐(42)과, 스핀척을 수용하는 상단이 개구된 처리 용기(43)와, 처리 용기의 저부로부터 배기하는 배기 수단(44)을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 처리 용기의 내주측에 배치되어, 웨이퍼의 표면측의 기류를 배기 수단측으로 흐르게 하는 다익 원심팬(50)과, 모터와 다익 원심팬의 구동 전원(51a)에 접속되어, 웨이퍼의 회전수에 대응하여 다익 원심팬의 회전수를 제어하는 컨트롤러를 구비한다. 컨트롤러로부터의 제어 신호에 의해 다익 원심팬을 회전시켜, 웨이퍼의 회전에 의해 생기는 웨이퍼 표면 상의 둘레 방향으로 흐르는 난기류를, 방사 방향으로 흐르는 층기류로 보정한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 예를 들면 반도체 웨이퍼나 LCD 유리 기판 등의 기판에 처리액을 공급하여 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에서의 포토리소그래피 기술에서는, 기판 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함)의 표면에 도포액인 레지스트액을 도포하고, 이에 따라 형성된 레지스트막을 소정의 회로 패턴에 따라서 노광시켜, 이 노광 패턴을 현상 처리함으로써 레지스트막에 원하는 회로 패턴을 형성하는, 일련의 공정에 의해서 행해지고 있다.

일반적으로, 레지스트 도포 장치나 현상 처리 장치에서는, 스피너 방식(spinner)이 채용되고 있고, 레지스트액이나 현상액 등의 처리액을 웨이퍼 표면에 공급(토출, 적하)하고, 웨이퍼를 회전하여 웨이퍼 표면에 처리액막을 형성하여, 처리를 실시하고 있다. 이때, 웨이퍼를 수용하는 처리 용기의 하부로부터 배기하고 있다.

그러나, 특히 대형 웨이퍼(예를 들면, 300 ㎜보다 큰 사이즈의 웨이퍼)에서는, 프로세스 처리에 적정한 회전으로 처리할 수 없는 문제나, 처리 용기의 대형화 에 따라 일률적인 배기를 행할 수 없고, 처리 중에 발생하는 미스트의 웨이퍼에의 재부착의 문제가 있다.

또, 레지스트 도포에서는, 더욱 적절한 회전을 행하면, 고속 회전에 따라 웨이퍼의 외주부의 주속도가 빨라지고, 저속 회전 시에 웨이퍼의 방사 방향으로 흐르는 층류역과, 고속 회전 시에 웨이퍼의 둘레 방향으로 흐르는 난류역의 경계에 막 두께를 불균일하게 하여 막질을 저하시키는 영역이 출현한다. 즉, 층류와 난류의 경계역에서는, 둘레 방향류에서 에크만 나선 소용돌이가 발생하고, 이 에크만 나선 소용돌이가 막 두께를 불균일하게 하여 막질을 저하시키고 있다.

종래에서는, 처리 용기의 내주에, 웨이퍼측이 개방된 환형 링부를 설치하고, 이 환형 링부에, 웨이퍼의 회전 방향으로부터 바깥쪽을 따라서 다수의 방사형 핀을 갖는 다익(多翼) 원심팬을 배치하여, 미스트의 웨이퍼에의 재부착을 방지하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제4-303919호 공보(특허청구범위, 도 1).

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 웨이퍼의 적절한 회전수에 의한 처리를 행할 수 없고, 막 두께의 불균일에 의한 막질의 저하는 해결할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 적절한 회전수에 의한 처리를 최적으로 할 수 있고, 막 두께의 균일화를 도모할 수 있으며, 막질의 저하를 억제하고, 또한, 미스트의 기판에의 재부착을 방지할 수 있도록 한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 기판 처리 장치는, 피처리 기판을 회전 가능하게 유지하는 유지 수단과, 이 유지 수단을 회전 구동하는 회전 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피처리 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 노즐과, 상기 유지 수단을 수용하는 상단이 개구된 처리 용기와, 이 처리 용기의 저부로부터 배기하는 배기 수단을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기의 내주측에 배치되어, 피처리 기판의 표면측의 기류를 상기 배기 수단측으로 흐르게 하는 다익 원심팬과, 상기 회전 수단과 다익 원심팬의 구동부에 접속되어, 상기 회전 수단에 의한 피처리 기판의 회전수에 대응하여 다익 원심팬의 회전수를 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단으로부터의 제어 신호를 상기 다익 원심팬에 전달하여, 상기 피처리 기판의 회전에 의해 생기는 피처리 기판 표면 상의 둘레 방 향으로 흐르는 난기류를, 방사 방향으로 흐르는 층기류로 보정 가능하게 형성하여 이루어진 것을 특징으로 한다(청구항 1).

이와 같이 구성함으로써, 피처리 기판의 회전수에 대응하여 다익 원심팬의 회전수를 제어할 수 있기 때문에, 피처리 기판의 회전에 따라 처리 용기 내에서 발생하는 기류의 양에 맞춘 적절한 양을 배기할 수 있고, 피처리 기판의 고속 회전 시에 생기는 피처리 기판의 둘레 방향으로 흐르는 난기류를, 피처리 기판의 방사 방향(반경 방향)으로 흐르는 층기류로 보정할 수 있다. 또한, 피처리 기판의 회전에 따라 처리 용기 내에서 발생하는 기류의 양에 맞춘 적절한 양을 배기함으로써, 미스트를 효율적으로 회수할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 다익 원심팬을, 상기 유지 수단에 유지된 피처리 기판의 표면을 포함하는 높이 위치에 배치하는 것이 바람직하다(청구항 2).

이와 같이 구성함으로써, 피처리 기판의 표면 상에 생기는 난기류를, 효율적으로 피처리 기판의 방사 방향으로 흐르는 층기류로 보정할 수 있다.

또한, 상기 다익 원심팬은, 상기 처리 용기의 내주측에 배치되는 환형 전자(電磁) 코일과, 다수의 방사형 핀을 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체의 외주에 장착되어, 상기 환형 전자 코일의 내방측에 대치하는 환형 자석과, 상기 처리 용기의 내주측에 스러스트 베어링(thrust bearing)을 통해 상기 팬 본체를 회전 가능하게 지지하는 지지체를 구비하고, 또한, 상기 처리 용기의 내주면에 돌출되어 설치되는 적재부에 적재되어 있는 것이 바람직하다(청구항 3). 이 경우, 상기 환형 전자 코일을 장착하는 코일 유지체를 더 구비하고, 이 코일 유지체와, 상기 팬 본체, 환형 자석, 스러스트 베어링 및 지지체를, 각각 처리 용기에 대하여 착탈 가능하게 형성하는 것이 바람직하다(청구항 4).

이와 같이 구성함으로써, 별도로 다익 원심팬의 모터를 설치할 필요가 없어진다(청구항 3). 이 경우, 환형 전자 코일을 장착하는 코일 유지체와, 팬 본체, 환형 자석, 스러스트 베어링 및 지지체를, 각각 처리 용기에 대하여 착탈 가능하게 형성함으로써, 다익 원심팬을 구성하는 부품의 처리 용기에의 부착 및 분리를 가능하게 할 수 있다(청구항 4).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는, 상기와 같이 구성되기 때문에, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 피처리 기판의 회전수에 대응하여 다익 원심팬의 회전수를 제어함으로써, 피처리 기판의 고속 회전 시에 생기는 피처리 기판의 둘레 방향으로 흐르는 난기류를, 피처리 기판의 방사 방향(반경 방향)으로 흐르는 층기류로 보정할 수 있기 때문에, 피처리 기판 표면에 형성되는 막 두께의 균일화를 도모할 수 있고, 막질의 저하를 억제할 수 있다. 또, 피처리 기판의 회전에 따라 처리 용기 내에서 발생하는 기류의 양에 맞춘 적절한 양을 배기함으로써, 미스트를 효율적으로 회수할 수 있기 때문에, 미스트의 피처리 기판에의 재부착을 방지할 수 있다.

(2) 청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 피처리 기판의 표면 상에 생기는 난기류를, 효율적으로 피처리 기판의 방사 방향으로 흐르는 층기류로 보정할 수 있기 때문에, 상기 (1)에 더하여, 또한 피처리 기판 표면에 형성되는 막 두께의 균일화를 도모할 수 있고, 막질의 저하를 억제할 수 있고, 또한, 미스트의 피처리 기판에의 재부착을 방지할 수 있다.

(3) 청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 별도로 다익 원심팬의 모터를 설치할 필요가 없기 때문에, 상기 (1), (2)에 더하여, 또한 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

(4) 청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 다익 원심팬을 구성하는 부품의 처리 용기에의 부착 및 분리를 가능하게 할 수 있기 때문에, 상기 (3)에 더하여, 또한 다익 원심팬 및 처리 용기를 용이하게 보수·점검할 수 있고, 장치의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.

이하에, 본 발명의 최량의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 여기서는, 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 반도체 웨이퍼의 레지스트 도포·현상 처리 장치에 적용한 경우에 대해서 설명한다.

도 1은 상기 레지스트 도포·현상 처리 장치의 일례를 도시하는 개략평면도, 도 2는 그것의 개략 사시도, 도 3은 그것의 개략 단면도이다.

상기 레지스트 도포·현상 처리 장치는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)[이하, 웨이퍼(W)라 함]가 예를 들면 13장 밀폐 수용된 캐리어(20)를 반입 반출하기 위한 캐리어 블록(S1)과, 복수개 예를 들면 5개의 단위 블록(B1∼B5)을 세로로 배열하여 구성된 처리 블록(S2)과, 노광 장치(S4)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하 는 인터페이스 블록(S3)을 구비하고 있다.

상기 캐리어 블록(S1)에는, 복수개(예를 들면 4개)의 캐리어(20)를 적재할 수 있는 적재대(21)와, 이 적재대(21)로부터 볼 때 전방의 벽면에 설치되는 개폐부(22)와, 개폐부(22)를 통해 캐리어(20)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내기 위한 트랜스퍼 아암(C)이 설치되어 있다. 이 트랜스퍼 아암(C)은, 후술하는 기판 수납부를 구성하는 선반 유닛(U5)에 설치된 전달 스테이지(TRS1, TRS2)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하도록, 수평 X, Y방향 및 연직 Z방향으로 이동 가능하게, 또 연직축 주위에 회전 가능하고 이동 가능하게 구성되어 있다.

캐리어 블록(S1)의 안쪽에는 케이스(24)로 주위를 둘러싸인 처리 블록(S2)이 접속되어 있다. 처리 블록(S2)은, 본 예에서는, 하방측으로부터, 하단측의 2단이 현상 처리를 하기 위한 제1 및 제2 단위 블록(DEV층)(B1, B2), 레지스트막의 하층측에 형성되는 반사 방지막[이하, 「제1 반사 방지막」이라 함]을 형성 처리하기 위한 제1 반사 방지막 형성용 단위 블록인 제3 단위 블록(BCT층)(B3), 레지스트액을 도포 처리하기 위한 도포막 형성용 단위 블록인 제4 단위 블록(COT층)(B4), 레지스트막의 상층측에 형성되는 반사 방지막[이하, 「제2 반사 방지막」이라 함]을 형성 처리하기 위한 제2 반사 방지막 형성용 단위 블록인 제5 단위 블록(TCT층)(B5)으로서 할당되어 있다. 여기서 상기 DEV층(B1, B2)이 현상 처리용 단위 블록에, TCT층(B5), COT층(B4), BCT층(B3)이 도포막 형성용 단위 블록에 해당한다.

다음으로, 제1∼제5 단위 블록[B(B1∼B5)]의 구성에 대해서 설명한다. 이들 각 단위 블록(B1∼B5)은, 전면측에 설치되어, 웨이퍼(W)에 대해 약액을 도포하기 위한 액처리 유닛과, 배면측에 설치되어, 상기 액처리 유닛에 의해 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 하기 위한 각종의 가열 유닛 등의 처리 유닛과, 전면측에 설치되는 상기 액처리 유닛과 배면측에 설치되는 가열 유닛 등의 처리 유닛과의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 전용의 기판 반송 수단인 메인 아암(A1, A3∼A5)을 포함하고 있다.

이들 단위 블록(B1∼B5)은, 본 예에서는, 각 단위 블록(B1∼B5)의 사이에서, 상기 액처리 유닛과, 가열 유닛 등의 처리 유닛과, 반송 수단의 배치 레이아웃이 동일하게 형성되어 있다. 여기서, 배치 레이아웃이 동일하다는 것은, 각 처리 유닛에서의 웨이퍼(W)를 적재하는 중심, 즉 액처리 유닛에서의 웨이퍼(W)의 유지 수단인 스핀척의 중심이나, 가열 유닛에서의 가열 플레이트나 냉각 플레이트의 중심이 동일하다는 의미이다.

상기 DEV층(B1, B2)은 동일하게 구성되어 있고, 이 경우, 공통으로 형성되어 있다. 이 DEV층(B1, B2)은, DEV층(B1, B2)의 거의 중앙에는, DEV층(B1, B2)의 길이 방향(도면에서 Y방향)으로, 캐리어 블록(S1)과 인터페이스 블록(S3)을 접속하기 위한 웨이퍼(W)의 반송 영역(R1)[메인 아암(A1)의 수평 이동 영역]이 형성되어 있다(도 3 참조).

이 반송 영역(R1)의 캐리어 블록(S1)측에서 볼 때의 양측에는, 앞쪽[캐리어 블록(S1)측]으로부터 안쪽을 향하여 우측에, 상기 액처리 유닛으로서, 현상 처리를 하기 위한 복수개의 현상 처리부를 구비한 현상 유닛(31)이 예를 들면 2단 설치되어 있다. 각 단위 블록은, 앞쪽으로부터 안쪽을 향하여 좌측에, 차례대로 가열계 유닛을 다단화한 예를 들면 4개의 선반 유닛(U1, U2, U3, U4)이 설치되어 있고, 도 4에서는, 현상 유닛(31)에 의해 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 하기 위한 각종 유닛을 복수단, 예를 들면 3단씩 적층한 구성으로 되어 있다. 이와 같이 하여 상기 반송 영역(R1)에 의해서 현상 유닛(31)과 선반 유닛(U1∼U4)이 구획되어 있고, 반송 영역(R1)에 세정 에어를 분출시켜 배기함으로써, 그 영역 내의 파티클의 부유를 억제하도록 되어 있다.

상술한 전처리 및 후처리를 행하기 위한 각종 유닛 중에는, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이, 노광 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 포스트 익스포저 베이킹 유닛 등으로 불리는 가열 유닛(PEB1)이나, 현상 처리 후의 웨이퍼(W)의 수분을 날려 버리기 위해 가열 처리하는 포스트 베이킹 유닛 등으로 불리는 가열 유닛(POST1) 등이 포함되어 있다. 이들 가열 유닛(PEB1, POST1) 등의 각 처리 유닛은, 각각 처리 용기(35) 내에 수용되어 있고, 선반 유닛(U1∼U4)은 상기 처리 용기가 3단씩 적층되어 구성되고, 각 처리 용기의 반송 영역(R1)에 면한 면에는 웨이퍼 반출반입구(36)가 형성되어 있다.

또, 상기 도포막 형성용 단위 블록(B3∼B5)은, 기본적으로는 모두 동일하게 구성되어 있고, 상술한 현상 처리용 단위 블록(B1, B2)과 동일하게 구성되어 있다. 구체적으로 COT층(B4)을 예로 들어 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 액처리 유닛으로서 웨이퍼(W)에 대해 레지스트액을 도포 처리하기 위한 도포 유닛(32)이 설치되고, COT층(B4)의 선반 유닛(U1∼U4)에는, 레지스트액 도포 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열 유닛(CLHP4)이나, 레지스트액과 웨이퍼(W)의 밀착성을 향상시키기 위한 소수화 처리 유닛(ADH)을 구비하고 있으며, DEV층(B1, B2)과 동일하게 구성되어 있다. 즉, 도포 유닛(32)과 가열 유닛(CLHP4) 및 소수화 처리 유닛(ADH)을 메인 아암(A4)의 반송 영역(R4)[메인 아암(A4)의 수평 이동 영역]에 의해서 구획하도록 구성되어 있다. 그리고, 이 COT층(B4)에서는, 메인 아암(A4)에 의해, 선반 유닛(U5)의 전달 스테이지(TRS1)와, 도포 유닛(32)과, 선반 유닛(U1∼U4)의 각 처리 유닛에 대해 웨이퍼(W)가 전달되도록 되어 있다. 또한, 상기 소수화 처리 유닛(ADH)은, HMDS 분위기 내에서 가스 처리를 하는 것이지만, 도포막 형성용 단위 블록(B3∼B5) 중 어느 하나에 설치되면 된다.

또, BCT층(B3)은, 액처리 유닛으로서, 웨이퍼(W)에 대해 제1 반사 방지막을 형성 처리하기 위한 제1 반사 방지막 형성 유닛(33)이 설치되고, 선반 유닛(U1∼U4)에는, 반사 방지막 형성 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열 유닛(CLHP3)을 구비하고 있고, COT층(B4)과 동일하게 구성되어 있다. 즉, 제1 반사 방지막 형성 유닛(33)과 가열 유닛(CLHP3)을 메인 아암(A3)의 반송 영역(R3)[메인 아암(A3)의 수평 이동 영역]에 의해 구획하도록 구성되어 있다. 그리고, 이 제3 단위 블록(B3)에서는, 메인 아암(A3)에 의해, 선반 유닛(U5)의 전달 스테이지(TRS1)와, 제1 반사 방지막 형성 유닛(33)과, 선반 유닛(U1∼U4)의 각 처리 유닛에 대해 웨이퍼(W)가 전달되도록 되어 있다.

또, TCT층(B5)은, 액처리 유닛으로서, 웨이퍼(W)에 대해 제2 반사 방지막을 형성 처리하기 위한 제2 반사 방지막 형성 유닛(34)이 설치되고, 선반 유닛(U1∼U4)에는, 반사 방지막 형성 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열 유 닛(CLPH5)이나, 주변 노광 장치(WEE)를 구비하고 있는 것 이외는 COT층(B4)과 동일하게 구성되어 있다. 즉, 제2 반사 방지막 형성 유닛(34)과 가열 유닛(CLHP5) 및 주변 노광 장치(WEE)를 메인 아암(A5)의 반송 영역(R5)[메인 아암(A5)의 수평 이동 영역]에 의해서 구획하도록 구성되어 있다. 그리고, 이 TCT층(B5)에서는, 메인 아암(A5)에 의해, 선반 유닛(U5)의 전달 스테이지(TRS1)와, 제2 반사 방지막 형성 유닛(34)과, 선반 유닛(U1∼U4)의 각 처리 유닛에 대해 웨이퍼(W)가 전달되도록 되어 있다.

상기 반송 영역(R1, R3∼R5)에는 상기 메인 아암(A1, A3∼A5)이 설치되어 있다. 이 메인 아암(A1, A3∼A5)은, DEV층(B1, B2), BCT층(B3), COT층(B4) 및 TCT층(B5) 내의 모든 모듈[웨이퍼(W)가 놓이는 장소], 예를 들면 선반 유닛(U1∼U4)의 각 처리 유닛, 현상 유닛(31), 도포 유닛(32), 제1 및 제2 반사 방지막 형성 유닛(33, 34), 선반 유닛(U5)의 각부와의 사이에서 웨이퍼를 전달하도록 구성되어 있고, 이 때문에 수평의 X, Y방향 및 연직의 Z방향으로 이동 가능하게, 연직축 주위에 회전 가능하게 구성되어 있다.

또한, 도 4는 이들 처리 유닛의 레이아웃의 일례를 도시하는 것이고, 이 레이아웃은 편의상의 것이며, 처리 유닛은 가열 유닛(CLHP, PEB, POST), 소수화 처리 장치(ADH), 웨이퍼 주변 노광 장치(WEE)에 한정되지 않고, 다른 처리 유닛을 설치하도록 해도 좋고, 실제 장치에서는 각 처리 유닛의 처리 시간 등을 고려하여 설치 유닛수가 결정된다.

또, 처리 블록(S2)에는 선반 유닛(U5)에 설치된 전달 스테이지(TRS2)와 인터 페이스 블록(S3)측의 선반 유닛(U6)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하는 기판 반송 수단인 셔틀 아암(A)이 수평 Y방향으로 이동 가능하게 및 연직 Z방향으로 승강 가능하게 설치되어 있다.

또한, 셔틀 아암(A)의 반송 영역과 상기 메인 아암(A1, A3∼A5)의 반송 영역 (R1, R3∼R5)은 각각 구획되어 있다.

또, 처리 블록(S2)과 캐리어 블록(S1) 사이의 영역은 웨이퍼(W)의 전달 영역(R2)으로 되어 있고, 이 영역(R2)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 트랜스퍼 아암(C)과 메인 아암(A1, A3∼A5), 셔틀 아암(A)에 액세스할 수 있는 위치에 기판 수납부인 선반 유닛(U5)이 설치되고, 이 선반 유닛(U5)에 대해 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 전달 아암(D)을 구비하고 있다. 이 경우, 선반 유닛(U5)은, 메인 아암(A1, A3∼A5), 셔틀 아암(A)의 수평 이동 방향(Y방향)의 축선 상에 배치되어 있고, 메인 아암(A1, A3∼A5), 셔틀 아암(A)의 진퇴 방향(Y방향)으로 제1 개구부(11)를 형성하며, 전달 아암(D)의 진퇴 방향(X방향)으로 제2 개구부(12)를 형성하고 있다.

또, 상기 선반 유닛(U5)은 도 3에 도시한 바와 같이, 각 단위 블록(B1∼B5)의 메인 아암(A1, A3∼A5) 및 셔틀 아암(A)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하도록, 예를 들면 2개의 전달 스테이지(TRS1, TRS2)를 구비하고 있고, 또, 단위 블록(B1∼B5)에 대응하도록 복수개로 구획된 수납 블록(10a∼10d)을 구비하고, 각 수납 블록(10a∼10d)에, 복수의 적재 선반(BUF1, BUF2, BUF3) 및 레지스트 도포 전에 웨이퍼(W)를 소정 온도로 조정하기 위해서, 반사 방지막 형성 처리 전에 웨이퍼(W)를 소정 온도로 조정하기 위해서, 노광 처리 후에 가열 처리된 웨이퍼(W)를 소정 온도 로 조정하기 위한 냉각 플레이트(CPL1∼CPL6)를 구비하고 있다.

또한, 메인 아암[A1(A3∼A5)]은 동일하게 구성되어 있고, 메인 아암(A4)을 대표로 설명하면, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 이면측 주연 영역을 지지하기 위한 2개의 만곡 아암편(81)을 갖는 아암 본체(80)를 구비하고 있다. 그리고, 만곡 아암편(81)은, X방향으로 진퇴 가능하게, Y방향으로 이동 가능하게, 승강 가능하게 그리고 연직축 주위에 회전 가능하게 구성되어, 선반 유닛(U1∼U6)의 각 유닛이나 전달 스테이지(TRS1), 액처리 유닛과의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달할 수 있게 되어 있다. 이러한 메인 아암(A4)은, 제어부(70)로부터의 지령에 기초하여 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 구동이 제어된다. 또, 메인 아암[A1(A3∼A5)]의 가열 유닛에서의 축열을 방지하기 위해서, 웨이퍼(W)의 수취 순서를 프로그램으로 임의로 제어할 수 있게 되어 있다.

또, 상기 처리 블록(S2)과 인터페이스 블록(S3)의 인접 영역에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 메인 아암(A1), 셔틀 아암(A)에 액세스할 수 있는 위치에 선반 유닛(U6)이 설치되어 있다. 이 선반 유닛(U6)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 DEV층(B1, B2)의 메인 아암(A1)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하도록, 이 예에서는 각 DEV층(B1, B2)은 2개의 전달 스테이지(TRS3)와, 셔틀 아암(A)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하는 냉각 기능을 갖는 전달 스테이지(ICPL)를 구비하고 있다.

한편, 처리 블록(S2)에서의 선반 유닛(U6)의 안쪽에는, 인터페이스 블록(S3)을 통해 노광 장치(S4)가 접속되어 있다. 인터페이스 블록(S3)에는, 처리 블록(S2)의 DEV층(B1, B2)의 선반 유닛(U6)의 각부와 노광 장치(S4)에 대하여 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 인터페이스 아암(E)을 구비하고 있다. 이 인터페이스 아암(E)은, 처리 블록(S2)과 노광 장치(S4) 사이에 개재하는 웨이퍼(W)의 반송 수단을 이루는 것이고, 이 예에서는, 상기 DEV층(B1, B2)의 전달 스테이지(TRS3, ICPL)에 대하여 웨이퍼(W)를 전달하도록, 수평 X, Y방향 및 연직 Z방향으로 이동 가능하게, 연직축 주위에 회전 가능하게 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 레지스트 도포·현상 처리 장치에서는, 5단으로 적층된 각 단위 블록(B1∼B5) 사이에서, 상술한 전달 아암(D)에 의해, 각각 전달 스테이지(TRS1, TRS2)를 통하여, 자유롭게 웨이퍼(W)를 전달할 수 있고, 상술한 인터페이스 아암(E)에 의해, 현상 처리용 단위 블록(B1, B2)을 통하여 처리 블록(S2)과 노광 장치(S4)의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달할 수 있도록 구성되어 있다.

다음으로, 상기와 같이 구성되는 레지스트 도포·현상 처리 장치에서의 웨이퍼(W)의 처리 형태에 대하여, 도 1∼도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 여기서는 선반 유닛(U5)의 수납 블록(10a∼10d)의 최하단의 제1 수납 블록(10a)에는, 2단의 냉각 플레이트(CPL9, CPL10)가 배치되고, 그 상단의 제2 수납 블록(10b)에는, 2단의 냉각 플레이트(CPL1, CPL2)와 복수의 적재 선반(BUF1)이 배치되며, 그 상단의 제3 수납 블록(10c)에는, 2단의 냉각 플레이트(CPL3, CPL4)와 복수의 적재 선반(BUF2)이 배치되고, 그리고 그 상단, 즉 최상단의 제4 수납 블록(10d)에는, 2단의 냉각 플레이트(CPL5, CPL6)와 복수의 적재 선반(BUF3)이 배치되는 경우에 대해서 설명한다.

반사 방지막이 없는 경우는, 우선, 외부에서 캐리어(20)가 캐리어 블록(21) 에 반입되고, 트랜스퍼 아암(C)에 의해 이 캐리어(20) 내에서 웨이퍼(W)가 꺼내진다. 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 아암(C)에 의해, 선반 유닛(U5)의 전달 스테이지(TRS1)에 반송된 후, 전달 아암(D)에 의해 선반 유닛(U5)의 제3 수납 블록(10c)의 냉각 플레이트(CPL3)까지 반송되어, 이 냉각 플레이트(CPL3)를 통해 COT층(B4)의 메인 아암(A4)에 전달된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 메인 아암(A4)에 의해서 소수화 처리 유닛(ADH)에 반송되어 소수화 처리된 후, 다시 선반 유닛(U5)의 제3 수납 블록(10c)의 냉각 플레이트(CPL4)에 반송되어, 소정 온도로 조정된다. 다음으로, 메인 아암(A4)에 의해 선반 유닛(U5)에서 꺼내진 웨이퍼(W)는, 도포 유닛(32)에 반송되어, 도포 유닛(32)에서 레지스트막이 형성된다. 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는, 메인 아암(A4)에 의해 가열 유닛(CLHP4)에 반송되어, 용제를 레지스트막에서 증발시키기 위한 프리 베이크가 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 메인 아암(A4)에 의해 선반 유닛(U5)의 제3 수납 블록(10c)의 적재 선반(BUF2) 상에 수납되어 일시 대기하고, 그 후, 전달 아암(D)이 선반 유닛(U5)의 제3 수납 블록(10c)의 적재 선반(BUF2)에 진입해서 웨이퍼(W)를 수취하여, 선반 유닛(U5)의 전달 스테이지(TRS2)에 전달한다. 계속해서 셔틀 아암(A)에 의해 선반 유닛(U6)의 전달 스테이지(ICPL)에 반송된다. 이어서 전달 스테이지(ICPL)의 웨이퍼(W)는, 인터페이스 아암(E)에 의해 노광 장치(S4)에 반송되며, 여기서 소정의 노광 처리가 행해진다.

노광 처리 후의 웨이퍼(W)는, 인터페이스 아암(E)에 의해, DEV층(B1)[또는 DEV층(B2)]에 웨이퍼(W)를 전달하기 위해서, 선반 유닛(U6)의 전달 스테이지(TRS3)에 반송되고, 이 스테이지(TRS3) 상의 웨이퍼(W)는, DEV층(B1)[DEV층(B2)]의 메인 아암(A1)에 수취되어, 그 DEV층[B1(B2)]에서, 우선, 가열 유닛(PEB1)에서 가열 처리된 후, 메인 아암(A1)에 의해 선반 유닛(U6)의 냉각 플레이트[CPL7(CPL8)]에 반송되어, 소정 온도로 조정된다. 계속해서, 웨이퍼(W)는 메인 아암(A1)에 의해 선반 유닛(U6)에서 꺼내져 현상 유닛(31)에 반송되어, 현상액이 도포된다. 그 후, 메인 아암(A1)에 의해 가열 유닛(POST1)에 반송되어, 소정의 현상 처리가 행해진다. 이와 같이 하여 현상 처리가 행해진 웨이퍼(W)는, 트랜스퍼 아암(C)에 웨이퍼(W)를 전달하기 위해서, 선반 유닛(U5)의 제1 수납 블록(10a)의 냉각 플레이트[CPL9(CPL10)]에 반송되어 소정 온도로 조정된 후, 트랜스퍼 아암(C)에 의해, 캐리어 블록(S1)에 적재되어 있는 원래의 캐리어(20)로 되돌아간다.

레지스트막의 하측에 반사 방지막을 형성하는 경우는, 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 아암(C)으로부터 전달 아암(D)에 전달된 후, 전달 아암(D)에 의해 선반 유닛(U5)의 제2 수납 블록(10b)의 냉각 플레이트(CPL1)까지 반송되고, 이 냉각 플레이트(CPL1)를 통해 BCT층(B3)의 메인 아암(A3)에 전달된다.

BCT층(B3)에서는, 메인 아암(A3)에 의해, 제1 반사 방지막 형성 유닛(33)→가열 유닛(CLHP3)→선반 유닛(U5)의 제2 수납 블록(10b)의 적재 선반(BUF1)의 순서로 반송되어, 제1 반사 방지막이 형성된다. 제2 수납 블록(10b) 내의 적재 선반(BUF1)에 적재된 웨이퍼(W)는, 전달 아암(D)에 의해 제3 수납 블록(10c)의 냉각 플레이트[CPL3(CPL4)]에 반송되어, 소정 온도로 온도 조정된다.

계속해서, 제3 수납 블록(10c)의 웨이퍼(W)는 메인 아암(A3)에 의해, 도포 유닛(32)→가열 유닛(CLHP4)→선반 유닛(U5)의 제3 수납 블록(10c)의 적재 선 반(BUF2)의 순서로 반송되어, 제1 반사 방지막의 상층에 레지스트막이 형성된다.

그 후, 전달 아암(D)이 선반 유닛(U5)의 제3 수납 블록(10c)의 적재 선반(BUF2)에 진입해서 웨이퍼(W)를 수취하여, 선반 유닛(U5)의 전달 스테이지(TRS2)에 전달한다. 계속해서, 셔틀 아암(A)에 의해 선반 유닛(U6)의 전달 스테이지(ICPL)에 반송된다. 계속해서, 전달 스테이지(ICPL)의 웨이퍼(W)는, 인터페이스 아암(E)에 의해 노광 장치(S4)에 반송되며, 여기서 소정의 노광 처리가 행해진다. 그 후, 상술과 동일한 공정에 의해 현상 처리가 행해진다.

레지스트막의 상측에 반사 방지막을 형성하는 경우는, 웨이퍼(W)는 메인 아암(A4)에 의해, 소수화 처리 유닛(ADH)→선반 유닛(U5)의 제3 수납 블록(10c)의 냉각 플레이트(CPL4)에 반송되어, 소정 온도로 조정된 후, 메인 아암(A4)에 의해서 선반 유닛(U5)에서 꺼내진 웨이퍼(W)는, 도포 유닛(32)에 반송되어, 도포 유닛(32)에서 레지스트막이 형성된다. 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는, 메인 아암(A4)에 의해서 가열 유닛(CLHP4)에 반송되어, 용제를 레지스트막에서 증발시키기 위한 프리 베이크가 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 메인 아암(A4)에 의해 선반 유닛(U5)의 제3 수납 블록(10c)의 적재 선반(BUF2) 상에 수납되어 일시 대기한다.

계속해서, 제3 수납 블록(10c)의 웨이퍼(W)는, 전달 아암(D)에 의해 선반 유닛(U5)의 제4 수납 블록(10d)의 냉각 플레이트[CPL5(CPL6)]에 반송되어, 소정 온도로 온도 조정된 후, 메인 아암(A5)에 의해 TCT층(B5)의 메인 아암(A5)에 전달된다. 그리고, TCT층(B5)에서는, 메인 아암(A5)에 의해, 제2 반사 방지막 형성 유닛(34)→가열 유닛(CLHP5)→선반 유닛(U5)의 제4 수납 블록(10c)의 적재 선반(BUF3)의 순 서로 반송되어, 제2 반사 방지막이 형성된다. 또, 이 경우, 가열 유닛(CLHP5)에 의한 가열 처리 후에 웨이퍼 주변 노광 장치(WEE)에 반송하여, 주변 노광 처리를 행한 후에, 선반 유닛(U5)의 제4 수납 블록(10c)의 적재 선반(BUF3)에 반송해도 좋다.

그 후, 전달 아암(D)이 선반 유닛(U5)의 제4 수납 블록(10d)의 적재 선반(BUF3)에 진입해서 웨이퍼(W)를 수취하여, 선반 유닛(U5)의 전달 스테이지(TRS2)에 전달한다. 계속해서 셔틀 아암(A)에 의해 선반 유닛(U6)의 전달 스테이지(ICPL)에 반송된다. 계속해서 전달 스테이지(ICPL)의 웨이퍼(W)는 인터페이스 아암(E)에 의해 노광 장치(S4)에 반송되며, 여기서 소정의 노광 처리가 행해진다. 그 후, 상술과 동일한 공정에 의해 현상 처리가 행해진다.

또한, 레지스트막의 하측 및 상측에 반사 방지막을 형성하는 경우는, 상술한 레지스트막의 하측에 반사 방지막을 형성하는 반송 처리와 레지스트막의 하측에 반사 방지막을 형성하는 반송 처리를 조합하여 레지스트막의 하측 및 상측에 반사 방지막을 형성할 수 있다.

이상에서, 상술한 도포·현상 처리 장치는, 각 처리 유닛의 레시피 관리나, 웨이퍼(W)의 반송 흐름(반송 경로)의 스케줄 관리나, 각 처리 유닛에서의 처리나, 메인 아암(A1, A3∼A5), 트랜스퍼 아암(C), 전달 아암(D), 인터페이스 아암(E)의 구동 제어를 행하는 컴퓨터로 이루어지는 제어부(70)를 구비하고 있고, 이 제어부(70)에서, 단위 블록(B1∼B5)을 사용하여 웨이퍼(W)를 반송시켜, 처리가 행해지게 되어 있다.

상기 반송 흐름의 스케줄은 단위 블록 내의 웨이퍼(W)의 반송 경로(반송 순서)를 지정한 것이고, 단위 블록(B1∼B5)마다, 형성하는 도포막의 종류에 따라서 작성되고, 이에 따라 단위 블록(B1∼B5)마다 복수개의 반송 흐름의 스케줄이 제어부(70)에 저장되어 있다.

또, 형성하는 도포막에 의해서, 모든 단위 블록(B1∼B5)에 웨이퍼(W)를 반송하는 모드와, 현상 처리를 하는 단위 블록[DEV층(B1, B2)]과 레지스트액을 도포하는 단위 블록[COT층(B4)]과 제1 반사 방지막을 형성하기 위한 단위 블록[BCT층(B3)]에 웨이퍼(W)를 반송하는 모드와, 현상 처리를 하는 단위 블록[DEV층(B1, B2)]과 레지스트액을 도포하는 단위 블록[COT층(B4)]과 제2 반사 방지막을 형성하기 위한 단위 블록[TCT층(B5)]에 웨이퍼(W)를 반송하는 모드와, 현상 처리를 하는 단위 블록[DEV층(B1, B2)]에만 웨이퍼(W)를 반송하는 모드가 있으며, 제어부(70)의 모드 선택 수단에 의해, 형성하고자 하는 도포막의 종류에 따라서 웨이퍼(W)를 반송하는 단위 블록을 선택하고, 또한 선택된 단위 블록마다 준비된 복수의 반송 플로우의 스케줄로부터 최적의 레시피를 선택함으로써, 형성하는 도포막에 따라서 사용하는 단위 블록이 선택되어, 상기 단위 블록에서는, 각 처리 유닛이나 아암의 구동이 제어되며, 일련의 처리가 행해지게 되어 있다.

이러한 도포·현상 처리 장치에서는, 각 도포막 형성용 단위 블록과, 현상 처리용 단위 블록을 다른 영역에 설치하고, 각각에 전용 메인 아암(A1, A3∼A5) 및 셔틀 아암(A)을 설치하였기 때문에, 이들 아암(A1, A3∼A5 및 A)의 부하가 경감된다. 이 때문에 아암(A1, A3∼A5 및 A)의 반송 효율이 향상되기 때문에, 효과적으로 처리율을 높일 수 있다.

다음으로, 상기 도포 유닛(32)에, 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 적용한 경우에 대해서, 도 5∼도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치인 레지스트 도포 장치(32)를 도시하는 개략 단면도, 도 6은 도 5의 I-I선을 따르는 단면도이다.

상기 레지스트 도포 장치(32)는, 웨이퍼(W)를 회전 가능하게 유지하는 유지 수단인 스핀척(40)과, 이 스핀척(40)을 회전 구동하는 회전 수단인 모터(41)와, 스핀척(40)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면에 처리액, 예를 들면 레지스트액을 공급(토출)하는 처리액 공급 노즐(42)[이하, 레지스트 노즐(42)이라 함]과, 웨이퍼(W)를 수용하는 상단이 개구된 처리 용기(43)와, 이 처리 용기(43)의 저부로부터 배기하는 배기 수단(44)과, 처리 용기(43)의 내주측에 배치되어, 웨이퍼(W)의 표면측의 기류를 배기 수단(44)측으로 흐르게 하는 다익 원심팬(50)을 구비하고 있다.

이 경우, 처리 용기(43)는 스핀척(40)의 회전축(40a)을, 예를 들면 자성 유체 시일 부재(45)를 개재하여 회전 가능하게 관통 삽입 지지하는 원형 기부(43a)와, 이 원형 기부(43a)의 외주로 연장하는 환형편(43b)의 선단으로부터 수직 하강하는 내주벽(43c)과, 이 내주벽(43c)의 외주측에 간격을 두고 위치하는 외주벽(43d)과, 내주벽(43c)과 외주벽(43d)의 하단끼리 연결하는 저부(43e)로 이루어지는 둘레 홈부(43f)와, 외주벽(43d)의 내주면의 중간 부위로부터 내방측으로 돌출되어 설치되는 환형의 적재부(43g)를 구비하고 있다.

또, 처리 용기(43)의 외주벽(43d)의 상단부와 적재부(43g)의 상부에는, 다익 원심팬(50)이 착탈 가능하게 적재되어, 도시하지 않은 고정 부재에 의해 고정되어 있다.

또한, 처리 용기(43)의 하부에 연직 하강되는 지지 부재(46a)에 의해 지지되는 고정 부재(46)에 모터(41)가 고정되어 있다.

상기 다익 원심팬(50)은, 내주측에 환형 전자 코일(51)을 장착하는 코일 유지체(52)와, 다수의 방사형 핀(53)을 갖는 팬 본체(54)와, 이 팬 본체(54)의 외주에 장착되어, 환형 전자 코일(51)의 내방측에 대치하는 환형 영구 자석(55)과, 스러스트 베어링(56)을 통해 팬 본체(54)를 수평 회전 가능하게 지지하는 원통형의 지지체(57)로 구성되어 있다.

또, 환형 전자 코일(51)을 장착하는 코일 유지체(52)와, 팬 본체(54), 환형 영구 자석(55), 스러스트 베어링(56) 및 지지체(57)는, 각각 처리 용기(43)에 대하여 착탈 가능하게 형성되어 있다.

이 경우, 코일 유지체(52)는, 처리 용기(43)의 외주벽(43d)의 상단에, 도시하지 않은 고정 부재, 예를 들면 고정 볼트에 의해 고정되는 원통형 기부(52a)와, 이 원통형 기부(52a)의 상단으로부터 내방으로 연장되는 내향 플랜지부(52b)로 구성되어 있고, 원통형 기부(52a)의 내주면 및 내향 플랜지부(52b)의 기단측 하면에, 환형 전자 코일(51)이 장착되어 있다. 이 내향 플랜지부(52b)의 내경은 웨이퍼(W)의 외경보다 약간 큰 치수로 형성되어 있다. 또, 다익 원심팬(50)을 처리 용기(43)에 부착한 상태에서, 내향 플랜지부(52b)의 하면이 다익 원심팬(50)의 팬 본체(54)의 상면을 덮고 있다. 또한, 처리 용기(43)에 다익 원심팬(50)을 부착한 상태에서, 처리 용기(43)의 개구측, 즉 코일 유지체(52)의 내향 플랜지부(52b)의 상면에는, 중앙부에 급기구(47a)를 갖는 덮개(47)가 피착되어 있다. 이 덮개(47)는 도시하지 않은 승강 기구에 의해서 처리 용기(43)에 대하여 승강 가능하게 형성되어, 스핀척(40)으로의 웨이퍼(W)의 전달시에는 처리 용기(43)의 상방으로 이동하고, 처리 시에는 처리 용기(43)의 개구부에 피착되어 있다.

상기와 같이 구성되는 다익 원심팬(50)은, 팬 본체(54)가 스핀척(40)에 의해 유지되어 있는 웨이퍼(W)의 표면을 포함하는 높이 위치에 설치된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 표면 상에 생기는 난기류를, 효율적으로 웨이퍼(W)의 방사 방향으로 흐르게 할 수 있다.

또, 스핀척(40)을 구동하는 모터(41)와, 다익 원심팬(50)의 환형 전자 코일(51)을 여자시키는 구동 전원(51a)은, 각각 제어 수단인 컨트롤러(60)에 전기적으로 접속되어 있고, 모터(41)의 회전수, 즉 웨이퍼(W)의 회전수에 대응하여 다익 원심팬(50)의 회전수가 제어되도록 형성되어 있다. 이 경우, 다익 원심팬(50)의 회전수는 웨이퍼(W)의 회전수에 비례하도록 설정하는 것이 바람직하다. 또, 웨이퍼(W)의 회전수의 2승에 비례하는 제어량을 자동적으로 다익 원심팬(50)의 회전수에 설정하는 방법이라도 좋다.

또, 처리 용기(43)의 둘레 홈부(43f)의 저부(43e)의 외주측에는, 배수구(43h)가 형성되어 있고, 이 배수구(43h)에 배수관(43i)이 접속되어 있다. 또, 둘레 홈부(43f)에서의 복수 개소에는 관통구(43j)가 설치되어 있고, 이들 관통구(43j)에, 개구단이 약간 상방에 위치하도록 배기관로(43k)가 끼워져서 삽입되며, 각 배기관로(43k)는 이음매(43m)를 통해 배기 수단, 예를 들면 배기 장치(44)에 접속되어 있다.

또한, 처리 용기(43)의 원형 기부(43a)에는, 웨이퍼(W)의 이면 내방측 및 주연측을 향하여 린스액, 예를 들면 순수를 토출하는 린스 노즐(48)이 부착되어 있다.

상기와 같이 구성되는 레지스트 도포 장치에 의하면, 웨이퍼(W)의 회전수에 대응하여 다익 원심팬(50)의 회전수를 제어할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 회전에 따라 처리 용기(43) 내에서 발생하는 기류의 양에 맞춘 적절한 양을 배기할 수 있고, 웨이퍼(W)의 고속 회전시에 생기는 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 흐르는 난기류를, 웨이퍼(W)의 방사 방향(반경 방향)으로 흐르는 층기류로 보정할 수 있다.

즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전이 정지 또는 저속일 때에는, 웨이퍼(W) 상의 기류는, 웨이퍼(W)의 방사 방향(반경 방향)으로 흐르는 층기류이기 때문에, 다익 원심팬(50)의 회전을 제어할 필요는 없다. 그러나 웨이퍼(W)가 고속 회전하면, 도 10 및 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W) 상의 기류는, 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 흐르는 난기류가 되어, 레지스트막 두께의 불균일에 의해 막질이 저하된다.

그래서, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(60)로부터의 제어 신호를 다익 원심팬(50)에 전달하여, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 생기는 웨이퍼 표면 상의 둘레 방향으로 흐르는 난기류를 방사 방향으로 흐르는 층기류로 보정한다. 또, 웨이퍼(W)의 회전에 따라 처리 용기(43) 내에서 발생하는 기류의 양에 맞춘 적절한 양을 배기함으로써, 미스트를 효율적으로 배기 수단(44)에 의해서 회수할 수 있다.

또, 환형 전자 코일(51)을 장착하는 코일 유지체(52)와, 팬 본체(54), 환형 영구 자석(55), 스러스트 베어링(56) 및 지지체(57)는, 각각 처리 용기(43)에 대하여 착탈 가능하게 형성되어 있기 때문에, 다익 원심팬(50)을 구성하는 부품의 처리 용기(43)에의 부착 및 분리를 가능하게 할 수 있다. 또, 다익 원심팬(50) 및 처리 용기(43)를 용이하게 보수 및 점검할 수 있다.

다음으로, 레지스트 도포 장치(32)의 동작 형태의 일례에 대해서, 표 1을 참조하여 설명한다.

[표 1]

우선, 메인 아암(A4)에 의해서 반송된 웨이퍼(W)를 스핀척(40)이 수취한 후, 처리 용기(43)의 개구부에 덮개(47)를 피착한다. 이 상태에서 다익 원심팬(50)은 100 rpm으로 회전하여 저배기하고 있다(단계 1).

다음으로, 레지스트 노즐(42)을 웨이퍼(W)의 중심부 상방으로 이동시켜, 웨 이퍼(W) 표면에 레지스트액을 토출(공급)한다(단계 2). 그 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지한 상태에서, 다익 원심팬(50)이 200 rpm으로 회전하여 배기를 중간 정도보다 약간 높은(중+) 배기 상태로 한다(단계 3). 이 상태에서, 웨이퍼(W)의 회전을 1500 rpm의 고속 회전으로 하여 웨이퍼(W) 표면에 레지스트막을 형성한다(단계 4, 5, 6). 이때, 웨이퍼(W)의 표면 상방에는, 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 흐르는 난기류가 생기려고 하지만, 웨이퍼(W)의 회전수에 대응하여 다익 원심팬(50)의 회전수가 제어되고 있기 때문에, 기류는 웨이퍼(W)의 방사 방향(반경 방향)으로 흐르는 층기류로 보정된다[도 11의 (b) 참조]. 또, 웨이퍼(W)의 회전에 따라 처리 용기(43) 내에서 발생하는 기류의 양에 맞춘 적절한 양을 배기함으로써, 미스트를 효율적으로 배기 수단(44)으로써 회수할 수 있다.

레지스트 도포가 종료된 후, 웨이퍼(W)의 회전을 1000 rpm으로 하여, 린스 노즐(48)로부터 웨이퍼(W)의 이면 내방측 및 주연측을 향하여 린스액(순수)을 토출하여 린스 처리한다. 이때, 다익 원심팬(50)이 150 rpm으로 회전하여 중배기 상태가 된다(단계 7).

린스 처리가 종료된 후, 웨이퍼(W)의 회전은 변경되지 않고, 다익 원심팬(50)의 회전을 300 rpm의 고속 회전으로 하여, 고배기 상태로 하고(단계 8), 이 상태에서, 웨이퍼(W)를 고속 회전(2000 rpm)시켜 스핀 건조 처리를 한다(단계 9).

건조 처리가 종료된 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지하고, 다익 원심팬(50)을 초기의 100 rpm의 회전으로 하여 저배기 상태로 한다(단계 10). 그 후, 덮개(47)가 상승하여 처리 용기(43)의 개구부가 개방되면, 메인 아암(A4)이 처리 용기(43)의 개구부에 진입해서 스핀척(40)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 다음 처리부에 반송한다.

다음으로, 상기 현상 유닛(31)에, 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 적용한 경우에 대해서, 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.

도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치인 현상 처리 장치(31)를 도시하는 개략 단면도이다. 이 현상 처리 장치(31)는, 기본적인 구성은 상기 레지스트 도포 장치(32)와 동일하기 때문에, 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고, 여기서는, 서로 다른 부분에 대해서 설명한다.

현상 처리 장치(31)는 도시하지 않은 이동 기구에 의해서 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 상대적으로 평행 이동하는 처리액 공급 노즐인 현상액 노즐(42A)을 구비하고 있다. 이 현상액 노즐(42A)은, 도시하지 않지만, 적어도 웨이퍼(W)의 폭과 동일한 치수의 슬릿형 현상액 토출구를 가지며, 이동 방향에서 현상액 토출구와 평행하게 린스액 공급구를 갖고 있다. 또, 처리 용기(43)의 개구부(49)는 개방되어 있고, 개구부(49)를 통해 처리 용기(43) 내에 삽입된 현상액 노즐(42A)이 스핀척(40)에 의해 유지된 웨이퍼(W)의 일단으로부터 타단에 걸쳐 왕복 이동하도록 구성되어 있다.

다음으로, 현상 처리 장치(31)의 동작 형태의 일례에 대해서, 표 2를 참조하여 설명한다.

[표 2]

우선, 메인 아암(A1)에 의해 반송된 웨이퍼(W)를 스핀척(40)이 수취한다. 그 후, 웨이퍼(W)가 회전(500 rpm)하며, 다익 원심팬(50)은 120 rpm으로 회전하여 저배기보다 약간 높은 저+ 배기한다(단계 1). 이 상태에서, 현상액 노즐(42A)을 웨이퍼(W)의 일단으로부터 타단으로 왕복 이동시켜, 웨이퍼(W) 표면에 린스액(순수)을 토출(공급)한다(단계 2, 3).

다음으로, 현상액 노즐(42A)로부터 현상액을 토출(공급)하면서, 웨이퍼(W)의 일단으로부터 타단으로 왕복 이동한 후, 현상액 노즐(42A)을 웨이퍼(W)의 중심부로 이동시켜 현상 처리한다(단계 4, 5, 6). 그 후, 웨이퍼(W)의 회전을 변경하지 않고, 다익 원심팬(50)이 150 rpm으로 회전하여 중배기 상태로 한다(단계 7). 이때, 웨이퍼(W)의 표면 위쪽에는, 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 흐르는 난기류가 생기려고 하지만, 웨이퍼(W)의 회전수에 대응하여 다익 원심팬(50)의 회전수가 제어되고 있 기 때문에, 기류는 웨이퍼(W)의 방사 방향(반경 방향)으로 흐르는 층기류로 보정된다[도 11의 (b) 참조]. 또, 웨이퍼(W)의 회전에 따라 처리 용기(43) 내에서 발생하는 기류의 양에 맞춘 적절한 양을 배기함으로써, 미스트를 효율적으로 배기 수단(44)으로써 회수할 수 있다.

현상 처리가 종료된 후, 웨이퍼(W)의 회전을 1000 rpm으로 하여, 린스 노즐(48)로부터 웨이퍼(W)의 이면 내방측 및 주연측을 향하여 린스액(순수)을 토출하여 린스 처리한다(단계 8, 9).

린스 처리가 종료된 후, 고속 회전(2000 rpm)하여 스핀 건조 처리를 한다(단계 10, 11). 이때, 다익 원심팬(50)의 회전을 300 rpm의 고속 회전으로 하여, 고배기 상태로 한다.

건조 처리가 종료된 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지하고, 다익 원심팬(50)을 초기의 100 rpm의 회전으로 하여 저배기 상태로 한다(단계 12). 그 후, 처리 용기(43)의 개구부(49)를 통해 메인 아암(A1)이 처리 용기(43) 내에 진입해서 스핀척(40)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여, 다음 처리부에 반송한다.

또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 반도체 웨이퍼의 레지스트 도포·현상 처리 시스템에 적용한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, LCD 유리 기판의 레지스트 도포·현상 처리 시스템에도 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 적용한 레지스트 도포·현상 처리 장치의 일례를 도시한 개략 평면도이다.

도 2는 상기 레지스트 도포·현상 처리 장치의 개략 사시도이다.

도 3은 상기 레지스트 도포·현상 처리 장치의 개략 종단면도이다.

도 4는 본 발명에서의 처리 블록의 처리 유닛의 일례를 도시한 개략 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 레지스트 도포 장치에 적용한 일례를 도시한 개략 단면도이다.

도 6은 도 5의 I-I선을 따라 절취한 단면도이다.

도 7은 도 5의 II부의 확대 단면도이다.

도 8은 상기 레지스트 도포 장치의 분해 단면도이다.

도 9는 웨이퍼의 표면에 생기는 층기류의 상태를 도시한 개략 평면도이다.

도 10은 웨이퍼의 표면에 생기는 난기류의 상태를 도시한 개략 평면도이다.

도 11은 본 발명에서의 다익 원심팬에 의해 난기류를 층기류로 보정하는 상태를 도시한 개략 평면도이다.

도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 현상 처리 장치에 적용한 일례를 도시한 개략 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

W: 반도체 웨이퍼(피처리 기판) 31: 현상 처리 장치(기판 처리 장치)

32: 레지스트 도포 장치(기판 처리 장치) 40: 스핀척(유지 수단)

41: 모터(회전 수단) 42: 레지스트 노즐(처리액 공급 노즐)

42A: 현상액 노즐(처리액 공급 노즐) 43: 처리 용기

43g: 적재부 44: 배기 장치(배기 수단)

50: 다익 원심팬 51: 환형 전자 코일

51a: 구동 전원 52: 코일 유지체

53: 핀 54: 팬 본체

55: 환형 영구 자석 56: 스러스트 베어링

57: 지지체 60: 컨트롤러(제어 수단)

Claims

피처리 기판을 회전 가능하게 유지하는 유지 수단과, 이 유지 수단을 회전 구동하는 회전 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피처리 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 노즐과, 상기 유지 수단을 수용하는 상단이 개구된 처리 용기와, 이 처리 용기의 저부로부터 배기하는 배기 수단을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서,

상기 처리 용기의 내주측에 배치되어, 피처리 기판의 표면측의 기류를 상기 배기 수단측으로 흐르게 하는 다익(多翼) 원심팬과,

상기 회전 수단과 다익 원심팬의 구동부에 접속되어, 상기 회전 수단에 의한 피처리 기판의 회전수에 대응하여 다익 원심팬의 회전수를 제어하는 제어 수단

을 구비하고,

상기 제어 수단으로부터의 제어 신호를 상기 다익 원심팬에 전달하여, 상기 피처리 기판의 회전에 의해 생기는 피처리 기판 표면 상의 둘레 방향으로 흐르는 난기류를, 방사 방향으로 흐르는 층기류로 보정 가능하게 형성하여 이루어진 것이고,

상기 다익 원심팬은, 상기 처리 용기의 내주측에 배치되는 환형 전자(電磁) 코일과, 다수의 방사형 핀을 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체의 외주에 장착되어, 상기 환형 전자 코일의 내방측에 대치하는 환형 자석과, 상기 처리 용기의 내주측에 스러스트 베어링(thrust bearing)을 통해 상기 팬 본체를 회전 가능하게 지지하는 지지체를 구비하고, 또한, 상기 처리 용기의 내주면에 돌출되어 설치되는 적재부에 적재되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 다익 원심팬을, 상기 유지 수단에 유지된 피처리 기판의 표면의 높이 위치에 대응되는 높이 위치에 배치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 환형 전자 코일을 장착하는 코일 유지체를 더 구비하고, 이 코일 유지체와, 상기 팬 본체, 환형 자석, 스러스트 베어링 및 지지체를, 각각 처리 용기에 대해 착탈 가능하게 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.