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JP3559144B2 - Substrate processing equipment - Google Patents
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JP3559144B2 - Substrate processing equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板や液晶ガラス基板などの薄板状基板(以下、「基板」と称する)に対してフォトレジストなどの成膜用の薬液を塗布して当該基板の主面上に成膜処理を行う基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のような基板には、パターンを形成するための光などに対して感光性をもつフォトレジスト(以下、単に「レジスト」と称する)が塗布されるが、その際には、基板を回転させつつノズルからレジスト溶液を吐出し、基板面にレジスト膜を均一に塗布する手法が一般的に用いられている。このときに、基板に要求される特質に応じて塗布するレジストの膜厚を変化させる必要がある。
【0003】
従来においては、それぞれが異なる粘度のレジスト溶液を吐出できる複数のノズルを設けておき、当該複数のノズルを切り替えることによってレジストの膜厚を変化させていた。すなわち、薄いレジスト膜を形成したい場合には低粘度レジスト用ノズルを使用し、厚いレジスト膜を形成したい場合には高粘度レジスト用ノズルを使用し、また中厚のレジスト膜を形成したい場合には中粘度レジスト用ノズルを使用するようにしていた。
【0004】
ところが、上記のようにした場合、必要とされる膜厚ごとにノズルを備えなければならず、装置全体としてのノズル本数が増加するとともに配管系統が複雑となり、コストアップやメインテナンス効率の低下などの問題を生じていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、発明者等は、1本のノズルにおいて、レジスト原液と溶媒とを混合し、基板に吐出するレジスト溶液の粘度を可変に調整する技術を案出した。この技術では、混合後のレジスト粘度を測定し、最適な粘度となるようにレジスト原液と溶媒との混合比を制御しているため、1本のノズルで任意のレジスト膜厚が得られ、配管系統も簡易なものとすることができる。
【0006】
しかしながら、混合後のレジスト溶液の粘度情報に基づいてレジスト原液と溶媒との混合比を制御し、最適な粘度のレジスト溶液が得られるまでには一定の時間を要する。すなわち、塗布するレジスト膜厚を変更する場合に、当該膜厚を得るために必要なレジスト溶液粘度の設定を変更した直後は、レジスト粘度が適切な値となっておらず、そのレジスト溶液を使用して塗布処理を行うことはできない。従って、レジスト粘度が適切な値に調整されるまでの間は、レジスト溶液が無駄に放出されることとなり、好ましくない。特に、近年使用されつつある化学増幅型レジストは非常に高価であるため、無駄に浪費されるレジスト溶液の量は可能な限り低減しなければならない。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、薬液が無駄に消費されるのを抑制し、薬液の有効利用を行うことができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、回転中の基板に成膜用の薬液を塗布して基板の主面上に成膜処理を行う基板処理装置において、(a) 前記薬液を供給する薬液供給手段と、(b) 供給された前記薬液を前記基板の主面に吐出するノズルと、(c) 前記薬液供給手段から前記ノズルへの供給経路中に設けられ、供給される前記薬液の粘度を検出する薬液粘度検出手段と、(d) 前記基板を回転させる基板回転手段と、(e) 前記薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度に応じて前記基板の回転数を変化させるように前記基板回転手段を制御する回転制御手段と、(f) 前記薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度に応じて供給する薬液の粘度を変化させるように前記薬液供給手段を制御する粘度制御手段と、を備えている。
【0009】
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る基板処理装置において、前記薬液供給手段に、 (a-1) 前記薬液の原液を供給する原液供給手段と、 (a-2) 前記原液を希釈するための溶媒を供給する溶媒供給手段と、 (a-3) 前記原液と前記溶媒とを混合する混合手段と、を含ませ、前記粘度制御手段に前記薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度に応じて前記溶媒の供給量を変化させるように前記溶媒供給手段を制御させている。
【0010】
また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る基板処理装置において、前記回転制御手段に、前記薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度を有する薬液を塗布したときに所定の膜厚を成膜できる回転数に前記基板の回転数を変化させるように前記基板回転手段を制御させている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明するが、ここで本明細書において使用する用語について説明しておく。本明細書において、「レジスト原液(薬液の原液)」とは、樹脂成分と感光剤からなる液または樹脂成分と感光剤からなる液に予め一定の溶媒が加えられてなる液を示すものとし、「レジスト溶液(薬液)」とは、レジスト原液に対してさらに溶媒を加え、希釈した後の溶液を示すものとする。また、レジスト溶液の粘度を単に「レジスト粘度」とも称する。
【0013】
A.基板処理装置の構成:
図1は、本発明に係る基板処理装置の要部斜視図である。この基板処理装置は、スピンモータ60によって基板Wを回転させつつ、当該基板Wにレジスト溶液を噴出し、均一な所定の膜厚のレジスト膜を形成する回転式レジスト塗布装置(スピンコータ)である。そして、この基板処理装置は、レジスト溶液を噴出するノズル10と、ノズル10を保持するとともにノズル10にレジスト溶液を導くノズルアーム15と、ノズル10およびノズルアーム15を回動するモータ20と、基板Wを回転させるスピンモータ60とを備えている。
【0014】
基板Wは回転台65によって水平姿勢に吸着保持される。回転台65は、その下面側中央に回転軸66を垂設しており、当該回転軸66はスピンモータ60に接続されている。そして、スピンモータ60の回転は回転軸66を介して回転台65に伝達され、回転台65に保持された基板Wが鉛直方向を軸として回転することとなる。
【0015】
また、スピンモータ60の下部にはエンコーダ70が設けられている。このエンコーダ70は、スピンモータ60の回転数、すなわち基板Wの回転数を検出する機能を有している。
【0016】
モータ20は、基板処理装置本体のハウジングに固定されており、当該モータ20のモータ軸21には、プーリ22が直結されている。また、ノズルアーム15のアーム下部15aの下端部は、外筒32に挿着されており、外筒32の外周には、プーリ31が設けられている。モータ20の回転運動はモータ軸21、プーリ22、ベルト25およびプーリ31を介して外筒32に伝達される。外筒32は、基板処理装置本体のハウジングに固定された支持台33に回動自在に設けられているため、モータ20の回転運動にともなって、ノズルアーム15が回動することとなる。ノズルアーム15の回動動作により、ノズル10は、基板Wを移載するときの待避位置と基板Wにレジスト塗布を行うときの処理位置との間を移動することができる。
【0017】
ノズルアーム15は、中空の管であり、そのアーム上部15bの一端にはノズル10が設けられている。一方、アーム下部15aの下端は支持台33を介して図示を省略するレジスト原液供給ラインに接続され、当該レジスト原液供給ラインはレジスト原液供給手段1(後述する図3参照)に接続されている。また、ノズルアーム15において、アーム下部15aとアーム上部15bとの間にはレジスト原液と溶媒とを混合する混合部50が付設されている。
【0018】
図2は、混合部50の断面図である。この図において、実線の矢印は、流体の流れを示している。図示の如く、混合部50には、図外の溶媒供給手段2(後述する図3参照)から溶媒を導く配管45が接続されている。また、混合部50には、レジスト原液や溶媒などの流体の進行方向に沿って右エレメント51と左エレメント52とが交互に配置されている。右エレメント51と左エレメント52とでは、流体の回転方向が逆であり、両エレメントを通過する液体はその回転方向が反転することにより、十分に攪拌、混合されることになる。したがって、混合部50に流入したレジスト原液と溶媒とは、当該混合部50によって十分に混合され、レジスト溶液としてノズルアーム15のアーム上部15bを流れ、ノズル10から基板Wに吐出されることになる。
【0019】
図1に戻り、ノズルアーム15のアーム上部15bには、粘度計41が設置されている。粘度計41は、レジスト原液と溶媒とを混合したレジスト溶液の粘度を検出する。レジスト溶液の粘度は、レジスト原液と溶媒との混合比率によって変化する値であり、このレジスト溶液の粘度と基板Wの回転数とによって基板Wに塗布されるレジスト膜厚は決定される。
【0020】
本発明に係る基板処理装置においては、粘度計41によって測定された結果に基づいてレジスト溶液の粘度(レジスト原液と溶媒との混合比率)および基板Wの回転数(スピンモータ60の回転数)が制御される。図3は、本発明に係る基板処理装置における制御機構を示す機能ブロック図である。この図において、実線の矢印は、レジスト原液や溶媒などの流体の流れを示しており、点線の矢印は、電気信号の伝達を示している。
【0021】
上記基板処理装置においては、レジスト原液供給手段1から常に一定量のレジスト原液が供給されている。そして、レジスト原液は混合部50において溶媒供給手段2から供給された溶媒と混合され、ノズル10へと導かれる。ここで、混合済みのレジスト溶液は、粘度計41によって粘度が計測され、その測定結果は基板処理装置に設けられた制御部5に伝達される。
【0022】
制御部5は、回転制御手段6と粘度制御手段7とを備えている。回転制御手段6および粘度制御手段7は、制御部5に付随する記憶手段(図示省略)に記憶された処理ソフトウェアに応じて実行される処理内容を表している。回転制御手段6はエンコーダ70およびスピンモータ60に電気的に接続されており、エンコーダ70から送信された情報を参照しつつスピンモータ60に指令を送り、基板Wの回転数を制御する。また、粘度制御手段7は溶媒供給手段2に電気的に接続されており、装置に入力されたレジスト粘度の設定値に基づいて、当該溶媒供給手段2における溶媒供給量を調整することによって、レジスト溶液の粘度を制御する。なお、回転制御手段6および粘度制御手段7における処理内容については、さらに後述する。
【0023】
B.基板処理手順:
次に、本発明に係る基板処理装置における基板処理手順について説明する。図4は、上記基板処理装置における基板処理手順を示すフローチャートである。
【0024】
まず、ステップS1において粘度計41によって混合後のレジスト粘度を検出し、次にステップS2においてそのレジスト粘度に変化があるか否かを制御部5が判断する。通常のレジスト塗布処理を行っている場合には、レジスト粘度が変化することはなく、レジスト粘度が変化するときは、供給するレジスト粘度の設定値が変更され、粘度制御手段7がレジスト粘度を変化させるように溶媒供給手段2を制御している場合が考えられる。そして、このときには、レジスト粘度を目標値(ここでは上記設定値)に近づけるべく、粘度制御手段7が溶媒供給手段2の溶媒供給量を制御してレジスト粘度を調整する(ステップS3)。
【0025】
レジスト粘度の調整を行うときは、粘度計41によって検出されたレジスト溶液の粘度に基づいて、粘度制御手段7がフィードバック制御を行う。具体的には、粘度制御手段7が図6に示すようなルックアップテーブル(以下、単に「テーブル」と称する)を有している。同図において、横軸は粘度計41が検出したレジスト溶液の粘度から目標とするレジスト溶液粘度(上記目標値)を減じた入力値を示し、縦軸は粘度制御手段7が溶媒供給手段2に指令する溶媒供給量の増加量を示している。そして、図示のように、検出したレジスト溶液の粘度が目標とするレジスト溶液粘度よりも高い場合には溶媒供給量を増加させ、逆に、低い場合には溶媒供給量を減少させる。なお、レジスト粘度の調整はこのような形態に限定されるものではなく、粘度計41によって検出されたレジスト溶液の粘度に基づいてフィードバック制御を行うような公知の全ての形態が適用可能である。
【0026】
上記のように溶媒供給量を制御してレジスト粘度を調整するには一定の時間を要する。そして、レジスト粘度を調整している間に、そのレジスト溶液を使用して基板Wにレジスト塗布処理を行うと、レジスト溶液の粘度が一定でないため塗布処理後のレジスト膜厚にむらが生じる。そこで、本発明に係る基板処理装置においては、粘度計41が検出したレジスト溶液の粘度に応じて基板Wの回転数を調整している(ステップS4)。
【0027】
基板Wの回転数調整は、粘度計41が検出したレジスト溶液の粘度に基づいて回転制御手段6がスピンモータ60を制御することによって行われる。回転制御手段6も図5に示すようなテーブルを有しており、当該テーブルに基づいてスピンモータ60に基板Wの回転数を指示する。なお、基板Wの回転数はエンコーダ70によって検出されており、回転制御手段6はその検出結果を参照しつつスピンモータ60を制御する。
【0028】
図5において、横軸は粘度計41が検出したレジスト溶液の粘度を示しており、また縦軸は回転制御手段6が出力する基板Wの回転数を示している。そして、図5に示すように、必要とするレジスト膜厚(この例では膜厚t〜t)ごとに異なる出力値となる。すなわち、例えば、粘度計41が検出したレジスト溶液の粘度がvのとき、必要とするレジスト膜厚が膜厚tの場合には基板Wの回転数がrとなるようにスピンモータ60を制御し、必要とするレジスト膜厚が膜厚tの場合には基板Wの回転数がrとなるようにスピンモータ60を制御する。同様に、必要とするレジスト膜厚が膜厚tの場合には基板Wの回転数がrとなるように回転制御手段6がスピンモータ60を制御する。
【0029】
また、図5に示すように、検出したレジスト溶液の粘度が低い場合にはテーブルの一定の膜厚となる線に沿って基板Wの回転数を下げるようにし、逆に検出したレジスト溶液の粘度が高い場合にも当該一定の膜厚となる線に沿って基板Wの回転数を上げるようにしており、常にほぼ一定のレジスト膜厚が得られるようにスピンモータ60を制御している。
【0030】
図4に戻って、ステップS5では、レジスト溶液の粘度が適正な値となったか否かが制御部5によって判断される。すなわち、粘度計41が検出したレジスト溶液の粘度が目標値に一致したか否かが判断され、一致している場合には一連の処理が終了する。一方、粘度計41が検出したレジスト溶液の粘度が上記目標値と異なる場合には、再びステップS3に戻り、レジスト溶液の粘度が適正な値となるまで上記の処理が繰り返されることとなる。
【0031】
以上の内容を集約すると、レジスト粘度を変化させる場合に、レジスト粘度が目標値となるように粘度制御手段7が溶媒供給手段2の溶媒供給量を制御してレジスト粘度を調整するのであるが、この調整には一定の時間を要する。一方、それに対して、レジスト粘度に応じて回転制御手段6がスピンモータ60を制御して基板Wの回転数を調整する場合、スピンモータ60は即時に反応するため、基板Wの回転数調整は比較的短時間で行われる。従って、本発明に係る基板処理装置では、この点に着目し、レジスト粘度の調整に要する時間の経過中に、基板Wの回転数を調整し、レジスト粘度の調整中も実質的に一定のレジスト膜厚が得られるようにしている。
【0032】
このようにすれば、レジスト粘度が目標値に調整されるまでの間もそのレジスト溶液を使用して塗布処理が行われるため、レジストが無駄に消費されるのを抑制し、レジストの有効利用を行うことができる。
【0033】
また、以上の実施形態においては、レジスト溶液の粘度を意図的に変化させる場合についての説明であったが、レジスト溶液の粘度はレジスト原液の濃度が変化することによって不可避的に変化する場合も考えられる。このような場合は、レジスト粘度の元の値を上記目標値とし、上述と同様の処理手順を実行すれば、レジスト粘度が目標値に調整されるまでの間もそのレジスト溶液を使用して塗布処理が行われるため、レジストが無駄に消費されるのを抑制することができる。
【0034】
もっとも、レジスト原液の濃度が変わる原因としてはレジスト原液のロットが変わることによって当該レジスト原液の濃度が微量に変化する場合が多い。従って、この場合、レジスト粘度の変化も微少であるため、必ずしも元のレジスト粘度に調整する必要はなく、変化後のレジスト粘度に応じて基板Wの回転数のみを調整するようにしてもよい。このようにしても、基板Wに塗布されるレジスト膜の膜厚は実質的に一定の値が維持されることとなる。
【0035】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではなく、例えば、上記においては成膜用の薬液としてレジストを用いていたが、所定の膜厚を得るための薬液であれば他の薬液であってもよく、例えばARC(anti−reflective coating)用の薬液であってもよい。
【0036】
また、上記実施形態では、エンコーダ70によって基板Wの回転数を検出しつつスピンモータ60を制御(いわゆるフィードバック制御)していたが、エンコーダ70は必ずしも必須のものではなく、粘度計41が検出したレジスト溶液の粘度に基づいて回転制御手段6がスピンモータ60に指令値のみを送るオープンループ制御を採用してもよい。
【0037】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項1から請求項3の発明によれば、薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度に応じて基板の回転数を変化させるように基板回転手段を制御する回転制御手段を備えているため、供給する薬液の粘度が変化したときであってもその粘度に応じて基板の回転数を変化させ当該基板上の成膜厚さを実質的に一定に維持することができ、粘度変化後の薬液を無駄にすることなく薬液の有効利用を図ることができる。
【0038】
また、薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度に応じて供給する薬液の粘度を変化させるように薬液供給手段を制御する粘度制御手段をさらに備えているため、所望の粘度の薬液を供給することができるとともに、その粘度に調整されるまでの変化中の粘度に応じて基板の回転数を変化させ当該基板上の成膜厚さを実質的に一定に維持することができ、その結果粘度調整中の薬液が無駄に消費されるのを抑制し、薬液の有効利用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板処理装置の要部斜視図である。
【図2】図1の基板処理装置における混合部の断面図である。
【図3】図1の基板処理装置における制御機構を示す機能ブロック図である。
【図4】図1の基板処理装置における基板処理手順を示すフローチャートである。
【図5】基板の回転数調整のためのルックアップテーブルを示す図である。
【図6】溶媒供給量調整のためのルックアップテーブルを示す図である。
【符号の説明】
1 レジスト原液供給手段
2 溶媒供給手段
6 回転制御手段
7 粘度制御手段
10 ノズル
41 粘度計
50 混合部
60 スピンモータ
70 エンコーダ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention applies a film-forming chemical such as a photoresist to a thin plate-like substrate (hereinafter, referred to as a “substrate”) such as a semiconductor substrate or a liquid crystal glass substrate, and forms a film on a main surface of the substrate. The present invention relates to a substrate processing apparatus for performing
[0002]
[Prior art]
A photoresist (hereinafter, simply referred to as “resist”) having photosensitivity to light for forming a pattern or the like is applied to the substrate as described above. In this case, the substrate is rotated. In general, a method of discharging a resist solution from a nozzle and uniformly applying a resist film on a substrate surface is used. At this time, it is necessary to change the thickness of the resist applied according to the characteristics required for the substrate.
[0003]
Conventionally, a plurality of nozzles capable of discharging resist solutions having different viscosities are provided, and the thickness of the resist is changed by switching the plurality of nozzles. That is, use a low-viscosity resist nozzle when you want to form a thin resist film, use a high-viscosity resist nozzle when you want to form a thick resist film, and use it when you want to form a medium-thick resist film. A medium viscosity resist nozzle was used.
[0004]
However, in the case described above, a nozzle must be provided for each required film thickness, and the number of nozzles in the entire apparatus increases, the piping system becomes complicated, and cost increases and maintenance efficiency decreases. Had a problem.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the inventors have devised a technique of mixing a resist stock solution and a solvent with a single nozzle and variably adjusting the viscosity of the resist solution discharged onto the substrate. In this technique, the resist viscosity after mixing is measured, and the mixing ratio between the resist stock solution and the solvent is controlled so as to obtain the optimum viscosity. Therefore, an arbitrary resist film thickness can be obtained with a single nozzle. The system can also be simplified.
[0006]
However, it takes a certain amount of time to obtain a resist solution having an optimum viscosity by controlling the mixing ratio between the resist stock solution and the solvent based on the viscosity information of the resist solution after mixing. That is, when changing the resist film thickness to be applied, immediately after changing the setting of the resist solution viscosity necessary for obtaining the film thickness, the resist viscosity is not an appropriate value, and the resist solution is used. Cannot be applied. Therefore, the resist solution is unnecessarily discharged until the resist viscosity is adjusted to an appropriate value, which is not preferable. In particular, since the chemically amplified resist that has been used in recent years is very expensive, the amount of wasted resist solution must be reduced as much as possible.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problem, and has as its object to provide a substrate processing apparatus capable of suppressing wasteful consumption of a chemical solution and effectively using the chemical solution.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a substrate processing apparatus that performs a film forming process on a main surface of a substrate by applying a film forming chemical to a rotating substrate, and (a) (B) a nozzle for discharging the supplied chemical liquid onto the main surface of the substrate, and (c) a chemical liquid supply means provided in a supply path from the chemical liquid supply means to the nozzle and supplied. Chemical liquid viscosity detecting means for detecting the viscosity of the chemical liquid, (d) substrate rotating means for rotating the substrate, and (e) changing the rotation speed of the substrate according to the chemical liquid viscosity detected by the chemical liquid viscosity detecting means. Rotation control means for controlling the substrate rotation means, and (f) viscosity control for controlling the chemical liquid supply means to change the viscosity of the supplied chemical liquid according to the chemical liquid viscosity detected by the chemical liquid viscosity detection means. Means .
[0009]
The invention of claim 2 is the substrate processing apparatus according to the invention of claim 1, the chemical solution supply unit, (a-1) and the solution feed means for feeding a stock solution of the drug solution, (a-2) wherein A solvent supply means for supplying a solvent for diluting the undiluted solution, and (a-3) a mixing means for mixing the undiluted solution and the solvent, wherein the viscosity control means is detected by the chemical viscosity detection means. The solvent supply means is controlled so that the supply amount of the solvent is changed according to the viscosity of the chemical solution.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the first or second aspect of the present invention, when a chemical having a chemical viscosity detected by the chemical viscosity detecting means is applied to the rotation control means. The substrate rotating means is controlled so as to change the rotational speed of the substrate to a rotational speed capable of forming a predetermined film thickness.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, terms used in the present specification will be described. In the present specification, the “resist stock solution (stock solution of chemical solution)” refers to a solution containing a resin component and a photosensitive agent or a solution obtained by adding a predetermined solvent to a solution containing a resin component and a photosensitive agent in advance, The “resist solution (chemical solution)” refers to a solution obtained by further diluting a solvent by adding a solvent to a resist stock solution. Further, the viscosity of the resist solution is simply referred to as “resist viscosity”.
[0013]
A. Configuration of substrate processing equipment:
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a substrate processing apparatus according to the present invention. This substrate processing apparatus is a rotary resist coating apparatus (spin coater) that sprays a resist solution onto the substrate W while rotating the substrate W by a spin motor 60 to form a resist film having a uniform and predetermined thickness. The substrate processing apparatus includes a nozzle 10 for ejecting a resist solution, a nozzle arm 15 for holding the nozzle 10 and guiding the resist solution to the nozzle 10, a motor 20 for rotating the nozzle 10 and the nozzle arm 15, A spin motor 60 for rotating W.
[0014]
The substrate W is suction-held by the turntable 65 in a horizontal posture. The rotating table 65 has a rotating shaft 66 suspended from the center of the lower surface, and the rotating shaft 66 is connected to the spin motor 60. Then, the rotation of the spin motor 60 is transmitted to the turntable 65 via the rotation shaft 66, and the substrate W held on the turntable 65 rotates about the vertical direction as an axis.
[0015]
An encoder 70 is provided below the spin motor 60. The encoder 70 has a function of detecting the rotation speed of the spin motor 60, that is, the rotation speed of the substrate W.
[0016]
The motor 20 is fixed to a housing of the substrate processing apparatus main body, and a pulley 22 is directly connected to a motor shaft 21 of the motor 20. The lower end of the arm lower portion 15a of the nozzle arm 15 is inserted into the outer cylinder 32, and a pulley 31 is provided on the outer periphery of the outer cylinder 32. The rotational motion of the motor 20 is transmitted to the outer cylinder 32 via the motor shaft 21, the pulley 22, the belt 25, and the pulley 31. Since the outer cylinder 32 is rotatably provided on the support base 33 fixed to the housing of the substrate processing apparatus main body, the nozzle arm 15 rotates with the rotation of the motor 20. By the rotation operation of the nozzle arm 15, the nozzle 10 can move between a retracted position when transferring the substrate W and a processing position when performing resist coating on the substrate W.
[0017]
The nozzle arm 15 is a hollow tube, and the nozzle 10 is provided at one end of an upper portion 15b of the arm. On the other hand, the lower end of the arm lower portion 15a is connected to a resist stock solution supply line (not shown) via a support 33, and the resist stock solution supply line is connected to the resist stock solution supply means 1 (see FIG. 3 described later). Further, in the nozzle arm 15, a mixing section 50 for mixing a resist stock solution and a solvent is provided between the arm lower portion 15a and the arm upper portion 15b.
[0018]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the mixing section 50. In this figure, solid arrows indicate the flow of the fluid. As shown, a pipe 45 for guiding a solvent from a solvent supply means 2 (not shown) (see FIG. 3 described later) is connected to the mixing section 50. In the mixing section 50, right elements 51 and left elements 52 are alternately arranged along the traveling direction of a fluid such as a resist stock solution or a solvent. The rotation direction of the fluid is opposite between the right element 51 and the left element 52, and the liquid passing through both elements is sufficiently stirred and mixed by reversing the rotation direction. Therefore, the undiluted resist solution and the solvent that have flowed into the mixing section 50 are sufficiently mixed by the mixing section 50, flow through the upper arm 15b of the nozzle arm 15 as a resist solution, and are discharged from the nozzle 10 to the substrate W. .
[0019]
Returning to FIG. 1, a viscometer 41 is installed on the upper arm portion 15 b of the nozzle arm 15. The viscometer 41 detects the viscosity of a resist solution obtained by mixing a resist stock solution and a solvent. The viscosity of the resist solution is a value that changes depending on the mixing ratio of the resist stock solution and the solvent, and the thickness of the resist applied to the substrate W is determined by the viscosity of the resist solution and the rotation speed of the substrate W.
[0020]
In the substrate processing apparatus according to the present invention, the viscosity of the resist solution (mixing ratio of the undiluted resist and the solvent) and the number of rotations of the substrate W (number of rotations of the spin motor 60) are determined based on the result measured by the viscometer 41. Controlled. FIG. 3 is a functional block diagram showing a control mechanism in the substrate processing apparatus according to the present invention. In this figure, solid arrows indicate flows of fluids such as resist stock solutions and solvents, and dotted arrows indicate transmission of electric signals.
[0021]
In the substrate processing apparatus, a constant amount of the resist stock solution is always supplied from the resist stock solution supply unit 1. Then, the resist stock solution is mixed with the solvent supplied from the solvent supply means 2 in the mixing section 50, and is guided to the nozzle 10. Here, the viscosity of the mixed resist solution is measured by the viscometer 41, and the measurement result is transmitted to the control unit 5 provided in the substrate processing apparatus.
[0022]
The control unit 5 includes a rotation control unit 6 and a viscosity control unit 7. The rotation control means 6 and the viscosity control means 7 represent processing contents executed according to processing software stored in a storage means (not shown) attached to the control unit 5. The rotation control means 6 is electrically connected to the encoder 70 and the spin motor 60, sends a command to the spin motor 60 while referring to the information transmitted from the encoder 70, and controls the rotation speed of the substrate W. The viscosity control means 7 is electrically connected to the solvent supply means 2, and adjusts the amount of solvent supply in the solvent supply means 2 based on the set value of the resist viscosity input to the apparatus. Control the viscosity of the solution. The processing contents of the rotation control means 6 and the viscosity control means 7 will be further described later.
[0023]
B. Substrate processing procedure:
Next, a substrate processing procedure in the substrate processing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a substrate processing procedure in the substrate processing apparatus.
[0024]
First, in step S1, the viscosity of the mixed resist is detected by the viscometer 41, and then in step S2, the control unit 5 determines whether or not the resist viscosity has changed. When a normal resist coating process is performed, the resist viscosity does not change. When the resist viscosity changes, the set value of the supplied resist viscosity is changed, and the viscosity control unit 7 changes the resist viscosity. It is conceivable that the solvent supply means 2 is controlled so as to perform the control. Then, at this time, in order to bring the resist viscosity closer to the target value (here, the above-mentioned set value), the viscosity control means 7 controls the solvent supply amount of the solvent supply means 2 to adjust the resist viscosity (step S3).
[0025]
When adjusting the resist viscosity, the viscosity controller 7 performs feedback control based on the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41. Specifically, the viscosity control means 7 has a look-up table (hereinafter, simply referred to as “table”) as shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the input value obtained by subtracting the target resist solution viscosity (the above target value) from the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41, and the vertical axis represents the viscosity control means 7 The amount of increase in the solvent supply amount to be commanded is shown. Then, as shown in the figure, when the detected viscosity of the resist solution is higher than the target resist solution viscosity, the supply amount of the solvent is increased, and when it is low, the supply amount of the solvent is decreased. The adjustment of the resist viscosity is not limited to such a form, and any known form in which feedback control is performed based on the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41 can be applied.
[0026]
It takes a certain amount of time to adjust the resist viscosity by controlling the solvent supply amount as described above. When the resist coating process is performed on the substrate W using the resist solution while the resist viscosity is being adjusted, the resist film after the coating process becomes uneven because the viscosity of the resist solution is not constant. Therefore, in the substrate processing apparatus according to the present invention, the rotation speed of the substrate W is adjusted according to the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41 (Step S4).
[0027]
The rotation speed of the substrate W is adjusted by the rotation control means 6 controlling the spin motor 60 based on the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41. The rotation control means 6 also has a table as shown in FIG. 5, and instructs the spin motor 60 on the number of rotations of the substrate W based on the table. The rotation speed of the substrate W is detected by the encoder 70, and the rotation control means 6 controls the spin motor 60 while referring to the detection result.
[0028]
5, the horizontal axis indicates the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41, and the vertical axis indicates the number of rotations of the substrate W output by the rotation control means 6. Then, as shown in FIG. 5, different output values are obtained for each required resist film thickness (film thickness t 1 to t 3 in this example). That is, for example, when the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41 is v 1 and the required resist film thickness is t 1 , the spin motor 60 is rotated so that the number of rotations of the substrate W becomes r 1. controls, resist thickness required by the case of the film thickness t 2 controls the spin motor 60 so that the rotational speed of the substrate W is r 2. Likewise, the resist film thickness required by the rotational speed of the substrate W in the case of the film thickness t 3 is the rotation control means 6 so that the r 3 controls the spin motor 60.
[0029]
In addition, as shown in FIG. 5, when the detected viscosity of the resist solution is low, the rotational speed of the substrate W is reduced along a line having a constant thickness on the table, and conversely, the detected viscosity of the resist solution is reduced. Is high, the rotation speed of the substrate W is increased along the line having the constant film thickness, and the spin motor 60 is controlled so as to always obtain a substantially constant resist film thickness.
[0030]
Returning to FIG. 4, in step S5, the control unit 5 determines whether the viscosity of the resist solution has reached an appropriate value. That is, it is determined whether or not the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41 matches the target value, and if so, a series of processing ends. On the other hand, if the viscosity of the resist solution detected by the viscometer 41 is different from the target value, the process returns to step S3, and the above processing is repeated until the viscosity of the resist solution becomes an appropriate value.
[0031]
To summarize the above contents, when changing the resist viscosity, the viscosity control means 7 controls the solvent supply amount of the solvent supply means 2 to adjust the resist viscosity so that the resist viscosity becomes a target value. This adjustment requires a certain amount of time. On the other hand, when the rotation control means 6 controls the spin motor 60 to adjust the rotation speed of the substrate W according to the resist viscosity, the spin motor 60 reacts immediately, so that the rotation speed adjustment of the substrate W is not performed. It takes place in a relatively short time. Therefore, the substrate processing apparatus according to the present invention pays attention to this point, adjusts the number of rotations of the substrate W during the time required for adjusting the resist viscosity, and maintains a substantially constant resist even during the adjustment of the resist viscosity. The film thickness is obtained.
[0032]
In this way, since the coating process is performed using the resist solution until the resist viscosity is adjusted to the target value, the resist is prevented from being wasted and the resist is effectively used. It can be carried out.
[0033]
Further, in the above embodiment, the case where the viscosity of the resist solution is intentionally changed has been described. However, the case where the viscosity of the resist solution inevitably changes due to the change in the concentration of the resist stock solution may be considered. Can be In such a case, the original value of the resist viscosity is set as the target value, and if the same processing procedure is performed as described above, the resist solution is applied using the resist solution until the resist viscosity is adjusted to the target value. Since the processing is performed, it is possible to prevent the resist from being wasted.
[0034]
However, as a cause of the change in the concentration of the resist stock solution, the concentration of the resist stock solution often changes minutely due to a change in the lot of the resist stock solution. Therefore, in this case, since the change in the resist viscosity is very small, it is not always necessary to adjust the resist viscosity to the original one, and only the rotation speed of the substrate W may be adjusted according to the resist viscosity after the change. Even in this case, the thickness of the resist film applied to the substrate W is maintained at a substantially constant value.
[0035]
As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above example. For example, in the above, a resist is used as a chemical for film formation, but a predetermined film thickness is obtained. For example, other chemicals may be used as long as the chemicals are used, for example, a chemical for ARC (anti-reflective coating).
[0036]
In the above embodiment, the spin motor 60 is controlled (so-called feedback control) while detecting the rotation speed of the substrate W by the encoder 70. However, the encoder 70 is not necessarily essential, and the viscometer 41 detects the rotation. Open loop control in which the rotation control means 6 sends only the command value to the spin motor 60 based on the viscosity of the resist solution may be employed.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, the rotation control for controlling the substrate rotating means so as to change the rotation speed of the substrate in accordance with the chemical viscosity detected by the chemical viscosity detecting means. Since the means is provided, even when the viscosity of the supplied chemical solution changes, it is possible to change the rotation speed of the substrate according to the viscosity and maintain the film thickness on the substrate substantially constant. It is possible to effectively use the chemical solution without wasting the chemical solution after the viscosity change.
[0038]
Moreover, since further comprises a viscosity control means for controlling the chemical liquid supply means to change the viscosity of the chemical solution is supplied in accordance with the chemical solution viscosity detected by chemical liquid viscosity detecting means, for supplying a chemical solution of a desired viscosity And the thickness of the film formed on the substrate can be kept substantially constant by changing the rotation speed of the substrate in accordance with the changing viscosity until the viscosity is adjusted. It is possible to suppress unnecessary consumption of the liquid medicine being adjusted, and to effectively use the liquid medicine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a mixing unit in the substrate processing apparatus of FIG.
FIG. 3 is a functional block diagram showing a control mechanism in the substrate processing apparatus of FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing a substrate processing procedure in the substrate processing apparatus of FIG. 1;
FIG. 5 is a view showing a look-up table for adjusting the number of rotations of a substrate;
FIG. 6 is a view showing a lookup table for adjusting a solvent supply amount.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 resist stock solution supply means 2 solvent supply means 6 rotation control means 7 viscosity control means 10 nozzle 41 viscometer 50 mixing section 60 spin motor 70 encoder

Claims (3)

回転中の基板に成膜用の薬液を塗布して基板の主面上に成膜処理を行う基板処理装置において、
(a) 前記薬液を供給する薬液供給手段と、
(b) 供給された前記薬液を前記基板の主面に吐出するノズルと、
(c) 前記薬液供給手段から前記ノズルへの供給経路中に設けられ、供給される前記薬液の粘度を検出する薬液粘度検出手段と、
(d) 前記基板を回転させる基板回転手段と、
(e) 前記薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度に応じて前記基板の回転数を変化させるように前記基板回転手段を制御する回転制御手段と、
(f) 前記薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度に応じて供給する薬液の粘度を変化させるように前記薬液供給手段を制御する粘度制御手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
In a substrate processing apparatus that performs a film forming process on a main surface of a substrate by applying a liquid chemical for film formation to a rotating substrate,
(a) a chemical supply means for supplying the chemical,
(b) a nozzle for discharging the supplied chemical liquid to the main surface of the substrate,
(c) provided in a supply path from the chemical liquid supply means to the nozzle, and a chemical liquid viscosity detection means for detecting the viscosity of the supplied chemical liquid,
(d) substrate rotating means for rotating the substrate,
(e) rotation control means for controlling the substrate rotation means so as to change the rotation speed of the substrate according to the chemical viscosity detected by the chemical viscosity detection means,
(f) viscosity control means for controlling the chemical supply means so as to change the viscosity of the chemical supplied in accordance with the chemical viscosity detected by the chemical viscosity detection means,
A substrate processing apparatus comprising:
請求項1記載の基板処理装置において、
前記薬液供給手段は、
(a-1) 前記薬液の原液を供給する原液供給手段と、
(a-2) 前記原液を希釈するための溶媒を供給する溶媒供給手段と、
(a-3) 前記原液と前記溶媒とを混合する混合手段と、
を備え、
前記粘度制御手段は、前記薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度に応じて前記溶媒の供給量を変化させるように前記溶媒供給手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1,
The chemical solution supply means,
(a-1) a stock solution supply means for supplying a stock solution of the chemical solution,
(a-2) a solvent supply means for supplying a solvent for diluting the stock solution,
(a-3) mixing means for mixing the stock solution and the solvent,
With
The substrate processing apparatus, wherein the viscosity control unit controls the solvent supply unit so as to change a supply amount of the solvent in accordance with the chemical viscosity detected by the chemical viscosity detection unit.
請求項1または請求項2記載の基板処理装置において、
前記回転制御手段は、
前記薬液粘度検出手段によって検出された薬液粘度を有する薬液を塗布したときに所定の膜厚を成膜できる回転数に前記基板の回転数を変化させるように前記基板回転手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1 or 2,
The rotation control means,
Controlling the substrate rotating means so as to change the rotation number of the substrate to a rotation number capable of forming a predetermined film thickness when a chemical having the chemical viscosity detected by the chemical viscosity detection means is applied. Substrate processing apparatus.
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