JP5263284B2 - 塗布方法、塗布装置及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、薬液をノズルから基板に供給して塗布膜を形成する技術に関する。

半導体デバイスの製造工程の中には、レジストパターンを形成するためにレジスト液を基板に塗布する処理があり、高いスループットを確保するために、通常は複数台の液処理ユニットが用いられる。また、半導体デバイスの多様化に伴い、レジスト液の種類が多くなってきており、このため塗布ノズルの本数も増大している。そこで、特許文献１に記載されているように、複数種のレジスト液に対応できるように複数のノズルを集約してノズルユニットを構成し、このノズルユニットを複数台の液処理ユニットに対して共用化する技術がある。

このような装置においては、使用していないノズルは、ノズル先端部のレジスト液の乾燥防止を目的として、エア層、溶剤層及びエア層の層構造を形成して言わば蓋をしている。そして、塗布処理における基板のロット切り替え時等のノズルの使用開始時には、この層構造を解除するためのダミーディスペンスが行われてから、新たなレジスト液による塗布処理が行われる（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、一のロットの塗布処理終了後にノズル（ノズルユニット）を待機位置に移動させて、使用したノズルの前記層構造の形成及び次ロットに使用する別のノズルについてダミーディスペンスを行っていた。このため、基板のロット切り替え時には、ノズルが待機位置に拘束される時間が長くなり、液処理ユニット内へ基板が搬入されているにもかかわらず塗布処理が開始できなくて、無駄な準備待ち時間が生じていた。

特許文献２には、ノズルの切り替え時における次に塗布を行うノズルのダミーディスペンス処理を、切り替え前に使用しているノズルによるレジスト液の吐出の終了前に行う塗布方法について記載されているが、これは基板にレジスト液を吐出する位置とダミーディスペンス処理を行う待機位置との間を、各ノズル夫々が個別に移動可能なためにできる方法であり、各ノズルを一つの共有のアームにより支持し移動させるマルチノズルを対象とする本発明とは前提が異なる。

特開２０１０−６２３５２号公報 特開２００５−７９３０２号公報

本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、複数の液処理ユニットに対して、基板に塗布液を吐出するノズルが共通化された装置において、基板のロットの切り替え時に今まで使用していたノズルの先端部に溶剤の吸入動作を含む所定の処理を行うにあたり、この処理を行っても次ロットの基板の処理に速やかに移行することができ、当該処理がスループットに与える影響を抑えることのできる技術を提供することにある。

本発明における一の塗布方法は、
塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから基板に供給して塗布膜を形成する方法において、
先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとが共通の移動機構により一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動するように構成された装置を用い、
第１の液処理ユニットに搬入された先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給する工程と、
その後、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動する工程と、
前記移動する工程と重ねて先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成する工程と、
前記待機区域にて先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込む工程と、
前記第１の液処理ユニットとは異なる第２の液処理ユニットに次ロットの先頭の基板が搬入された後、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させる工程と、
しかる後、次ロット用のノズルから次ロットの先頭の基板に塗布液を供給する工程と、
前記先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込む工程を行った後に、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成し、上側気体層と下側気体層とで溶剤層を挟み込んだ状態を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明における他の塗布方法は、
塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから基板に供給して塗布膜を形成する方法において、
先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとが共通の移動機構により一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動するように構成された装置を用い、
第１の液処理ユニットに搬入された先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給する工程と、
その後、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動する工程と、
前記塗布液を供給する工程の後に、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成する工程と、
前記待機区域にて先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込む工程と、
前記第１の液処理ユニットとは異なる第２の液処理ユニットに次ロットの先頭の基板が搬入された後、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に待機区域から前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させる工程と、
前記移動する工程に重ねて、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成し、上側気体層と下側気体層とで溶剤層を挟み込んだ状態を形成する工程と、
次ロット用のノズルが前記次ロットの先頭の基板の上方に移動後、次ロット用のノズルから当該基板に塗布液を供給する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明における一の塗布装置は、
塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから、液処理ユニットに保持された基板に供給して塗布膜を形成する装置において、
第１の液処理ユニット及び第２の液処理ユニットと、
先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとを一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動させる移動機構と、
先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
第１の液処理ユニットに搬入された先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給するステップと、
その後、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動するステップと、
前記移動するステップと重ねて先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成するステップと、
前記待機区域にて先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込むステップと、
前記第１の液処理ユニットとは異なる第２の液処理ユニットに次ロットの先頭の基板が搬入された後、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させるステップと、
しかる後、次ロット用のノズルから次ロットの先頭の基板に塗布液を供給するステップと、
前記先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込むステップを行った後に、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成し、上側気体層と下側気体層とで溶剤層を挟み込んだ状態を形成するステップと、を実行するように組まれたプログラムを有することを特徴とする。

本発明における他の塗布装置は、
塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから、液処理ユニットに保持された基板に供給して塗布膜を形成する装置において、
第１の液処理ユニット及び第２の液処理ユニットと、
先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとを一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動させる移動機構と、
先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
第１の液処理ユニットに搬入された先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給するステップと、
その後、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動するステップと、
前記塗布液を供給する工程の後に、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成するステップと、
前記待機区域にて先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込むステップと、
前記第１の液処理ユニットとは異なる第２の液処理ユニットに次ロットの先頭の基板が搬入された後、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に待機区域から前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させるステップと、
前記移動する工程に重ねて、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成し、上側気体層と下側気体層とで溶剤層を挟み込んだ状態を形成するステップと、
次ロット用のノズルが前記次ロットの先頭の基板の上方に移動後、次ロット用のノズルから当該基板に塗布液を供給するステップと、を含むことを特徴とする。

なお、本発明における記憶媒体は、
塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから、液処理ユニットに保持された基板に供給して塗布膜を形成する装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であり、また
第１の液処理ユニット及び第２の液処理ユニットと、
先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとを一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動させる移動機構と、を備えた塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

本発明は、先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとが共通の移動機構により一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動し、使用していないノズルの先端部に、溶剤層を気体（例えば空気）層で挟んだ層構造を形成する塗布装置を対象としている。そして一の発明は、先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給した後、先ロット用のノズルを待機区域に移動する工程と重ねて先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成するようにしている。また他の発明は、次ロット用のノズルを次ロットの先頭の基板の上方に移動させる工程に重ねて、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成している。従って先ロット用のノズルが役目を終えた後にノズル先端部に前記層構造を形成する作業を行っても次ロットの基板の処理を速やかに行うことができる。

本発明における実施形態に係わるレジスト塗布装置の斜視図である。 前記レジスト塗布装置の平面図である。 前記レジスト塗布装置の縦断側面図である。 前記レジスト塗布装置におけるノズルヘッドの縦断側面図である。 前記レジスト塗布装置における移動機構の斜視図である。 前記移動機構のノズルバスを示す断面図である。 前記レジスト塗布装置の制御部の構成図である。 層構造形成時における前記移動機構のレジスト吐出ノズルを示す断面図である。 ウエハのロット切り替え時における前記レジスト吐出ノズルの動作の概要を説明する縦断側面図である。 ウエハのロット切り替え時における前記レジスト吐出ノズルの動作の概要を説明する縦断側面図である。 前記レジスト塗布装置を備えた塗布、現像装置の平面図である。 前記塗布、現像装置の斜視図である。

図１〜図３は、本発明の塗布方法を実施する実施形態に係るレジスト塗布装置の斜視図、平面図及び縦断側面図である。レジスト塗布装置は、液処理ユニットである２つの塗布処理部１ａ、１ｂと、塗布液を吐出するノズルを保持して移動させる移動機構３と、ノズルの待機区域に設けられたノズルバス５と、を備えている。また、図示は省略しているが、ウエハＷの周縁部のレジスト膜を除去するレジスト膜周縁部除去機構が各塗布処理部１ａ、１ｂ毎に設けられている。

塗布処理部１ａ、１ｂは横方向（図１中Ｙ方向）に並んで配置されている。各塗布処理部１ａ、１ｂは各々同様に構成されており、このため塗布処理部１ａを例に挙げて説明する。塗布処理部１ａは夫々ウエハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持する基板保持部であるスピンチャック１２ａを備え、スピンチャック１２ａは回転軸１３ａを介して回転駆動機構１４ａと接続されている。スピンチャック１２ａは、回転駆動機構１４ａを介してウエハＷを保持した状態で鉛直軸回りに回転自在に構成されており、その回転軸上にウエハＷの中心が位置するように設定されている。回転駆動機構１４ａは後述の制御部７からの制御信号を受けてスピンチャック１２ａの回転速度を制御する。

スピンチャック１２ａの周囲にはスピンチャック１２ａ上のウエハＷを囲むようにして上方側に開口部２０ａを備えたカップ２１ａが設けられており、カップ２１ａの側周面上端側は内側に傾斜した傾斜部２２ａを形成している。カップ２１ａの底部側には例えば凹部状をなす液受け部２３ａが設けられている。液受け部２３ａは、隔壁２４ａによりウエハＷの周縁下方側に全周に亘って外側領域と内側領域とに区画されている。外側領域の底部には貯留したレジストなどを排出するための排液口２５ａが設けられ、内側領域の底部には処理雰囲気を排気するための排気口２６ａ、２６ａが設けられている。

排気口２６ａ、２６ａには排気管２７ａの一端が接続されており、排気管２７ａの他端は、図示しない排気ダンパを介して工場の排気路に接続されている。

図中１５ａは、昇降ピンであり、カップ２１ａ内に３本設けられている（図１及び図３では便宜上２本のみ表示している）。この昇降ピン１５ａは、昇降機構１６ａにより昇降することで、レジスト塗布装置にウエハＷを搬送する図示しない基板搬送機構（図１１の搬送アームＡ３に相当する。）とスピンチャック１２ａとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。

塗布処理部１ｂについて、塗布処理部１ａの各部に対応する部分については、塗布処理部１ａの説明で用いた数字と同じ数字を用い、且つａの代わりにｂを付して各図中に示している。

前記移動機構３は、図５にも示すように、塗布処理部１ａ、１ｂの配列方向（図１中Ｙ方向）に伸びるガイド３１に沿ってガイドされる水平移動部３２と、この水平移動部３２から水平に伸びると共に、水平移動部３２に対して図示しない昇降機構により昇降するアーム３３とを備え、このアーム３３の先端部にノズルユニット４が設けられている。ノズルユニット４は、濃度や成分の異なる複数種類例えば１０種類のレジストを夫々供給する１０本のレジスト吐出ノズル４１と、ウエハＷ上でレジストを広がり易くするための処理液である溶剤例えばシンナーを供給するシンナー吐出ノズル４２とからなり、アーム３３の先端部をなすノズルヘッド３４の下側にて支持されている。各ノズル４１、４２は、アーム３３によるこれらノズル４１、４２の移動方向（図１中Ｙ方向）と並行するように配列されている。なお、本実施形態では、レジスト及びシンナーを総称して薬液と呼ぶ。

アーム３３は、各塗布処理部１ａ、１ｂ、図示しない周縁部除去機構及びノズルバス５との干渉を防ぐために、上昇した状態で横方向に移動する。そして、アーム３３は、ノズルユニット４から薬液をウエハＷに供給するときには、ミストの発生を抑えるために、ウエハＷとノズル４１、４２との間の距離が所定の大きさになるように下降位置へと移動する。

各ノズル４１、４２は鉛直下方に開口した薬液の吐出口を備えている。各ノズル４１、４２は水平移動部３２の横方向の移動により、ウエハＷの中心部上に移動することができ、鉛直軸周りに回転するウエハＷの中心部に各吐出口から薬液を吐出する。吐出された薬液は遠心力によりウエハＷの周縁部へと展伸するいわゆるスピンコーティングによってウエハＷ表面全体に塗布される。

図３中４３は薬液供給ユニットである。薬液供給ユニット４３は、各ノズル４１、４２に夫々供給する薬液が貯留されたタンクと、タンク内を加圧して当該タンク内の薬液をノズルへ送液するための送液機構と、を備えたレジスト供給機構４４及びシンナー供給機構６により構成されている。また、レジスト供給機構４４は、ノズル４１と同じ数である１０基設けられている。図中４５はノズル４１、４２と各薬液供給機構４４とを接続する薬液供給ラインであり、各薬液供給ライン４５にはバルブ４６を含む流量制御部４７が介設されている。制御部７からの制御信号を受けて各バルブ４６の開閉が制御され、１０種類のレジスト及びシンナーを切り替えてウエハＷに供給することができるようになっている。また、各ノズル４１、４２夫々の一次側には、図４に示すように、ノズルヘッド３４内において、吐出バルブＶ及びサックバックバルブＳＶが吐出側からこの順に直列に設けられている。これらのバルブＶ、ＳＶは、空気圧制御機構６１により空気圧を動力として動作する。吐出バルブＶは、空気圧により各薬液供給ライン４５と各ノズル４１、４２との間にて流路の開閉を行う。サックバックバルブＳＶは、薬液吸引空間６３を備えており、この薬液吸引空間６３は空気圧により動作するピストン機構により、容積及び薬液圧力を調整可能となっている。図４中、６２及び６５は夫々サックバックバルブＳＶ及び吐出バルブＶの弁体であり、６４は空気圧制御機構６１とサックバックバルブＳＶ及び吐出バルブＶとの間で空気を通流させるための配管である。

ノズルバス５は、図２に示すように、ノズルユニット４が水平移動する方向（図２中Ｙ方向）の一端側である待機区域において、基台２上に設けられている。ノズルバス５には、図６に示すように、各ノズル４１、４２が個別に収まるような筒状の洗浄室５１がノズルの数量分即ち１１室設けられている。これら洗浄室５１の下部は漏斗のような形状をしており、その下端では開口部５２を介して各洗浄室５１共用の排液室５３と導通している。この開口部５２は、シンナーの供給量の程度によっては、洗浄室５１にシンナーを溜めることができる程度の開口面積を有する。

排液室５３に流入した液体は、図示しない排水管を介して自然流下によりレジスト塗布装置の外に排水される。また、各洗浄室５１の下部の側壁には、前記漏斗状部分にシンナー供給口５４が、前記漏斗状部分より少し上方の筒状部分にシンナー供給口５５が夫々設けられている。図６に示すように、これらシンナー供給口５４、５５は夫々、各洗浄室５１毎に、配管５８を介してシンナー供給機構６に接続されている。この配管５８には、各シンナー供給口５４、５５に対応するバルブ５７を含むシンナー供給制御部５６が介設されている。このシンナー供給制御部５６は、制御部７の制御信号により、各バルブ５７の開閉動作を制御し、各洗浄室５１及び各シンナー供給口５４、５５におけるシンナー供給量を調整することができる。ノズルユニット４は、ウエハＷにて処理を行わないときには、このノズルバス５内に収納されて待機する。

このレジスト塗布装置には、図７に示すように、例えばコンピュータからなる制御部７が設けられている。制御部７は、バス７０、プログラム７１、記憶部７２、ＣＰＵ７４、操作部７５、表示部７６、を備えている。また、表示部７６は、例えばディスプレイとして構成される。プログラム７１は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）及びメモリーカードなどのコンピュータ記憶媒体により構成されたプログラム格納部に格納されて、制御部７にインストールされる。なお、図７では、便宜上、このプログラム格納部を省略している。

制御部７には、例えばウエハＷの搬送を制御する上位コンピュータから、レジスト塗布装置内に搬入されるウエハＷの処理レシピが送られ、この処理レシピは記憶部７２に格納される。ＣＰＵ７４がプログラム７１の各命令を実行する際には、記憶部７２に格納されている処理レシピが読み出され、この処理レシピに応じて、制御信号がレジスト塗布装置の各部に送られる。なお、プログラム７１の作用としては、表示部７６への表示に関する動作なども含まれる。

バス７０には既述の水平移動部３２、薬液供給ユニット４３、流量制御部４７及びシンナー供給制御部５６などが接続されており、ウエハＷへのレジスト塗布処理を実行することができるようになっている。

ここで、この実施形態に係わるレジスト塗布方法の作用について説明する前に、本発明において待機中のレジスト吐出ノズル４１がその先端部分に形成する層構造について説明する。この実施形態では、複数のレジスト吐出ノズル４１が共用のアーム３３に支持されているため、使用中のノズル４１以外のノズル４１は、その間塗布処理に係わることはなく待機していることになる。このため、この待機中にノズル４１内のレジスト液が大気と接触していると、ノズル４１内のレジスト液中の溶剤が大気中に揮発し、このレジスト液が固化したり濃度が変化してしまい、結果として塗布不良が発生する懸念がある。この対策として、ノズル４１の使用後には、レジスト塗布装置内の雰囲気例えば空気、そして溶剤例えばシンナー液を吸引することにより、図８に示すように、ノズル４１の先端部において２つの空気層Ａ１、Ａ２によりシンナー層Ｔを挟むように層構造を形成し、ノズル４１内のレジスト液Ｒの大気との接触を抑えている。

次に、この実施形態における各ノズル４１、４２による薬液の吐出工程及び吸液工程について説明する。ノズル４１、４２における薬液の吐出工程は、圧整定ステップ及び吐出ステップからなる。圧整定ステップとは、サックバックバルブＳＶの薬液吸引空間６３に薬液が所定量満たされ、吐出バルブＶ及びバルブ４６が閉じられた状態で、空気圧制御機構６１により薬液吸引空間６３内の圧力を所定の値に調整するステップである。吐出ステップとは、この圧整定の完了した状態から、吐出バルブＶを開くことで所定量の薬液をウエハＷに吐出するステップである。一方、薬液の吸液工程とは、薬液を吐出した後、吐出バルブＶを閉じバルブ４６を開いた状態で、サックバックバルブＳＶの弁体６２を薬液吸引空間６３の容積を大きくする方向に動作させることで、レジスト供給機構４４及びシンナー供給機構６から薬液吸引空間６３内に薬液を吸引する工程である。この他に、この実施形態の層構造の形成における空気及びシンナーの吸引については、前記吸液とは逆に、吐出バルブＶを開きバルブ４６を閉じた状態で、サックバックバルブＳＶの弁体６２を薬液吸引空間６３の容積を大きくする方向に動作させることで行われる。これらの動作は、制御部７からの制御信号により行われる。

続いて、この実施形態の作用について説明する。この実施形態の作用の特徴は、ロットの切り替え時におけるノズル４１に関連する操作にあるが、先ず塗布処理部１ａ（１ｂ）内にてウエハＷに対して行われる処理について説明する。なお、以下に行われる工程は、プログラム格納部に格納されたプログラム７１に基づき実行される。レジスト塗布装置の外部の基板搬送機構によって例えば塗布処理部１ａに搬送されたウエハＷは、昇降ピン１５ａを介してスピンチャック１２ａに受け渡される。その後、ノズルバス５にて待機しているノズルユニット４がアーム３３を介して上昇し、Ｙ方向に移動して、シンナー吐出ノズル４２がウエハＷの中心部上に位置した後、アーム３３が下降する。例えば、このアーム３３の移動動作と並行して、スピンチャック１２ａを回転させ、その回転中のウエハＷ上にシンナーを供給する。シンナーがスピンコーティングされた後、当該処理にて用いられるレジスト吐出ノズル４１がウエハＷの中心部上に位置するように、アーム３３がＹ方向に移動する。この移動動作と並行して、ウエハＷの回転数が上昇し、ウエハＷ上にレジストが供給され、スピンコーティングにより、ウエハＷ表面全体にレジストが塗布される。

前記レジスト供給停止後、レジストＲの塗布されたウエハＷの回転数を低下させ、レジストの厚さを均一にし、次いで再び回転数を上昇させることによりコーティングしたレジストを振り切り乾燥して、レジスト膜を形成する。この振り切り乾燥の完了したウエハＷは、ウエハＷ周縁部に塗布されたレジスト膜を前述の図示しない塗布膜周縁部除去機構により除去することで、一連の液処理を完了する。そして、ウエハＷは、昇降ピン１５ａを介してレジスト塗布装置の外部の基板搬送機構に受け渡され、レジスト塗布装置から搬出される。

次に、本発明におけるウエハＷのロット切り替え時における工程について、図９及び図１０を参照しながら説明する。以下の説明では、塗布処理部１ａ（１ｂ）にてウエハＷに対して行われる処理は簡略化している。今、第１の塗布処理部１ａにて、先ロットＡの最後から２番目のウエハＷＡ２４に対して、レジスト吐出ノズル４１の一つである先ロット用ノズルＮ１から先ロット用レジスト液ＲＡが供給されているものとする。この間、第２の塗布処理部１ｂでは、先ロットＡの最後から３番目のウエハＷＡ２３の振り切り乾燥が行われている（図９（ａ））。ウエハＷＡ２４へのレジスト液ＲＡの供給が終わると、ノズルＮ１を含むノズルユニット４は待機区域に戻る。そして、次ロットＢ用のレジスト吐出ノズル４１であるノズルＮ２は、ノズルＮ２用の洗浄室５１である待機バスＢＡ２に、前述した層構造を形成していたシンナーを吐出し、先ロットＡの最終のウエハＷＡ２５の処理を残した状態で、既に次ロットＢの塗布処理に備える。この間、第１の塗布処理部１ａでは、ウエハＷＡ２４は振り切り乾燥工程に入り、この振り切り乾燥工程の途中において、第２の塗布処理部１ｂでは、先ロットＡの最後から３番目のウエハＷＡ２３の搬出とそれに続いて先ロットＡの最後のウエハＷＡ２５の搬入が行われる（図９（ｂ））。なお、前記基板搬送機構は、予め設定されたサイクル時間で処理ブロック内の受け持ちのモジュール間を周回しており、このためこのサイクル時間の間隔でウエハＷが塗布処理部１ａ（１ｂ）に交互に搬入される（ウエハＷの入れ替えが行われる。）。

第２の塗布処理部１ｂのスピンチャック１２ｂに先ロットＡの最後のウエハＷＡ２５が受け渡されると、ノズルユニット４は第２の塗布処理部１ｂ上に移動して、ノズルＮ１からウエハＷＡ２５にレジストＲＡが供給される（図９（ｃ））。ウエハＷＡ２５へのレジスト液ＲＡの供給が完了すると、ノズルユニット４はノズルバス５に移動する。この際、ノズルＮ１は、ノズルバス５に移動しながら、レジスト塗布装置内の雰囲気例えば空気を吸入することにより、ノズルＮ１内の先端部に第１の空気層を形成する。また、ノズルバス５では、このノズルユニット４の移動中に、ノズルＮ１用の洗浄室５１である待機バスＢＡ１において、シンナー供給機構６よりシンナーＴが供給され溜められている。この間、第１の塗布処理部１ａではウエハＷＡ２４が搬出され、第２の塗布処理部１ｂではウエハＷＡ２５の振り切り乾燥が行われている（図９（ｄ））。

ノズルバス５に戻ったノズルユニット４では、第１の空気層を形成したノズルＮ１が待機バスＢＡ１に溜められたシンナーＴを吸引し、シンナー層Ｔを形成する（図１０（ｅ））。そして、第１の塗布処理部１ａに次ロットＢの最初のウエハＷＢ１が搬入された後、ノズルユニット４は第１の塗布処理部１ａ上に移動する。この移動中にノズルＮ１ではレジスト塗布装置内の雰囲気例えば空気の吸引が行われることにより、ノズルＮ１内の先端部に第２の空気層Ａ２が形成され、ノズルＮ１における既述の層構造の形成が完了する（図１０（ｆ））。その後、第１の塗布処理部１ａでは、次ロットＢ用のレジスト吐出ノズル４１であるノズルＮ２により、次ロットＢの最初のウエハＷＢ１に対して、次ロット用のレジスト液ＲＢを供給する（図１０（ｇ））。これ以降は、前述の通り、第１の塗布処理部１ａ及び第２の塗布処理部１ｂに次ロットＢのウエハＷＢが交互に搬送され、このウエハＷＢに対してノズルＮ２が両塗布処理部１ａ、１ｂと待機バスＢＡ２との間を往復してレジスト液ＲＢを供給することで塗布処理が行われる。

上述の実施形態は、先ロットＡ用のレジスト吐出ノズル４１（図９及び図１０中ノズルＮ１）と次ロットＢ用のレジスト吐出ノズル４１（図９及び図１０中ノズルＮ２）とが共通の移動機構３により一体となって、塗布処理部１ａ、１ｂの上方と待機区域にあるノズルバス５との間を移動し、また使用していないレジスト吐出ノズル４１の先端部に、シンナー層Ｔを第１の空気層Ａ１と第２の空気層Ａ２とで挟んだ層構造を形成するレジスト塗布装置について、次のような工夫をしている。即ち、先ロットＡの最後のウエハＷＡ２５に対して先ロットＡ用のレジスト吐出ノズル４１（ノズルＮ１）からレジスト液ＲＡを供給した後、先ロットＡ用のレジスト吐出ノズル４１（ノズルＮ１）をノズルバス５に移動する工程と重ねて、先ロットＡ用のレジスト吐出ノズル４１（ノズルＮ１）に雰囲気の気体である空気を吸い込ませて当該ノズル４１（ノズルＮ１）内に第１の空気層Ａ１を形成するようにしている。更に、次ロットＢ用のレジスト吐出ノズル４１（ノズルＮ２）を次ロットＢの先頭のウエハＷＢの上方に移動させる工程に重ねて、先ロットＢ用のレジスト吐出ノズル４１（ノズルＮ２）に雰囲気の気体である空気を吸い込ませて当該ノズル４１（ノズルＮ２）内に第２の空気層Ａ２を形成している。従って、先ロットＡ用のレジスト吐出ノズル４１（ノズルＮ１）が役目を終えた後にノズル４１（ノズルＮ１）の先端部に前記層構造を形成する作業を行っても、次ロットＢのウエハＷＢの処理を無駄な待ち時間が発生することなく速やかに行うことができる。

なお、上述の実施形態では、第１の空気層Ａ１及び第２の空気層Ａ２の両方の形成工程について夫々、ノズルユニット４の移動工程と重ねて行っているが、これら両空気層形成工程のうち、どちらか一方についてのみノズルユニット４の移動工程と重ねて行っても、前記無駄な待ち時間を短縮し速やかに次ロットＢのウエハＷＢの処理を開始することができる。

また、上述の実施形態では、先ロットＡの最後から２番目のウエハＷＡ２４へのレジストＲＡの供給工程と、同じく最後のウエハＷＡ２５へのレジストＲＡの供給工程との間に、ノズルユニット４を一旦ノズルバス５に移動させて、次ロットＢ用のレジスト吐出ノズル４１（ノズルＮ２）にて層構造を形成していたシンナーＴを吐出している。更に、前記ウエハＷＡ２５へのレジストＲＡの供給後に、ノズルユニット４がノズルバス５に到着する前に、先ロットＡ用のレジスト吐出ノズル４１（ノズルＮ１）用の洗浄室５１である待機バスＢＡ１に既にシンナーＴを溜めている。従って、ウエハＷＡ２５へのレジストＲＡの供給工程と次ロットＢの最初のウエハＷＢへのレジストＲＢの供給工程との間にノズルユニット４にて行う作業が少なくなり、前記無駄な待ち時間の発生を更に軽減できる。

先ロットＡ用のノズルＮ１を次ロットＢ用のノズルＮ２と共にノズルバス５に移動する工程と重ねて、先ロットＡ用のノズルＮ１に空気を吸い込ませて当該ノズルＮ１内に第１の空気層Ａ１を形成する工程を行うことが好ましいが、この場合、空気の吸い込み終了の時点は、先ロットＡ用のノズルＮ１がノズルバス５に到着した後であってもよい。

また、先ロットＡ用のノズルＮ１内に第２の空気層Ａ２を形成する工程は、次ロットＢ用のノズルＮ２を先ロットＡ用のノズルＮ１と共にノズルバス５から前記次ロットＢの最初のウエハＷＢ１の上方に移動させる工程と重ねて行うにあたり、工程の一部が重なっている場合も含む。即ちこの場合、先ロットＡ用のノズルＮ１における空気の吸い込み開始時点は、例えば当該ノズルＮ１が待機バスＢＡ１に待機している時点であってもよい。また、先ロットＡ用のノズルＮ１における空気の吸い込み終了時点は、次ロットＢ用のノズルＮ２が次ロットＢの最初のウエハＷＢ１の上方に移動した後であってもよい。

上述の実施形態では、１つのレジスト塗布装置に２つの塗布処理部１ａ、１ｂが設けられている場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上の塗布処理部を有するレジスト塗布装置についても適用できる。

以下、塗布、現像装置１１０に組み込まれた上述のレジスト塗布装置について説明する。図１１は塗布、現像装置１１０に露光装置Ｃ４が接続されたレジストパターン形成システムの平面図を示しており、図１２は同システムの斜視図である。この塗布、現像装置１１０にはキャリアブロックＣ１が設けられており、その載置台１１１上に載置された密閉型のキャリアＣから受け渡しアーム１１２がウエハＷを取り出して処理ブロックＣ２に受け渡し、処理ブロックＣ２から受け渡しアーム１１２が処理済みのウエハＷを受け取ってキャリアＣに戻すように構成されている。キャリアＣには同一ロットのウエハＷが多数枚収納されており、各ウエハＷは順次処理ブロックＣ２へと搬送される。

前記処理ブロックＣ２は、図１２に示すように、この例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト膜の塗布を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成を行うための第４のブロック（ＩＴＣ層）Ｂ４を、下から順に積層して構成されている。

処理ブロックＣ２の各層は平面視同様に構成されている。ここでは、第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３を例に挙げて説明する。ＣＯＴ層Ｂ３は塗布膜としてレジスト膜を形成するためのレジスト塗布モジュール１１３と、このレジスト塗布モジュール１１３にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱系及び冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットＵ１〜Ｕ４と、前記レジスト塗布モジュール１１３と加熱系及び冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットＵ１〜Ｕ４との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ３と、により構成されている。このレジスト塗布モジュール１１３が既述のレジスト塗布装置に、搬送アームＡ３が既述の基板搬送機構に相当する。

前記棚ユニットＵ１〜Ｕ４は搬送アームＡ３が移動する搬送領域Ｒ１に沿って配列され、夫々上記の加熱モジュール、冷却モジュールが積層されることにより構成される。加熱モジュールは載置されたウエハを加熱するための加熱板を備えており、冷却モジュールは載置されたウエハを冷却するための冷却板を備えている。更に、処理ブロックＣ２には、図１１に示すように、棚ユニットＵ５が設けられている。この棚ユニットＵ５は、キャリアブロックＣ１及び処理ブロックＣ２の各ブロック層Ｂ１〜Ｂ４間におけるウエハＷの受け渡しを仲介している。なお、Ｄ１は、棚ユニットＵ５内の各ユニット間におけるウエハＷの受け渡しを行う受け渡しアームである。

塗布、現像装置１１０に搬入されたウエハＷは、キャリアブロックＣ１を経由して、棚ユニットＵ５に搬送される。そして、ウエハＷは、ＢＣＴ層Ｂ２にて反射防止膜が形成された後、棚ユニットＵ５に戻される。そこから、ウエハＷは、搬送アームＡ３により、直接あるいは棚ユニットＵ１〜Ｕ４を経由して、レジスト塗布モジュール１１３に搬入されて、レジストを塗布される。塗布処理をされたウエハＷは、搬送アームＡ３により棚ユニットＵ５に戻される。その後、ウエハＷは、反射防止膜の形成、露光及び現像などの処理工程を経て、キャリアブロックＣ１より外部に搬出される。なお、Ｃ３は、塗布、現像装置１１０と露光装置Ｃ４との間におけるウエハＷの受け渡しを仲介するインターフェイスブロックである。

本発明の塗布装置を上記の例ではレジスト塗布装置として構成しているが、例えばこの塗布、現像装置１１０に設けられた反射防止膜形成モジュールとして構成しレジストの代わりに各モジュールに対応する薬液を吐出するものであってもよいし、シリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成するための前駆物質を含む薬液であってもよい。

Ｗ ウエハ
ＷＡ２４ 先ロットの最後から２番目のウエハ
ＷＡ２５ 先ロットの最後のウエハ
ＷＢ 次ロットのウエハ
ＷＢ１ 次ロットの最初のウエハ
ＢＡ１ ノズルＮ１用の待機バス（洗浄室）
ＢＡ２ ノズルＮ２用の待機バス（洗浄室）
１ａ、１ｂ 塗布処理部
１２ａ、１２ｂ スピンチャック
２ 基台
２１ａ、２１ｂ カップ
３ 移動機構
３０ ノズルバス
３２ 水平移動部
３３ アーム
４ ノズルユニット
４１、Ｎ１、Ｎ２ レジスト吐出ノズル
４２ シンナー吐出ノズル
５ ノズルバス
５１ 洗浄室
５２ 開口部
５３ 排液室
５４、５５ シンナー供給口
５６ シンナー供給制御部
６ シンナー供給機構
７ 制御部
７１ プログラム

Claims (11)

1. 塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから基板に供給して塗布膜を形成する方法において、
   先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとが共通の移動機構により一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動するように構成された装置を用い、
   第１の液処理ユニットに搬入された先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給する工程と、
   その後、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動する工程と、
   前記移動する工程と重ねて先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成する工程と、
   前記待機区域にて先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込む工程と、
   前記第１の液処理ユニットとは異なる第２の液処理ユニットに次ロットの先頭の基板が搬入された後、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させる工程と、
   しかる後、次ロット用のノズルから次ロットの先頭の基板に塗布液を供給する工程と、
   前記先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込む工程を行った後に、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成し、上側気体層と下側気体層とで溶剤層を挟み込んだ状態を形成する工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。
2. 先ロット用のノズル内に下側気体層を形成する工程は、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に待機区域から前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させる工程と重ねて行われることを特徴とする請求項１記載の塗布方法。
3. 塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから基板に供給して塗布膜を形成する方法において、
   先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとが共通の移動機構により一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動するように構成された装置を用い、
   第１の液処理ユニットに搬入された先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給する工程と、
   その後、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動する工程と、
   前記塗布液を供給する工程の後に、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成する工程と、
   前記待機区域にて先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込む工程と、
   前記第１の液処理ユニットとは異なる第２の液処理ユニットに次ロットの先頭の基板が搬入された後、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に待機区域から前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させる工程と、
   前記移動する工程に重ねて、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成し、上側気体層と下側気体層とで溶剤層を挟み込んだ状態を形成する工程と、
   次ロット用のノズルが前記次ロットの先頭の基板の上方に移動後、次ロット用のノズルから当該基板に塗布液を供給する工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。
4. 先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動する工程に重ねて、先ロット用のノズルの待機区域に溶剤を溜めることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の塗布方法。
5. 先ロット用のノズルが第１の液処理ユニットとは別の液処理ユニット内の先ロットの最後から一つ前の基板の塗布を終えて待機区域に戻っているときに、待機区域にて次ロット用のノズルから溶剤を吐出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の塗布方法。
6. 塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから、液処理ユニットに保持された基板に供給して塗布膜を形成する装置において、
   第１の液処理ユニット及び第２の液処理ユニットと、
   先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとを一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動させる移動機構と、
   先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   第１の液処理ユニットに搬入された先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給するステップと、
   その後、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動するステップと、
   前記移動するステップと重ねて先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成するステップと、
   前記待機区域にて先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込むステップと、
   前記第１の液処理ユニットとは異なる第２の液処理ユニットに次ロットの先頭の基板が搬入された後、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させるステップと、
   しかる後、次ロット用のノズルから次ロットの先頭の基板に塗布液を供給するステップと、
   前記先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込むステップを行った後に、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成し、上側気体層と下側気体層とで溶剤層を挟み込んだ状態を形成するステップと、を実行するように組まれたプログラムを有することを特徴とする塗布装置。
7. 前記プログラムは、先ロット用のノズル内に下側気体層を形成するステップが、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に待機区域から前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させるステップと重ねて行われるように構成されていることを特徴とする請求項６記載の塗布装置。
8. 塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから、液処理ユニットに保持された基板に供給して塗布膜を形成する装置において、
   第１の液処理ユニット及び第２の液処理ユニットと、
   先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとを一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動させる移動機構と、
   先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   第１の液処理ユニットに搬入された先ロットの最後の基板に対して先ロット用のノズルから塗布液を供給するステップと、
   その後、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動するステップと、
   前記塗布液を供給する工程の後に、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に上側気体層を形成するステップと、
   前記待機区域にて先ロット用のノズル内に溶剤を吸い込むステップと、
   前記第１の液処理ユニットとは異なる第２の液処理ユニットに次ロットの先頭の基板が搬入された後、次ロット用のノズルを先ロット用のノズルと共に待機区域から前記次ロットの先頭の基板の上方に移動させるステップと、
   前記移動する工程に重ねて、先ロット用のノズルに雰囲気の気体を吸い込ませて当該ノズル内に下側気体層を形成し、上側気体層と下側気体層とで溶剤層を挟み込んだ状態を形成するステップと、
   次ロット用のノズルが前記次ロットの先頭の基板の上方に移動後、次ロット用のノズルから当該基板に塗布液を供給するステップと、を含むことを特徴とする塗布装置。
9. 前記プログラムは、先ロット用のノズルを次ロット用のノズルと共に待機区域に移動するステップに重ねて、先ロット用のノズルの待機区域に溶剤を溜めるステップを実行するように構成されていることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一項に記載の塗布装置。
10. 前記プログラムは、先ロット用のノズルが第１の液処理ユニットとは別の液処理ユニット内の先ロットの最後から一つ前の基板の塗布を終えて待機区域に戻っているときに、待機区域にて次ロット用のノズルから溶剤を吐出するステップを実行するように構成されていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一項に記載の塗布装置。
11. 塗布膜の成分を溶剤に溶解した塗布液をノズルから、液処理ユニットに保持された基板に供給して塗布膜を形成する装置であって、
    第１の液処理ユニット及び第２の液処理ユニットと、
    先ロット用のノズルと次ロット用のノズルとを一体となって液処理ユニットの上方と待機区域との間を移動させる移動機構と、を備えた塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体において、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし５のいずれか一項に記載された塗布方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

Images