(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に塗布膜が形成された円形の基板を水平に保持すると共に前記基板を鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持されて回転する基板に、前記塗布膜の一部を除去するための溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給ノズルと、
前記溶剤蒸気によって塗布膜が除去される領域である基板の周縁部側の処理位置と、前記処理位置から退避した退避位置との間で前記溶剤蒸気供給ノズルを移動させるノズル移動機構と、
前記溶剤蒸気供給ノズルから供給された溶剤蒸気を排気する排気部と、を備え、
前記排気部は、前記処理位置にて溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給ノズルと並んで配置され、基板に供給された溶剤蒸気を排気するための排気口が設けられた排気ノズルを備えたことと、
前記溶剤蒸気供給ノズルは、前記排気ノズルの並び方向へ向けて斜め下方に溶剤蒸気を吐出するように配置されていることと、を特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
表面に塗布膜が形成された円形の基板を水平に保持すると共に前記基板を鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持されて回転する基板に、前記塗布膜の一部を除去するための溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給ノズルと、
前記溶剤蒸気によって塗布膜が除去される領域である基板の周縁部側の処理位置と、前記処理位置から退避した退避位置との間で前記溶剤蒸気供給ノズルを移動させるノズル移動機構と、
前記溶剤蒸気供給ノズルから供給された溶剤蒸気を排気する排気部と、を備え、
前記溶剤蒸気供給ノズルは、外管と、前記外管に挿入された内管とからなる二重管の内管の開口端部により構成され、前記排気部は前記外管の開口端部により構成された排気ノズルであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記溶剤蒸気供給ノズルは、ノズル内における溶剤蒸気の結露を防止するための結露防止機構を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記結露防止機構は、前記溶剤蒸気供給ノズルを加熱する加熱部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記結露防止機構は、前記溶剤蒸気供給ノズルの内部を、当該溶剤蒸気供給ノズルの外部雰囲気から断熱する断熱部を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
排気ノズルは、前記基板保持部に保持された基板の中央部側から見て、当該基板の径方向に向かって前記溶剤蒸気供給ノズルよりも外側の位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記溶剤蒸気供給ノズルを構成する内管の開口端部は、前記排気ノズルを構成する外管の開口端部よりも溶剤蒸気の吐出方向に向けて突出していることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記排気ノズルは、ノズル内における溶剤蒸気の結露を防止するための排気側の結露防止機構を備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記塗布膜が除去される領域に溶剤蒸気を行き渡らせるために、前記ノズル移動機構は、前記処理位置にて溶剤蒸気を吐出している溶剤蒸気供給ノズルを基板の径方向に移動させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記溶剤蒸気供給ノズルに接続され、液体溶剤から溶剤蒸気を発生させる溶剤蒸気発生部を備え、前記溶剤蒸気発生部から溶剤蒸気供給ノズルまでの溶剤蒸気供給路には、溶剤蒸気の結露により生じた液滴を捕集するための液滴捕集部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に形成された塗布膜の一部を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスのチップを製造する工程においては、円形の基板であるウエハの表面にレジスト膜などの塗布膜を形成する処理が行われる。例えばレジスト膜の形成処理においては、基板処理装置である複数のレジスト膜形成装置に対して搬送機構を用いてウエハが搬入され、スピンコーティング法によりウエハにレジスト液が塗布されてレジスト膜が形成される。
【０００３】
スピンコーティング法を用いる場合、レジスト膜はウエハの全面に形成されるが、その周縁部側のレジスト膜は、搬送機構がウエハを搬送する際にウエハを搬送する部材と接触することなどによってパーティクルの発生源となるおそれがある。そこで、上述のレジスト膜形成装置においては、ウエハの周縁部に形成されたレジスト膜をリング状に除去する処理が行われることがある。
【０００４】
例えば特許文献１には、スピンコーティングの際に用いられるスピンチャック上にウエハを水平に保持して鉛直軸回りに回転させ、回転するウエハの周縁部に溶剤を供給することにより、当該周縁部のレジスト膜を溶解して除去する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９３４０９号公報：段落０００３〜０００４、００４８、図１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで半導体デバイスの製造においては、一枚のウエハから生産されるチップの数を多くするため、ウエハの周縁部にできるだけ近い領域にまで半導体デバイスの形成領域を設けたいという要請がある。ところが、レジスト膜が除去される領域の近傍にまで半導体デバイスを形成したとき、レジスト膜が除去される位置を調節する精度が低いと、半導体デバイスの形成領域のレジスト膜までもが除去されてしまい、製品の歩留まり低下につながってしまう。
【０００７】
また、高精度でレジスト膜の除去位置を制御するためには、ウエハのぶれを抑えるため、より高速で回転させたウエハに溶剤を供給することが好ましい。しかしながら、ウエハの回転速度を高速にするほど、ウエハに供給された溶剤が飛散して液跳ねが発生するおそれが大きくなり、半導体デバイスの形成領域を汚染する要因ともなる。
【０００８】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板の汚染を避けつつ、基板の周縁部側の塗布膜の除去位置を高精度で調節することが可能な基板処理装置、基板処理方法、及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る基板処理装置は、表面に塗布膜が形成された円形の基板を水平に保持すると共に前記基板を鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持されて回転する基板に、前記塗布膜の一部を除去するための溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給ノズルと、
前記溶剤蒸気によって塗布膜が除去される領域である基板の周縁部側の処理位置と、前記処理位置から退避した退避位置との間で前記溶剤蒸気供給ノズルを移動させるノズル移動機構と、
前記溶剤蒸気供給ノズルから供給された溶剤蒸気を排気する排気部と、を備え、
前記排気部は、前記処理位置にて溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給ノズルと並んで配置され、基板に供給された溶剤蒸気を排気するための排気口が設けられた排気ノズルを備えたことと、
前記溶剤蒸気供給ノズルは、前記排気ノズルの並び方向へ向けて斜め下方に溶剤蒸気を吐出するように配置されていることと、を特徴とする。
また、第２の発明に係る基板処理装置は、表面に塗布膜が形成された円形の基板を水平に保持すると共に前記基板を鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持されて回転する基板に、前記塗布膜の一部を除去するための溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給ノズルと、
前記溶剤蒸気によって塗布膜が除去される領域である基板の周縁部側の処理位置と、前記処理位置から退避した退避位置との間で前記溶剤蒸気供給ノズルを移動させるノズル移動機構と、
前記溶剤蒸気供給ノズルから供給された溶剤蒸気を排気する排気部と、を備え、
前記溶剤蒸気供給ノズルは、外管と、前記外管に挿入された内管とからなる二重管の内管の開口端部により構成され、前記排気部は前記外管の開口端部により構成された排気ノズルであることを特徴とする。
【００１０】
前記基板処理装置は、以下の構成を備えていてもよい。
（ａ）前記溶剤蒸気供給ノズルは、ノズル内における溶剤蒸気の結露を防止するための結露防止機構を備えたこと。前記結露防止機構は、前記溶剤蒸気供給ノズルを加熱する加熱部、または、前記溶剤蒸気供給ノズルの内部を、当該溶剤蒸気供給ノズルの外部雰囲気から断熱する断熱部を備えたこと。
（ｂ）第１の発明につき、前記排気ノズルは、前記基板保持部に保持された基板の中央部側から見て、当該基板の径方向に向かって前記溶剤蒸気供給ノズルよりも外側の位置に配置されること。
（ｃ）第２の発明につき、前記溶剤蒸気供給ノズルを構成する内管の開口端部は、前記排気ノズルを構成する外管の開口端部よりも溶剤蒸気の吐出方向に向けて突出していること。
（ｄ）前記排気ノズルは、ノズル内における溶剤蒸気の結露を防止するための排気側の結露防止機構を備えていること。
（ｅ）前記塗布膜が除去される領域に溶剤蒸気を行き渡らせるために、前記ノズル移動機構は、前記処理位置にて溶剤蒸気を吐出している溶剤蒸気供給ノズルを基板の径方向に移動させること。
（ｆ）前記溶剤蒸気供給ノズルに接続され、液体溶剤から溶剤蒸気を発生させる溶剤蒸気発生部を備え、前記溶剤蒸気発生部から溶剤蒸気供給ノズルまでの溶剤蒸気供給路には、溶剤蒸気の結露により生じた液滴を捕集するための液滴捕集部が設けられていること。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、回転する円形の基板の周縁部側に溶剤蒸気を供給して当該周縁部側の領域に形成された塗布膜を除去するので、基板を高速で回転させても液跳ねの発生が抑えられ、塗布膜の除去位置の調節を高い精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るレジスト膜形成装置の縦断側面図である。
【図２】前記レジスト膜形成装置の平面図である。
【図３】前記レジスト膜形成装置へ溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給機構の構成図である。
【図４】前記レジスト膜形成装置側の溶剤蒸気供給機構の構成図である。
【図５】結露防止ノズルの第１の構成例を示す模式図である。
【図６】結露防止ノズルの第２の構成例を示す模式図である。
【図７】結露防止ノズルの第３の構成例を示す模式図である。
【図８】前記溶剤蒸気供給ノズルを用いてウエハの周縁部のレジスト膜を除去する処理の説明図である。
【図９】前記溶剤蒸気供給ノズル及び排気ノズルの配置位置を示す模式図である。
【図１０】周縁部のレジスト膜を除去した後のウエハの模式図である。
【図１１】変形例に係るレジスト膜の除去処理の説明図である。
【図１２】前記変形例に係る溶剤蒸気供給ノズル及び排気ノズルの配置位置を示す模式図である。
【図１３】二重管ノズルの第１の構成例を示す模式図である。
【図１４】二重管ノズルの第２の構成例を示す模式図である。
【図１５】二重管ノズルの第３の構成例を示す模式図である。
【図１６】前記二重管ノズルを用いたレジスト膜の除去処理の説明図である。
【図１７】前記二重管ノズルの配置位置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜図７を参照しながら、ウエハＷにレジスト膜の塗布を行うレジスト膜形成装置に対して、本発明の基板処理装置を適用した実施の形態について説明する。  
図１の縦断側面図、及び図２の平面図は、実施の形態に係るレジスト膜形成装置の処理部１を示している。処理部１は、ウエハＷの裏面を吸着保持する基板保持部であるスピンチャック１１と、スピンチャック１１の周囲を囲むと共に上側が開口したカップ１２とを備えている。カップ１２には、その内部を排気する排気口１３と、カップ１２にて受け止めた処理液を排出する排液口１４とが設けられている。スピンチャック１１上に保持されたウエハＷの下方側には、不図示の昇降機構に接続された、例えば３本の昇降ピン１５が配置されている。これら昇降ピン１５は、外部の搬送機構とスピンチャック１１との間でのウエハＷの受け渡しを実行する。
【００１４】
また処理部１は、複数種類のレジスト液を使い分けるための複数のレジスト供給ノズル２１と、レジスト液の供給に先だってウエハＷに供給されるプリウェット用の溶剤を供給する溶剤供給ノズル２２と、を備えている。これらレジスト供給ノズル２１及び溶剤供給ノズル２２は、共通のアーム２３の先端部に設けられている。前記アーム２３の基端部は、アーム２３を昇降自在、及びガイドレール２５に沿って移動自在に支持する移動部２４に接続されている。
【００１５】
移動部２４は、各ノズル２１、２２から処理液（各種レジストや溶剤）の供給が行われる、ウエハＷの中央部の上方側の処理位置と、不使用時にノズル２１、２２を退避させる退避位置との間でこれらのノズル２１、２２を移動させることができる。ノズル２１、２２の退避位置には、レジスト液や溶剤の排液口（不図示）を備えたノズルバス２６が設けられている。
【００１６】
さらに処理部１には、ウエハＷの周縁部のレジスト膜を除去する処理を行う機構が設けられている。また当該レジスト膜の除去機構は、液体溶剤を用いて周縁部のレジスト膜を除去する場合の液跳ねの問題に対応するために、溶剤蒸気を用いてレジスト膜除去を行う構成となっている。
【００１７】
ウエハＷの周縁部のレジスト膜の除去機構に関し、処理部１は、当該領域に、レジスト膜を溶解する溶剤の蒸気を供給する溶剤蒸気供給ノズル３１と、この溶剤蒸気供給ノズル３１から供給された溶剤蒸気を排気する排気口が形成された排気ノズル３２と、を備えている。
【００１８】
溶剤蒸気供給ノズル３１及び排気ノズル３２は、溶剤蒸気の吐出口や排気口が鉛直方向下方向きに開口するように、共通のアーム３３の先端部に設けられている。これら溶剤蒸気供給ノズル３１及び排気ノズル３２は、溶剤蒸気の供給を行う処理位置に移動させたとき、溶剤蒸気供給ノズル３１がウエハＷの中央部側から見て径方向に向かって内側に位置し、排気ノズル３２が溶剤蒸気供給ノズル３１よりも外側に位置するように、互いに隣り合って配置されている。例えば図８に示すように、処理位置において溶剤蒸気供給ノズル３１は、レジスト膜１０１がリング状に除去される領域の内周縁側の上方位置に、溶剤蒸気供給ノズル３１の開口が位置するように配置される。
【００１９】
ここで溶剤蒸気供給ノズル３１から供給された溶剤蒸気の一部は、拡散などによって前記開口の下方位置よりも、ウエハＷの径方向内側の領域に到達してレジスト膜１０１を溶解する可能性もある。そこで例えば予備実験により溶剤蒸気供給ノズル３１の配置位置と、レジスト膜の除去領域の内周縁の位置との対応関係を予め正確に把握しておくとよい。溶剤蒸気供給ノズル３１の配置位置は、所望の除去領域のレジスト膜１０１を除去することが可能なように、上述の予め把握した対応関係に基づいて設定される。
【００２０】
また処理位置における溶剤蒸気供給ノズル３１の配置高さは、図８に示すように、ウエハＷ上に形成されたレジスト膜１０１の上面から、溶剤蒸気供給ノズル３１の下端までの高さ距離Ｈが、例えば０．５〜３ｍｍの範囲内の値に設定される。
【００２１】
溶剤蒸気供給ノズル３１と隣り合って配置されている排気ノズル３２は、溶剤蒸気供給ノズル３１と排気ノズル３２との中心軸間の距離Ｄ（図８参照）が例えば１〜２０ｍｍに設定される。また排気ノズル３２の配置高さは、例えば排気ノズル３２の下端が溶剤蒸気供給ノズル３１の下端と同じ高さ位置、またはこれより高い位置となるように設定される（図８には、排気ノズル３２及び溶剤蒸気供給ノズル３１の下端の高さを揃えた例を記載してある）。
【００２２】
ここで図８、図９においては、ウエハＷの周縁部に形成されている傾斜面であるベベルの上方位置に排気ノズル３２を配置した状態が示されているが、排気ノズル３２はウエハＷの上方側に配置する場合に限定されず、ウエハＷの周縁よりも外方側に配置してもよい。なお、図９においてはベベルの形成領域の内縁を破線で示してある（図１２において同じ）。
【００２３】
アーム３３の基端部は、アーム３３を昇降自在、及びガイドレール３５に沿って移動自在に支持する移動部３４に接続されている。移動部３４は、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの周縁部の上方側に設定された処理位置と、結露した溶剤の排液口（不図示）を備えたノズルバス３６が設けられ、不使用時にノズル３１、３２を退避させる退避位置との間でこれらのノズル３１、３２を移動させるノズル移動機構に相当する。
【００２４】
図３、図４は、アーム３３に溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給機構の構成を示している。図３に示すように、本例の溶剤蒸気供給機構は、溶剤容器４１から供給された液体溶剤Ｌを加熱して溶剤蒸気を発生させる溶剤蒸気発生部４２と、溶剤蒸気発生部４２にて発生した溶剤蒸気にキャリアガスを混合するキャリアガス混合部である混合バルブ４４３とを備えている。
【００２５】
溶剤容器４１は、溶剤蒸気の原料となる液体溶剤Ｌを収容し、液体溶剤Ｌが空となったら、新しいものと取り替えられる。液体溶剤Ｌは、ウエハＷ上に形成されたレジスト膜を溶解する能力を持つものであれば、その種類に特段の限定はないが、シクロヘキサン（沸点１５６℃）やＰＧＭＥＡ（プロピレングリコール-1-メチルエーテルアセテート、沸点１４６℃）を例示することができる。
【００２６】
溶剤容器４１の気相部側には、窒素ガス供給源４０に接続された窒素ガス供給路４０１が挿入されている。一方、液相部側（液体溶剤Ｌ）には溶剤蒸気発生部４２に接続された溶剤移送路４０２が挿入されている。この結果、窒素ガス供給源４０から受け入れた窒素ガスにより溶剤容器４１内の液体溶剤Ｌを押し出して、溶剤蒸気発生部４２へ移送することができる。溶剤移送路４０２には液体溶剤Ｌに含まれる気泡やパーティクルを除去するための液フィルタ４１２が介設されている。
【００２７】
溶剤蒸気発生部４２は溶剤容器４１から受け入れた液体溶剤Ｌを収容する溶剤タンク４２１と、溶剤タンク４２１内の液体溶剤Ｌを加熱して溶剤蒸気を発生させるためのヒータ４２２とを備えている。溶剤タンク４２１の液相部側（液体溶剤Ｌ）には、前記溶剤移送路４０２が挿入されている一方、溶剤タンク４２１の気相部側には、溶剤タンク４２１内で発生した溶剤蒸気を抜き出すための溶剤蒸気抜出路４０３が挿入されている。
【００２８】
ヒータ４２２は、溶剤タンク４２１を収容するジャケットヒータや、溶剤タンク４２１の外壁面に巻かれたテープヒータなどにより構成され、溶剤タンク４２１の内部の加熱を行う。ヒータ４２２は、電力供給部４２３から供給される電力を増減することにより、加熱温度を昇降することができる。  
溶剤タンク４２１には不図示の液面計が設けられ、溶剤タンク４２１の液体溶剤Ｌの液面高さが、予め設定した高さ位置を下回ったら、溶剤容器４１から溶剤タンク４２１への液体溶剤Ｌの移送が行われる。
【００２９】
溶剤タンク４２１の出口側の溶剤蒸気抜出路４０３には、溶剤タンク４２１内の圧力を一定に保つための圧力計４４２付のレギュレータ４４１が設けられている。レギュレータ４４１は、二次側の圧力が所定の目標値となるように調節する減圧弁として構成されている。
【００３０】
例えば液体溶剤Ｌとしてシクロヘキサンを用いる場合には、レギュレータ４４１の二次側の圧力（圧力計４４２の検出値）の目標値は、シクロヘキサンの沸点における飽和蒸気圧である１１０ｋＰａに設定されている。圧力計４４２にて検出されたレギュレータ４４１の二次側の圧力の検出結果は、電力供給部４２３にフィードバックされ、圧力が低下するとヒータ４２２の加熱温度を上げて溶剤蒸気の発生量を増やし、圧力が上昇すると加熱温度を下げて溶剤蒸気の発生量を減らす制御が行われる。ヒータ４２２は、シクロヘキサンの沸点より高い、例えば２００℃まで、溶剤タンク４２１との接触面の温度を上げることができる。
【００３１】
レギュレータ４４１の下流側には、溶剤蒸気抜出路４０３によって溶剤タンク４２１から抜き出された溶剤蒸気に、キャリアガスである窒素ガスを混合する混合バルブ４４３が設けられている。混合バルブ４４３には、窒素ガスの供給を行うキャリアガス供給路４０４が合流し、溶剤蒸気抜出路４０３から供給された溶剤蒸気と窒素ガスとの混合ガスが溶剤蒸気供給路４０５へと供給される。
【００３２】
キャリアガス供給路４０４は、不図示の窒素ガス貯留部や流量調節部を備えたキャリアガス供給部４３に接続されている。当該キャリアガス供給部４３と混合バルブ４４３との間には、混合バルブ４４３に供給される窒素ガスの温度を液体溶剤Ｌの露点（沸点）以上の温度に加熱するヒータ４３１と、混合バルブ４４３に供給される窒素ガスの圧力が所定の目標値となるように調節する圧力計４３３付のレギュレータ（減圧弁）４３２と、窒素ガス中のパーティクルを除去するガスフィルタ４３４とがキャリアガス供給路４０４上に介設されている。本例においてヒータ４３１は、混合バルブ４４３にて溶剤蒸気と窒素ガスとを混合した後の混合ガスの温度がシクロヘキサンの露点以上の温度、例えば１６５℃となる温度まで窒素ガスを加熱する。
【００３３】
この溶剤蒸気抜出路４０３を介して溶剤タンク４２１から抜き出された溶剤蒸気に対し、所定の温度、圧力に調節された窒素ガスを所定流量（例えば２００ｍｌ／分（０℃、１気圧基準、以下同じ））で混合することにより、溶剤蒸気を含む混合ガスを安定した流量で溶剤蒸気供給ノズル３１に供給することができる。
【００３４】
また、溶剤タンク４２１から抜き出された溶剤蒸気に、溶剤の露点温度以上の温度の窒素ガスを混合することにより、混合ガスの温度を溶剤の露点以下に低下させることなく溶剤蒸気を希釈することができる。この結果、混合ガス中の溶剤蒸気の分圧が低下し、例えば溶剤タンク４２１内における液体溶剤Ｌの沸騰に伴って、溶剤タンク４２１から抜き出された溶剤蒸気にミストが随伴した場合であっても、当該ミストを蒸発させて、混合ガス中の溶剤蒸気を過熱状態とすることができる。  
なお、混合バルブ４４３の下流側を流れる気体の説明においては、上述の混合ガスを「溶剤蒸気」と呼ぶ場合がある。
【００３５】
混合バルブ４４３の下流側の溶剤蒸気供給路４０５には、溶剤蒸気供給ノズル３１への溶剤蒸気の供給／遮断を実行する開閉バルブ４４４が設けられている（図３）。さらに図４に示すように開閉バルブ４４４の下流側には、溶剤蒸気供給路４０５の配管内で結露した溶剤を集めて溶剤蒸気から分離するための液滴捕集部であるドレインケース４５が設けられている。このドレインケース４５の出口側に接続された溶剤蒸気供給路４０５は、処理部１を収容した筐体１０内に導入された後、その末端部が溶剤蒸気供給ノズル３１に接続されている。また、ドレインケース４５にて捕集された溶剤は、開閉バルブ４５１が開設されたドレイン排出路４０６を介して外部へ排出される。
【００３６】
次いで排気ノズル３２は、排気路５０１を介して、真空ポンプなどからなる外部の排気機構５１に接続され、排気機構５１の下流側に設けられた不図示の除害設備により溶剤が処理される。排気ノズル３２を介して排気される気体の排気流量は、キャリアガスである窒素ガスの供給流量と同程度の流量である、例えば２００ｍｌ／分に調節されている。  
排気ノズル３２は、本実施の形態の排気部を構成している。
【００３７】
以上、図３、図４を用いて説明した溶剤蒸気供給機構、及び排気部において、気体が流れる各流路４０３、４０４、４０５、５０１を構成する配管は外気に対して断熱されている。また、各バルブ４４１、４３２、４４３、４４４、４５１は例えばエアオペレーションバルブにより構成され、作動用空気の圧力調節によって動作する。
【００３８】
ここで断熱されたキャリアガス供給路４０４や排気路５０１の端部に設けられ、その末端が開口している溶剤蒸気供給ノズル３１や排気ノズル３２においては、キャリアガス供給路４０４や排気路５０１の配管内部に比べ、外気の影響を受けやすく、結露が発生しやすくなる恐れもある。
【００３９】
そこで図５〜図７に示す溶剤蒸気供給ノズル３１、排気ノズル３２には、結露防止機構が設けられている。例えば図５に示すように、配管内に抵抗発熱体を埋め込んだり、テープヒータで巻いたりしてヒータ７１を結露防止機構とした結露防止ノズル７ａを用いてもよい。また、図６に示すように管壁内が真空断熱された真空断熱管部７２を結露防止機構として用いた結露防止ノズル７ｂを採用してもよい。更には、図７に示すように、ヒータ７１の外周側にさらに真空断熱管部７２を設けた結露防止ノズル７ｃを用いて当該領域置ける結露の発生を防止してもよい。  
結露防止ノズル７ａ〜７ｃは、長さ５〜１０ｍｍ程度、管の内径（開口径）が１〜５ｍｍ程度に形成される。
【００４０】
以上に説明した構成を備えるレジスト膜形成装置には、コンピュータからなる制御部６が設けられる。制御部６は、不図示のプログラム格納部を有し、このプログラム格納部には、後述の作用で説明するウエハＷの周縁部のレジスト膜を除去する処理を実行させるようにステップが組まれたプログラムが格納されている。制御部６はこのプログラムに基づいてレジスト膜形成装置の各部に制御信号を出力し、移動部３４による、処理位置と退避位置との間での溶剤蒸気供給ノズル３１、排気ノズル３２の移動、ヒータ４２２による溶剤タンク４２１内の加熱、キャリアガス供給部４３による窒素ガスの供給、開閉バルブ４４４による溶剤蒸気供給ノズル３１への溶剤蒸気の供給などの各動作が制御される。前記プログラム格納部は、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として構成される。
【００４１】
以下、図８〜図１０を参照しながら本実施の形態のレジスト膜形成装置により、ウエハＷの周縁部のレジスト膜を除去する動作について説明する。  
初めに、外部の搬送機構のウエハ保持部に保持されたウエハＷが、レジスト膜形成装置の筐体１０内に搬入され、昇降ピン１５を介してスピンチャック１１に受け渡される。
【００４２】
次いで、退避位置から処理位置へとレジスト供給ノズル２１、溶剤供給ノズル２２を移動させると共に、スピンチャック１１によりウエハＷを所定の回転速度で回転させ、溶剤供給ノズル２２からウエハＷの中心部へ液体溶剤を吐出して、当該溶剤をウエハＷの全面に広げるプリウェット処理が行われる。しかる後、いずれかのレジスト供給ノズル２１からウエハＷの中心部へレジストが供給され、ウエハＷの全面にレジスト液が拡げられる。この結果、スピンコーティング法によりウエハＷの全面にレジスト膜１０１が形成される。
【００４３】
レジスト膜１０１が形成されたら、レジスト供給ノズル２１、溶剤供給ノズル２２を退避位置へと退避させる一方、溶剤蒸気供給ノズル３１、排気ノズル３２を処理位置に移動させる。また、ウエハＷの回転速度を２０００〜４０００ｒｐｍの範囲内の２０００ｒｐｍに調節する。
【００４４】
一方で溶剤蒸気供給機構側においては、溶剤蒸気供給ノズル３１からの溶剤蒸気の供給を行っていないとき、図３に示す開閉バルブ４４４が閉状態となっており、またキャリアガス供給部４３からの窒素ガスの供給は行われていない。そして溶剤蒸気発生部４２のヒータ４２２は、圧力計４４２にて検出したレギュレータ４４１の二次側の圧力が目標値となるように溶剤タンク４２１内の加熱温度を調節している。
【００４５】
溶剤蒸気供給機構がこの状態で待機しているところで、溶剤蒸気供給ノズル３１、排気ノズル３２が処理位置まで移動し、ウエハＷの回転速度が目標の回転速度に到達すると、溶剤蒸気供給路４０５の開閉バルブ４４４を開き、キャリアガス供給部４３から例えば２００ｍｌ／分の流量で窒素ガスを供給する。この窒素ガスは、ヒータ４３１で加熱され、レギュレータ４３２で圧力調整された後、混合バルブ４４３に供給される。
【００４６】
混合バルブ４４３に流れ込んだ窒素ガスは、例えばベルヌーイ効果により溶剤蒸気抜出路４０３側の溶剤蒸気を引き込み、これら窒素ガスと溶剤蒸気とが混合バルブ４４３内で混合される。窒素ガスが混合された溶剤蒸気は、開閉バルブ４４４の下流側へ向かって流れ、結露により発生した排液がドレインケース４５にて除去された後、溶剤蒸気供給ノズル３１に供給される。
【００４７】
溶剤蒸気供給ノズル３１に供給された溶剤蒸気は、その末端部の開口から吐出され、当該開口の下方側で回転するウエハＷの表面に供給される。溶剤蒸気供給ノズル３１から吐出された溶剤蒸気は、急激に温度が低下してレジスト膜１０１の表面に結露する。ウエハＷの表面に結露した溶剤は、ウエハＷに働く遠心力の作用により、溶剤蒸気供給ノズル３１の下方位置から外方側の領域に向けて広がる。この結果、ウエハＷの周縁部側の領域に、リング状に溶剤の液膜Ｆが形成され、当該領域に形成されているレジスト膜１０１を覆う。
【００４８】
ここで液膜Ｆが形成される領域においては、液膜Ｆの表面から溶剤が揮発して気化熱が奪われることや、回転するウエハＷの表面が空冷されることによって温度上昇が抑えられている。このため、溶剤蒸気が供給されるウエハＷの表面は、溶剤蒸気が接触したとき、その表面に溶剤が結露することが可能な温度に維持される。
【００４９】
液膜Ｆが形成された領域においては、液膜Ｆ内にレジスト膜１０１が溶解し、当該領域のレジスト膜１０１がウエハＷの表面から除去されていく。溶解したレジスト膜１０１を含む液体溶剤は、回転するウエハＷから振り飛ばされて周囲のカップ１２に受け止められ、カップ１２の底部に集められて排液口１４から排出される。
【００５０】
このとき、ウエハＷの表面に結露した液体溶剤にてレジスト膜１０１を除去することにより、ウエハＷの表面に存在する液体溶剤の量を低減し、ウエハＷからの液滴の飛散や、飛散した液滴のカップ１２への衝突などに起因するミストの発生量を抑えることができる。この結果、浮遊するミストがウエハＷのデバイス形成領域へと流れ込んで、当該領域のレジスト膜にダメージを与えることも抑制できる。
【００５１】
また図８、図９に破線の矢印で示すように、ウエハＷの表面にて結露しなかった余剰な溶剤蒸気や溶剤蒸気に混合された窒素ガス、液膜Ｆから揮発した溶剤蒸気の一部は、溶剤蒸気供給ノズル３１に隣接して配置された排気ノズル３２に向かって流れる。そしてこれらの気体は、排気ノズル３２の下端に形成された開口を排気口としてレジスト膜形成装置の外部へ排気される。また排気ノズル３２に到達しなかった気体は、カップ１２内に流れ込み、排気口１３を介して外部へ排気される。
【００５２】
ここで既述のように、排気ノズル３２は溶剤蒸気供給ノズル３１に対してウエハＷの経方向外側に位置するように配置されているので、余剰な溶剤蒸気や液膜Ｆから揮発した溶剤蒸気が、ウエハＷの径方向、内側から外側へ向かって流れる流れが形成される。この結果、半導体デバイスの形成領域であるウエハＷの内側へ向かって拡散することを抑え、デバイス形成領域側のレジスト膜１０１にダメージを与えることを抑制することができる。
【００５３】
上述のように従来の液体溶剤に替えて溶剤蒸気を供給することにより、液跳ねの発生を抑えることが可能となる。この結果、従来の回転速度（１０００ｒｐｍ程度）よりも高速（２０００〜４０００ｒｐｍ）でウエハＷを回転させて周縁部のレジスト膜の除去を行うことができるので、ウエハＷのブレを抑え、精度よくレジスト膜１０１の除去位置を調節することができる。
【００５４】
またこのとき、レジスト膜１０１が除去される領域に溶剤蒸気を行き渡らせるために、移動部３４を用いて溶剤蒸気供給ノズル３１をウエハＷの経方向外側へ向けて移動させ、溶剤蒸気供給ノズル３１にてレジスト膜１０１の除去領域をスキャンしてもよい。
【００５５】
さらに図５〜図７を用いて説明したように、溶剤蒸気供給ノズル３１、排気ノズル３２はその内部における溶剤蒸気の結露を防止する結露防止ノズル７ａ〜７ｃにより構成されている。このため、溶剤蒸気供給ノズル３１や排気ノズル３２内で発生した液滴が回転するウエハＷに衝突して液跳ねを生じるといった事態の発生も抑えられる。
【００５６】
この処理の期間中、溶剤蒸気供給機構においては、溶剤タンク４２１内の溶剤蒸気が消費され、レギュレータ４４１の二次側の圧力が低下する方向に圧力変化が起こる。そこで、圧力計４４２による圧力の検出結果に基づいてヒータ４２２の出力を上げて溶剤蒸気の発生量を増やし、レギュレータ４４１の二次側における溶剤蒸気の供給圧力を維持する制御が実行される。
【００５７】
こうして、所定時間、例えば３０〜６０秒間溶剤蒸気を供給すると、ウエハＷの周縁部側のレジスト膜１０１がリング状に除去された状態となる（図１０）。  
レジスト膜１０１の一部を除去する処理が完了したら、キャリアガス供給部４３からの窒素ガスの供給を停止し、開閉バルブ４４４を閉じ、溶剤蒸気供給ノズル３１からの溶剤蒸気の吐出を終了する。
【００５８】
しかる後、ウエハＷの表面に結露した溶剤が揮発して液膜Ｆが消失したタイミングでウエハＷの回転を停止する。次いで、搬入時とは反対の順序で外部の搬送機構にウエハＷを受け渡し、レジスト膜の形成処理、及び周縁部のレジスト膜の除去処理を終えたウエハＷが搬出される。
【００５９】
本実施の形態に係わるレジスト膜形成装置によれば以下の効果がある。回転するウエハＷの周縁部側に溶剤蒸気を供給して当該周縁部側の領域に形成されたレジスト膜１０１を除去するので、ウエハＷを高速で回転させても液跳ねの発生が抑えられ、レジスト膜１０１の除去位置の調節を高い精度で行うことができる。
【００６０】
図１１、図１２は、排気ノズル３２の並び方向に向けて、溶剤蒸気供給ノズル３１ａを傾けて配置することにより、排気ノズル３２へ向けて斜め下方に溶剤蒸気を吐出して、排気を行いやすくした変形例を示している。本例では、図１１に示すようにウエハＷの上面に対する交差角度θが５°〜９０°の範囲の例えば３０°に設定され、また図１２に示すように回転するウエハＷの接線方向に対する交差角度φが０°〜９０°の範囲の例えば８．５°に設定されている。この結果、溶剤蒸気供給ノズル３１から吐出された溶剤蒸気が排気ノズル３２の配置位置へ向けて流れやすくなり、デバイスの形成領域であるウエハＷの内側への溶剤蒸気の拡散を、より効率的に抑えることができる。
【００６１】
また図１２中に破線で示したように、溶剤蒸気供給ノズル３１ａに対して、排気ノズル３２をウエハＷの回転方向の下流側に配置してもよい。これにより、吐出位置からウエハＷの外周側へ向けて流れつつ、ウエハＷの回転方向下流側へ向かって流れる溶剤蒸気の到達位置にて排気ノズル３２による溶剤蒸気の排気を実行することができる。
【００６２】
次いで、図１３〜図１７には、外管７０２と、この外管７０２の内側に挿入された内管７０１とからなる二重管ノズル（二重管）７０を用いて溶剤蒸気供給ノズル３１ｂ及び排気ノズル３２ｂを構成した例を示している。当該二重管ノズル７０においては、内管７０１の上流側が図４の溶剤蒸気供給路４０５に接続され、内管７０１の下流側の開口端部により溶剤蒸気供給ノズル３１ｂが構成されている。また、外管７０２の上流側は図４の排気路５０１に接続され、外管７０２の下流側の開口端部により排気ノズル３２ｂが構成されている。
【００６３】
図１３〜図１６に示すように、溶剤蒸気供給ノズル３１ｂを構成する内管７０１の開口端部は、排気ノズル３２ｂを構成する外管７０２の開口端部よりも、溶剤蒸気の突出方向に向けて突出した突出部７０３となっている。突出部７０３が形成されていることにより、溶剤蒸気供給ノズル３１ｂから吐出された溶剤蒸気がウエハＷの表面に到達する前に排気ノズル３２ｂから排気されてしまうといった不具合の発生を防止することができる。
【００６４】
二重管ノズル７０内における溶剤蒸気の結露の発生を防止する結露防止機構として、図１３に示すように内管７０１や外管７０２にヒータ７１を設けた二重管ノズル７０ａを用いてもよい。また、図１４に示すように内管７０１、外管７０２の管壁内が真空断熱された真空断熱管部７２を用いた二重管ノズル７０ｂを採用してもよい。更には、図１５に示すように、内管７０１、外管７０２にヒータ７１を設け、さらに外管７０２の外周側に真空断熱管部７２を設けた二重管ノズル７０ｃを用いて結露の発生を防止してもよい。
【００６５】
二重管ノズル７０（７０ａ〜７０ｃ）は、長さ５〜１０ｍｍ程度、二重管ノズル７０全体の直径（外管７０２の外径）は５〜１５ｍｍ程度、内管７０１の内径（開口径）が１〜５ｍｍ程度、円環状に開口する外管７０２の幅（開口幅）は１〜５ｍｍ程度に形成される。
【００６６】
図１６、図１７に示すように、二重管ノズル７０を用いて溶剤蒸気を供給すると、溶剤蒸気供給ノズル３１ｂから供給された溶剤蒸気が、ウエハＷの表面に到達した後、当該溶剤蒸気供給ノズル３１ｂの周囲に配置された排気ノズル３２ｂへ向けて溶剤蒸気が排気される。この結果、溶剤蒸気の供給、排気が実行される領域をより局所的に限定し、デバイスの形成領域へ向けての溶剤蒸気の拡散を抑えることができる。
【００６７】
以上に説明した各実施の形態において、溶剤蒸気を排気する排気部は、溶剤蒸気供給ノズル３１、３１ａ、３１ｂに隣接して配置された排気ノズル３２、３２ｂにより構成する場合に限定されない。排気ノズル３２、３２ｂを設ける代わりに、カップ１２の排気口１３を溶剤蒸気の排気部としてもよい。
【００６８】
さらに、これら溶剤蒸気供給ノズル３１、３１ａ、３１ｂ、排気ノズル３２、３２ｂは、１組だけ設ける場合に限定されず、これらを複数組設けてもよい。さらに、溶剤蒸気供給ノズル３１、３１ａ、３１ｂや排気ノズル３２、３２ｂの構成は、溶剤蒸気の吐出口や排気口を１つずつ備えるタイプのものに限定されない。例えば複数の吐出口や排気口がウエハＷの周方向に並べて設けられていてもよいし、ウエハＷの周方向に沿って伸びるスリット状の吐出口や排気口が設けられていてもよい。
【００６９】
また、図５〜図７、図１３〜図１５を用いて説明したように、溶剤蒸気供給ノズル３１、排気ノズル３２（二重管ノズル７０の溶剤蒸気供給ノズル３１ｂ、排気ノズル３２ｂを含む）に対しては、結露防止機構としてヒータ７１、真空断熱管部７２を設けることも必須ではない。これら溶剤蒸気供給ノズル３１、排気ノズル３２内における結露の発生のしやすさに応じて、結露防止機構の設置を省略してもよい。
【００７０】
さらにまた液体溶剤Ｌの沸騰に伴うミストの発生を防止するため、溶剤タンク４２１内では溶剤の沸点よりも低い温度に液体溶剤Ｌを加熱して溶剤蒸気を揮発させた後、この溶剤蒸気を加熱して飽和蒸気圧より高い圧力の溶剤蒸気を得てもよい。また、液体溶剤Ｌに窒素ガスなどのキャリアガスをバブリングして、溶剤蒸気とキャリアガスの混合蒸気を得た後、当該混合蒸気を加熱してもよい。
【００７１】
この他、上述の例では、レジスト膜形成装置に併設して周縁部のレジスト膜を除去する溶剤蒸気供給ノズル３１や溶剤蒸気の供給機構を設けたが、ウエハＷの周縁部のレジスト膜１０１を除去する処理は、当該除去機能を単独で備える装置によって行ってもよい。
【００７２】
そして、溶剤蒸気の供給により除去される塗布膜の種類はレジスト膜に限られるものではない。例えばレジスト膜の形成前に、ウエハＷの表面に形成される反射防止膜の除去に適用してもよい。その他、中粘度、高粘度の塗布膜やウエハＷの貼り合わせに用いる接着剤の除去に適用してもよい。
【００７３】
さらには、溶剤蒸気供給ノズル３１によって溶剤蒸気が供給される位置はウエハＷの上面側に設定される場合に限定されない。例えばウエハＷの下面側まで回り込んで形成された塗布膜を除去するために、ウエハＷの下面側の周縁部に溶剤蒸気を供給してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
Ｗ          ウエハ
１０１      レジスト膜
１１        スピンチャック
３１        溶剤蒸気供給ノズル
３２        排気ノズル
４０５      溶剤蒸気供給路
４１        溶剤容器
４２        溶剤蒸気発生部
４４３      混合バルブ
６          制御部
７ａ〜７ｃ  結露防止ノズル
７０、７０ａ〜７０ｃ
二重管ノズル
７０１      内管
７０２      外管
７０３      突出部
７１        ヒータ
７２        真空断熱管部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006297452.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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