KR20200096149A

KR20200096149A - 기판 처리 장치, 기판 처리 장치의 제어 방법 및 기억 매체

Info

Publication number: KR20200096149A
Application number: KR1020200011027A
Authority: KR
Inventors: 사토시 심무라; 코지 타카야나기
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2040-01-30
Also published as: KR102839397B1; CN111524852B; JP7220577B2; JP2020126886A; CN111524852A

Abstract

기판마다의 막 두께의 변동이 적은 양호한 도포 처리를 행한다. 기판 처리 장치는 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 기판을 유지하여 회전시키는 유지 회전부와, 처리액을 수용하는 처리액 용기와 상기 처리액 용기의 처리액을 기판에 대하여 공급하기 위한 액 공급로를 적어도 포함하는 처리액 공급 기구와, 상기 유지 회전부에 의해 회전하고 있는 기판에 대하여 상기 액 공급로로부터 공급되는 처리액을 토출하는 토출부와, 상기 처리액 공급 기구에 있어서의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득부와, 상기 압력 정보 취득부에 의해 취득된 압력 정보에 기초하여 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는 제어부를 구비하다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 장치의 제어 방법 및 기억 매체 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, CONTROL METHOD OF SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND RECORDING MEDIUM}

본 개시는 기판 처리 장치, 기판 처리 장치의 제어 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.

레지스트액 등의 처리액을 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 알려져 있다. 이러한 종류의 기판 처리 장치는, 기판을 유지하여 회전시키는 유지 회전부와, 유지 회전부에 의해 회전하고 있는 기판에 대하여 처리액을 토출하는 토출부를 구비하고 있다(특허 문헌 1).

일본특허공개공보 2011-023669호

복수의 기판에 대하여 레지스트액의 도포 처리를 연속하여 행할 경우, 처리 후의 레지스트의 막 두께가 기판마다 변동하는 경우가 있다. 본 개시는, 기판마다의 막 두께의 변동이 적은 양호한 도포 처리를 행할 수 있는 기술을 제공한다.

본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 장치는, 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 기판을 유지하여 회전시키는 유지 회전부와, 처리액을 수용하는 처리액 용기와 상기 처리액 용기의 처리액을 기판에 대하여 공급하기 위한 액 공급로를 적어도 포함하는 처리액 공급 기구와, 상기 유지 회전부에 의해 회전하고 있는 기판에 대하여 상기 액 공급로로부터 공급되는 처리액을 토출하는 토출부와, 상기 처리액 공급 기구에 있어서의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득부와, 상기 압력 정보 취득부에 의해 취득된 압력 정보에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는 제어부를 구비하다.

본 개시에 따르면, 기판마다의 막 두께의 변동이 적은 양호한 도포 처리를 행할 수 있다.

도 1은 본 개시에 따른 기판 처리 장치를 적용한 도포 처리 장치의 전체의 개략 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 레시피 정보와 처리액 공급 기구의 압력 정보를 관련시킨 테이블이다.
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 도포 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

본 개시에 따른 기판 처리 장치를, 레지스트액의 도포 처리를 행하는 도포 처리 장치에 적용한 실시의 형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 명세서에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

<제 1 실시 형태>

도 1은 본 개시의 실시 형태에 있어서의 도포 처리 장치의 전체의 개략 구성을 나타내는 구성도이다. 도포 처리 장치는, 처리액 공급 기구(1)와 도포 처리 모듈(2)을 포함하고 있다. 도포 처리 모듈(2)에 있어서, 컵체(21) 내에 저장된 스핀 척(22)과 구동 기구(23)는, 기판을 유지하여 회전시키는 유지 회전부를 구성한다.

즉, 스핀 척(22)은, 기판인 반도체 웨이퍼(이하 '웨이퍼'라고 함)(W)를 수평으로 유지하고, 구동 기구(23)는 웨이퍼를 유지한 스핀 척(22)을 회전 및 승강한다. 또한, 컵체(21)의 저부에는, 웨이퍼(W)에 도포되지 않은 여분의 레지스트액을 드레인 또는 미스트의 상태로 배출하는 배출구(24)가 마련되어 있다. 상기 컵체(21)의 상방에는, 토출부로서의 공급 노즐(25)이 마련되어 있다. 공급 노즐(25)은, 암(25a)에 지지된 상태에서, 스핀 척(22)에 유지된 웨이퍼(W)의 중앙에 레지스트액을 토출할 수 있도록 구성되어 있다.

처리액 공급 기구(1)는, 공급 노즐(25)로 처리액인 레지스트액을 공급한다. 도 1에 있어서, 상류측으로부터, 처리액 용기로서의 보틀(11), 버퍼 탱크(12), 압송부로서의 펌프(13), 유량 계측부(14), 공급 밸브(15)가 배치되어 있다. 여기서, 보틀(11)은 레지스트액을 수용하는 처리액 용기이며, 그 상면에는 가압 가스원(16)이 접속되어 있다. 가압 가스원(16)으로부터 공급되는 가압 가스는, 예를 들면 질소 가스 등의 불활성 가스이다.

배관(31)은 보틀(11)과 버퍼 탱크(12) 사이를 접속한다. 배관(32)은 버퍼 탱크(12)와 펌프(13) 사이를 접속한다. 배관(33)은 펌프(13)와 유량 계측부(14) 사이를 접속한다. 배관(34)은 유량 계측부(14)와 공급 밸브(15) 사이를 접속한다. 배관(35)은 공급 밸브(15)와 공급 노즐(25) 사이를 접속한다. 본 실시 형태에 있어서, 배관(31 ~ 35)이, 보틀(11)에 수용된 레지스트액을 웨이퍼(W)에 대하여 공급하기 위한 액 공급로에 상당한다. 배관(36)은, 가압 가스원(16)과 보틀(11) 사이를 접속한다. 밸브(V1)는 배관(36)에 마련된 가스 공급용의 밸브이다.

공급 밸브(15)는, 석백(suck-back) 밸브 및 에어 오퍼레이트 밸브의 기능을 가지고 있다. 공급 밸브(15)는, 레지스트액을 토출하고 있지 않을 때에는 진공압 등에 의해 흡인실에 부압을 발생시켜, 레지스트액의 선단면을 공급 노즐(25)의 선단으로부터 인입하는 역할을 가진다.

압력 센서(41)는, 보틀(11)의 용기 내부의 압력을 계측한다. 압력 센서(42)는, 펌프(13)가 레지스트액을 압송할 때의 압력을 계측한다. 압력 센서(43)는, 유량 계측부(14)로 유입할 때의 레지스트액의 압력을 계측하고, 압력 센서(44)는, 유량 계측부(14)로부터 유출할 때의 레지스트액의 압력을 계측한다.

제어부(100)는, 처리액 공급 기구(1) 및 도포 처리 모듈(2)을 포함하는 도포 처리 장치의 전체를 제어한다. 제어부(100)는, CPU(101)와 기억부(102)를 가지고 있고, 기억부(102)에 기억된 각종 프로그램을 읽어내 실행함으로써, 장치 전체를 제어한다. 또한 제어부(100)는, 압력 센서(41 ~ 44)로부터의 압력값을 압력 정보로서 취득하는 압력 정보 취득부로서도 기능하고, 취득한 압력 정보를 후술하는 장치 제어를 위하여 이용한다. 기억부(102)는, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체(예를 들면 DRAM)이다. 또한 기억부(102)는, 불휘발형의 기억 매체(예를 들면 플래시 메모리)여도 된다. 또한 본 실시 형태의 제어 프로그램은, 제어부(100)로부터 착탈 가능한 불휘발형의 기억 매체 및 네트워크 등으로부터 기억부(102)에 인스톨되는 것이어도 된다.

이어서, 본 실시 형태의 도포 처리 장치의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 가압 가스원(16)으로부터 가압 가스가 배관(36)을 거쳐 보틀(11) 내로 보내지면, 보틀(11) 내의 레지스트액이 배관(31)으로 밀려나온다. 밀려나온 레지스트액은, 배관(31)을 거쳐 버퍼 탱크(12)로 공급되고 일시적으로 저류된다. 이 버퍼 탱크(12)의 저면에는 배관(32)의 일단측이 접속되어 있고 펌프(13)의 흡인 동작에 의해 버퍼 탱크(12) 내의 레지스트액이 펌프(13)로 흡인된다.

이상의 동작을 행한 후 또는 동작을 행하는 것과 병행하여, 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 반송 암에 의해 도 1에 나타내는 스핀 척(22) 상에 배치된다. 이 후, 스핀 척(22)을 회전시켜, 공급 노즐(25)을 웨이퍼(W)의 중심부의 상방에 위치시킨다. 이 상태에서, 공급 밸브(15)의 흡인 상태를 개방하고 또한 개방 상태로 하여, 펌프(13)의 토출 동작을 행한다.

이에 의해, 배관(33 ~ 35) 내의 레지스트액이 공급 노즐(25)측으로 이동하고, 그 일부가 공급 노즐(25)을 거쳐 웨이퍼(W)의 중심부에 토출된다. 이 레지스트액은 웨이퍼(W)의 주연으로 원심력으로 확산되어, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트액의 액막이 형성된다. 액막 형성과 함께 또는 그 후에 레지스트액에 포함되는 용매가 휘발됨으로써, 정해진 막 두께를 가지는 고체 형상의 레지스트막이 형성된다.

이 후, 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 반송 암에 의해 도포 처리 모듈(2)로부터 반출되어, 정해진 대기 시간이 경과한 후, 이어서 반입되는 웨이퍼(W)에 대하여, 상기와 동일한 처리를 행한다. 이상의 처리를 미리 결정된 매수 분만큼 반복한다.

각 웨이퍼(W)에 대한 처리의 사이의 대기 시간에 있어서 레지스트액은 사용하지 않고, 보틀(11)에 대하여 가압 가스를 공급할 필요는 없으므로, 밸브(V1)를 열어 보틀(11)을 대기 개방할 수도 있다. 그러나, 보틀(11) 내의 압력은 저하되므로, 밸브(V1)를 개방하기 전과 비교하여 레지스트액의 용매의 휘발이 진행되어, 많은 휘발된 용매가 용기 밖으로 방출되어 버린다. 특히, 사용하는 레지스트액이 고점도의 액체로서, 버퍼 탱크(12)로의 압송 시에 비교적 장시간을 필요로 하는 경우, 이 경향이 나오기 쉽다. 용매의 휘발은 레지스트액의 고점도화를 일으키고, 특히 보틀(11) 내의 액의 표면 부근에서 이 현상이 현저해진다. 통상의 도포 처리의 운용에서는, 정해진 매수의 웨이퍼(W)를 연속하여 처리하기 위하여, 공통의 하나의 레시피가 이용된다. 그러나, 상기와 같이, 도포 처리를 행할 때마다 보틀(11) 내의 레지스트액이 고점도의 방향으로 변화되어 가면, 하나의 공통의 레시피로는, 웨이퍼(W) 간에서 막 두께의 변동이 생겨 버려, 원하는 처리 결과가 얻어지지 않는 경우가 있다.

본 실시 형태에서는, 가압 가스에 의한 보틀(11)의 압송을 행한 후에 있어서도, 밸브(V1)를 닫은 상태를 유지하고, 보틀(11)을 가압 상태로 유지하도록 한다. 이에 의해, 보틀(11) 내의 레지스트액의 용매의 휘발이 억제되어, 레지스트액의 고점도화를 방지할 수 있다.

여기서, 보틀(11)의 내압은, 예를 들면 가압 후에 밸브(V1)를 닫는 속도에 의존하고 있고, 경우에 따라서는, 수십 kPa의 차가 발생한다. 발명자들은, 밸브(V1)를 폐쇄 상태로 유지하고 있을 때의 보틀(11)의 내압과 도포 처리 후의 웨이퍼(W)의 레지스트막의 막 두께와의 관계에 착목하여, 그 관계를 조사했다. 그 결과, 공통의 하나의 레시피를 실행한 경우에 있어서, 보틀(11)의 내압이 낮아질수록, 레지스트막의 막 두께가 두꺼워지는 것을 발견했다. 이는, 내압이 낮아질수록 보틀(11) 내에서의 레지스트액의 용매의 휘발이 진행되어, 레지스트액의 점도가 커지기 때문이라고 추정된다.

그리고, 이 추정 결과에 기초하면, 미리 폐쇄 상태일 때의 보틀(11)의 내압을 알 수 있으면, 원하는 레지스트막의 막 두께가 얻어지도록, 도포 처리 모듈(2)에 있어서의 도포 처리의 레시피를 보정하는 피드 포워드 제어를 행할 수 있다고 할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 이 레시피 보정의 피드 포워드 제어를 실시하는 것으로, 이하, 그 상세에 대하여 설명한다.

본 실시 형태의 처리액 공급 기구(1)에서는, 1 매의 웨이퍼(W)에 공급되는 레지스트액의 총 액량에 대하여, 유닛 및 공급로가 수용하고 있는 레지스트액의 총 액량이 상대적으로 많아지도록 설계되어 있다. 따라서, 보틀(11)로부터 송출되는 처리액은, 복수 회의 도포 처리가 실행되고 처음으로 공급 노즐(25)로부터 공급된다.

구체적으로, 1 회째(1 매째)의 도포 처리의 종료 후, 보틀(11)로부터 송액된 정해진 양의 레지스트액은, 배관(31)을 통과하여 버퍼 탱크(12)까지 이동한다. 2 회째(2매째)의 도포 처리의 종료 후, 버퍼 탱크(12)로 이동한 상기 정해진 양의 레지스트액은, 배관(32)을 통과하고 펌프(13)로부터 송출되어 배관(33)까지 달한다. 3 회째(3 매째)의 도포 처리의 종료 후, 배관(33)에 달하고 있던 상기 정해진 양의 레지스트액은, 유량 계측부(14)를 통과하여 배관(34)까지 달한다. 그리고, 4 회째(4 매째)의 도포 처리에 의해, 배관(34)에 달하고 있던 상기 정해진 양의 레지스트액은 공급 노즐(25)로부터 모두 토출된다. 따라서, 1 회째(1 매째)의 도포 처리를 행하기 전에 보틀(11)의 내압을 계측한 경우, 그 계측 결과에 기초하는 피드 포워드 제어는, 4 회째(4 매째)의 도포 처리에 반영시킨다.

본 실시 형태의 도포 처리는, 미리 사용자에 의해 정해진 표준 레시피를 이용하여 실행된다. 표준 레시피는, 예를 들면 공급 노즐 위치 : Center, 회전수 : 1000 회전, 공급 유량 : 1.0 mml로 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 2와 같이, 피드 포워드 제어를 위하여, 레시피 정보와 처리액 공급 기구(1)의 압력 정보를 관련시킨 테이블을 기억부(102)에 가진다. 도 2에서는, “No.3”의 행에, 표준 레시피의 파라미터와 기준이 되는 처리액 공급 기구(1)의 압력 정보가 나타나 있다. 본 실시 형태의 압력 정보는, 실제의 계측값이 아닌 정규화한 압력값을 나타내고 있다.

예를 들면, 보틀(11)의 이상적인 내압이 50 kPa인 경우, 실제의 계측값으로 나타내면 각각, “No.1”은 51.5 kPa 이상, “No.2”는 50.5 kPa 이상 ~ 51.5 kPa 미만이라고 하는 범위가 된다. 또한, “No.3”은 49.5 kPa 이상 ~ 50.5 kPa 미만이라고 하는 범위가 된다. 또한, “No.4”는 47.5 kPa 이상 ~ 49.5 kPa 미만, “No.5”는 47.5 kPa 미만이라고 하는 범위가 된다. 펌프(13)의 내압값, 유량 계측부(14)의 압력 차분값에 대해서도, 마찬가지로 이상적인 수치를 정한 다음 범위를 설정할 수 있다.

이하, 압력 정보로서 보틀(11)의 내압값을 예로, 설정값의 결정 방법에 대하여 설명한다. “No.3”를 기준으로 하고, 보틀(11)의 내압이 높은 경우(“No.1”, “No.2”)는, 회전수를 작게 하는 설정으로 변경한다. 내압이 높다고 하는 것은, 용제의 휘발이 진행되어 있지 않고 기준값보다 저점도의 레지스트액이 수용되어 있다고 추정된다. 따라서, 회전에 의한 원심력이 작용하기 쉬우므로, 원하는 막 두께보다 막이 작아지지 않도록, 회전수를 낮게 설정하고 있다.

보틀(11)의 내압이 낮은 경우(“No.4”, “No.5”)는, 회전수를 크게 하는 설정으로 변경한다. 내압이 낮다고 하는 것은, 용제의 휘발이 진행되어 있고 기준값보다 고점도의 레지스트액이 수용되어 있다고 추정된다. 따라서, 회전에 의한 원심력이 작용하기 어려우므로, 원하는 막 두께보다 막이 커지지 않도록, 회전수를 높게 설정하고 있다.

보틀(11)의 내압 등의 압력 정보와 회전수와의 관계는, 레시피에 기초하는 장치 전체에서의 도포 처리의 평가 실험을 행하여, 실제로 각 압력값과 막 두께를 계측하면서 결정하면 된다. 또한, 각 유닛에 있어서의 압력 정보와 처리액의 점도의 관계식, 도포 처리 모듈(2)에 있어서의 처리액의 점도와 막 두께의 관계식 및 막 두께와 회전수의 관계식을 실험에 의해 각각 개별로 구하고 나서, 이들의 조합에 의해 도 2의 테이블의 값을 계산에 의해 정하도록 해도 된다.

이어서, 도 3의 순서도를 이용하여, 본 실시 형태에 있어서의 동작을 설명한다. 본 순서도의 각 단계는, 제어부(100)가 가지는 기억부(102)에 기억되는 제어 프로그램을 CPU(101)가 실행함으로써 달성된다. 도 3의 순서도는, 도포 처리 모듈(2)에 대하여 N 번째로 반입된 웨이퍼(W)에 대하여 도포 처리를 행하는 것으로 한다.

먼저, 처리액 공급 기구(1)에 있어서의 압력 정보를 취득한다(S101). 구체적으로, 제어부(100)가 압력 센서(41)에 의해 계측된 보틀(11)의 내압값을 취득한다. 이 때, 밸브(V1)는 닫혀 있고 보틀(11) 내는 이미 가압 상태에 있다.

이어서, 제어부(100)는, 취득한 보틀(11)의 내압값과 도 2에 나타낸 테이블의 내압값을 비교하여, 레시피의 회전수를 결정한다(S102). 전술한 바와 같이, 보틀 내의 처리액은 A 번 후(상기의 예에서는 3 개 후)의 웨이퍼의 처리에 이용되는 처리액이므로, N+A 번째의 웨이퍼(W)의 제어값으로서 기억부(102)에 기억한다.

이어서, 제어부(100)는, 구동 기구(23)로 제어 신호를 보내 스핀 척(22)을 회전시킨다(S103). 여기서의 회전수는 기억부(102)에 기억된 N 번째의 설정값이다. 즉, A 번 전(상기의 예에서는 3 개 전)에 도 3의 순서도를 실행했을 때에 얻어진 설정값이다.

이어서, 레지스트액을 웨이퍼(W)에 대하여 토출한다(S104). 여기서, 토출되는 레지스트액은 단계(S103)에서 설정한 회전수에 대응하고 있다.

도포 처리가 종료되면, 제어부(100)는, 가압 가스원(16) 및 밸브(V1)를 제어하여 보틀(11)을 가압한다(S105). 전술한 바와 같이 밸브를 닫는 타이밍이 늦어질수록, 보틀(11)의 압력은 저하되고 휘발이 촉진되어 버리므로, 도포 처리가 종료되기 전에 가압을 개시하도록 제어해도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 처리액 공급 기구(1)에 있어서의 압력 정보로서, 보틀(11)의 내압값을 취득하고, 취득된 내압값에 기초하여 유지 회전부에 있어서의 스핀 척(22)의 회전수를 제어하도록 했다. 이에 의해, 보틀(11)의 내압값으로부터 처리액의 점도를 추정하여 그 점도에 최적인 회전수에 조정할 수 있으므로, 웨이퍼마다의 막 두께의 변동이 적은 양호한 도포 처리를 행할 수 있다.

<제 2 실시 형태>

본 실시 형태에서는, 처리액 공급 기구(1)의 압력 정보로서, 펌프(13)의 내압값을 이용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 2에 있어서, “No.3”을 기준으로 하여, 펌프(13)의 내압이 낮은 경우(“No.1”, “No.2”)는, 회전수를 작게 하는 설정으로 변경한다. 내압이 낮다고 하는 것은 펌프(13)에서의 압송의 압력이 상대적으로 작아도 된다는 것으로, 보틀(11)에 있어서 용제의 휘발이 진행되어 있지 않고 기준값보다 저점도의 레지스트액이 수용되어 있다고 추정되기 때문이다.

펌프(13)의 내압이 높은 경우(“No.4”, “No.5”)는, 회전수를 크게 하는 설정으로 변경한다. 내압이 높다고 하는 것은 펌프(13)에서의 압송의 압력이 상대적으로 클 필요가 있으며, 보틀(11)에 있어서 용제의 휘발이 진행되어 있고 기준값보다 고점도의 레지스트액이 수용되어 있다고 추정되기 때문이다.

이어서, 도 3의 순서도를 이용하여, 본 실시 형태에 있어서의 동작을 설명한다.

먼저, 처리액 공급 기구(1)에 있어서의 압력 정보를 취득한다(S101). 구체적으로, 제어부(100)가 압력 센서(42)에 의해 계측된 펌프(13)의 내압값을 취득한다. 이 때, 펌프(13)는 송출 동작을 행하고 있고 펌프(13) 내는 이미 가압 상태에 있다.

이어서, 제어부(100)는 취득한 펌프(13)의 내압값과 도 2에 나타낸 테이블의 내압값을 비교하여, 레시피의 회전수를 결정한다(S102). 전술한 바와 같이, 펌프(13) 내의 처리액은 A 번 후(상기의 예에서는 2 개 후)의 웨이퍼의 처리에 이용되는 처리액이므로, N+A 번째의 웨이퍼(W)의 제어값으로서 기억부(102)에 기억한다.

이어서, 제어부(100)는 구동 기구(23)로 제어 신호를 보내 스핀 척(22)을 회전시킨다(S103). 여기서의 회전수는 기억부(102)에 기억된 N 번째의 설정값이다. 즉, A 번 전(상기의 예에서는 2 개 전)에 도 3의 순서도를 실행했을 때에 얻어진 설정값이다.

도포 처리가 종료되면, 제어부(100)는 가압 가스원(16) 및 밸브(V1)를 제어하여 보틀(11)을 가압한다(S105).

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 처리액 공급 기구(1)에 있어서의 압력 정보로서 펌프(13)의 내압값을 취득하고, 취득된 내압값에 기초하여 유지 회전부에 있어서의 스핀 척(22)의 회전수를 제어하도록 했다. 이에 의해, 펌프(13)의 내압값으로부터 처리액의 점도를 추정하여 그 점도에 최적인 회전수로 조정할 수 있으므로, 웨이퍼마다의 막 두께의 변동이 적은 양호한 도포 처리를 행할 수 있다.

<제 3 실시 형태>

본 실시 형태에서는, 처리액 공급 기구(1)의 압력 정보로서, 유량 계측부(14)의 전후, 즉 유량 계측부(14)의 상류측과 하류측의 압력값의 차분값을 이용하는 경우에 대하여 설명한다.

여기서의 차분값이란, 압력 센서(43)에 의해 계측된 유량 계측부(14)로 유입할 때의 레지스트액의 압력값으로부터, 압력 센서(44)에 의해 계측된 유량 계측부(14)로부터 유출할 때의 레지스트액의 압력값을 감산한 값이다.

유량 계측부(14)를, 길이가 L, 반경이 R인 미세관이라 하고, 계측된 처리액의 유량이 V일 때 압력의 차분값이 D라고 하면, 포아즈이유(Poiseuille)의 법칙으로부터, 처리액의 점성율(N)은, N = πR4D / 8VL로 나타낼 수 있다. 여기서, 처리액의 유량이 일정하다고 하는 전제인 경우, 차분값(D)의 대소에만 따라 처리액의 점도가 변화하게 된다. 도포 처리를 행할 때마다 상기의 점성율까지 구해, 점성율로부터 파라미터를 도출하는 것도 가능하다. 단, 본 실시 형태에서는, 제 1 및 제 2 실시 형태와 마찬가지로, 도 2의 테이블을 이용하여, 압력 정보로부터 파라미터를 결정하는 방법에 대하여 설명한다.

도 2에 있어서, “No.3”을 기준으로 하여, 유량 계측부(14)의 전후의 압력값의 차분값(이후, 차분값)이 작은 경우(“No.1”, “No.2”)는, 회전수를 작게 하는 설정으로 변경한다. 내압이 작다고 하는 것은 점성율(N)이 상대적으로 작다고 하는 것으로, 보틀(11)에 있어서 용제의 휘발이 진행되어 있지 않고 기준값보다 저점도의 레지스트액이 수용되어 있다고 추정되기 때문이다.

차분값이 큰 경우(“No.4”, “No.5”)는, 회전수를 크게 하는 설정으로 변경한다. 차분값이 크다고 하는 것은 점성율(N)이 상대적으로 크다고 하는 것으로, 보틀(11)에 있어서 용제의 휘발이 진행되어 있고 기준값보다 고점도의 레지스트액이 수용되어 있다고 추정되기 때문이다.

이어서, 도 3의 순서도를 이용하여, 본 실시 형태에 있어서의 동작을 설명한다. 먼저, 처리액 공급 기구(1)에 있어서의 압력 정보를 취득한다(S101). 구체적으로, 제어부(100)가 압력 센서(43 및 44)에 의해 계측된 압력값에 기초하여 차분값을 취득한다. 이 때, 유량 계측부(14)는 유량의 계측 동작을 행하고 있다.

이어서, 제어부(100)는 취득한 차분값과 도 2에 나타낸 테이블의 차분값을 비교하여, 레시피의 회전수를 결정한다(S102). 전술한 바와 같이, 유량 계측부(14)를 통과하는 처리액은 A 번 후(상기의 예에서는 1 개 후)의 웨이퍼의 처리에 이용되는 처리액이므로, N+A 번째의 웨이퍼(W)의 제어값으로서 기억부(102)에 기억한다.

이어서, 제어부(100)는 구동 기구(23)로 제어 신호를 보내 스핀 척(22)을 회전시킨다(S103). 여기서의 회전수는 기억부(102)에 기억된 N 번째의 설정값이다. 즉, A 번 전(상기의 예에서는 1 개 전)에 도 3의 순서도를 실행했을 때에 얻어진 설정값이다.

이어서, 레지스트액을 웨이퍼(W)에 대하여 토출한다(S104). 여기서, 토출되는 레지스트액은 단계(S103)에서 설정한 회전수에 대응하고 있다. 도포 처리가 종료되면, 제어부(100)는 가압 가스원(16) 및 밸브(V1)를 제어하여 보틀(11)을 가압한다(S105).

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 처리액 공급 기구(1)에 있어서의 압력 정보로서, 유량 계측부(14)의 전후의 압력값의 차분값을 취득하고, 취득된 차분값에 기초하여 유지 회전부에 있어서의 스핀 척(22)의 회전수를 제어하도록 했다. 이에 의해, 펌프(13)의 차분값으로부터 처리액의 점도를 추정하여 그 점도에 최적인 회전수로 조정할 수 있으므로, 웨이퍼마다의 막 두께의 변동이 적은 양호한 도포 처리를 행할 수 있다.

<다른 실시 형태>

이상, 제 1 ~ 제 3 실시 형태에 대하여, 각각 개별로 처리 동작을 설명했지만, 제어부(100)가, 압력 센서(41 ~ 44)로부터 취득한 복수의 압력 정보의 조합으로부터, 스핀 척(22)의 회전수를 제어하도록 해도 된다. 예를 들면, 3 개 전의 도포 처리 때의 보틀(11)의 내압값, 2 개 전의 도포 처리 때의 펌프(13)의 내압값, 1 개 전의 도포 처리 때의 유량 계측부(14)의 전후의 압력값의 차분값은 동일한 처리액에 관한 점도를 추정하기 위한 압력 정보이기 때문이다.

여기서, 도 2의 테이블을 참조한 경우, 동일한 처리액이라면, 이론적으로는 3 개의 값에는 모두 동일한 행(예를 들면 No.2)의 회전수가 대응할 것이다. 단, 각 센서의 측정 정밀도가 동일 레벨이 아닌 경우 또는 서로의 도포 처리의 간격이 길어 처리액이 변질될 수 있는 경우 등은, 서로 상이한 값이 얻어질 가능성도 있다. 서로 상이한 값이었을 경우(예를 들면, 보틀(11)의 내압값이 No.1, 펌프(13)의 내압값이 No.2, 유량 계측부(14)의 차분값이 No.3)인 경우, 정해진 룰을 정해 두고 최종적인 회전수의 값을 정해도 된다. 예를 들면, 회전수를 3 개의 대응하는 회전수의 평균값(950 rpm)으로 정하는 방식, 또는 3 개에서 가장 조정량이 커지는 회전수(900 rpm)로 정하는 방식 등이 있다.

또한 도 2의 테이블에서는, 이론적으로 3 개의 값이 발생하는 테이블이었지만, 물론, 예를 들면 보틀(11)의 내압값과 펌프(13)의 내압값을 조합한 경우와 같이, 이론적으로 2 개의 값이 발생하는 케이스라도, 상기한 바와 같은 회전수의 평균값 또는 가장 조정량이 커지는 회전수 등을 채용하도록 해도 된다.

또한, 처리액 공급 기구(1)의 구조에 따라서는, 각 유닛 및 공급로가 수용하고 있는 레지스트액이 몇 회 앞의 도포 처리에서 이용될지의 명확한 분리가 어려운 경우도 있을 수 있다. 그 경우에는, 동일한 유닛에 관한 복수의 압력 정보의 평균값 등을 이용하여 점도의 추정 및 회전수의 조정을 행해도 된다. 예를 들면, 보틀(11)에 관해서는 현재의 도포 처리의 내압값과 1 개 전의 도포 처리의 내압값과의 평균값으로부터 구한 회전수를 A 번 후(상기의 예에서는 3 개 후)의 도포 처리에 이용할 수가 있다.

지금까지 설명한 실시 형태는, 레지스트액의 도포 처리를 행하는 도포 처리 장치를 예로 설명해 왔지만, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 정해진 막 두께의 막 형성 처리를 행하는 기판 처리 장치이면, 다른 종류의 장치에도 마찬가지로 적용 가능한 것이다.

Claims

처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
기판을 유지하여 회전시키는 유지 회전부와,
처리액을 수용하는 처리액 용기와 상기 처리액 용기의 처리액을 기판에 대하여 공급하기 위한 액 공급로를 적어도 포함하는 처리액 공급 기구와,
상기 유지 회전부에 의해 회전하고 있는 기판에 대하여 상기 액 공급로로부터 공급되는 처리액을 토출하는 토출부와,
상기 처리액 공급 기구에 있어서의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득부와,
상기 압력 정보 취득부에 의해 취득된 압력 정보에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는 제어부
를 구비하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 압력 정보 취득부는 상기 처리액 용기의 내압값을 취득하고,
상기 제어부는, 상기 취득된 내압값에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는, 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 처리액 공급 기구는 상기 액 공급로를 흐르는 처리액을 압송하는 압송부를 더 가지고,
상기 압력 정보 취득부는 상기 압송부의 내압값을 취득하고,
상기 제어부는, 상기 취득된 내압값에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는, 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 처리액 공급 기구는 상기 액 공급로를 흐르는 처리액의 유량을 계측하는 유량 계측부를 더 가지고,
상기 압력 정보 취득부는 상기 유량 계측부의 전후의 압력값의 차분 정보를 취득하고,
상기 제어부는, 상기 취득한 압력값의 차분 정보에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는, 기판 처리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 압력 정보와 처리액의 점도, 처리액의 점도와 막 두께, 및 막 두께와 기판 유지 회전부의 회전수의 관계로부터 구해진 테이블에 기초하여, 상기 기판 유지 회전부의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판을 유지하여 회전시키는 유지 회전부와, 처리액을 수용하는 처리액 용기와 상기 처리액 용기의 처리액을 기판에 대하여 공급하기 위한 액 공급로를 적어도 포함하는 처리액 공급 기구와, 상기 유지 회전부에 의해 회전하고 있는 기판에 대하여 상기 액 공급로로부터 공급되는 처리액을 토출하는 토출부를 구비하고, 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치의 제어 방법으로서,
상기 처리액 공급 기구에 있어서의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득 단계와,
상기 압력 정보 취득 단계에 있어서 취득된 압력 정보에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는 제어 단계
를 구비하는 기판 처리 장치의 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 압력 정보 취득 단계는 상기 처리액 용기의 내압값을 취득하고,
상기 제어 단계는, 상기 취득된 내압값에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는, 기판 처리 장치의 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 처리액 공급 기구는 상기 액 공급로를 흐르는 처리액을 압송하는 압송부를 더 가지고,
상기 압력 정보 취득 단계는 상기 압송부의 내압값을 취득하고,
상기 제어 단계는, 상기 취득된 내압값에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는, 기판 처리 장치의 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 처리액 공급 기구는, 상기 액 공급로를 흐르는 처리액의 유량을 계측하는 유량 계측부를 더 가지고,
상기 압력 정보 취득 단계는, 상기 유량 계측부의 전후의 압력값의 차분 정보를 취득하고,
상기 제어 단계는, 상기 취득한 압력값의 차분 정보에 기초하여, 상기 유지 회전부의 회전수를 제어하는, 기판 처리 장치의 제어 방법.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 단계는, 압력 정보와 처리액의 점도, 처리액의 점도와 막 두께, 및 막 두께와 기판 유지 회전부의 회전수의 관계로부터 구해진 테이블에 기초하여, 상기 기판 유지 회전부의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어 방법.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 장치의 제어 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.