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WO2017061199A1 - 液処理装置、液処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

液処理装置、液処理方法及び記憶媒体 Download PDF

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Publication number
WO2017061199A1
WO2017061199A1 PCT/JP2016/075867 JP2016075867W WO2017061199A1 WO 2017061199 A1 WO2017061199 A1 WO 2017061199A1 JP 2016075867 W JP2016075867 W JP 2016075867W WO 2017061199 A1 WO2017061199 A1 WO 2017061199A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
wafer
liquid
peripheral edge
processing liquid
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/075867
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真任 田所
正志 榎本
輝彦 小玉
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Priority to JP2017544416A priority Critical patent/JP6531831B2/ja
Publication of WO2017061199A1 publication Critical patent/WO2017061199A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Definitions

  • the present invention relates to a liquid processing apparatus, a liquid processing method, and a storage medium for supplying a processing liquid to a peripheral portion of a substrate.
  • a photolithography process for forming a resist pattern on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) that is a substrate, various processing liquids are supplied to the wafer and liquid processing is performed.
  • liquid processing there is a case where a process for supplying a processing liquid in a ring shape is performed along the circumference of the wafer.
  • EBR peripheral edge coating film removal
  • an unnecessary coating film is removed in a ring shape by supplying a solvent for the coating film.
  • the solvent is locally discharged from the solvent discharge nozzle onto the peripheral edge of the wafer placed on the spin chuck and rotated.
  • the accuracy of the position at which the solvent is discharged on the wafer is increased so that the width (cut width) of the ring-shaped region from which the coating film is removed becomes a set value, and the cut width at each part of the wafer is increased. It is required to increase the uniformity of the.
  • a process for manufacturing a memory having a multi-layer wiring structure called 3D NAND will be widely used in the future.
  • a plurality of films having a relatively large film thickness are stacked on the surface of the wafer. Therefore, a relatively large warp occurs when a relatively large stress is applied from each film to a wafer that has been processed in the process. There is a fear.
  • the cut width may deviate from the set value.
  • the peripheral portions of the wafer are warped so as to have different heights, and when such warpage occurs, The cut width varies in each part.
  • Patent Document 1 the size of the wafer is detected by a sensor that optically detects the position in the horizontal direction of the edge of the wafer provided on the transfer arm of the wafer, and the EBR processing is performed based on the detection result.
  • a technique for determining the position of a solvent discharge nozzle is shown.
  • Patent Document 2 shows that a CCD camera is used to image the solvent discharged from the solvent discharge nozzle to the peripheral edge of the wafer and scatter, and the solvent discharge nozzle is attached to the holder based on the imaging result.
  • Patent Documents 1 and 2 do not describe a method of setting the cut width as a set value on the entire circumference of the wafer when the wafer is warped as described above.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a ring-shaped region to which the processing liquid is supplied when the processing liquid is supplied to the peripheral portion of the substrate along the periphery of the substrate. It is to provide a technique capable of preventing the width of the fluctuation from the set value.
  • the liquid processing apparatus of the present invention includes a substrate holding unit that holds a substrate, A processing liquid discharge nozzle for locally discharging the processing liquid to the peripheral edge of the substrate; A rotation mechanism for rotating the substrate held by the substrate holding unit to supply the processing liquid along the circumference of the substrate; A height position detector for detecting the height position of the peripheral edge of the substrate held by the substrate holder along the circumference of the substrate; Based on the detected height position of the peripheral edge of the substrate, the processing liquid discharge nozzle is moved with respect to the substrate such that the processing liquid discharge position leaves a predetermined distance from the edge of the substrate.
  • a relatively moving mechanism It is provided with.
  • the liquid processing method of the present invention includes a step of holding a substrate in a substrate holding portion, A treatment liquid discharge step of locally discharging the treatment liquid from the treatment liquid discharge nozzle to the peripheral edge of the substrate; Rotating the substrate held by the substrate holder by a rotation mechanism to supply the processing liquid along the circumference of the substrate; Detecting the height position of the peripheral portion of the substrate held by the substrate holding unit by the height position detecting unit along the circumference of the substrate; Based on the detected height position of the peripheral edge of the substrate, the processing liquid discharge nozzle is moved by the moving mechanism so that the processing liquid discharge position leaves a predetermined distance from the edge of the substrate. Moving relative to It is provided with.
  • the storage medium of the present invention is a storage medium storing a computer program used in the liquid processing apparatus, A storage medium characterized in that the program includes steps for executing the liquid processing method of the present invention.
  • the height position detection unit that detects the height position of the peripheral portion of the substrate held by the substrate holding unit along the periphery of the substrate, and the detected height of the peripheral portion of the substrate And a moving mechanism for moving the processing liquid discharge nozzle relative to the substrate based on the position. Therefore, since the discharge position of the processing liquid at the peripheral edge of the substrate can be controlled with high accuracy, the width of the ring-shaped region to which the processing liquid is supplied can be controlled with high accuracy.
  • a resist coating apparatus 1 as an embodiment of the liquid processing apparatus of the present invention will be described with reference to a longitudinal side view of FIG. 1 and a plan view of FIG.
  • the resist coating apparatus 1 performs a process of forming a resist film by applying a resist to the wafer B, which is a substrate, and an EBR process of removing an unnecessary resist film on the peripheral edge of the wafer B after the resist film is formed. It is configured to be able to.
  • the wafer B is circular, and a notch N is formed as a notch representing the direction of the wafer B at the peripheral edge. In this example, the diameter of the wafer B is 300 mm.
  • reference numeral 11 denotes a spin chuck serving as a mounting portion for the wafer B, and sucks the central portion of the back surface of the wafer B in order to hold the wafer B horizontally.
  • reference numeral 12 denotes a rotating mechanism that rotates the wafer B held by the spin chuck 11 clockwise along the vertical axis in plan view.
  • reference numeral 11 ⁇ / b> A denotes a shaft that connects the spin chuck 11 serving as a substrate holder and the rotation mechanism 12, and reference numeral 13 denotes a cup that surrounds the wafer B held by the spin chuck 11.
  • reference numeral 14 denotes an exhaust pipe that exhausts the inside of the cup 13.
  • Reference numeral 15 denotes a drainage pipe, which removes liquid spilled from the wafer B into the cup 13.
  • reference numeral 16 denotes an elevating pin, which is moved up and down by an elevating mechanism 17 to transfer the wafer B between a wafer B transfer mechanism (not shown) and the spin chuck 11.
  • reference numeral 21 denotes a resist discharge nozzle, which is connected to a resist supply mechanism 23 that discharges the resist vertically downward and supplies the resist to the nozzle 21 through a flow path 22.
  • reference numeral 24 denotes a thinner discharge nozzle, which discharges a thinner, which is a resist solvent, vertically downward.
  • the thinner discharge nozzle 24 is a nozzle used for pre-processing performed before applying a resist to the wafer B, and is connected to a thinner supply mechanism 26 that supplies thinner to the nozzle 24 via a flow path 25.
  • reference numeral 31 denotes a thinner discharge nozzle used for performing the above-described EBR processing, and is referred to as an EBR nozzle in order to distinguish it from the above-described thinner discharge nozzle 24.
  • the EBR nozzle 31 is a processing liquid discharge nozzle that locally discharges a thinner, which is a resist solvent, to the peripheral portion of the rotating wafer B and removes the resist film in a ring shape over the entire circumference of the wafer B.
  • the EBR nozzle 31 discharges thinner, which is a processing liquid, obliquely downward from the center side to the peripheral side of the wafer B, so that the thinner is supplied to the wafer B at the thinner discharge position and outside the discharge position.
  • the thinner discharge position is the projection area of the discharge port of the EBR nozzle 31 onto the wafer B in the thinner discharge direction.
  • FIG. 2 the discharge position of this thinner is shown as a point C1.
  • a point C2 in FIG. 2 is an intersection of an extension line D1 of a thinner locus extending from the point C1 in the thinner discharge direction and the peripheral edge of the wafer B.
  • the tangent line D2 of the wafer B at this point C2 and the extension line D1 of the above-mentioned thinner trajectory intersect.
  • the thinner is discharged in such a position and direction, and the EBR nozzle 31 is movable in the horizontal direction during the thinner discharge, the width of the ring-shaped region from which the resist film is removed (hereinafter, cut) Width may be described). Further, in order to suppress liquid splashing of the discharged thinner, the EBR nozzle 31 discharges thinner from the upstream side in the rotation direction of the wafer B toward the downstream side.
  • the EBR nozzle 31 is connected to the above-described thinner supply mechanism 26 via the flow path 32, and thinner is supplied to the thinner discharge nozzle 24 and the EBR nozzle 31 independently from each other from the thinner supply mechanism 26.
  • reference numeral 41 denotes an arm, and the resist discharge nozzle 21 and the thinner discharge nozzle 24 are supported on one end side of the arm 41.
  • the other end side of the arm 41 is connected to the moving mechanism 42 shown in FIG.
  • the arm 41 can be moved up and down and moved in the horizontal direction by the moving mechanism 42, and the movement of the arm 41 causes the nozzles 21 and 24 to move between the central portion of the wafer B and the standby area of the nozzle outside the cup 13. Can move.
  • reference numeral 43 denotes a guide for moving the moving mechanism 42 in the horizontal direction as described above.
  • 45 is an arm, and the EBR nozzle 31 is supported on one end side of the arm 45.
  • the other end side of the arm 45 is connected to the moving mechanism 46.
  • the arm 45 can be moved up and down and moved in the horizontal direction by the moving mechanism 46, and the movement of the arm 45 allows the EBR nozzle 31 to move between the wafer B and the standby area of the nozzle outside the cup 13. it can.
  • the moving direction of the EBR nozzle 31 is shown as the Y direction
  • the horizontal direction orthogonal to the Y direction is shown as the X direction.
  • 47 is a guide for moving the moving mechanism 46 in the horizontal direction as described above.
  • the height position detection sensor 18 is constituted by, for example, a reflection type laser displacement meter, and a light projecting unit that projects laser light upward and a reflected light of the laser light reflected by the peripheral edge of the back surface of the wafer B. A light receiving portion for receiving light.
  • the light receiving unit of the height position detection sensor 18 transmits a detection signal corresponding to the amount of received light to the control unit 2 described later.
  • the controller 2 can detect the height of the peripheral edge of the wafer B where the laser beam is projected based on the amount of received light.
  • the horizontal position detection sensor 19 emits light upward in a radial direction of the wafer B from a position inside the peripheral edge of the wafer B in plan view to a position outside the peripheral edge. And a light receiving unit that receives light from the light projecting unit reflected by the peripheral portion of the back surface of the wafer B.
  • the light receiving unit of the horizontal position detection sensor 19 transmits a detection signal corresponding to the amount of received light to the control unit 2 described later. Based on the amount of received light, the control unit 2 can detect the position of the peripheral edge of the wafer B in the length direction of the strip-shaped light. That is, the position of the peripheral edge of the wafer B in the surface direction of the wafer B, that is, the XY plane can be detected.
  • the control unit 2 is composed of a computer, for example, and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores a program in which instructions (step groups) are set so that a resist coating process and an EBR process can be performed.
  • the operation of each part of the resist coating apparatus 1 is controlled by outputting a control signal from the control part 2 to each part of the resist coating apparatus 1 by the program.
  • the lifting / lowering pin 16 is lifted / lowered by the lifting / lowering mechanism 17, the nozzles 21 and 24 are moved by the moving mechanism 42, the EBR nozzle 31 is moved by the moving mechanism 46, the spin chuck 11 is rotated by the rotating mechanism 12, and the sensors 18 and 19.
  • Each operation such as light irradiation is controlled.
  • This program is stored in the program storage unit while being stored in a storage medium such as a hard disk, a compact disk, a magnetic optical disk, or a memory card.
  • the outline of the EBR process of the resist coating apparatus 1 will be described.
  • Light is applied to the rotating wafer B from the height position detection sensor 18 and the horizontal position detection sensor 19, and the height of the peripheral edge on the entire circumference of the wafer B The position of the peripheral edge in the horizontal direction is detected.
  • the EBR nozzle 31 is moved left and right based on the detection result to correct the thinner discharge position, and the resist film is removed in a ring shape.
  • the EBR nozzle 31 is moved to the left and right during the thinner discharge because the thinner B discharge position on the wafer B may deviate from the set position when the position of the EBR nozzle 31 is fixed. This is because the cut width is made uniform over the entire circumference of the wafer B.
  • the set value of the cut width is 1.5 mm.
  • the thinner discharge position when viewed from the center P toward the periphery of the wafer B.
  • the distance to the locus L1 (referred to as the EBR radius) varies depending on the position of the wafer B viewed in the circumferential direction.
  • the intersections of the extension line of the line passing through the center P and the rotation axis P1 and the locus L1 are shown as P2 and P3.
  • the point P2 is closest to the peripheral edge of the wafer B
  • the point P3 is farthest from the peripheral edge of the wafer B.
  • the graph of FIG. 5 shows the relationship between the cut width when the wafer B is placed as shown in FIG. 4 and the position in the circumferential direction of the wafer B viewed from the center P.
  • the width (unit: mm) and the position in the circumferential direction are set on the horizontal axis.
  • the cut width may be expressed as Wcut.
  • the value on the vertical axis is displaced in a sine waveform with respect to the displacement on the horizontal axis. That is, the wafer P is placed on the spin chuck 11 with the center P and the rotation axis P1 shifted from each other, so that the cut width Wcut is not uniform in the circumferential direction of the wafer B.
  • FIG. 7 shows the positional relationship of the heights of the points Q1 to Q4 with respect to the EBR nozzle 31 as viewed from the side, and reference numeral 31A in the figure denotes a discharged thinner.
  • FIG. 8 shows the positional relationship between the EBR nozzle 31 and the points Q1 to Q4 as viewed from above the wafer B. As shown in FIG. 8, the point Q4 is located closer to the center of the wafer B than the points Q1 and Q3, and the point Q2 is located closer to the peripheral edge of the wafer B than the points Q1 and Q3. The cut width is different between the point Q2 and the point Q4.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the orientation of the spin chuck 11 and the height of each position in the locus L1 of the thinner discharge position.
  • the horizontal axis of the graph shows the direction of the spin chuck 11 as a chuck angle in a range of 0 ° to 360 °, and the direction toward the notch N of the wafer B is 0 °, and every 90 ° counterclockwise in plan view. , 90 °, 180 °, and 270 °. Since it is set in this way, it can be said that the chuck angle represents the position of the wafer B in the circumferential direction.
  • the vertical axis of the graph indicates the error in height of each point of the locus L1 with respect to the horizontal plane L2 by ⁇ H (unit: mm), and is + when the point of the locus L1 is higher than L2 and ⁇ when it is lower.
  • ⁇ H unit: mm
  • the height error ⁇ H is displaced so as to draw a sine waveform.
  • the graph of FIG. 10 represents the relationship between the chuck angle and the cut width Wcut
  • the vertical axis of the graph shows the cut width Wcut (unit: mm)
  • the horizontal axis of the graph is the same as the graph of FIG. The chuck angle is shown.
  • the waveform in the graph of FIG. 10 is also a sine waveform.
  • the cut width Wcut is not uniform in the circumferential direction of the wafer B.
  • the wafer B placed on the spin chuck 11 may be warped in a saddle shape as shown in FIG. 11 or warped in a mountain shape as shown in FIG.
  • the warp shape warps so that the center portion of the wafer B is lower than the peripheral portion, and the warp shape warps so that the peripheral portion of the wafer B is higher than the center portion. It is warping.
  • the wafer B before being placed on the spin chuck 11 is already warped, and before being placed on the spin chuck 11, it is not so warped.
  • the wafer B may be warped as it is bent by its own weight. 11 and 12, the diameter of the warped wafer B is indicated by a dotted line.
  • the graph of FIG. 13 shows the relationship between the chuck angle and the error ⁇ H of the height of the thinner discharge position in the same manner as the graph of FIG. Similar to the graph of FIG. 10, the relationship between the chuck angle and the cut width Wcut is shown.
  • the wafer B warped in a bowl shape has a smaller distance between the EBR nozzle 31 and the thinner discharge position on the entire circumference than the flat wafer B, and the cut width Wcut. Becomes larger than the set value.
  • the relationship between the chuck angle and the error ⁇ H of the height of the thinner discharge position is shown in the graph of FIG.
  • FIG. 17 shows the wafer B warped like that, and points on the locus L1 of the thinner discharge position are R1, R2, R3, and R4. Points R1 and R3 are points on the first diameter, and points R2 and R4 are points on the second diameter. Accordingly, the heights of the points R1 and R3 are lower than the heights of the points R2 and R4.
  • the graph of FIG. 18 shows the relationship between the chuck angle and the height error ⁇ H of the thinner discharge position in the same manner as the graph of FIG. 9, and the graph of FIG. Similarly, the relationship between the chuck angle and the cut width Wcut is shown. Since there are two relatively high positions and two relatively low positions in the plane of the wafer B, in the graphs of FIGS. 18 and 19, a sine wave is within the range of the chuck angle of 0 ° to 360 °. The waveform has two cycles. In FIG. 17, the region surrounded by the thinner discharge position locus L1 is an ellipse. Thus, even when the wafer B is warped, the cut width Wcut is not uniform in the circumferential direction of the wafer B.
  • the resist coating apparatus 1 performs the processing as described in the above outline so that the entire wafer B is processed.
  • the cut width Wcut is controlled to be a set value around the circumference.
  • the relationship between the height of the peripheral edge of the wafer B detected by the height position detection sensor 18 and the correction value of the discharge position of the thinner is a side view of the EBR nozzle 31 and a plan view of the wafer B.
  • FIG. 21 will be described respectively.
  • the angle of the EBR nozzle 31 with respect to the horizontal plane is ⁇ z and the set value of the height between the wafer B and the tip of the EBR nozzle 31 is H 0
  • the flying distance of the thinner 31A (the thinner 31A on the wafer B from the tip of the EBR nozzle 31).
  • the distance L to the discharge position is expressed by the following formula 1.
  • ⁇ H in Equation 1 is an error in the height of the thinner discharge position indicated by the vertical axis of the graph of FIG.
  • the height position detection sensor 18 described above detects a value corresponding to the height error ⁇ H. H 0 in each formula, [theta] z, [theta] x, since W 0 is known, the error ⁇ H of the detected height, and calculates a correction value ⁇ Wcor the ejection position error ⁇ W and thinner thinner discharge position in the Y direction be able to.
  • FIG. 22 is a graph showing an example of the correspondence relationship between ⁇ H and ⁇ W obtained from the above equations, and the horizontal axis and the vertical axis indicate ⁇ H and ⁇ W, respectively.
  • the unit of each axis of the graph is mm. For example, the correspondence shown in FIG.
  • the graph of FIG. 24 shows the correspondence between the horizontal position of the peripheral edge of the wafer B detected by the horizontal position detection sensor 19 and the thinner discharge position correction value ⁇ Wcor. Supplementing the horizontal axis of the graph, the detected peripheral end position of the wafer B is expressed as a distance R (unit: mm) to the rotation axis P1 of the spin chuck 11.
  • FIG. 25 to 27 showing the operation of each part of the resist coating apparatus 1.
  • the wafer B is transferred onto the spin chuck 11 by the transfer mechanism and placed on the spin chuck 11.
  • the thinner is discharged from the thinner discharge nozzle 24 onto the central portion of the wafer B, the wafer B starts to rotate (time t1), and the thinner is applied to the entire surface of the wafer B by centrifugal force. Improves wettability.
  • the resist is discharged from the resist discharge nozzle 21 onto the center of the wafer B, and the resist is applied to the entire surface of the wafer B by centrifugal force, whereby the resist film 30 is formed.
  • Light irradiation is started from the horizontal position detection sensor 19 and the height position detection sensor 18 to the rotating wafer B at an arbitrary timing after the above-described time t1 (FIG. 25). Stops. Based on the detection signal output from the horizontal position detection sensor 19, the position of the notch N and the distance R from the rotation axis P1 to the peripheral end of the entire circumference of the wafer B are detected.
  • the graph of FIG. 28 shows the detection result of the distance R, and the horizontal axis of the graph is set with the chuck angle described in FIG. 9, and the vertical axis is the distance R.
  • the error ⁇ R with respect to the set value of the distance R the error ⁇ W of the cut width, based on the error ⁇ R in the entire circumference of the wafer B as shown in the graph of FIG.
  • the cut width Wcut (referred to as Wcut1) and the cut width error ⁇ W (referred to as ⁇ Wcut1) can be acquired without the cut width, that is, the height error ⁇ H.
  • the horizontal axis and the vertical axis indicate the chuck angle and the cut width Wcut1 (unit: mm), respectively.
  • the graph of FIG. 30 shows the detection result by the height position detection sensor 18, and the horizontal axis and the vertical axis of the graph indicate the chuck angle and the height error ⁇ H, respectively.
  • the cut width based on the error ⁇ H in the entire circumference of the wafer B as shown in the graph of FIG. the cut width Wcut (referred to as Wcut2) and the cut width error ⁇ W (referred to as ⁇ Wcut2) that have no error ⁇ R are acquired.
  • the horizontal axis and vertical axis of the graph of FIG. 31 are the chuck angle and the cut width Wcut2 (unit: mm), respectively.
  • the graph of FIG. 32 represents the cut width error ⁇ Wcut on the entire circumference of the wafer B. More specifically, the vertical axis represents the cut width Wcut which is the sum of the acquired cut width error ⁇ Wcut and the set value of the cut width, and the horizontal axis represents the chuck angle.
  • the vertical axis and horizontal axis of the graph indicate the correction value ⁇ Wcor (unit: mm) and the chuck angle, respectively.
  • the position of the EBR nozzle 31 is corrected from the set position based on the acquired correction value ⁇ Wcor, the thinner is discharged from the EBR nozzle 31 at a position where the cut width Wcut becomes the set value, and outside the discharge position.
  • the resist film 30 is removed (FIG. 26).
  • the rotation of the wafer B and the discharge of the thinner are continued, and the EBR nozzle 31 is moved based on the correction value ⁇ Wcor so that the cut width Wcut becomes the set value, and the resist film 30 is removed along the circumferential direction of the wafer B. (FIG. 27).
  • the height position detection sensor 18 that detects the height position of the peripheral portion of the wafer B held by the spin chuck 11 along the circumference of the wafer B is provided.
  • the position of the EBR nozzle 31 that is discharging the thinner is adjusted by the moving mechanism 46 based on the detection result using 18. Therefore, the cut width Wcut can be controlled with high accuracy over the entire circumference of the wafer B.
  • the resist coating apparatus 1 is provided with a horizontal position detection sensor 19 for detecting the position of the peripheral edge of the wafer B in the horizontal direction, and the position of the EBR nozzle 31 is controlled based on the detection result by the sensor 18. Therefore, the cut width Wcut can be controlled with higher accuracy.
  • the present invention is not limited to such an apparatus.
  • the rotation mechanism 12 and the spin chuck 11 are moved in the horizontal direction.
  • a moving mechanism for moving the thinner may be provided to control the discharge position of the thinner.
  • the downstream side in the rotational direction is the first peripheral region and the upstream side in the rotational direction is the second peripheral region
  • the height position of the first peripheral region and the position in the horizontal direction are detected as described above.
  • the wafer B rotates the region irradiated with light moves to the second peripheral region, and the thinner is discharged from the EBR nozzle 31 to the first peripheral region that has moved to a position where the thinner can be discharged.
  • the resist film is removed. That is, the thinner is supplied to the region irradiated with the light before the wafer B rotates once after the light is irradiated from the sensors 18 and 19.
  • the thinner discharge position is controlled by the movement of the EBR nozzle 31 in the Y direction.
  • the moving mechanism 46 is configured to move the EBR nozzle 31 in the X direction.
  • the thinner discharge position may be controlled by the movement in the X direction.
  • the base end of the arm 45 is connected to the rotation mechanism 51 so that the EBR nozzle 31 can rotate around the rotation axis of the rotation mechanism 51. By this rotation, the direction of the EBR nozzle 31, that is, the discharge direction of the thinner is changed, and the discharge position of the thinner is controlled.
  • the discharge position of the thinner may be controlled by moving the EBR nozzle 31 in the vertical direction by the moving mechanism 46.
  • the EBR nozzle 31 is raised and lowered with respect to the wafer B.
  • a raising and lowering mechanism for raising and lowering the rotating mechanism 12 and the spin chuck 11 may be provided to raise and lower the wafer B with respect to the EBR nozzle 31.
  • the apparatus 1 can perform EBR processing of the coating film. That is, the device 1 may be configured as a dedicated device that performs only EBR processing. Further, the discharge of thinner from the EBR nozzle 31 and the movement of the EBR nozzle 31 are not limited to being performed in parallel, and the discharge and movement may be alternately repeated. In that case, the rotation of the wafer B is stopped during the discharge of the thinner. That is, the wafer B is intermittently rotated.
  • the embodiments described above can be combined with each other. Specifically, for example, in order to control the discharge position of the thinner, both the height of the EBR nozzle 31 and the position in the Y direction may be adjusted.

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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

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。

Description

液処理装置、液処理方法及び記憶媒体
　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Ｈ０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Ｈ０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＝（Ｈ０－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Ｈ０であるときのカット幅成分ＷをＷ０、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W０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＝（H０－ΔH）×（sinθｘ／tanθｚ）＝H０×（sinθｘ／tanθｚ）－ΔH×（sinθｘ／tanθｚ）＝W０－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Ｈ０、θｚ、θｘ、W０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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