JPWO2017061199A1 - 液処理装置、液処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周縁部に当該基板の周に沿って処理液を供給するにあたり、当該処理液が供給されるリング状の領域の幅が設定値から変動することを防ぐこと。
【解決手段】基板保持部と、前記基板の周縁部に局所的に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、前記処理液を前記基板の周に沿って供給するために、前記基板保持部に保持された前記基板を回転させる回転機構と、前記基板保持部に保持された基板の周縁部の高さ位置を、当該基板の周に沿って検出する高さ位置検出部と、前記処理液の吐出位置が当該基板の端部から予め設定された距離を離れるように、検出された前記基板の周縁部の高さ位置に基づいて、前記処理液吐出ノズルを前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と、を備えるように装置を構成する。それによって基板の各部で周縁の高さが異なっていても、上記のリング状の領域の幅の変動を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の周縁部に処理液を供給する液処理装置、液処理方法及び記憶媒体に関する。

基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィ工程では、ウエハに各種の処理液が供給されて液処理が行われる。この液処理の一つとして、ウエハの周に沿ってリング状に処理液を供給する処理が行われる場合があり、具体的な一例としては、表面に塗布膜が形成されたウエハに処理液として当該塗布膜の溶剤を供給して、不要な塗布膜をリング状に除去する周縁部塗布膜除去（Edge Bead Removal：ＥＢＲ）処理がある。このＥＢＲ処理では、スピンチャックに載置されて回転するウエハの周縁部に、局所的に溶剤吐出ノズルから溶剤が吐出される。

上記のＥＢＲ処理において、塗布膜が除去されるリング状領域の幅（カット幅）が設定値となるように、ウエハにおいて溶剤が吐出される位置の精度を高くし、ウエハの各部における当該カット幅の均一性を高くすることが求められている。ところで、３Ｄ ＮＡＮＤと呼ばれる多層配線構造を有するメモリを製造するためのプロセスが今後普及する見込みである。このプロセスでは比較的膜厚が大きい膜がウエハの表面に複数積層されることから、当該プロセスにおける処理が進んだウエハには各膜から比較的大きな応力が加わることで、比較的大きな反りが生じるおそれがある。スピンチャックの載置時にウエハがそのように反っていると、ウエハにおいて溶剤が吐出される位置が予め設定された位置からずれるため、上記のカット幅が設定値からずれてしてしまうおそれがある。また、発明の実施の形態で鞍型の反りとして説明するように、ウエハの周縁の各部が互いに異なる高さとなるように反る場合が有り、そのような反りが発生した場合には、ウエハの各部でカット幅がばらついてしまう。

特許文献１には、ウエハの搬送アームに設けられた当該ウエハの端部の水平方向における位置を光学的に検出するセンサによりウエハの大きさが検出され、この検出結果に基づいてＥＢＲ処理時における溶剤吐出ノズルの位置が決定される技術について示されている。また、特許文献２には、ＣＣＤカメラを用いて溶剤吐出ノズルからウエハの周縁部に吐出されて飛散する溶剤を撮像し、その撮像結果に基づいて保持具に溶剤吐出ノズルが取り付けられることについて示されている。しかし、特許文献１，２では、既述のようにウエハが反っている場合に、ウエハの全周でカット幅を設定値とする手法については記載されていない。

特開２０１２−２２２２３８号公報 特開２００８−１８３５５９号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の周縁部に当該基板の周に沿って処理液を供給するにあたり、当該処理液が供給されるリング状の領域の幅が設定値から変動することを防ぐことができる技術を提供することである。

本発明の液処理装置は、基板を保持する基板保持部と、
前記基板の周縁部に局所的に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、
前記処理液を前記基板の周に沿って供給するために、前記基板保持部に保持された前記基板を回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板の周縁部の高さ位置を、当該基板の周に沿って検出する高さ位置検出部と、
前記処理液の吐出位置が当該基板の端部から予め設定された距離を離れるように、検出された前記基板の周縁部の高さ位置に基づいて、前記処理液吐出ノズルを前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の液処理方法は、基板保持部に基板を保持させる工程と、
処理液吐出ノズルから前記基板の周縁部に局所的に処理液を吐出する処理液吐出工程と、
前記処理液を前記基板の周に沿って供給するために、回転機構によって前記基板保持部に保持された前記基板を回転させる工程と、
高さ位置検出部によって前記基板保持部に保持された基板の周縁部の高さ位置を、当該基板の周に沿って検出する工程と、
前記処理液の吐出位置が当該基板の端部から予め設定された距離を離れるように、検出された前記基板の周縁部の高さ位置に基づいて、前記処理液吐出ノズルを移動機構によって前記基板に対して相対的に移動させる工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の記憶媒体は、液処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは本発明の液処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

本発明によれば、基板保持部に保持された基板の周縁部の高さ位置を、当該基板の周に沿って検出する高さ位置検出部と、検出された前記基板の周縁部の高さ位置に基づいて、処理液吐出ノズルを基板に対して相対的に移動させる移動機構と、が設けられる。従って、基板の周縁部における処理液の吐出位置を精度高く制御することができるため、処理液が供給されるリング状の領域の幅を精度高く制御することができる。

本発明の実施の形態に係る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の平面図である。 ウエハの概略斜視図である。 ウエハの平面図である。 ウエハにてレジスト膜が除去される領域を示すグラフ図である。 ウエハの概略斜視図である。 前記レジスト塗布装置に設けられるＥＢＲノズルの側面図である。 ウエハの平面図である。 ウエハの周縁部の高さの分布を示すグラフ図である。 ウエハにてレジスト膜が除去される領域を示すグラフ図である。 ウエハの概略斜視図である。 ウエハの概略斜視図である。 ウエハにてレジスト膜が除去される領域を示すグラフ図である。 ウエハにてレジスト膜が除去される領域を示すグラフ図である。 ウエハにてレジスト膜が除去される領域を示すグラフ図である。 ウエハにてレジスト膜が除去される領域を示すグラフ図である。 ウエハの概略斜視図である。 ウエハの周縁部の高さの分布を示すグラフ図である。 ウエハにてレジスト膜が除去される領域を示すグラフ図である。 前記レジスト塗布装置に設けられるＥＢＲノズルの側面図である。 ウエハの平面図である。 シンナーの吐出位置とウエハの周縁部の高さの誤差との関係を示すグラフ図である。 吐出位置の補正値とウエハの周縁部の高さの誤差との関係を示すグラフ図である。 吐出位置の補正値とウエハの周端の水平方向の位置との関係を示すグラフ図である。 レジスト塗布装置の動作を示す説明図である。 レジスト塗布装置の動作を示す説明図である。 レジスト塗布装置の動作を示す説明図である。 ウエハの周端の水平方向の位置を示すグラフ図である。 前記水平方向の位置に起因するカット幅の誤差の分布を示すグラフ図である。 ウエハの周縁部の高さの誤差の分布を示すグラフ図である。 前記周縁部の高さの誤差に起因するカット幅の誤差の分布を示すグラフ図である。 前記周縁部の高さの誤差及びウエハの周端の水平方向の位置に起因するカット幅の誤差の分布を示すグラフ図である。 ウエハＢの全周におけるシンナーの吐出位置の補正値を示すグラフ図である。 ＥＢＲノズルを移動させる移動機構の他の構成例を示す説明図である。 前記移動機構の他の構成例を示す説明図である。 前記移動機構の他の構成例を示す説明図である。

本発明の液処理装置の一実施形態であるレジスト塗布装置１について、図１の縦断側面図及び図２の平面図を参照しながら説明する。このレジスト塗布装置１については、基板であるウエハＢにレジストを塗布してレジスト膜を形成する処理と、レジスト膜形成後にウエハＢの周縁部における不要なレジスト膜を除去するＥＢＲ処理とを行うことができるように構成されている。ウエハＢは円形であり、周縁部にはウエハＢの方向を表す切り欠きとしてノッチＮが形成されている。また、この例ではウエハＢの直径は３００ｍｍである。

図中１１はウエハＢの載置部をなすスピンチャックであり、ウエハＢを水平に保持するために、ウエハＢの裏面中央部を吸着する。図１中１２は回転機構であり、スピンチャック１１に保持されたウエハＢを、鉛直軸に沿って平面視時計回りに回転させる。図１中１１Ａは基板保持部であるスピンチャック１１と回転機構１２とを接続するシャフトであり、１３は、スピンチャック１１に保持されたウエハＢを囲むカップである。図中１４は排気管であり、カップ１３内を排気する。１５は排液管であり、ウエハＢからカップ１３内にこぼれ落ちた液体を除去する。図中１６は昇降ピンであり、昇降機構１７によって昇降することで、図示しないウエハＢの搬送機構と、スピンチャック１１との間でウエハＢの受け渡しを行う。

図中２１はレジスト吐出ノズルであり、レジストを鉛直下方に向けて吐出し、流路２２を介して当該ノズル２１にレジストを供給するレジスト供給機構２３に接続されている。図中２４はシンナー吐出ノズルであり、レジストの溶剤であるシンナーを鉛直下方に向けて吐出する。このシンナー吐出ノズル２４は、ウエハＢへのレジスト塗布前に行う前処理に用いられるノズルであり、流路２５を介して当該ノズル２４にシンナーを供給するシンナー供給機構２６に接続されている。

図中３１は上記のＥＢＲ処理を行うために用いられるシンナー吐出ノズルであり、上記のシンナー吐出ノズル２４と区別するためにＥＢＲノズルと記載する。ＥＢＲノズル３１は、回転するウエハＢの周縁部にレジストの溶剤であるシンナーを局所的に吐出して、ウエハＢの全周に亘ってリング状にレジスト膜を除去する処理液吐出ノズルである。ＥＢＲノズル３１は当該ウエハＢの中心部側から周縁部側に向けて斜め下方に処理液であるシンナーを吐出し、それによってウエハＢにおいてシンナーの吐出位置と当該吐出位置の外側にシンナーが供給される。このシンナーの吐出位置とは、シンナーの吐出方向におけるウエハＢへのＥＢＲノズル３１の吐出口の投影領域である。

さらに詳しくシンナーの吐出位置及び吐出方向について説明する。図２中にこのシンナーの吐出位置を点Ｃ１として示している。図２中の点Ｃ２は、点Ｃ１からシンナーの吐出方向に延びるシンナーの軌跡の延長線Ｄ１とウエハＢの周端との交点である。この点Ｃ２におけるウエハＢの接線Ｄ２と上記のシンナーの軌跡の延長線Ｄ１とは交差する。

このような位置及び方向にシンナーが吐出されること、及びシンナー吐出中にＥＢＲノズル３１が水平方向に移動可能であることにより、上記のレジスト膜が除去されるリング状領域の幅（以降、カット幅と記載する場合がある）を制御することができる。また、吐出されたシンナーの液撥ねを抑えるために、ＥＢＲノズル３１は、ウエハＢの回転方向上流側から下流側に向けてシンナーを吐出する。ＥＢＲノズル３１は、流路３２を介して上記のシンナー供給機構２６に接続されており、シンナー吐出ノズル２４及びＥＢＲノズル３１には、シンナー供給機構２６から互いに独立してシンナーが供給される。

図中４１はアームであり、レジスト吐出ノズル２１及びシンナー吐出ノズル２４は、当該アーム４１の一端側に支持される。アーム４１の他端側は図２に示す移動機構４２に接続されている。移動機構４２によりアーム４１は昇降且つ水平方向に移動することができ、このアーム４１の移動によってノズル２１、２４は、ウエハＢの中心部上とカップ１３の外側のノズルの待機領域との間で移動することができる。図中４３は、移動機構４２が上記のように水平方向に移動するためのガイドである。

図中４５はアームであり、ＥＢＲノズル３１は当該アーム４５の一端側に支持される。アーム４５の他端側は移動機構４６に接続されている。移動機構４６によりアーム４５は昇降且つ水平方向に移動することができ、このアーム４５の移動によってＥＢＲノズル３１は、ウエハＢ上とカップ１３の外側のノズルの待機領域との間で移動することができる。図２中、ＥＢＲノズル３１の移動方向をＹ方向、Ｙ方向に直交する水平方向をＸ方向として示している。図中４７は、移動機構４６が上記のように水平方向に移動するためのガイドである。

スピンチャック１１に保持されるウエハＢの周縁部の下方において、高さ位置検出部である高さ位置検出センサ１８と、面方向位置検出部である水平位置検出センサ１９とが設けられている。これらのセンサ１８、１９は例えば図２に示すように互いに近接して設けられているが、図示の便宜上、図１ではスピンチャック１１の左右に互いに離れた位置に示している。高さ位置検出センサ１８は例えば反射型のレーザー変位計により構成されており、上方へ向けてレーザー光を投光する投光部と、ウエハＢの裏面の周縁部で反射したレーザー光の反射光を受光する受光部と、を備えている。この高さ位置検出センサ１８の受光部は、受光量に応じた検出信号を後述の制御部２に送信する。制御部２は、この受光量に基づいて、ウエハＢにおいてレーザー光が投光された周縁部の高さを検出することができる。

水平位置検出センサ１９は、平面視ウエハＢの周端よりも内側の位置から当該周端の外側の位置へ亘って当該ウエハＢの径方向に延びる帯状の光を上方に向けて照射する投光部と、ウエハＢの裏面の周縁部にて反射された投光部からの光を受光する受光部と、を備えている。この水平位置検出センサ１９の受光部は、受光量に応じた検出信号を後述の制御部２に送信する。制御部２はこの受光量に基づいて、帯状の光の長さ方向におけるウエハＢの周端の位置を検出することができる。つまり、ウエハＢの面方向、即ちＸＹ平面における当該ウエハＢの周端の位置を検出することができる。

続いて、制御部２について説明する。制御部２は例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、後述するようにレジスト塗布処理及びＥＢＲ処理が行えるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納されている。そして、当該プログラムによって制御部２からレジスト塗布装置１の各部に制御信号が出力されることで、当該レジスト塗布装置１の各部の動作が制御される。具体的には昇降機構１７による昇降ピン１６の昇降、移動機構４２によるノズル２１、２４の移動、移動機構４６によるＥＢＲノズル３１の移動、回転機構１２によるスピンチャック１１の回転、センサ１８、１９からの光照射などの各動作が制御される。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

このレジスト塗布装置１のＥＢＲ処理の概略を説明すると、高さ位置検出センサ１８及び水平位置検出センサ１９から回転するウエハＢに光を照射し、当該ウエハＢの全周における周縁部の高さ及び周端の水平方向における位置を検出する。そして、回転するウエハＢにシンナーを吐出中、上記の検出結果に基づいてＥＢＲノズル３１を左右に移動させてシンナーの吐出位置の補正を行い、レジスト膜をリング状に除去する。

上記のようにシンナー吐出中にＥＢＲノズル３１を左右に移動させるのは、ＥＢＲノズル３１の位置が固定されている場合に各種の要因によって起こり得るウエハＢにおけるシンナーの吐出位置の設定位置からのずれをキャンセルし、ウエハＢの全周でカット幅を均一にするためである。このＥＢＲノズル３１を移動させる理由についてより詳細に説明するために、上記のシンナーの吐出位置がずれる各要因と、ＥＢＲノズル３１の位置を固定してシンナーの吐出を行う場合に各要因が与えるＥＢＲ処理への影響とを説明する。この説明では、カット幅の設定値は１．５ｍｍとする。

（要因１：ウエハＢの搬送誤差）
カット幅をウエハＢの全周で均一にするために、スピンチャック１１に載置されるウエハＢの中心Ｐが、当該スピンチャック１１の回転軸Ｐ１上に位置するように、ウエハＢがスピンチャック１１に載置される。しかし、例えばウエハＢの搬送機構の動作精度の限界から、図３の斜視図及び図４の平面図に示すように上記の中心Ｐが回転軸Ｐ１からずれて、ウエハＢがスピンチャック１１に載置される場合がある。図４では、中心Ｐと回転軸Ｐ１との位置関係を示すために、原点が中心Ｐに重なると共にＹ軸がノッチＮを通過するＸＹ直交座標系を表示している。また、各図中のＬ１は、回転するウエハＢにおけるＥＢＲノズル３１からのシンナーの吐出位置の軌跡を示している。従ってこの軌跡Ｌ１は、レジスト膜が除去されるリング状領域の内周端である。

回転軸Ｐ１上に位置するシンナーの吐出位置の軌跡Ｌ１の中心がウエハＢの中心Ｐに対して偏芯しているため、当該中心ＰからウエハＢの周縁に向かって見たときのシンナー吐出位置の軌跡Ｌ１までの距離（ＥＢＲ半径とする）は、向かって見るウエハＢの周方向における位置によって異なる。また図４中、中心Ｐと回転軸Ｐ１とを通過する線の延長線と、軌跡Ｌ１との交点をＰ２、Ｐ３として示している。軌跡Ｌ１において、点Ｐ２は最もウエハＢの周端に近接し、点Ｐ３は最もウエハＢの周端から離れている。

図５のグラフは、図４に示すようにウエハＢが載置された場合のカット幅と、上記の中心Ｐから向かって見るウエハＢの周方向における位置との関係について、縦軸に当該カット幅（単位：ｍｍ）、横軸に当該周方向における位置を夫々設定して示している。なお、これ以降、カット幅はＷcutとして表記する場合がある。また、グラフの横軸について補足すると、ノッチＮの位置を０°（＝３６０°）として反時計回りに０°〜３６０°の範囲で各位置を示している。グラフに示すように、横軸の値の変位に対して縦軸の値は正弦波形を描いて変位する。つまり、中心Ｐと回転軸Ｐ１とがずれてウエハＢがスピンチャック１１に載置されることで、カット幅ＷcutはウエハＢの周方向において不均一となる。

（要因２：回転軸Ｐ１に対するウエハＢの傾き）
例えばスピンチャック１１の成型の精度の限界によって、スピンチャック１１におけるウエハＢの載置面が回転軸Ｐ１に対して傾き、それによって図６に示すように当該スピンチャック１１に載置されたウエハＢが回転軸Ｐ１に対して傾く場合がある。この場合、ウエハＢの周方向の各部においてスピンチャック１１に対して高さのばらつきが生じる。図６中Ｌ２は、スピンチャック１１の表面の中心を通過する水平面である。また、シンナー吐出位置の軌跡Ｌ１上に、点Ｑ１〜Ｑ４を示している。ここでは説明の便宜上、ウエハＢの厚さが０ｍｍであるとする。そして、点Ｑ１及び点Ｑ３は水平面Ｌ２上に位置し、点Ｑ２は軌跡Ｌ１中で最も低く、点Ｑ４は軌跡Ｌ１中で最も高い。図７は、側面から見たＥＢＲノズル３１に対する点Ｑ１〜Ｑ４の高さの位置関係を表しており、図中３１Ａは吐出されたシンナーである。

既述のようにＥＢＲノズル３１はウエハＢの内方側から周端側に向けて斜めにシンナーを吐出するため、ウエハＢのＥＢＲノズル３１との間の高さの変動に対応して、各部のカット幅が変動する。図８ではウエハＢ上から見たＥＢＲノズル３１と点Ｑ１〜Ｑ４との位置関係を示している。この図８に示すように点Ｑ４は点Ｑ１、Ｑ３よりもウエハＢの中心寄りに、点Ｑ２は点Ｑ１、Ｑ３よりもウエハＢの周端よりに夫々位置しており、点Ｑ１及び点Ｑ３と、点Ｑ２と、点Ｑ４との間でカット幅は、互いに異なる。

図９は、スピンチャック１１の向きと、シンナーの吐出位置の軌跡Ｌ１における各位置の高さとの関係を示すグラフである。グラフの横軸はスピンチャック１１の向きをチャック角度として０°〜３６０°の範囲で示しており、ウエハＢのノッチＮに向かう方向を０°とし、平面視反時計回りに９０°ずれるごとに、９０°、１８０°、２７０°として表している。このように設定しているため、チャック角度はウエハＢの周方向における位置を表しているとも言える。グラフの縦軸は、軌跡Ｌ１の各点の水平面Ｌ２に対する高さの誤差をΔＨ（単位：ｍｍ）で示し、軌跡Ｌ１の点がＬ２より高いときに＋、低いときに−であるとしている。このグラフに示すようにスピンチャック１１の向きの変位に対して、高さの誤差ΔＨは正弦波形を描くように変位する。また、図１０のグラフはチャック角度とカット幅Ｗcutとの関係を表しており、グラフの縦軸は当該カット幅Ｗcut（単位：ｍｍ）を示し、グラフの横軸は図９のグラフと同様にチャック角度を示している。後述の各式で示すようにウエハＢとＥＢＲノズル３１との間の高さとカット幅Ｗcutとは互いに対応するので、図１０のグラフの波形も正弦波形となる。このように回転軸Ｐ１に対してウエハＢが傾いて載置される場合も、カット幅Ｗcutは、ウエハＢの周方向において不均一となる。

（要因３：山型あるいは椀型にウエハＢが反った場合）
スピンチャック１１に載置されたウエハＢが、図１１に示すように椀型に反るか、図１２に示すように山型に反る場合が有る。椀型に反るとは、ウエハＢの中心部が周縁部よりも低くなるように反ることであり、山型に反るとは、ウエハＢの周縁部が中心部よりも高くなるように反ることである。また、山型に反る場合としては、スピンチャック１１に載置される前のウエハＢが既にそのように反っている場合と、スピンチャック１１に載置される前はそのように反っていないウエハＢがスピンチャック１１に載置されたときに自重によって撓むことでそのように反る場合とが有る。図１１、図１２では点線で、反ったウエハＢの直径を示している。

図１１の椀型に反ったウエハＢについて、図１３のグラフにて図９のグラフと同様にチャック角度とシンナー吐出位置の高さの誤差ΔＨとの関係を示し、図１４のグラフにて図１０のグラフと同様にチャック角度とカット幅Ｗcutとの関係を示している。これら図１３、図１４のグラフに示すように、椀型に反ったウエハＢでは、平坦なウエハＢに比べて全周においてＥＢＲノズル３１とシンナーの吐出位置との距離は小さくなり、カット幅Ｗcutは設定値に対して大きくなる。また、図１２の山型に反ったウエハＢについて、図１５のグラフにて図９のグラフと同様にチャック角度とシンナー吐出位置の高さの誤差ΔＨとの関係を示し、図１６のグラフにて図１０のグラフと同様にチャック角度とカット幅Ｗcutとの関係を示している。これら図１５、図１６のグラフに示すように、山型に反ったウエハＢでは、平坦なウエハＢに比べて全周においてＥＢＲノズル３１とシンナーの吐出位置との距離が大きくなり、カット幅Ｗcutは設定値に対して小さくなる。

（要因４：鞍型にウエハＢが反った場合）
スピンチャック１１の形状や背景技術の項目で説明した膜の応力によって、スピンチャック１１に載置されたウエハＢが、鞍型に反っている場合が有る。鞍型に反るとは、ウエハＢにおいて互いに交差する直径を第１の直径、第２の直径とすると、第１の直径の両端がウエハＢの中心Ｐに対して比較的大きく下降するように反り、第２の直径の両端においては中心Ｐとの差が無いか差が比較的小さいように反ることである。図１７はそのように鞍型に反ったウエハＢを示し、シンナー吐出位置の軌跡Ｌ１上の点をＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４としている。点Ｒ１、Ｒ３は上記の第１の直径上の点であり、点Ｒ２、Ｒ４は上記の第２の直径上の点である。従って、点Ｒ１、Ｒ３の高さは、点Ｒ２、Ｒ４の高さより低い。

図１７のウエハＢについて、図１８のグラフにて図９のグラフと同様にチャック角度とシンナーの吐出位置の高さの誤差ΔＨとの関係を示し、図１９のグラフにて図１０のグラフと同様にチャック角度とカット幅Ｗcutとの関係を示している。このウエハＢの面内には比較的高い位置と比較的低い位置とが２つずつ存在するため、図１８、図１９のグラフにおいて、チャック角度が０°〜３６０°の範囲内に正弦波が２周期存在する波形となる。また、図１７でシンナー吐出位置の軌跡Ｌ１に囲まれる領域は楕円となる。このようにウエハＢが鞍型に反る場合もカット幅Ｗcutは、ウエハＢの周方向において不均一となる。
以上に説明したカット幅Ｗcutが設定値から外れることになる要因が１つまたは複数生じた場合においても、レジスト塗布装置１では上記の概略で説明したように処理を行うことで、ウエハＢの全周でカット幅Ｗcutが設定値となるように制御される。

ところで、高さ位置検出センサ１８によって検出されるウエハＢの周縁部の高さとシンナーの吐出位置の補正値との関係を、ＥＢＲノズル３１の側面図、ウエハＢの平面図である図２０、図２１を夫々参照して説明する。水平面に対するＥＢＲノズル３１の角度をθｚ、ウエハＢとＥＢＲノズル３１の先端との間の高さの設定値をＨ_０とすると、シンナー３１Ａの飛距離（ＥＢＲノズル３１の先端からウエハＢにおけるシンナー３１Ａの吐出位置までの距離）Ｌは、下記の式１で表される。式１中のΔＨは、図９などのグラフの縦軸で示したシンナーの吐出位置の高さの誤差であり、従って設定値Ｈ_０に対する誤差である。また、飛距離Ｌについて、ＥＢＲノズル３１の移動方向（Ｙ方向）における長さ（カット幅成分と記載する）をＷとする。さらに、ＥＢＲノズル３１のシンナーの吐出方向とＸ方向（Ｙ方向に直交する水平方向）とのなす角をθｘとすると、下記の式２が成立する。
Ｌ＝（Ｈ_０−ΔＨ）／tanθｚ・・・式１
Ｗ＝Ｌ×sinθｘ・・・式２

そして、ウエハＢ表面とＥＢＲノズル３１の先端との間の高さが設定値Ｈ_０であるときのカット幅成分ＷをＷ_０、上記の高さの誤差ΔＨによるカット幅成分Ｗの誤差をΔＷとする。つまり、このΔＷはΔHに起因するＹ方向におけるシンナーの吐出位置の誤差であり、シンナーの吐出位置が設定位置からウエハＢの内方側に移動したときに誤差ΔＷは＋、ウエハＢの周端側に移動したときに誤差ΔＷは−であるものとする。これらW_０及びWを用いて式２を変形すると、下記の式３が成立する。また、Ｙ方向におけるシンナーの吐出位置の補正値をΔＷcorとすると、Ｗ−Ｗ０＝ΔＷcorであるため、式４が成り立つ。設定位置に対してシンナーの吐出位置をウエハＢの内方側に移動させる場合ΔＷcorが＋、ウエハＢの周端側に移動させる場合ΔＷcorが−であるものとする。
Ｗ＝Ｌ×sinθｘ＝（H_０−ΔH）×（sinθｘ／tanθｚ）＝H_０×（sinθｘ／tanθｚ）−ΔH×（sinθｘ／tanθｚ）＝W_０−ΔW・・・式３
ΔWcor＝−ΔW・・・式４

既述の高さ位置検出センサ１８によって、上記の高さの誤差ΔＨに相当する値が検出される。各式中のＨ_０、θｚ、θｘ、W_０は既知であるため、検出された高さの誤差ΔＨから、Ｙ方向におけるシンナー吐出位置の誤差ΔＷ及びシンナーの吐出位置の補正値ΔＷcorを算出することができる。図２２は、上記の各式から得られるΔＨとΔＷとの対応関係の一例を示すグラフであり、横軸、縦軸に夫々ΔＨ、ΔＷを示している。グラフの各軸の単位は夫々ｍｍである。例えば、この図２２に示す対応関係が上記の制御部２のメモリに格納されており、後述するように補正値ΔＷcorの算出に用いられる。なお、上記のようにΔWcor＝−ΔWであるため、ＥＢＲノズル３１の位置の補正値ΔWcorとΔＨとの対応関係は図２２のグラフと対応したものとなり、図２３のグラフで表される。図２３のグラフの横軸はΔＨ（単位：mm）、縦軸はΔＷcor（単位：mm）である。

水平位置検出センサ１９による検出結果と、Ｙ方向におけるシンナー吐出位置の誤差ΔＷ及びシンナー吐出位置の補正値ΔＷcorとの関係についても説明する。図２４のグラフは、水平位置検出センサ１９により検出されたウエハＢの周端の水平方向における位置と、シンナー吐出位置の補正値ΔＷcorとの対応を示している。グラフの横軸について補足すると、検出されたウエハＢの周端位置について、スピンチャック１１の回転軸Ｐ１までの距離Ｒ（単位：ｍｍ）として表している。縦軸はΔＷcor（単位：ｍｍ）である。ウエハＢの直径は３００ｍｍであるため、距離Ｒの設定値は１５０ｍｍである。この設定値に対する誤差をΔＲとすると、ΔＲ＝ΔＷである。上記の式４で示すようにΔＷ＝−ΔＷcorであるため、ΔＲ＝−ΔＷcorとなり、グラフではこのような関係が示されている。

続いて、レジスト塗布装置１の各部の動作を示す図２５〜図２７を参照しながら、レジスト塗布処理及びＥＢＲ処理について説明する。搬送機構によりウエハＢがスピンチャック１１上に搬送され、当該スピンチャック１１に載置される。シンナー吐出ノズル２４からウエハＢの中心部上にシンナーが吐出され、ウエハＢが回転を開始し（時刻ｔ１）、遠心力によってシンナーがウエハＢの表面全体に塗布され、レジストに対するウエハＢの表面の濡れ性が向上する。然る後、レジスト吐出ノズル２１からウエハＢの中心部上にレジストが吐出され、遠心力によってレジストがウエハＢの表面全体に塗布され、レジスト膜３０が形成される。

上記の時刻ｔ１以降の任意のタイミングで、水平位置検出センサ１９及び高さ位置検出センサ１８から回転するウエハＢへ光の照射が開始され（図２５）、ウエハＢが１回転すると、この光照射が停止する。そして水平位置検出センサ１９から出力された検出信号によって、ノッチＮの位置及びウエハＢの全周における回転軸Ｐ１から周端までの距離Ｒが検出される。図２８のグラフはこの距離Ｒの検出結果を示しており、グラフの横軸に図９で説明したチャック角度、縦軸に当該距離Ｒを夫々設定している。

図２４で説明したように、距離Ｒの設定値に対する誤差ΔＲ＝カット幅の誤差ΔＷであるため、取得した距離Ｒから図２９のグラフに示すような、ウエハＢの全周における誤差ΔＲに基づいたカット幅、つまり高さの誤差ΔＨが無いものとしたカット幅Ｗcut（Ｗcut１とする）及びカット幅の誤差ΔＷ（ΔＷcut１とする）を取得することができる。この図２９のグラフの横軸、縦軸は、夫々チャック角度、カット幅Ｗcut１（単位：ｍｍ）を示している。

また、図３０のグラフは高さ位置検出センサ１８による検出結果を示しており、グラフの横軸、縦軸はチャック角度、高さの誤差ΔＨを夫々示している。この検出結果と、図２２で説明した高さの誤差ΔＨとカット幅の誤差ΔＷとの対応関係とに従って、図３１のグラフで示すような、ウエハＢの全周における誤差ΔＨに基づいたカット幅、つまり誤差ΔＲが無いものとしたカット幅Ｗcut（Ｗcut２とする）及びカット幅の誤差ΔＷ（ΔＷcut２とする）が取得される。図３１のグラフの横軸、縦軸は、夫々チャック角度、カット幅Ｗcut２（単位：ｍｍ）である。

そして、チャック角度が同じ位置におけるΔＷcut１とΔＷcut２とが合計され、ΔＲ及びΔＨに基づいたカット幅の誤差ΔＷcutが取得される。図３２のグラフは、ウエハＢの全周におけるカット幅の誤差ΔＷcutを表している。より詳しくは、縦軸が取得されたカット幅の誤差ΔＷcutとカット幅の設定値との合計値であるカット幅Ｗcutを、横軸がチャック角度を夫々示している。このようにウエハＢの全周におけるカット幅の誤差ΔＷcutが取得されると、上記の式４によってΔＷcutから、図３３のグラフに示すウエハＢの全周におけるシンナー吐出位置の補正値ΔＷcorが取得される。グラフの縦軸、横軸は、夫々当該補正値ΔＷcor（単位：ｍｍ）、チャック角度を示している。

然る後、取得された補正値ΔＷcorに基づいてＥＢＲノズル３１の位置が設定位置から補正され、カット幅Ｗcutが設定値となる位置に当該ＥＢＲノズル３１からシンナーが吐出され、吐出位置より外側のレジスト膜３０が除去される（図２６）。ウエハＢの回転とシンナーの吐出とが続けられると共に、カット幅Ｗcutが設定値となるように補正値ΔＷcorに基づいてＥＢＲノズル３１が移動し、ウエハＢの周方向に沿ってレジスト膜３０が除去される（図２７）。ウエハＢの全周にシンナーが供給され、レジスト膜がリング状に除去されると、ＥＢＲノズル３１からのシンナーの吐出が停止し、続いてウエハＢの回転が停止して、搬送機構により当該ウエハＢがレジスト塗布装置１から搬出される。

上記のレジスト塗布装置１によれば、スピンチャック１１に保持されたウエハＢの周縁部の高さ位置を、当該ウエハＢの周に沿って検出する高さ位置検出センサ１８が設けられ、このセンサ１８を用いた検出結果に基づいて、移動機構４６によってシンナーを吐出中のＥＢＲノズル３１の位置が調整される。従って、ウエハＢの全周でカット幅Ｗcutを精度高く制御することができる。さらに、レジスト塗布装置１においては、水平方向におけるウエハＢの周端の位置を検出する水平位置検出センサ１９が設けられ、ＥＢＲノズル３１の位置は、このセンサ１８による検出結果に基づいて制御されるため、カット幅Ｗcutをより精度高く制御することができる。

レジスト膜を除去するシンナーを処理液としてウエハＢに供給する装置について示したが、本発明はこのような装置に適用されることに限られない。例えばＥＢＲノズル３１と同様にウエハＢの周縁部に局所的に処理液を供給できるように構成されたノズルから、回転するウエハＢに処理液としてレジストなどの塗布膜形成用の薬液を吐出する液処理装置に適用することができる。その場合、リング状に形成される塗布膜の幅を、ウエハＢの全周で精度高く制御することができる。

上記のレジスト塗布装置１において、ウエハＢにおけるシンナーの吐出位置を制御するために、ＥＢＲノズル３１を回転機構１２及びスピンチャック１１に対して移動させる代わりに、回転機構１２及びスピンチャック１１を水平方向に移動させる移動機構を設けてシンナーの吐出位置を制御してもよい。また、上記の処理ではセンサ１８、１９によりウエハＢに光を照射する期間とシンナーの吐出が行われる期間とが重なっていないが、これらの期間が重なるように処理が行われてもよい。具体的に、ウエハＢの周縁部について、回転方向下流側を第１の周縁領域、回転方向上流側を第２の周縁領域とすると、先ず、第１の周縁領域にセンサ１８、１９から光が照射されて既述のように第１の周縁領域の高さ位置及び水平方向における位置が検出される。そしてウエハＢの回転によって、光が照射される領域が第２の周縁領域に移動すると共に、シンナーの吐出が可能な位置に移動した第１の周縁領域に対して、ＥＢＲノズル３１からシンナーが吐出されてレジスト膜が除去される。つまり、センサ１８、１９から光が照射されてからウエハＢが１回転する前に、当該光が照射された領域にシンナーが供給される。このように処理を行うことでスループットの向上を図ることができる。

さらに、上記の例では、ＥＢＲノズル３１のＹ方向における移動によって、シンナーの吐出位置を制御しているが、図３４に示すようにＥＢＲノズル３１をＸ方向に移動できるように移動機構４６を構成し、当該Ｘ方向の移動によってシンナーの吐出位置が制御されるようにしてもよい。また、図３５に示す例では、アーム４５の基端が回転機構５１に接続されることで、ＥＢＲノズル３１が当該回転機構５１の回転軸まわりに回転できるように構成されている。この回転によってＥＢＲノズル３１の向き、即ちシンナーの吐出方向が変更され、シンナーの吐出位置が制御される。さらに図３６に示すように移動機構４６によって垂直方向にＥＢＲノズル３１を移動させることで、シンナーの吐出位置が制御されてもよい。図３６の例ではＥＢＲノズル３１をウエハＢに対して昇降させているが、回転機構１２及びスピンチャック１１を昇降させる昇降機構を設け、ウエハＢをＥＢＲノズル３１に対して昇降させてもよい。

外部の装置において塗布膜が形成されたウエハＢについても、当該装置１では当該塗布膜のＥＢＲ処理を行うことができる。つまり、上記の装置１はＥＢＲ処理のみを行う専用の装置として構成されてもよい。また、ＥＢＲノズル３１からのシンナーの吐出と、ＥＢＲノズル３１の移動とは並行して行うことに限られず、当該吐出と移動とを交互に繰り返し行ってもよい。その場合、シンナーの吐出中はウエハＢの回転を停止させる。即ちウエハＢを間欠的に回転させる。ところで、既述した各実施例は互いに組み合わせることができる。具体的には、例えばシンナーの吐出位置を制御するために、ＥＢＲノズル３１の高さ及びＹ方向の位置が共に調整されるようにしてもよい。

Ｂ ウエハ
１ レジスト塗布装置
１１ スピンチャック
１２ 回転機構
１８ 高さ位置検出センサ
１９ 水平位置検出センサ
２ 制御部
３１ ＥＢＲノズル
４６ 移動機構

Claims (9)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   前記基板の周縁部に局所的に処理液を吐出する処理液吐出ノズルと、
   前記処理液を前記基板の周に沿って供給するために、前記基板保持部に保持された前記基板を回転させる回転機構と、
   前記基板保持部に保持された基板の周縁部の高さ位置を、当該基板の周に沿って検出する高さ位置検出部と、
   前記処理液の吐出位置が当該基板の端部から予め設定された距離を離れるように、検出された前記基板の周縁部の高さ位置に基づいて、前記処理液吐出ノズルを前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と、
   を備えたことを特徴とする液処理装置。
2. 前記基板保持部に保持された基板の端部の面方向における位置を、当該基板の周に沿って検出する面方向位置検出部を備え、
   前記移動機構は、検出された基板の端部の面方向における位置に基づいて、前記処理液吐出ノズルを前記基板と相対的に移動させることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
3. 前記基板は円形であり、
   前記処理液吐出ノズルは、平面視、前記基板に吐出される処理液の延長線と、当該延長線の前記基板の端部との交点における接線とが交差するように設けられることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
4. 前記移動機構は、前記処理液吐出ノズルを前記基板に対して水平方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
5. 前記移動機構は、前記処理液吐出ノズルの前記基板に対する高さを変更するように構成されることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
6. 前記移動機構は、前記処理液の吐出方向が変更されるように前記処理液吐出ノズルを移動させることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
7. 基板保持部に基板を保持させる工程と、
   処理液吐出ノズルから前記基板の周縁部に局所的に処理液を吐出する処理液吐出工程と、
   前記処理液を前記基板の周に沿って供給するために、回転機構によって前記基板保持部に保持された前記基板を回転させる工程と、
   高さ位置検出部によって前記基板保持部に保持された基板の周縁部の高さ位置を、当該基板の周に沿って検出する工程と、
   前記処理液の吐出位置が当該基板の端部から予め設定された距離を離れるように、検出された前記基板の周縁部の高さ位置に基づいて、前記処理液吐出ノズルを移動機構によって前記基板に対して相対的に移動させる工程と、
   を備えたことを特徴とする液処理方法。
8. 面方向位置検出部によって、前記基板保持部に保持された基板の端部の面方向における位置を、当該基板の周に沿って検出する工程を含み、
   前記移動工程は、
   前記移動機構によって、検出された基板の端部の面方向における位置に基づいて、前記処理液供給部を前記基板と相対的に移動させる工程を含むことを特徴とする請求項７記載の液処理方法。
9. 液処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
   前記プログラムは請求項７に記載された液処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
   
   

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