KR20120001681A - 도포 방법 및 도포 장치 - Google Patents

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Abstract

도포액(예를 들면 레지스트액)의 공급량을 줄여 얇은 도포막을 형성하는 경우에도 기판 면 내의 도포막 두께의 불균일을 억제할 수 있는 기술을 제공한다. 도포액을 기판의 중심부로 공급하고 기판을 회전시켜 기판의 표면 전체를 도포액으로 덮는 도포액 도포 공정과, 도포액 도포 공정 후에 도포액의 공급을 정지한 상태로 기판을 회전시켜 도포액을 건조시키는 건조 공정을 구비한 도포 방법에 있어서, 건조 공정에서 기판의 이면측에서 기판의 반경 방향의 특정 범위의 온도를 국소적으로 조절한다. 이 조정은 예를 들면, 온조 노즐에 의해 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 온조 유체를 분사함으로써, 혹은 열선을 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 조사함으로써 행할 수 있다.

Description

도포 방법 및 도포 장치{COATING METHOD AND COATING APPARATUS}
본 발명은 포토레지스트막 등의 도포막을 기판 상에 형성하기 위한 도포 방법 및 도포 장치에 관한 것으로, 특히 도포막의 막 두께의 균일성을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에서의 포토리소그래피 프로세스에서는 반도체 웨이퍼(이하, ‘웨이퍼’라고 함) 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 공정, 레지스트막을 소정의 패턴으로 노광하는 노광 공정, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 공정 등이 차례로 행해져 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴이 형성되고 있다.
레지스트 도포 공정에서는 회전 중인 웨이퍼 표면의 중심부로 노즐로부터 레지스트액을 공급하고, 이 레지스트액을 원심력에 의해 반경 방향 외측으로 확산시킴으로써 웨이퍼의 표면 전체를 레지스트액으로 덮도록 하는 이른바 스핀 도포법이 많이 이용되고 있다.
근래의 반도체 디바이스의 회로가 더 미세화됨에 수반하여 레지스트 도포 처리에서의 레지스트막의 박막화가 진행되고 있다. 또한, 레지스트액은 고가이므로 사용량을 가능한 한 저감시킬 필요가 있다.
극히 얇은 레지스트막을 형성하는 경우에는 보다 높은 면 내 막 두께 균일성이 요구된다. 그러나, 레지스트액의 공급량을 줄여 가면 충분한 면 내 막 두께 균일성을 얻는 것이 곤란해진다. 예를 들면, 12 인치 웨이퍼에 0.5 ml 이하의 레지스트액을 공급하여 약 100 nm의 두께의 레지스트막을 형성한다고 한다. 이 경우, 도포 조건(웨이퍼 회전 수, 레지스트액 공급 타이밍 등)의 최적화를 행했다고 해도 1 nm 정도의 막 두께 차이가 웨이퍼 면 내에서 발생한다. 이 정도의 막 두께 차이는 종전의 두꺼운 레지스트막에서는 그다지 문제가 없지만, 근래에 요구되고 있는 극히 얇은 레지스트막에서는 무시할 수 없게 된다. 레지스트 막 두께의 불균일이 있으면 노광 처리 시의 노광의 광로 길이의 불균일이 발생하여 면 내에서 균일한 노광 처리를 행하는 것이 곤란해진다.
일본특허공개공보 평7-78743호 일본특허공개공보 평10-261579호
본 발명은 도포액의 공급량을 줄여 얇은 도포막을 형성하는 경우에도 기판 면 내의 도포막 두께의 분포를 조정 가능하게 하여, 면 내 막 두께 균일성이 높은 도포막을 형성 가능하게 하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 따르면, 도포액을 기판의 중심부로 공급하고 또한 상기 기판을 회전시켜 상기 기판의 표면 전체를 도포액으로 덮는 도포액 도포 공정과, 상기 도포액 도포 공정 후에 상기 도포액의 공급을 정지한 상태로 상기 기판을 회전시켜 상기 도포액을 건조시키는 건조 공정을 구비하고, 상기 건조 공정에서 상기 기판의 이면측에서 상기 기판의 반경 방향의 특정 범위의 온도를 국소적으로 조절하는 도포막 형성 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 온도의 국소적인 조절은 빨라도 상기 기판의 표면 전체가 상기 도포액에 덮인 후에 개시된다.
적합한 일실시예에서 상기 도포막 형성 방법은, 상기 도포액 도포 공정에서의 상기 기판의 회전 속도보다 낮은 회전 속도로 기판을 회전시킴으로써 상기 기판의 표면에 도포된 상기 도포액을 평탄화하는 평탄화 공정을 더 구비하고 있고, 상기 도포액 도포 공정, 상기 평탄화 공정 및 상기 건조 공정은 이 순서로 차례로 실행되며, 상기 평탄화 공정으로부터 상기 건조 공정의 이행은 상기 기판의 회전 속도를 상승시킴으로써 행해지고, 상기 온도의 국소적인 조절은 상기 건조 공정을 개시할 때 또는 그 후에 개시된다.
상기 온도의 국소적인 조절은 상기 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 국소적으로 온조(溫調) 유체를 분사함으로써 행할 수 있다. 바람직하게는, 상기 온조 유체는 공기, 불활성 가스 등의 기체이다. 온조 유체로서 기체를 이용하는 경우, 당해 기체의 온도는, 예를 들면 30℃ ~ 40℃의 범위 내로 할 수 있다. 온조 유체의 분사는, 기판의 이면의 근방에 개구된 토출구를 가지며 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 국소적으로 온조 유체를 분사하는 온조 유체 노즐을 이용하여 행할 수 있다.
상기 온도의 국소적인 조절은, 상기 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 국소적으로 열선을 조사하는 것에 의해서도 행할 수 있다. 열선으로는, 예를 들면 적외 LED광, 레이저광 등이 예시된다.
본 발명의 제 2 관점에 따르면, 기판을 보지하여 회전시키는 스핀 척과, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판의 표면으로 도포액을 공급하는 도포액 노즐과, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판을 둘러싸도록 설치된 컵과, 상기 컵 내를 흡인하여 상기 컵 내에 기류를 형성하는 배기 기구와, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판의 이면측에서 기판의 반경 방향의 특정 범위의 온도를 국소적으로 조절할 수 있도록 설치된 온도 조절 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 도포 장치가 제공된다.
본 발명의 제 3 관점에 따르면, 기판을 보지하여 회전시키는 스핀 척과, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판으로 도포액을 공급하는 도포액 노즐과, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판의 이면측에서 기판의 반경 방향의 특정 범위의 온도를 국소적으로 조절할 수 있도록 설치된 온도 조절 수단과, 상기 도포액 노즐로 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와, 상기 스핀 척, 상기 도포액 공급 기구 및 상기 온도 조절 수단의 동작을 제어하는 컴퓨터를 포함하는 제어부를 구비한 도포 장치에서 상기 스핀 척, 상기 도포액 공급 기구 및 상기 온도 조절 수단의 동작을 제어하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 프로그램을 상기 컴퓨터에 의해 실행함으로써 상기 컴퓨터가 상기 스핀 척, 도포액 공급 기구 및 상기 온도 조절 수단을 제어하여, 상기 도포액 노즐로부터 도포액을 기판의 중심부로 공급하고 또한 상기 스핀 척에 의해 상기 기판을 회전시켜 상기 기판의 표면 전체를 도포액으로 덮는 도포액 도포 공정과, 상기 도포액 도포 공정 후에 상기 도포액 노즐로부터 상기 도포액의 공급을 정지한 상태로 상기 스핀 척에 의해 상기 기판을 회전시켜 상기 도포액을 건조시키는 건조 공정을 실행시키고 또한, 상기 건조 공정에서 상기 온도 조절 수단에 의한 상기 국소적인 온도 조절을 행하게 하는 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 도포액을 건조시키는 건조 공정에서 기판의 이면측에서 기판의 반경 방향의 특정 범위의 온도를 국소적으로 조절함으로써 도포막의 두께 분포를 조정할 수 있다. 이에 따라, 도포막의 두께의 면 내 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 도시한 평면도이다.
도 2는 도포 현상 처리 시스템의 정면도이다.
도 3은 도포 현상 처리 시스템의 배면도이다.
도 4는 레지스트 도포 장치의 구성을 도시한 개략 종단면도이다.
도 5는 레지스트 도포 장치의 구성을 도시한 개략 횡단면도이다.
도 6은 레지스트 도포 처리의 주된 공정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 레지스트 도포 처리의 각 공정에서의 웨이퍼의 회전 속도를 프리웨트액 및 레지스트액의 공급 타이밍, 그리고 온조 기체의 분사 타이밍과 함께 나타낸 그래프이다.
도 8은 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 온조 노즐의 변형예를 도시한 개략도이다.
도 10은 온도 조절 수단으로서 열선 조사 장치를 이용한 제 1 예를 도시한 개략 도이다.
도 11은 온도 조절 수단으로서 열선 조사 장치를 이용한 제 2 예를 도시한 개략 도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 기판에 레지스트를 도포하기 위한 도포 장치가 포함된 도포 현상 처리 시스템의 전체 구성에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도포 현상 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들면 외부로부터 도포 현상 처리 시스템(1)에 대하여 복수 매의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 반입출하기 위한 카세트 스테이션(2)과, 포토리소그래피 공정 중에서 매엽식으로 소정의 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)과, 처리 스테이션(3)에 인접하는 노광 장치(4)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(5)을 일체로 접속시킨 구성을 가지고 있다.
카세트 스테이션(2)에는 카세트 재치대(10)가 설치되며, 당해 카세트 재치대(10)에는 복수의 카세트(C)를 X 방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 재치(載置)할 수 있다. 카세트 스테이션(2)에는 반송로(11) 상을 X 방향을 따라 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(12)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(12)는 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 배열 방향(Z 방향; 수직 방향)으로도 이동 가능하여, 카세트(C) 내의 복수 매의 웨이퍼(W)에 대하여 선택적으로 액세스할 수 있다. 또한, 웨이퍼 반송 장치(12)는 수직 방향의 축을 중심(θ 방향)으로 회전 가능하여, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 장치군(G3)의 각 처리 장치에 대해 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)은 복수의 처리 장치가 다단으로 배치된, 예를 들면 5 개의 처리 장치군(G1 ~ G5)을 구비하고 있다. 처리 스테이션(3)의 X 방향 부방향(도 1 중의 하방향)측에는 카세트 스테이션(2)측에서부터 인터페이스 스테이션(5)측을 향하여 제 1 처리 장치군(G1)과 제 2 처리 장치군(G2)이 차례로 배치되어 있다. 처리 스테이션(3)의 X 방향 정방향(도 1 중의 상방향)측에는 카세트 스테이션(2)측에서부터 인터페이스 스테이션(5)측을 향하여 제 3 처리 장치군(G3), 제 4 처리 장치군(G4) 및 제 5 처리 장치군(G5)이 차례로 배치되어 있다. 제 3 처리 장치군(G3)과 제 4 처리 장치군(G4)의 사이에는 제 1 반송 장치(20)가 설치되어 있다. 제 1 반송 장치(20)는 제 1 처리 장치군(G1), 제 3 처리 장치군(G3) 및 제 4 처리 장치군(G4) 내의 각 장치에 대해 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 제 4 처리 장치군(G4)과 제 5 처리 장치군(G5)의 사이에는 제 2 반송 장치(21)가 설치되어 있다. 제 2 반송 장치(21)는 제 2 처리 장치군(G2), 제 4 처리 장치군(G4) 및 제 5 처리 장치군(G5) 내의 각 장치에 대해 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 처리 장치군(G1)에는 웨이퍼(W)로 소정의 액체를 공급하여 처리를 행하는 액처리 장치, 예를 들면 도포 장치로서의 레지스트 도포 장치(30, 31, 32)와, 노광 처리 시의 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는 바텀 코팅 장치(33, 34)가 아래에서부터 차례로 5 단으로 적층되어 있다. 제 2 처리 장치군(G2)에는 액처리 장치, 예를 들면 웨이퍼(W)로 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 처리 장치(40 ~ 44)가 아래에서부터 차례로 5 단으로 적층되어 있다. 또한, 제 1 처리 장치군(G1) 및 제 2 처리 장치군(G2)의 최하단에는 각 처리 장치군(G1, G2) 내의 상기 액처리 장치로 각종 처리액을 공급하기 위한 케미컬실(50, 51)이 각각 설치되어 있다.
예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 제 3 처리 장치군(G3)에는 웨이퍼(W)를 온조판(溫調板) 상에 재치하여 웨이퍼(W)의 온도 조절을 행하는 온조 장치(60), 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 트랜지션 장치(61), 온조 장치(62 ~ 64) 및 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열 처리 장치(65 ~ 68)가 아래에서부터 차례로 9 단으로 적층되어 있다.
제 4 처리 장치군(G4)에는, 예를 들면 온조 장치(70), 레지스트 도포 처리 후에 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 프리베이킹 장치(71 ~ 74) 및 현상 처리 후에 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 포스트베이킹 장치(75 ~ 79)가 아래에서부터 차례로 10 단으로 적층되어 있다.
제 5 처리 장치군(G5)에는 웨이퍼(W)를 열처리하는 복수의 열처리 장치, 예를 들면 온조 장치(80 ~ 83), 노광 후에 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 노광 후 베이킹 장치(84 ~ 89)가 아래에서부터 차례로 10 단으로 적층되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제 1 반송 장치(20)의 X 방향 정방향측에는 복수의 처리 장치가 배치되어 있으며, 예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 소수화(疎水化) 처리하기 위한 어드히젼(adhesion) 장치(90, 91)가 아래에서부터 차례로 2 단으로 적층되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제 2 반송 장치(21)의 X 방향 정방향측에는, 예를 들면 웨이퍼(W)의 엣지부만을 선택적으로 노광하는 주변 노광 장치(92)가 배치되어 있다.
인터페이스 스테이션(5)에는, 예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, X 방향으로 연장되는 반송로(100) 상을 이동하는 웨이퍼 반송 장치(101)와 버퍼 카세트(102)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(101)는 Z 방향으로 이동 가능하고 또한 θ 방향으로도 회전 가능하여, 인터페이스 스테이션(5)에 인접한 노광 장치(4)와 버퍼 카세트(102) 및 제 5 처리 장치군(G5)의 각 장치에 대해 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또한, 본 실시예에서의 노광 장치(4)는 액침(液浸) 노광 장치이며, 웨이퍼(W)의 표면에 액체, 예를 들면 순수의 액막을 체류시킨 상태에서 당해 순수의 액막을 개재하여 웨이퍼(W)의 표면의 레지스트막을 노광할 수 있다. 단, 노광 장치(4)는 다른 방식의 노광을 행하는 것이어도 좋다.
이어서, 레지스트 도포 장치(30 ~ 32)의 구성에 대해 도 4 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 레지스트 도포 장치(30 ~ 32)의 구성은 서로 실질적으로 동일하기 때문에, 대표로 레지스트 도포 장치(30)의 구성에 대해 설명하는 것으로 한다.
레지스트 도포 장치(30)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 케이싱(120)을 가지며, 이 케이싱(120) 내의 중앙부에는 웨이퍼(W)를 보지(保持)하여 회전시키는 회전 보지부로서의 스핀 척(122)이 설치되어 있다. 스핀 척(122)은 수평한 상면(122a)을 가지며, 당해 상면에는, 예를 들면 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해 웨이퍼(W)를 스핀 척(122) 상에 흡착 보지할 수 있다.
스핀 척(122)은 회전 모터(도시하지 않음) 등의 회전 구동원을 구비한 척 구동 기구(124)를 가지며, 이 척 구동 기구(124)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동 기구(124)에는 에어 실린더 등의 승강 구동원이 설치되어 있어, 스핀 척(122)은 상하 이동 가능하다.
스핀 척(122)의 주위에는 웨이퍼(W)로부터 비산(飛散) 또는 낙하하는 액체를 받아 회수하는 컵(130)이 설치되어 있다. 컵(130)은 내측 컵체(131)와, 중간 컵체(132)와, 외측 컵체(133)와, 내측 컵체(131)의 저부(底部) 개구를 폐색(閉塞)하도록 설치된 판상(板狀)의 컵 기체(基體)(134)를 가지고 있다. 스핀 척(122)의 회전축(122b)은 컵 기체(134)를 관통하고 있다.
중간 컵체(132)의 저부에는 환상(環狀) 공간(132a)이 구획되어 있고, 이 환상 공간(132a)에 배기관(135)이 삽입되어 있다. 배기관(135)에는 도면 중에 개략적으로 도시되어 있는 배기 기구(EXH)(136)가 접속되어 있어, 환상 공간(132a)을 흡인할 수 있도록 되어 있다. 배기 기구(136)는 흡인 유량을 가변으로 하기 위한 수단, 예를 들면 가변 댐퍼를 구비한 관로를 공장의 배기 덕트에 접속시킴으로써 구성할 수 있다. 또한, 환상 공간(132a)을 구획하는 중간 컵체(132)의 저벽에 형성된 개구에는 배액관(137)이 접속되어 있다. 배액관(137)은 폐수계(DR)(138)에 접속되어 있다.
케이싱(120)의 상부에는 케이싱(120) 내에 청정 기체, 예를 들면 클린 에어의 다운플로우(DF)를 형성하는 팬 필터 유닛(FFU)(126)이 설치되어 있다. 또한, 케이싱(120)의 하부에는 케이싱(120) 내의 분위기를 배기하는 배기로(127)가 접속되어 있다.
배기 기구(136)에 의해 환상 공간(132a)를 흡인하면, 도 4 우측에서 화살표로 도시한 기류가 발생한다. 스핀 척(122)에 의해 지지되어 회전하는 웨이퍼(W)로 처리액을 공급하면, 이 처리액은 원심력에 의해 액적(液滴) 또는 미스트의 형태로 반경 방향 외측으로 비산한다. 이러한 액적 또는 미스트는 도 4 우측에서 화살표로 도시한 기류를 타고 환상 공간(132a)으로 순조롭게 유도되며, 웨이퍼(W)에 재부착되지 않도록 되어 있다. 환상 공간(132a)으로 도입된 액체의 대부분은 환상 공간(132a)에서 기류가 방향 전환할 때 기류에서 이탈하여 배액관(137)을 거쳐 배출된다. 또한, 환상 공간(132a)으로 도입된 미스트의 일부 및 기체는 배기관(135)을 통해 배기된다.
내측 컵체(131)의 내측 경사면(131a), 컵 기체(134)의 상면(134a)에 의해 웨이퍼(W)의 이면을 포위하는 공간(BS)이 형성된다. 웨이퍼(W)가 회전하면 웨이퍼(W) 근방의 기체가 이동하여, 웨이퍼(W) 중심부로부터 웨이퍼 주연부로 향하는 백 플로우라고 불리는 비교적 약한 기류가 공간(BS) 내에 발생한다. 이 백 플로우(BF)는 내측 컵체(131)의 상측 수평면(131b)과 웨이퍼(W)의 이면과의 사이의 좁혀진 간극으로부터 유출된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)가 회전하는 동안에 공간(BS) 내로 기체, 액체(미스트 등), 오염 입자 등이 유입되는 경우는 거의 없다. 또한, 웨이퍼(W)가 회전하지 않을 때에도 배기 기구(136)에 의해 환상 공간(132a)은 상시 흡인되고 있다. 이 때문에, 흡인에 의해 발생하는 컵(130) 내에 발생하는 기류, 특히 내측 컵체(131)의 외측면(131c)과 중간 컵체(132)의 내측면(132b)에 의해 샌드위치된 공간 내에 발생하는 기류의 영향에 의해 내측 컵체(131)의 상측 수평면(131b)과 웨이퍼(W)의 이면과의 사이의 좁혀진 간극으로부터 공간(BS) 내로 기체, 액체(미스트 등) 오염 입자 등이 유입되는 경우는 거의 없다.
또한, 말할 필요도 없이, 컵(130)은 기하학적인 의미에서의 회전체이기 때문에, 기류는 둘레 방향에 관하여 실질적으로 균일하게 발생한다. 도 4 우측에만 기류를 도시한 것은 도면의 번잡화를 피하기 위해서이다.
컵의 형상은 상기의 것에 한정되지 않으며, 예를 들면 본건 출원인에 의한 다른 특허 출원에 따른 일본특허공개공보 2004-207573호에 기재된 컵을 이용해도 좋다. 일본특허공개공보 2004-207573호에 기재된 컵도 내측 컵체의 상면과 웨이퍼(W)의 이면과의 사이의 좁혀진 간극으로부터 공간(BS) 내로 기체, 액체(미스트 등), 오염 입자 등이 유입되는 것이 방지되도록 구성되어 있다. 이러한 구성은 후술하는 온조 노즐의 설치에서 필수는 아니지만, 온조 노즐을 온도 조절이라고 하는 목적에만 적합하도록 설계할 수 있다는 점에서 바람직하다.
도 5에 도시한 바와 같이, 컵(130)의 X 방향 부방향(도 5의 하방향)측에는 Y 방향(도 5의 좌우 방향)을 따라 연장되는 레일(140)이 형성되어 있다. 레일(140)은, 예를 들면 컵(130)의 Y 방향 부방향(도 5의 좌방향)측의 외방에서부터 Y 방향 정방향(도 5의 우방향)측의 외방까지 형성되어 있다. 레일(140)에는 2 개의 암(141, 142)이 장착되어 있다.
제 1 암(141)에는 레지스트액을 토출하는 레지스트 노즐(143)이 지지되어 있다. 제 1 암(141)은 도 5에 도시한 노즐 구동부(144)에 의해 레일(140) 상을 이동 가능하다. 이에 따라, 레지스트 노즐(143)은 컵(130)의 Y 방향 정방향측의 외방에 설치된 대기부(145)에서부터 컵(130) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있고, 또한 당해 웨이퍼(W)의 표면 상을 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제 1 암(141)은 노즐 구동부(144)에 의해 승강 가능하여, 레지스트 노즐(143)의 높이를 조정할 수 있다. 제 1 암(141)과 노즐 구동부(144)에 의해 레지스트 노즐 이동 기구가 구성되어 있다. 또한, 레지스트 노즐 이동 기구 및 대기부(145)는 도 4에는 도시되어 있지 않다.
도 4에 도시한 바와 같이, 레지스트 노즐(143)에는 레지스트액 공급원(PR)(146)과 연통하는 공급관(147)이 접속되어 있다. 레지스트액 공급원(146)에는 ArF 액침 노광용의 레지스트액이 저장되어 있다. 예를 들면, 레지스트액은 얇은 레지스트막, 예를 들면 150 nm 이하의 레지스트막을 형성하기 위한 저(低)점도(예를 들면, 2 cp 이하)로 조정되어 있다. 공급관(147)에는 밸브(148)가 설치되어 있으며, 밸브(148)의 개폐에 의해 레지스트 노즐(143)로부터의 레지스트액의 토출 및 토출 정지를 행할 수 있다. 레지스트액 공급원(146), 공급관(147) 및 밸브(148)에 의해 레지스트 노즐(143)로 레지스트액을 공급하기 위한 레지스트액(도포액) 공급 기구가 구성되어 있다.
제 2 암(142)에는 프리웨트 노즐(150)이 지지되어 있다. 제 2 암(142)은 도 5에 도시한 노즐 구동부(151)에 의해 레일(140) 상을 이동 가능하여, 프리웨트 노즐(150)을 컵(130)의 Y 방향 부방향측의 외방에 설치된 대기부(152)에서부터 컵(130) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동시킬 수 있다. 또한, 노즐 구동부(151)에 의해 제 2 암(142)은 승강 가능하여, 프리웨트 노즐(150)의 높이를 조절할 수 있다. 제 2 암(142)과 노즐 구동부(151)에 의해 프리웨트 노즐 이동 기구가 구성되어 있다. 또한, 프리웨트 노즐 이동 기구 및 대기부(152)는 도 4에는 도시되어 있지 않다.
도 4에 도시한 바와 같이, 프리웨트 노즐(150)에는 프리웨트액 공급원(PWT)(153)과 연통하는 공급관(154)이 접속되어 있다. 프리웨트액 공급원(153)에는 프리웨트액으로서 레지스트의 용제, 예를 들면 OK73(프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME)와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)의 혼합 용액, 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤제(製))이 저장되어 있다. 프리웨트액은 프리웨트시너라고도 불린다. 공급관(154)에는 밸브(155)가 설치되어 있으며, 밸브(155)의 개폐에 의해 프리웨트 노즐(150)로부터의 프리웨트액의 토출 및 토출 정지를 행할 수 있다. 프리웨트액 공급원(153), 공급관(154) 및 밸브(155)에 의해 프리웨트 노즐(150)로 프리웨트액을 공급하기 위한 프리웨트액 공급 기구가 구성되어 있다.
또한, 각 노즐과 각 암의 관계는 도시된 것에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 레지스트 노즐(143)과 프리웨트 노즐(150)을 공통 암에 의해 지지하는 것도 가능하다.
컵 기체(134)에는 웨이퍼(W)의 이면에 온조 기체, 예를 들면 핫 에어를 분사하는 복수, 본 예에서는 2 개의(도 4에서는 도면의 간략화를 위해 1 개만을 도시함) 온조 노즐(160)이 장착되어 있다. 2 개의 온조 노즐(160)은 평면에서 봤을 때 스핀 척(122)의 회전 중심을 중심으로 하는 원주(圓周)를 온조 노즐의 수로 등분(본 예에서는 2 등분)한 위치에 설치되어 있다. 2 개의 온조 노즐(160)의 반경 방향 위치(스핀 척(122)의 회전 중심에서부터의 거리)는 동일하다. 온조 노즐(160)에는 청정 기체, 예를 들면 클린 에어 공급원(161)이 관로(162)를 개재하여 접속되어 있다. 관로(162)에는 관로(162) 내를 흐르는 에어를 소정 온도로 가열하는 히터(163)와, 에어의 공급 및 공급 정지를 행하는 밸브(164)가 설치되어 있다. 또한, 청정 기체로서 질소 가스 등의 불활성 가스를 이용하는 것도 가능하다. 에어의 공급원(161), 관로(162), 히터(163)에 의해 온조 노즐(160)로 온조 기체를 공급하는 온조 기체 공급 기구가 구성되어 있다.
클린 에어 공급원(161)은, 예를 들면 필터가 구비된 팬 유닛으로 구성할 수 있다. 히터(163)는, 예를 들면 관로(162)를 구성하는 금속관에 감긴 테이프 히터로 할 수 있다. 밸브(164)는 단순한 개폐 밸브여도 좋지만, 유량 조절 기능을 가지는 밸브로 해도 좋다.
온조 노즐(160)은, 예를 들면 직사각형 개구를 가지는 슬릿 노즐의 형태로 할 수 있다. 비한정적인 일례로는 슬릿 노즐 형태의 온조 노즐(160)은 평면에서 봤을 때 그 일단이 웨이퍼 중심에서부터 75 mm에 위치하고, 장변이 60 mm, 단변이 2 mm이다. 온조 노즐(160)은 전술한 백 플로우(BF)의 영향을 받지 않고 웨이퍼(W)의 비교적 좁은 의도한 영역에 국소적으로 온조 기체를 분사할 수 있도록, 온조 노즐의 개구단(토출구)(160a)과 웨이퍼(W)의 이면과의 간격은, 예를 들면 2 ~ 30 mm로 하는 것이 바람직하며, 3 ~ 10 mm로 하는 것이 보다 바람직하다. 웨이퍼(W)의 온도 조절 대상 영역 이외가 열 영향을 받지 않도록 웨이퍼(W)의 이면에 대략 수직으로 온조 기체가 충돌하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 온조 노즐(160)의 개구부의 축선(160b)(도 4 참조)과 웨이퍼(W)의 이면의 법선이 이루는 각도는 30 도 이하로 하는 것이 바람직하며, 10 도 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
한 예시적 실시예에서는 온조 노즐(160)로부터 30℃ ~ 40℃의 에어를 30 ~ 50 l / min의 유량으로 웨이퍼 이면을 향해 분사할 수 있도록 클린 에어의 공급원(161) 및 히터(163)의 성능이 정해져 있다. 단, 온조 노즐의 반경 방향 위치, 온조 노즐(160)로부터 토출되는 에어의 온도 및 유량, 온조 노즐(160)의 형상, 온조 노즐의 토출구(160a)와 웨이퍼 이면과의 사이의 간격 등의 각종 파라미터의 상세는 실험에 의해 결정하는 것이 바람직하다.
전술한 척 구동 기구(124)에 의한 스핀 척(122)의 회전 동작, 노즐 구동부(144)에 의한 레지스트 노즐(143)의 이동 동작, 밸브(148)에 의한 레지스트 노즐(143)의 레지스트액의 토출 동작, 노즐 구동부(151)에 의한 프리웨트 노즐(150)의 이동 동작, 밸브(155)에 의한 프리웨트 노즐(150)의 프리웨트액의 토출 동작, 온조 기체의 토출을 위한 클린 에어 공급원(161), 히터(163) 및 밸브(164)의 동작 등은 도 4에 개략적으로 도시된 제어부(CNTL)(170)에 의해 제어되고 있다. 제어부(170)는, 예를 들면 CPU 또는 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성되며, 예를 들면 메모리에 기억된 프로그램을 실행함으로써 레지스트 도포 장치(30)에서의 레지스트 도포 프로세스를 실현할 수 있다. 또한, 레지스트 도포 장치(30)에서의 레지스트 도포 프로세스를 실현하기 위한 각종 프로그램은, 예를 들면 컴퓨터 판독 가능한 CD 등의 기억 매체(M)에 기억되어 있던 것이며, 이 기억 매체(M)로부터 제어부(170)에 인스톨된 것이 이용되고 있다.
이어서, 이상과 같이 구성된 레지스트 도포 장치(30)에서 행해지는 도포 프로세스를 도포 현상 처리 시스템(1) 전체에서 행해지는 웨이퍼 처리 프로세스와 함께 설명한다.
먼저, 도 1에 도시한 웨이퍼 반송 장치(12)에 의해 카세트 재치대(10) 상의 카세트(C) 내로부터 미처리 웨이퍼(W)가 1 매씩 취출되어 처리 스테이션(3)으로 차례로 반송된다. 웨이퍼(W)는 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 장치군(G3)에 속하는 온조 장치(60)로 반송되어 소정 온도로 온도 조절된다. 그 후 웨이퍼(W)는 제 1 반송 장치(20)에 의해, 예를 들면 바텀 코팅 장치(34)로 반송되어 반사 방지막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는 제 1 반송 장치(20)에 의해, 예를 들면 가열 처리 장치(65), 온조 장치(70)로 차례로 반송되어 각 처리 장치에서 소정의 처리가 실시된다. 그 후 웨이퍼(W)는 제 1 반송 장치(20)에 의해 복수의 레지스트 도포 장치(30 ~ 32) 중 하나, 예를 들면 레지스트 도포 장치(30)로 반송된다.
레지스트 도포 장치에서의 도포 처리의 일련의 공정에 대해, 레지스트 도포 장치(30)에서의 도포 처리의 주된 공정을 나타낸 순서도인 도 6, 각 공정에서의 웨이퍼(W)의 회전 속도를 나타낸 그래프인 도 7을 참조하여 설명한다.
먼저, 케이싱(120)에 설치된 반출입구(128)의 셔터(129)가 열려 도시하지 않은 반송 암에 의해 웨이퍼(W)가 레지스트 도포 장치(30)로 반입되고, 그 후 웨이퍼(W)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 스핀 척(122)에 흡착 보지된다.
이어서, 제 2 암(142)에 의해 대기부(152)에 있던 프리웨트 노즐(150)이 웨이퍼(W)의 중심부의 상방까지 이동한다.
웨이퍼(W)가 정지하고 있는 상태에서 밸브(155)가 열려 프리웨트 노즐(150)로부터 프리웨트액이 소정량 웨이퍼의 중심부로 공급된다(도 6의 프리웨트액 토출 공정(S1)). 그 후, 도 7에 나타낸 바와 같이, 스핀 척(122)에 의해 웨이퍼(W)가, 예를 들면 500 rpm 정도의 제 1 속도(V1)로 회전하고, 웨이퍼(W) 상의 프리웨트액이 웨이퍼(W)의 표면의 전체 면으로 확산되어, 웨이퍼(W)의 표면 전체가 프리웨트액에 의해 젖은 상태가 된다(도 6의 프리웨트액 확산 공정(S2)). 프리웨트액 확산 공정(S2) 동안 프리웨트 노즐(150)은 웨이퍼(W) 상에서 퇴피하고, 제 1 암(141)에 의해 대기부(145)에 있던 레지스트 노즐(143)이 웨이퍼(W)의 중심부의 상방까지 이동한다.
그 후, 밸브(148)가 개방되어, 도 7에 나타낸 바와 같이, 레지스트 노즐(143)로부터 레지스트액의 토출이 개시되고, 웨이퍼(W)의 중심부로 레지스트액이 공급되기 시작한다. 이렇게 하여 레지스트액 도포 공정(S3)이 개시된다. 이 레지스트액 도포 공정(S3)에서는 웨이퍼(W)의 회전 속도가 제 1 속도(V1)로부터 고속, 예를 들면 2000 ~ 4000 rpm 정도의 제 2 속도(V2)까지 올려진다. 레지스트액 도포 공정(S3)의 개시 전에 제 1 속도(V1)였던 웨이퍼(W)의 회전은 그 후 속도가 연속적으로 매끄럽게 변동하도록 서서히 가속된다. 이때, 웨이퍼(W)의 회전의 가속도는, 예를 들면 0부터 점차 증가한다. 그리고, 레지스트액 도포 공정(S3)의 종료 시에는 웨이퍼(W)의 회전의 가속도가 점차 감소되어 웨이퍼(W)의 회전 속도가 제 2 속도(V2)로 매끄럽게 수속(收束)된다. 이렇게 하여 레지스트액 도포 공정(S3) 시에는 웨이퍼(W)의 회전 속도가 제 1 속도(V1)에서 제 2 속도(V2)로 도 7의 그래프 상에서 S 자 형상으로 추이하도록 변동한다. 레지스트액 도포 공정(S3)에서는 웨이퍼(W)의 중심부로 공급된 레지스트액이 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면의 전체 면으로 확산되어 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트액이 도포된다.
또한, 레지스트액 도포 공정(S3)에서의 레지스트 노즐(143)에 의한 레지스트액의 토출을 평탄화 공정(S4)의 도중까지 계속해도 좋다. 또한, 이때 레지스트액의 토출을 종료시킬 때 레지스트 노즐(143)을 이동시켜 레지스트액의 토출 위치를 웨이퍼(W)의 중심부로부터 이격시켜도 좋다.
레지스트액 도포 공정(S3)이 소정 시간 계속되고, 이 공정이 종료되면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전이 저속, 예를 들면 300 rpm 정도의 제 3 속도(V3)로 감속되어, 웨이퍼(W) 상의 레지스트액이 고르게 되어 평탄화된다(도 6의 평탄화 공정(S4)). 평탄화 공정(S4)은, 예를 들면 1 sec 정도 동안 실행된다.
평탄화 공정(S4)이 소정 시간 계속되고, 이 공정이 종료되면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전이 중속, 예를 들면 1500 rpm 정도의 제 4 속도(V4)로 가속되어, 웨이퍼(W) 상의 레지스트액이 건조된다(도 6의 건조 공정(S5)). 건조 공정(S5)은, 예를 들면 20 sec 정도 동안 실행된다. 이렇게 하여 웨이퍼(W)의 표면 상에 얇은 레지스트막(포토레지스트막)이 형성된다. 건조 공정(S5)에서, 온조 노즐(160)로부터 소정 온도, 예를 들면 30℃ ~ 40℃의 에어가 소정 유량, 예를 들면 30 ~ 50 l / min으로 웨이퍼(W)의 이면에 분사되어 웨이퍼(W)의 이면이 국소적으로 가열된다. 그 결과, 건조 공정(S5) 후에 최종적으로 얻어지는 레지스트막의 두께가 균일화된다.
웨이퍼(W)의 건조 종료 후, 웨이퍼(W)의 회전이 정지되고 스핀 척(122) 상으로부터 웨이퍼(W)가 반출되어 일련의 레지스트 도포 처리가 종료된다. 또한, 건조 공정(S5) 후 필요에 따라 EBR(엣지 비드 리무벌) 처리 및/또는 BR(백 린스) 처리 및 이들 EBR / BR 처리 후의 건조 처리를 실행할 수 있는데, 이들 처리에 대한 설명은 생략한다.
레지스트 도포 처리 후, 웨이퍼(W)는 제 1 반송 장치(20)에 의해, 예를 들면 프리베이킹 장치(71)로 반송되어 프리베이킹된다. 이어서, 웨이퍼(W)는 제 2 반송 장치(21)에 의해 주변 노광 장치(92), 온조 장치(83)로 차례로 반송되고, 각 장치에서 소정의 처리가 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 인터페이스 스테이션(5)의 웨이퍼 반송 장치(101)에 의해 노광 장치(4)로 반송되어 액침 노광된다. 그 후 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(101)에 의해, 예를 들면 노광 후 베이킹 장치(84)로 반송되어 노광 후 베이킹되고, 그 후 제 2 반송 장치(21)에 의해 온조 장치(81)로 반송되어 온도 조절된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 현상 처리 장치(40)로 반송되어 웨이퍼(W) 상의 레지스트막이 현상된다. 현상 후, 웨이퍼(W)는 제 2 반송 장치(21)에 의해 포스트베이킹 장치(75)로 반송되어 포스트베이킹된다. 그 후 웨이퍼(W)는 온조 장치(63)로 반송되어 온도 조절된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 제 1 반송 장치(20)에 의해 트랜지션 장치(61)로 반송되고, 웨이퍼 반송 장치(12)에 의해 카세트(C)로 되돌려져 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
또한, 상기의 일련의 공정(S1 ~ S5)에서의 레지스트 도포 시의 웨이퍼 회전 속도의 변동에 의한 레지스트 절약 기술에 대해서는 본건 특허 출원과 발명자가 일부 공통되고 또한 양수인(출원인)이 공통되는 특허 출원, 일본특허출원 2008-131495호에 관한 공개특허공보인 일본특허공개공보 2009-279476호에 상세하게 기재되어 있다.
[실험예]
이어서, 실험 결과를 참조하여 상기 실시예의 이점에 대해 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시한 레지스트 도포 장치를 이용하여 웨이퍼(W) 상에 레지스트막의 성막을 행하였다. 건조 공정(S5)에서, 온조 노즐(160)로부터 온조 기체를 토출한 것을 실험예로 하고, 온조 기체의 토출을 행하지 않은 것을 비교예로 하였다.
레지스트막 성막 후에 레지스트막의 막 두께 분포를 측정하였다. 그 결과를 도 8의 그래프에 나타낸다. 그래프의 세로축은 레지스트 막 두께, 가로축은 웨이퍼 중심에서부터의 거리이다. 검은 사각형(◆)이 비교예, 흰 사각형(□)이 실험예이다. 그래프 중의 화살표는 온조 기체의 분사 위치(구체적으로는 온조 노즐의 중심 위치)를 나타내고 있다. 그래프로부터 실험예 쪽이 막 두께 분포폭이 감소하고 있다는 것은 자명하다. 또한, 통계학적인 불균일의 지표인 막 두께의 3σ치는 비교예에서 1.00 nm인 것에 반해 실험예에서는 0.55 nm이다. 즉, 막 두께 분포폭의 큰 개선이 인정되었다.
발명자는 비교예와 실험예의 상위(相違)에 대해 이하와 같이 생각하고 있다.
비교예에서 막 두께는 웨이퍼 중앙부와 주연부에서 크고 중앙부와 주연부의 사이의 부분(이하, ‘중간부’라고 칭함)에서 작아져 있다. 그 이유는 이하와 같이 생각된다. 스핀 도포법의 경우, 웨이퍼 중앙부에 있는 레지스트액에 작용하는 원심력이 작기 때문에 막 두께는 두꺼워진다고 생각된다. 웨이퍼 주연부에서는 레지스트액에 작용하는 원심력이 크다. 그러나, 그 한편으로 레지스트액이 중앙부에서부터 주연부로 확산되는 과정에서 레지스트액 중에 포함되는 용제가 휘발함으로써, 주연부에 도달한 시점에서 레지스트액이 고농도화된 것이라고 생각된다. 원심력의 영향보다 레지스트액의 고농도화의 영향이 큰 것이 주연부에서 막 두께가 두꺼워지는 원인 중 하나가 아닐까 추측된다. 또한, 레지스트액 도포 공정(S3)의 종반에서 고속 회전하던 웨이퍼가 평탄화 공정(S4)의 개시와 함께 급감속됨으로써 웨이퍼 주연부에서부터 비산하려고 하던 레지스트가 반경 방향 내측으로 역류하는 것도 하나의 원인이라고 생각된다. 그 외에도, 웨이퍼와 스핀 척의 접촉부에서의 전열 유동(傳熱 流動), 웨이퍼 각 부에서의 용제 기화열 분포 등도 원인으로 생각된다. 막 두께 분포는 상기와 같이 다양한 요인이 얽혀 발생하는 것이라고 생각된다.
실험예에서는, 건조 공정(S5)에서, 비교예에서 막 두께가 상대적으로 얇은 부위의 근방에 온조 기체를 분사하고 있다. 이에 따라 온조 기체를 분사한 부위 및 그 근방(편의상 ‘온도 조절 영역’이라고 칭함)의 막 두께가 증가하고 있다. 그 이유는 이하와 같은 것이 생각된다. 건조 공정(S5)에서는 평탄화 공정(S4) 종료 시점에서 웨이퍼 상에 존재하는 레지스트액의 일부가 원심력에 의해 웨이퍼 외측으로 털어내어진다. 즉, 건조 공정(S5)에서도 원심력에 의한 레지스트액의 반경 방향 외측의 이동이 발생하고 있다. 이때, 온도 조절 영역에 온조 기체를 분사하면 온도 조절 영역의 웨이퍼 온도가 상승하고, 그 결과 온도 조절 영역에서의 레지스트액 중에 포함되는 용제의 휘발이 촉진되어, 온도 조절 영역의 레지스트액의 농도가 그 외의 영역에 있는 레지스트액의 농도보다 높아진다. 고농도의 레지스트액은 점도가 높기 때문에, 비교적 고회전(건조 공정(S5), 예를 들면 1500 rpm)으로 웨이퍼가 회전하고 있어도 반경 방향 외측으로 이동하기 어려워져, 이 때문에 웨이퍼 중간부에서의 막 두께가 증대된다. 그 한편으로, 웨이퍼 주연부에서는 반경 방향에서부터 이동해 오는 레지스트액의 이동이 감소된 상태로 레지스트액이 털어내어진다. 그 결과로서 웨이퍼 중간부에서의 막 두께가 증대되고 또한 웨이퍼 주연부에서의 막 두께가 감소하는 것이라고 생각된다. 결국, 건조 공정(S5)에서 온조 기체에 의해 국소적인 가열을 행함으로써 온조 기체가 분사된 부위의 근방의 막 두께가 증대되는 경향에 있다는 것에 변함은 없다.
또한, 온조 기체의 분사는 웨이퍼 면 내에 의도적으로 온도 변화를 발생시켜 국소적으로 레지스트 중의 용제의 휘발 정도를 조정하고, 이에 따라 막 두께 분포의 미세 조정을 행하는 것이다. 따라서, 과도하게 조기에 온조 기체의 분사를 개시하면 오히려 막 두께의 불균일을 초래할 우려가 있다. 따라서, 온조 기체의 분사는 빨라도 레지스트액이 웨이퍼 표면 전역으로 확산된 후에 행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 실시예와 같이 레지스트액 도포 공정(S3)과 건조 공정(S5) 사이에 웨이퍼를 저속으로 회전시킴으로써 레지스트액막의 두께의 한층 더 균일화를 도모하는 평탄화 공정(S4)을 실행하는 경우에는 평탄화 공정의 종료 후 건조 공정(S5)의 개시와 동시 또는 개시 후 소정 시간 경과 후에 온조 기체의 분사를 개시하는 것이 바람직하다.
상기 실시예는 다양하게 개변할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시예에서 온조 노즐은 2 개 설치되어 있었으나, 이에 한정되지 않으며, 1 개만 혹은 3 개 이상 설치해도 상관없다. 온조 노즐의 토출구의 형상은 직사각형에 한정되지 않으며, 진원(眞圓), 타원, 장원(長圓), 마름모형 등의 다른 형상으로 할 수도 있다.
도 9의 (a)에 개략적으로 도시한 바와 같이, 상이한 반경 방향 위치(스핀 척 회전 중심에서부터의 거리)(r1, r2)에 각각 온조 노즐(160A, 160B)을 설치해도 좋다. 이 경우, 온조 기체 공급 기구는 온조 노즐(160A) 및 온조 노즐(160B)로의 온조 기체의 공급을 개별적으로 제어할 수 있도록 구성된다. 또한, 도 9의 (a)에서 부호 We는 웨이퍼의 주연부, 122ae는 스핀 척(122)의 상면(122a)의 주연부, O는 웨이퍼(W) 및 스핀 척의 회전 중심을 각각 도시하고 있다.
도 9의 (b)에 개략적으로 도시한 바와 같이, 복수의 작은 직경의 온조 노즐(160-1 ~ 160-n)을 반경 방향이 상이한 위치에 설치하고, 각 온조 노즐로의 온조 기체의 공급을 제어하는 밸브(164-1 ~ 164-n)를 설치해도 좋다. 이 경우, 개방하는 밸브(164-1 ~ 164-n)를 선택함(예를 들면, 제 1 레지스트를 도포하는 경우에는 164-1 ~ 164-3을 개방하고, 제 2 레지스트를 도포하는 경우에는 164-2 ~ 164-4를 개방함)으로써 온도 조절 영역을 조정할 수 있다.
온조 노즐을 가동으로 하여 온조 노즐의 반경 방향 위치를 변경할 수 있도록 해도 좋다. 예를 들면, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 컵 기체(134)에 가이드(166)를 설치하고, 이 가이드(166)를 따라 온조 노즐(160’)을 이동시키는 리니어 액츄에이터(167)를 설치한다. 관로(162)의 온조 노즐측 단부를 플렉서블 튜브(162’)에 의해 구성할 수 있다.
도 9의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 온도 조절 영역을 변경할 수 있으면, 도포 장치(30)가 다양한 종류의 도포 처리를 하는 경우에 온도 조절 영역을 변경할 필요가 발생했을 때 편리하다.
상기의 실시예에서는 온조 노즐로부터 웨이퍼(W)에 기체를 분사하였으나, 웨이퍼(W)에 분사하는 것은 기체, 액체 또는 기액 혼합물 등의 유체여도 좋다. 또한, 상기의 실시예에서는 웨이퍼(W)를 국소적으로 가열하였으나, 냉각해도 좋다.
또한, 상기의 실시예에서는 웨이퍼(W)의 국소적인 온도 조절을 온조 기체의 분사에 의해 행하였으나, 이에 한정되지 않으며, 웨이퍼(W)에 열선을 조사함으로써 웨이퍼(W)의 국소적인 온도 조절을 행하는 것도 가능하다. 도 10에는 온조 노즐을 설치하는 대신 웨이퍼 이면측에 열선 조사 장치를 설치한 예를 개략적으로 도시하고 있다. 도 10에 도시한 예에서는 열선 조사 장치로서 적외 LED(200)가 설치되어 있다. 적외 LED(200)에는 전원(201)으로부터 급전된다. 전원(201)은 도 10에는 도시하지 않은 제어부(170)에 의해 제어된다. 웨이퍼 이면측 공간(BS)측에 베벨 세정 노즐 등의 액처리 노즐이 설치되는 경우에는 적외 LED(200) 및 이에 접속된 전기 부품(배선, 단자 등)은 처리액에 의해 부식되지 않도록 적당한 쉴드(202)로 덮는 것이 바람직하다. 또한, 쉴드(202)의 웨이퍼(W)의 이면을 향한 부분은 적외광 투과성의 쉴드(202a)를 설치하면 좋다.
또한, 적외 LED(200) 대신, 도 11에 개략적으로 도시한 바와 같이, 레이저 조사 장치를 설치해도 좋다. 이 경우, 웨이퍼 이면측 공간(BS)의 외측에 레이저 광원(210)을 설치하여, 레이저 광원(210)에서 발생시킨 레이저광, 예를 들면 저출력의 적외 레이저광을 광파이버(211)에 의해 웨이퍼(W) 이면까지 유도할 수 있다.
도 10, 도 11에 도시한 열선 조사 장치를 이용하는 실시예의 경우에도 전술한 온조 노즐을 이용한 실시예와 마찬가지로, 건조 공정에서 웨이퍼에 열선을 조사하여 웨이퍼(W)의 온도 분포를 조정함으로써 레지스트막의 막 두께 분포의 조정을 행할 수 있다. 열선 조사 장치를 이용하는 경우에도 온조 노즐을 이용하는 경우와 마찬가지로 온도 조절 영역을 변경 가능하게 구성할 수 있다. 예를 들면, 도 9의 (a), (b)에 도시한 온조 노즐과 마찬가지로, 복수의 적외 LED(200) 혹은 복수의 광파이버(211)의 각 투광측 단부를 반경 방향이 상이한 위치에 배치하여, 선택된 적외 LED(200) 혹은 광파이버(211)의 투광측 단부로부터 웨이퍼(W)이면에 열선이 조사되는 구성으로 해도 좋다. 또한, 예를 들면 도 9의 (c)에 도시한 것과 동일한 가이드 / 리니어 액츄에이터를 이용하여 적외 LED(200) 혹은 광파이버(211)의 투광측 단부를 반경 방향으로 가동으로 할 수 있다.
또한, 열선 조사 장치를 이용한 경우에는 웨이퍼 이면측 공간(BS)의 기류의 영향을 실질적으로 받지 않고 웨이퍼(W)를 가열할 수 있고, 펄스 제어 등에 의해 정밀 출력 제어를 행할 수 있으므로, 웨이퍼(W)에 미치는 열량을 정밀하게 조정할 수 있다는 점에서 유리하다. 그 반면, 웨이퍼 이면측 공간(BS) 내의 분위기에 따라서는 광조사 부분이 오염될 가능성이 있기 때문에, 광조사 부분을 정기적으로 세정해야 한다는 것도 생각된다. 이 점에서는 그럴 우려가 없는 온조 노즐을 이용한 실시예가 유리하다.
또한, 상기의 실시예에서 도포액은 레지스트액이었으나, 이에 한정되지 않으며, 상기의 실시예에 따른 기술은 레지스트액 이외의 도포액, 예를 들면 반사 방지막, SOG(Spin On Glass)막, SOD(Spin On Dielectric)막을 형성하기 위한 도포액의 도포에도 적용할 수 있다. 또한, 도포의 대상은 웨이퍼(W)에 한정되지 않으며, 웨이퍼 이외의, 예를 들면 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용의 마스크 레티클 등의 다른 기판이어도 좋다.
상기의 실시예는 반도체 장치 제조에서의 다양한 도포 처리에서 유용하다.

Claims (13)

  1. 도포액을 기판의 중심부로 공급하고, 상기 기판을 회전시켜 상기 기판의 표면 전체를 도포액으로 덮는 도포액 도포 공정과,
    상기 도포액 도포 공정 후에, 상기 도포액의 공급을 정지한 상태로 상기 기판을 회전시켜 상기 도포액을 건조시키는 건조 공정을 구비하고,
    상기 건조 공정에서 상기 기판의 이면측에서 상기 기판의 반경 방향의 특정 범위의 온도를 국소적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도의 국소적인 조절은 빨라도 상기 기판의 표면 전체가 상기 도포액에 덮인 후에 개시되는 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도포액 도포 공정에서의 상기 기판의 회전 속도보다 낮은 회전 속도로 기판을 회전시킴으로써, 상기 기판의 표면에 도포된 상기 도포액을 평탄화하는 평탄화 공정을 더 구비하고,
    상기 도포액 도포 공정, 상기 평탄화 공정 및 상기 건조 공정은 이 순서로 차례로 실행되며, 상기 평탄화 공정으로부터 상기 건조 공정의 이행은 상기 기판의 회전 속도를 상승시킴으로써 행해지고,
    상기 온도의 국소적인 조절은 상기 건조 공정을 개시할 때 또는 그 후에 개시되는 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 온도의 국소적인 조절은 상기 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 국소적으로 온조(溫調) 유체를 분사함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 온조 유체가 기체인 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기체의 온도가 30℃ ~ 40℃의 범위 내인 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 온도의 국소적인 조절은 상기 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 국소적으로 열선을 조사함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도포막 형성 방법은, 상기 기판을 보지(保持)하여 회전시키는 스핀 척과, 상기 스핀 척에 의해 보지된 상기 기판을 둘러싸도록 설치된 컵을 가지는 도포 장치에 의해 실행되며, 상기 기판의 이면측에 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판과 상기 컵의 일부에 의해 포위된 공간이 형성되고, 상기 스핀 척에 의해 보지된 상기 기판의 이면의 주연부와 이에 대향하는 상기 컵의 부분과의 사이에 간극이 형성되어, 상기 도포막 형성 방법의 실행 중에는 상기 간극을 거쳐 상기 공간의 외부로부터 상기 공간 내로의 유체 또는 미소 입자의 유입을 방해하는 기류가 상기 컵 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
  9. 기판을 보지(保持)하여 회전시키는 스핀 척과,
    상기 스핀 척에 의해 보지된 기판의 표면으로 도포액을 공급하는 도포액 노즐과,
    상기 스핀 척에 의해 보지된 기판을 둘러싸도록 설치된 컵과,
    상기 컵 내를 흡인하여 상기 컵 내에 기류를 형성하는 배기 기구와,
    상기 스핀 척에 의해 보지된 기판의 이면측에서 기판의 반경 방향의 특정 범위의 온도를 국소적으로 조절할 수 있도록 설치된 온도 조절 수단
    을 구비한 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 온도 조절 수단은, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판의 이면의 근방으로 개구된 토출구를 가지며, 상기 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 국소적으로 온조 유체를 분사하는 온조 유체 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 온도 조절 수단은, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판의 이면의 반경 방향의 특정 범위에 국소적으로 열선을 조사하는 열선 조사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도포액 노즐로 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와,
    상기 스핀 척, 도포액 공급 기구 및 상기 온도 조절 수단의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 도포액 노즐로부터 도포액을 기판의 중심부로 공급하고, 상기 스핀 척에 의해 상기 기판을 회전시켜, 상기 기판의 표면 전체를 도포액으로 덮는 도포액 도포 공정과,
    상기 도포액 도포 공정 후에, 상기 도포액 노즐로부터 상기 도포액의 공급을 정지한 상태로 상기 스핀 척에 의해 상기 기판을 회전시켜 상기 도포액을 건조시키는 건조 공정을 실행하고,
    상기 건조 공정에서 상기 온도 조절 수단에 의한 상기 국소적인 온도 조절이 행해지도록 제어를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  13. 기판을 보지(保持)하여 회전시키는 스핀 척과, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판으로 도포액을 공급하는 도포액 노즐과, 상기 스핀 척에 의해 보지된 기판의 이면측에서 기판의 반경 방향의 특정 범위의 온도를 국소적으로 조절할 수 있도록 설치된 온도 조절 수단과, 상기 도포액 노즐로 도포액을 공급하는 도포액 공급 기구와, 상기 스핀 척, 상기 도포액 공급 기구 및 상기 온도 조절 수단의 동작을 제어하는 컴퓨터를 포함하는 제어부를 구비한 도포 장치에서 상기 스핀 척, 상기 도포액 공급 기구 및 상기 온도 조절 수단의 동작을 제어하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,
    상기 프로그램을 상기 컴퓨터에 의해 실행함으로써 상기 컴퓨터가 상기 스핀 척, 도포액 공급 기구 및 상기 온도 조절 수단을 제어하여,
    상기 도포액 노즐로부터 도포액을 기판의 중심부로 공급하고, 상기 스핀 척에 의해 상기 기판을 회전시켜 상기 기판의 표면 전체를 도포액으로 덮는 도포액 도포 공정과,
    상기 도포액 도포 공정 후에 상기 도포액 노즐로부터 상기 도포액의 공급을 정지한 상태로 상기 스핀 척에 의해 상기 기판을 회전시켜 상기 도포액을 건조시키는 건조 공정
    을 실행시키고,
    상기 건조 공정에서 상기 온도 조절 수단에 의한 상기 국소적인 온도 조절을 행하게 하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
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