レジスト塗布方法
【課題】より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト液の消費量を削減することができるレジスト塗布方法を提供する。
【解決手段】略静止したウェハの略中心上に、溶剤を供給する溶剤供給工程Ｓ０と、溶剤供給工程Ｓ０の後に、ウェハの略中心上であって溶剤の上にレジスト液を供給しつつ、第１の回転数Ｖ１でウェハを回転させる第１の工程Ｓ１と、第１の工程Ｓ１の後に、第１の回転数Ｖ１よりも低い第２の回転数Ｖ２でウェハを回転させる第２の工程Ｓ２と、第２の工程Ｓ２の後に、第１の回転数Ｖ１よりも低く第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３でウェハを回転させる第３の工程Ｓ３とを有する。
【解決手段】略静止したウェハの略中心上に、溶剤を供給する溶剤供給工程Ｓ０と、溶剤供給工程Ｓ０の後に、ウェハの略中心上であって溶剤の上にレジスト液を供給しつつ、第１の回転数Ｖ１でウェハを回転させる第１の工程Ｓ１と、第１の工程Ｓ１の後に、第１の回転数Ｖ１よりも低い第２の回転数Ｖ２でウェハを回転させる第２の工程Ｓ２と、第２の工程Ｓ２の後に、第１の回転数Ｖ１よりも低く第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３でウェハを回転させる第３の工程Ｓ３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板上にレジストを塗布するレジスト塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程では、例えば半導体ウェハ（以下「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成されている。このレジスト塗布処理では、回転中のウェハの表面上の略中心にノズルからレジスト液を供給し、遠心力によりウェハ上でレジストを拡散させることによってウェハの表面にレジスト液を塗布する、いわゆるスピンコーティング法が用いられている。
【０００３】
このスピンコーティング法では、例えばスピンチャックにより真空吸着によってウェハを固定保持した状態で、回転駆動手段によりスピンチャックとともにウェハを回転させ、ウェハの上方に配置されたレジストノズルからウェハ表面の回転中心にレジスト液を滴下する。滴下されたレジスト液は、遠心力によってウェハの径方向外周側に向かって広がり（拡散し）、その後レジスト液の滴下は停止するが、回転を継続してウェハの表面に広がったレジスト液の振り切り乾燥を行っている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０７９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のレジスト塗布方法を用いて、半導体ウェハ等の基板上に少量のレジスト液を供給してレジストの塗布を行う場合、次のような問題があった。
【０００６】
レジスト液を基板上に塗布する場合、レジスト液の塗布に先立ってシンナー等の溶剤でウェハ表面の表面全体を溶剤で濡らす、いわゆるプリウェット処理を行う。プリウェット処理を行うことにより、プリウェット処理が行われたウェハの表面上をレジストがより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液の供給量で均一なレジスト膜を形成することができ、より一層レジスト液の消費量を削減することができるからである。
【０００７】
一方、半導体デバイスのパターンの微細化と薄膜化とが要求されることから、そのようなフォトリソグラフィに適応できるレジスト液が種々開発されているが、レジスト液に種々の物性を具備することが要求されることから、レジスト液のコストが従来に増して高騰しつつあり、現状ではレジスト液は極めて高価なものとなっている。このため、レジスト液の消費量をより一層削減しなければならない状況にある。従って、プリウェット処理を行うことによっても、レジスト液の消費量を削減しなくてはならない。
【０００８】
ところが、基板にプリウェット処理を行ってからレジスト塗布を行う際、レジスト液が広がる前に、特に基板の周辺部分で溶剤の膜が気化してなくなってしまうという問題があった。溶剤の膜が気化してなくなってしまうと、基板の表面上をレジスト液を拡散させることが難しく、表面全体にレジスト液を塗布するのに、レジスト液を多量に供給しなければならないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト液の消費量を削減することができるレジスト塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１１】
第１の発明に係るレジスト塗布方法は、略静止した基板の略中心上に、溶剤を供給する溶剤供給工程と、前記溶剤供給工程の後に、前記基板の略中心上であって前記溶剤の上にレジスト液を供給しつつ、第１の回転数で前記基板を回転させる第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記第１の回転数よりも低い第２の回転数で前記基板を回転させる第２の工程と、前記第２の工程の後に、前記第１の回転数よりも低く前記第２の回転数よりも高い第３の回転数で前記基板を回転させる第３の工程とを有する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明に係るレジスト塗布方法において、前記溶剤は、前記基板をプリウェット処理するための溶剤であり、前記第１の工程において、前記溶剤を前記基板の中心側から外周側へ拡散させて前記基板をプリウェット処理することを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係るレジスト塗布方法において、前記溶剤の粘度は、前記レジストの粘度よりも小さいことを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか一つの発明に係るレジスト塗布方法において、前記第１の工程において、供給された前記レジスト液を前記基板の中心側から外周側へ拡散させ、前記第２の工程において、拡散した前記レジスト液の形状を整え、前記第３の工程において、前記基板上のレジスト液を振り切り、乾燥させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト塗布処理におけるレジスト液の消費量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うために用いるレジスト塗布装置を備える塗布現像システムの全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うために用いるレジスト塗布装置を備える塗布現像システムの全体構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うために用いるレジスト塗布装置を備える塗布現像システムの全体構成を示す背面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うためのレジスト塗布装置ユニットＣＯＴを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うためのレジスト塗布装置ユニットＣＯＴを示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うためのレジスト塗布ユニットＣＯＴの制御系の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法におけるレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態を、従来のレジスト塗布方法におけるレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態と合わせて示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を示す平面図である。
【図９】従来のレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を模式的に示す断面図である。
【図１１】従来のレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
図１乃至図３は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うために用いるレジスト塗布装置を備える塗布現像システムの全体構成を示す図であって、図１は平面図であり、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１８】
塗布現像処理システム１は、図１に示すように、基板としてウェハＷをウェハカセットＣＲで複数枚、例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入したり、あるいはシステムから搬出したり、ウェハカセットＣＲに対してウェハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつウェハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーション１１と、この処理ステーション１１に隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウェハＷを受け渡しするためのインターフェース部１２とを一体に接続した構成を有している。
【００１９】
カセットステーション１０では、図１に示すように、カセット載置台２０上の位置決め突起２０ａの位置に、複数個たとえば４個までのウェハカセットＣＲが、それぞれのウェハ出入口を処理ステーション１１側に向けてＸ方向に一列に載置され、このカセット配列方向（Ｘ方向）およびウェハカセットＣＲ内に収容されたウェハ配列方向（Ｚ方向：垂直方向）に移動可能なウェハ搬送体２１が各ウェハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。
【００２０】
さらにこのウェハ搬送体２１は、θ方向に回転自在に構成されており、後述するように処理ステーション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ３の多段ユニット部に属するアライメントユニットＡＬＩＭにもアクセスできるようになっている。
【００２１】
処理ステーション１１には、図１に示すように、ウェハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウェハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複数の組にわたって多段に配置されている。
【００２２】
主ウェハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウェハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されており、このモータの回転駆動力によって、回転軸を中心としてウェハ搬送装置４６と一体に回転し、それによりウェハ搬送装置４６は、θ方向に回転自在となっている。なお筒状支持体４９はモータによって回転される別の回転軸（図示せず）に接続するように構成してもよい。
【００２３】
ウェハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウェハＷの受け渡しを実現している。
【００２４】
また、図１に示すように、この例では、５つの処理ユニット群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５が配置可能な構成であり、第１および第２の処理ユニット群Ｇ１、Ｇ２の多段ユニットは、システム正面（図１において手前）側に配置され、第３の処理ユニット部Ｇ３の多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理ユニット群Ｇ４の多段ユニットはインターフェース部１２に隣接して配置され、第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットは背面側に配置されることが可能である。
【００２５】
図２に示すように、第１の処理ユニット群Ｇ１では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布装置ユニットＣＯＴおよび現像ユニットＤＥＶが下から順に２段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ２でも、２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布装置ユニットＣＯＴおよび現像ユニットＤＥＶが下から順に２段に重ねられている。これらのレジスト塗布装置ユニットＣＯＴは、レジスト液の排液が機械的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に応じて適宜上段に配置することももちろん可能である。
【００２６】
図３に示すように、第３の処理ユニット群Ｇ３では、ウェハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオープン型の処理ユニット、例えば冷却処理を行うクーリングユニットＣＯＬ、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニットＡＤ、位置合わせを行うアライメントユニットＡＬＩＭ、エクステンションユニットＥＸＴ、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニットＰＲＥＢＡＫＥおよび露光処理後の加熱処理を行うポストベーキングユニットＰＯＢＡＫＥが、下から順に例えば８段に重ねられている。
【００２７】
第４の処理ユニット群Ｇ４でも、オープン型の処理ユニット、例えばクーリングユニットＣＯＬ、エクステンション・クーリングユニットＥＸＴＣＯＬ、エクステンションユニットＥＸＴ、クーリングユニットＣＯＬ、プリベーキングユニットＰＲＥＢＡＫＥおよびポストベーキングユニットＰＯＢＡＫＥが下から順に、例えば８段に重ねられている。
【００２８】
このように処理温度の低いクーリングユニットＣＯＬ、エクステンション・クーリングユニットＥＸＴＣＯＬを下段に配置し、処理温度の高いベーキングユニットＰＲＥＢＡＫＥ、ポストベーキングユニットＰＯＢＡＫＥおよびアドヒージョンユニットＡＤを上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ランダムな多段配置としてもよい。
【００２９】
インターフェース部１２は、図１に示すように、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向についてはより小さなサイズに設定されている。そしてこのインターフェース部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと、定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、他方、背面部には周辺露光装置２３が配置され、さらに、中央部には、ウェハ搬送体２４が設けられている。このウェハ搬送体２４は、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ、ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセスするようになっている。ウェハ搬送体２４は、θ方向にも回転自在となるように構成されており、処理ステーション１１側の第４の処理ユニット群Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンションユニットＥＸＴや、さらには隣接する露光装置側のウェハ受け渡し台（図示せず）にもアクセスできるようになっている。
【００３０】
また塗布現像処理システム１では、図１に示すように、主ウェハ搬送機構２２の背面側にも破線で示した第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットが配置できるようになっているが、この第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットは、案内レール２５に沿って主ウェハ搬送機構２２からみて、側方へシフトできるように構成されている。したがって、この第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットを図示の如く設けた場合でも、案内レール２５に沿ってスライドすることにより、空間部が確保されるので、主ウェハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業が容易に行えるようになっている。
【００３１】
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うためのレジスト塗布装置ユニットＣＯＴについて説明する。図４及び図５は、レジスト塗布装置ユニットＣＯＴを示す断面図および平面図である。
【００３２】
レジスト塗布装置ユニットＣＯＴの中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウェハＷを固定保持した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５０ａに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介してたとえばエアシリンダよりなる昇降駆動手段６０及び昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面には例えばＳＵＳよりなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００３３】
レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック５２と主ウェハ搬送機構２２の保持部材４８との間でウェハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。
【００３４】
ウェハＷの表面にレジスト液を供給するためのレジストノズル８６は、レジスト供給管８８を介してレジスト供給部（後述する）に接続されている。このレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２の先端部にノズル保持体１００を介して着脱可能に取り付けられている。このレジストノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材９６と一体にＹ方向に移動するようになっている。
【００３５】
またレジストノズルスキャンアーム９２は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００３６】
さらに、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６の吐出口が溶媒雰囲気室の口９０ａに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００３７】
また、レジストノズルスキャンアーム９２の先端部（ノズル保持体１００）には、ウェハ表面へのレジスト液の供給に先立ってウェハ表面にウェハ表面を濡らすための溶剤例えばシンナーを供給する溶剤ノズル１０１が取り付けられている。この溶剤ノズル１０１は図示しない溶剤供給管を介して後述する溶剤供給部に接続されている。溶剤ノズル１０１とレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２のＹ移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられている。
【００３８】
さらに、ガイドレール９４上には、レジストノズルスキャンアーム９２を支持する垂直支持部材９６だけでなく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材１２２も設けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャンアーム１２０およびリンスノズル１２４はカップＣＰの側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャック５２に設置されているウェハＷの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線運動するようになっている。
【００３９】
図６はレジスト塗布ユニットＣＯＴの制御系の構成を示す図である。
【００４０】
制御部１３０は、レジスト塗布装置ユニットＣＯＴ内の各部を制御するもので、例えば駆動モータ５４の駆動を制御する他、レジスト供給部１３１や溶剤供給部１３２等を制御する。具体的には、制御部１３０は、駆動モータ５４の回転速度を数段階、例えば後述するようにレジスト塗布時に３段階に制御する。また、制御部１３０は、レジスト供給部１３１からレジストノズル８６へのレジスト液の供給や、溶剤供給部１３２から溶剤ノズル１０１への溶剤、例えばシンナーの供給を制御している。
【００４１】
次に、図４、図５、図７及び図８を参照し、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、レジスト塗布装置ユニットＣＯＴにおけるレジスト塗布の動作を説明する。図７は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法におけるレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態を、従来のレジスト塗布方法におけるレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態と合わせて示すグラフである。図７（ａ）は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法における回転制御の状態を示すグラフであり、図７（ｂ）は、従来のレジスト塗布方法における回転制御の状態を示すグラフである。図８は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を示す平面図である。なお、図７における各工程の時間の長さは、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の時間の長さに対応していない。同様に、図７における回転数も、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の回転数に対応していない。
【００４２】
図４に示すように、主ウェハ搬送機構２２の保持部材４８によってレジスト塗布装置ユニットＣＯＴのカップＣＰの真上までウェハＷが搬送されると、そのウェハＷは、例えばエアシリンダよりなる昇降駆動手段６０及び昇降ガイド手段６２によって上昇してきたスピンチャック５２によって真空吸着される。主ウェハ搬送機構２２はウェハＷをスピンチャック５２に真空吸着させた後、保持部材４８をレジスト塗布装置ユニットＣＯＴ内から引き戻し、レジスト塗布装置ユニットＣＯＴへのウェハＷの受け渡しを終了する。
【００４３】
次に、スピンチャック５２は、ウェハＷがカップＣＰ内の定位置になるように、下降し、駆動モータ５４によってスピンチャック５２の回転駆動が開始される。
【００４４】
次に、レジストノズル待機部９０からのノズル保持体１００の移動が開始される。ノズル保持体１００の移動はＹ方向に沿って行われる。
【００４５】
溶剤ノズル１０１の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウェハＷの中心）上に到達したところで、溶剤、例えばシンナーを回転するウェハＷの表面に供給する。ウェハ表面に供給された溶剤は、遠心力によってウェハ中心からのその周囲全域にむらなく広がる。
【００４６】
次に、ノズル保持体１００は、レジストノズル８６の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウェハＷの中心）上に到達するまでＹ方向に移動され、レジストノズル８６の吐出口からレジスト液ＰＲが、回転するウェハＷの表面の中心に滴下され、ウェハＷ表面へのレジスト塗布が行われる。
【００４７】
本実施の形態では、制御部１３０によりウェハＷの回転数（即ち、駆動モータ５４の回転数）及びノズルからの溶剤又はレジスト液の吐出を制御し、図７（ａ）に示す、Ｓ０乃至Ｓ３の工程を実施する。なお、図７（ａ）に示すＳ１乃至Ｓ３の工程は、本発明における第１の工程乃至第３の工程のそれぞれに相当する。また、図８（ａ）乃至図８（ｃ）のそれぞれは、図７（ａ）に示すＡ、Ｂ、Ｃの時点におけるウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。
【００４８】
始めに、図７（ａ）のＳ０に示す溶剤供給工程を行う。溶剤供給工程は、略静止した基板の略中心上に、溶剤を供給する工程である。具体的には、図７（ａ）のＡの時点で、ウェハＷを回転させないか、又は０〜５０ｒｐｍの回転数の状態で、溶剤ノズル１０１からウェハＷの略中央に溶剤であるシンナーＰＷを供給する。また、図８（ａ）は、図７（ａ）のＡの時点におけるウェハＷの状態を示す平面図である。
【００４９】
図８（ａ）に示すように、溶剤供給工程Ｓ０において、溶剤であるシンナーＰＷは、基板が略静止しているため、遠心力が働かないか又は働く遠心力が弱く、ウェハＷの略中央に留まっている。また、溶剤供給工程Ｓ０で供給する溶剤であるシンナーＰＷの供給量は、後に第１の工程でレジスト液ＰＲがウェハＷの径方向外周側に拡散させられるのと略同時又は若干速く、溶剤であるシンナーＰＷがウェハＷの径方向外周側に拡散させられ、ウェハＷの表面全体に拡散させられるのに十分な供給量であればよく、例えば０．５ｍｌである。
【００５０】
次に、図７（ａ）のＳ１に示す第１の工程を行う。第１の工程Ｓ１は、溶剤供給工程Ｓ０の後に、基板（ウェハＷ）の略中心上であって溶剤ＰＷの上にレジスト液ＰＲを供給しつつ、第１の回転数Ｖ１で基板（ウェハＷ）を回転させ、溶剤を基板の中心側から外周側へ拡散させて基板（ウェハＷ）をプリウェット処理し、供給されたレジスト液を基板（ウェハＷ）の中心側から外周側へ拡散させる工程である。具体的には、図７（ａ）のＳ１に示すように、ウェハＷを２０００〜４０００ｒｐｍ、より好ましくは２５００ｒｐｍの回転数（第１の回転数Ｖ１）まで加速し、回転させながら、例えば２秒間、レジストノズル８６からウェハＷの略中心上にレジスト液ＰＲを供給してウェハＷの径方向外周側に拡散させながら塗布する。また、図８（ｂ）は、図７（ａ）のＢの時点、すなわち第１の工程Ｓ１において、ウェハＷを第１の回転数Ｖ１で回転させながら、ウェハＷ上にレジスト液ＰＲの供給を開始した直後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００５１】
図８（ｂ）に示すように、レジスト液ＰＲは、基板（ウェハＷ）の略中心上であって溶剤であるシンナーＰＷの上に供給される。また、この後、基板（ウェハＷ）が第１の回転数Ｖ１で回転することにより、溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲに遠心力が働き、溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲが基板（ウェハＷ）の径方向中央側から外周側へ拡散させられる。
【００５２】
ここで、ウェハＷの径方向外周側に拡散させられるレジスト液ＰＲの外周は、後述するように、ウェハＷの周辺部での溶剤であるシンナーＰＷの膜が形成されているので、ウェハＷの外周まで到達する。すなわち、第１の工程Ｓ１においてレジスト液ＰＲをウェハＷの全面に拡散させるために供給する供給量は、従来のプリウェット処理を行う場合の供給量の半分程度の量である。具体的には、第１の工程Ｓ１で、ウェハＷの表面の中心側に供給されるレジスト液の供給量は、例えば０．５ｍｌであり、従来の供給量である１．０ｍｌの半分である。
【００５３】
次に、図７（ａ）のＳ２に示す第２の工程を行う。第２の工程Ｓ２は、第１の工程Ｓ１の後に、第１の回転数Ｖ１よりも低い第２の回転数Ｖ２で基板（ウェハＷ）を回転させ、拡散したレジスト液ＰＲの形状を整える工程である。具体的には、図７（ａ）のＳ２に示すように、ウェハＷを５０〜２０００ｒｐｍ、より好ましくは１００ｒｐｍの回転数（第２の回転数Ｖ２）に減速し、回転させる。第２の工程Ｓ２を行う時間としては、例えば１秒程度が好ましい。また、図８（ｃ）は、第２の工程Ｓ２が行われた後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００５４】
図８（ｃ）に示すように、第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの外周まで到達したレジスト液ＰＲの外周は、第２の工程Ｓ２においても、第１の工程Ｓ１における場合と略同じ位置にある。また、拡散したレジスト液ＰＲの外周では、レジスト液ＰＲが外周に溜まり厚さが増大することによって、レジスト液ＰＲの形状が整えられる。
【００５５】
次に、第３の工程Ｓ３を行う。第３の工程Ｓ３は、第２の工程Ｓ２の後に、第１の回転数Ｖ１よりも低く第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３で基板（ウェハＷ）を回転させ、基板上のレジスト液ＰＲを振り切り、乾燥させる工程である。具体的には、図７（ａ）に示すように、ウェハＷを１０００〜２０００ｒｐｍ、より好ましくは１５００ｒｐｍの回転数（第３の回転数Ｖ３）に加速し、回転させながら、例えば３０秒間、レジスト液ＰＲの振り切り乾燥を行う。
【００５６】
上記したように、第１の工程Ｓ１、すなわちレジスト液ＰＲの供給時にウェハＷを比較的高回転数である第１の回転数Ｖ１で回転させることにより、プリウェット処理と相俟って、ウェハＷの表面にマクロ的に均一にレジスト液ＰＲを進展又は拡散させることができる。
【００５７】
また、その後の第３の工程Ｓ３におけるレジスト液ＰＲの振り切り乾燥時には、第２の工程Ｓ２において、すなわちウェハＷを第１の回転数Ｖ１よりも低い回転数である第２の回転数Ｖ２で回転させているので、ウェハＷの表面全面にミクロ的にも均一にレジスト液ＰＲを伸展又は拡散させることができるとともに、より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト塗布処理におけるレジスト液の消費量を削減することができる。
【００５８】
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、第３の工程Ｓ３であるレジスト液ＰＲの振り切り乾燥時に、ウェハＷの表面にミクロ的にも均一にレジスト液ＰＲを伸展又は拡散させることができる作用効果、また、第１の工程Ｓ１において、より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト塗布処理におけるレジスト液の消費量を削減することができる効果について、説明する。
【００５９】
始めに、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、第３の工程Ｓ３であるレジスト液の振り切り乾燥時に、ウェハＷの表面にミクロ的にも均一にレジスト液ＰＲを拡散させることができる作用効果について、説明する。
【００６０】
例えば、回路パターン等の下地膜が形成されたウェハＷのように、ウェハＷの表面上に凹凸の溝が生じている場合を考える。この場合、従来のように振り切り乾燥時にウェハＷをレジスト塗布時の回転数（第１の回転数Ｖ１）と同じ或いは第１の回転数Ｖ１よりも高い回転数で回転させると、例えばウェハＷの表面上を遠心力によりウェハＷの径方向外周側に拡散するレジスト液が凹凸の溝に十分に入り込まなくなり、凹凸の溝に形成されるレジストの膜厚が、他の位置に形成されたレジストの膜厚と比べて薄くなる。
【００６１】
これに対して本実施の形態に係るレジスト塗布方法では、振り切り乾燥時にウェハＷをレジスト塗布時の回転数（第１の回転数Ｖ１）よりも低い回転数（第２の回転数Ｖ２）で回転させているので、ウェハＷの表面をウェハＷの径方向外周側に拡散するレジスト液ＰＲが凹凸の溝にも均一に入り込み、ウェハＷの表面に均一にレジスト液ＰＲを拡散させることができる。
【００６２】
よって、本実施の形態に係るレジスト塗布方法によれば、凹凸を有するウェハＷの表面にマクロ的にもミクロ的にもレジスト膜を均一に形成することができる。
【００６３】
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、第１の工程Ｓ１において、より少ない供給量で、レジスト液ＰＲをウェハＷ全面に効率よく塗布することができ、レジスト液ＰＲの消費量を削減することができる効果について、図７乃至図１１を参照し、図７（ａ）、図８及び図１０に示す本実施の形態に係るレジスト塗布方法を、図７（ｂ）、図９及び図１１に示す従来のレジスト塗布方法と比較しながら説明する。図９は、従来のレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を示す平面図である。図１０は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を模式的に示す断面図である。図１１は、従来のレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を模式的に示す断面図である。図９（ａ）乃至図９（ｄ）は、図７（ｂ）におけるＡ１´、Ａ２´、Ｂ´、Ｃ´の時点におけるウェハ上のレジスト液の状態を示す。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、図７（ａ）におけるＡ、Ｂ、Ｃの時点におけるウェハ上のレジスト液の状態を示す。図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）は、図７（ｂ）におけるＡ１´、Ａ２´、Ｂ´、Ｃ´の時点におけるウェハ上のレジスト液の状態を示す。
【００６４】
始めに、溶剤供給工程Ｓ０のＡの時点における溶剤であるシンナーＰＷの状態を説明する。図１０（ａ）は、Ａの時点におけるウェハＷ上の溶剤であるシンナーＰＷの状態を示す。Ａの時点において、溶剤であるシンナーＰＷは、ウェハＷが略静止しているため、遠心力が働かないか又は働く遠心力が弱く、ウェハＷの略中央に留まっている。
【００６５】
次に、第１の工程Ｓ１のＢの時点における溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲの状態を説明する。図１０（ｂ）は、Ｂの時点におけるウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。Ｂの時点においては、ウェハＷは、回転数が第１の回転数Ｖ１に達した直後であり、ウェハＷ表面の中心上の溶剤であるシンナーＰＷには、遠心力が働き始め、溶剤であるシンナーＰＷは、ウェハＷ表面の径方向中心側から外周側へ拡散し始める。また、ウェハＷ表面の中心上に溶剤であるシンナーＰＷの上に供給されるレジスト液ＰＲには、十分な遠心力が働いておらず、レジスト液ＰＲは、ウェハＷ表面の中心上に溜まっている。
【００６６】
その後、第１の工程Ｓ１を行うことにより、ウェハＷ表面の中心上の溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲに十分な遠心力が働き、溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲがウェハＷの径方向中心側から外周側へ拡散させられる。図１０（ｃ）は、第２の工程Ｓ２のＣの時点におけるウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。第２の工程Ｓ２において、第１の回転数Ｖ１よりも低い回転数である第２の回転数Ｖ２に減速し、第２の回転数Ｖ２でウェハＷを回転させるため、第２の工程Ｓ２においてレジスト液ＰＲに作用する遠心力は、第１の工程Ｓ１における遠心力よりも小さくなる。そのため、レジスト液ＰＲは、ウェハＷに接する下側では、ウェハＷの径方向外周側への拡散が止まった状態にある。
【００６７】
溶剤であるシンナーＰＷは、レジスト液ＰＲよりも基板（ウェハＷ）に対しての濡れ性が高い。従って、第１の工程Ｓ１においては、溶剤であるシンナーＰＷが、レジスト液ＰＲよりも先にウェハＷの径方向外周側へ拡散する。すなわち、基板（ウェハＷ）の略全面に亘って、レジスト液ＰＲがウェハＷの径方向外周側へ拡散するよりも先に、溶剤であるシンナーＰＷで基板（ウェハＷ）の表面を濡らすことができる。従って、本実施の形態では、基板（ウェハＷ）の略中心上であって溶剤であるシンナーＰＷの上にレジスト液ＰＲを供給することによって、プリウェット処理を行いながらレジスト液ＰＲを拡散させることができる。
【００６８】
このようにプリウェット処理工程を独立して行わなくても第１の工程Ｓ１を行うことによってプリウェット処理を行うことができるため、予め独立してプリウェット処理工程を行う従来の場合に比べて溶剤であるシンナーＰＷの気化が抑制され、ウェハＷの周辺部までレジスト液ＰＲがより拡散しやすくなり、従来の場合に比べてより少量のレジスト液ＰＲの供給量で均一なレジスト膜を形成することができ、レジスト液ＰＲの消費量を削減することができる。
【００６９】
また、本実施の形態において、レジスト液ＰＲよりも粘度が低い溶剤ＰＷを用いることによって、溶剤ＰＷがレジスト液ＰＲよりも先にウェハＷの径方向外周側へ拡散する効果を高めることができる。
【００７０】
一方、従来のレジスト塗布方法においては、図７（ｂ）に示すように、溶剤供給工程Ｓ０１と第１の工程Ｓ１との間に、プリウェット処理工程Ｓ０２を有する。プリウェット処理工程は、レジスト液ＰＲの塗布に先立ってシンナー等の溶剤でウェハＷ表面の表面全体を濡らす、いわゆるプリウェット処理を行う工程である。図７（ｂ）、図９（ａ）及び図１１（ａ）に示す溶剤供給工程Ｓ０１を行った後、図７（ｂ）、図９（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、ウェハＷを０〜２０００ｒｐｍ、より好ましくは１０００ｒｐｍの回転数（プリウェット回転数Ｖ０）まで加速し、回転させながら、例えば０．１秒間、溶剤ノズル１０１からウェハＷの略中央に溶剤であるシンナーＰＷを供給してウェハＷの径方向外周側に拡散させ、ウェハＷの表面が溶剤で濡れた状態にする。プリウェット処理を行うことにより、レジスト液ＰＲがより拡散しやすくなる。
【００７１】
プリウェット処理工程Ｓ０２を行った後、第１の工程Ｓ１を行ってレジスト液ＰＲを塗布する場合、図７（ｂ）、図９（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、プリウェット処理工程Ｓ０２において、溶剤であるシンナーＰＷをウェハＷ表面の全面に拡散させ、図７（ｂ）、図９（ｃ）及び図１１（ｃ）に示すように、ウェハＷの表面上に溶剤であるシンナーＰＷの膜を作ってからレジスト液ＰＲをウェハＷ表面の略中心に供給し、図７（ｂ）、図９（ｄ）及び図１１（ｄ）に示すように、供給されたレジスト液ＰＲがウェハＷの径方向外周側に拡散する。ここで、溶剤として揮発性の高いシンナー等を使用する場合、溶剤であるシンナーＰＷでウェハＷ表面の全体を濡らした後レジスト液を塗布して拡散させる際に、溶剤であるシンナーＰＷがウェハＷの周辺部で気化してなくなってしまう。ウェハＷの周辺部で溶剤であるシンナーＰＷの膜がなくなると、ウェハＷの径方向中心側から外周側にレジスト液ＰＲが拡散させられる際に、周辺部でのレジスト液ＰＲは溶剤であるシンナーＰＷの膜で濡れている部分へ広がりやすくなってしまい、乾燥した部分にはレジスト液ＰＲが塗布されにくくなる。従って、図１１（ｄ）の点線で囲まれた領域Ｉに示すように、レジスト液が塗布されない領域が生じたり、レジスト膜の膜厚が一部で薄くなり、膜厚ムラが発生してしまう。このような膜厚ムラを発生させないためには、レジスト液を多量に供給しなければならない。
【００７２】
しかしながら、本実施の形態に係るレジスト塗布方法によれば、前述したように、第１の工程でプリウェット処理を略同時に行うことができるという効果だけでなく、第１の工程でプリウェット処理を略同時に行う際に、溶剤であるシンナーＰＷが揮発する前にレジスト液ＰＲの塗布が行われる。従って、レジスト液ＰＲがウェハＷ表面の径方向外周側に拡散する際に、ウェハＷの周辺部で溶剤であるシンナーＰＷが気化して乾燥した部分が生じることもなく、レジスト液ＰＲがウェハＷ表面上を一様に拡散し、膜厚ムラが発生することもない。よって、レジスト液を多量に供給しなくても膜厚ムラを発生させずにレジスト膜を形成することができるという作用効果を有する。
【００７３】
従って、本実施の形態に係るレジスト塗布方法によれば、略静止した基板（ウェハ）の略中心上に溶剤を供給する溶剤供給工程Ｓ０と、溶剤供給工程Ｓ０の後に、プリウェット処理を行うプリウェット処理工程を独立して行わず、基板（ウェハ）の略中心上であって溶剤の上にレジスト液を供給しつつ、第１の回転数で基板（ウェハ）を回転させる第１の工程Ｓ１を行うことによって、独立してプリウェット処理を行う際に問題となる、溶剤が基板（ウェハ）上で揮発して基板（ウェハ）の周辺部での乾燥部分が発生し、第１の工程で塗布するレジスト液が、その乾燥部分で塗布されないという現象が発生せず、より少ない供給量で、レジスト液を基板（ウェハ）全面に効率よく塗布することができ、基板（ウェハ）にレジストを塗布する際のレジスト液の消費量を削減することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、図７（ａ）に示すように、第１の工程において、ウェハＷの回転数を第１の回転数Ｖ１まで加速した直後のＢの時点において、レジスト液ＰＲをウェハＷ表面の略中心上に供給するが、レジスト液ＰＲが直接ウェハＷの表面を拡散せず、溶剤であるシンナーＰＷを介してウェハＷの表面を拡散すればよい。従って、レジスト液ＰＲは、第１の回転数Ｖ１まで加速されるウェハＷの回転数が第１の回転数Ｖ１に達する前に溶剤であるシンナーＰＷをウェハＷ表面の略中心上に供給してもよく、溶剤であるシンナーＰＷの粘度がレジスト液ＰＲに対して極めて小さい場合には、略静止した状態にあるウェハＷが第１の回転数Ｖ１まで加速され始める直前にレジスト液ＰＲの供給を開始してもよい。
【実施例】
【００７５】
次に、実施例により、本発明に係るレジスト塗布方法をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されて解釈されるものではない。
【００７６】
本実施例では、本発明の実施の形態に示したレジスト塗布装置ユニットＣＯＴを製造し、そのレジスト塗布装置ＣＯＴを用いて実験を行うことにより、その効果を検証した。
（実施例）
実施例として、表１に示した本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法の処理レシピに基づくレジスト塗布処理を行い、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量を０．７ｍｌ、０．６ｍｌ、０．５ｍｌ、０．４５ｍｌ、０．４ｍｌと減少させた場合における、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布が均一かどうかの評価を行った。膜厚の分布が均一か否かの判定は、目視により確認した。
【００７７】
【表１】
（比較例）
また、比較例として、表２に示した従来のレジスト塗布方法の処理レシピに基づくレジスト塗布処理を行い、実施例と同様に、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量を０．７ｍｌ、０．６ｍｌ、０．５ｍｌ、０．４５ｍｌ、０．４ｍｌと減少させた場合における、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布が均一か否かの評価を行った。膜厚の分布が均一か否かの判定は、目視により確認した。
【００７８】
【表２】
実施例及び比較例におけるレジスト塗布を行った場合の、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布が均一か否かの判定を行った結果を比較して、表３に示す。
【００７９】
【表３】
実施例においては、表３に示すように、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量が０．７〜０．４５ｍｌの場合には、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布を均一にすることができたが、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量が０．４ｍｌの場合には、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布を均一にすることはできなかった。
【００８０】
一方、比較例においては、表３に示すように、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量が０．７〜０．６ｍｌの場合には、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布を均一にすることができたが、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量が０．５〜０．４ｍｌの場合には、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布を均一にすることができなかった。
【００８１】
以上の結果より、従来ではレジスト膜の膜厚の分布を均一にするような良好なレジスト塗布を行うことができなかったレジスト液の供給量の範囲である０．５ｍｌ、０．４５ｍｌにおいても、本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うことによって、レジスト膜の膜厚の分布を均一にすることができるような良好なレジスト塗布を行うことができる。すなわち、本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うことによって、より少量のレジスト液の供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができることが、明らかになった。
【００８２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記した実施の形態では、レジスト液の塗布処理を例に採って説明したが、本発明は、レジスト液以外の他の塗布液、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Spin On Glass）膜、ＳＯＤ（Spin on Dielectric）膜などを形成する塗布液の塗布処理にも適用することができる。また、上記した実施の形態では、溶剤は、プリウェット処理を行うためのプリウェット溶剤であるが、プリウェット溶剤以外の溶剤であってもよく、例えば、塗布液を単に希釈するための溶剤であってもよく、また、基板と塗布液の基板への濡れ性を変化させるための溶剤であってもよく、基板の表面改質等を目的とした処理を行うための溶剤であってもよい。また、上記した実施の形態では、ウェハに塗布処理を行う例であったが、本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のレチクルなどの他の形状を有する基板、又は他の材質よりなる基板の塗布処理にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１ 塗布現像処理システム
１０ カセットステーション
１１ 処理ステーション
１２ インターフェース部
２０ カセット載置台
２０ａ 位置決め突起
２２ 主ウェハ搬送機構
２５ 案内レール
４６ ウェハ搬送装置
４７ 搬送基台
４８ 保持部材
４９ 筒状支持体
５０ ユニット底板
５２ スピンチャック
５４ 駆動モータ
５８ フランジ部材
６０ 昇降駆動手段
６２ 昇降ガイド手段
６４ 冷却ジャケット
８６ レジストノズル
８８ レジスト供給管
９０ レジストノズル待機部
９２ レジストノズルスキャンアーム
９４ ガイドレール
９６ 垂直支持部材
１００ ノズル保持体
１０１ 溶剤ノズル
１２０ リンスノズルスキャンアーム
１２２ 垂直支持部材
１２４ リンスノズル
１３０ 制御部
１３１ レジスト供給部
１３２ 溶剤供給部
ＣＯＴ レジスト塗布装置ユニット
ＣＲ ウェハカセット
ＤＥＶ 現像ユニット（現像装置）
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５ 処理ユニット群
ＰＲ レジスト液
ＰＷ シンナー（溶剤）
Ｗ ウェハ（基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板上にレジストを塗布するレジスト塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程では、例えば半導体ウェハ（以下「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成されている。このレジスト塗布処理では、回転中のウェハの表面上の略中心にノズルからレジスト液を供給し、遠心力によりウェハ上でレジストを拡散させることによってウェハの表面にレジスト液を塗布する、いわゆるスピンコーティング法が用いられている。
【０００３】
このスピンコーティング法では、例えばスピンチャックにより真空吸着によってウェハを固定保持した状態で、回転駆動手段によりスピンチャックとともにウェハを回転させ、ウェハの上方に配置されたレジストノズルからウェハ表面の回転中心にレジスト液を滴下する。滴下されたレジスト液は、遠心力によってウェハの径方向外周側に向かって広がり（拡散し）、その後レジスト液の滴下は停止するが、回転を継続してウェハの表面に広がったレジスト液の振り切り乾燥を行っている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０７９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のレジスト塗布方法を用いて、半導体ウェハ等の基板上に少量のレジスト液を供給してレジストの塗布を行う場合、次のような問題があった。
【０００６】
レジスト液を基板上に塗布する場合、レジスト液の塗布に先立ってシンナー等の溶剤でウェハ表面の表面全体を溶剤で濡らす、いわゆるプリウェット処理を行う。プリウェット処理を行うことにより、プリウェット処理が行われたウェハの表面上をレジストがより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液の供給量で均一なレジスト膜を形成することができ、より一層レジスト液の消費量を削減することができるからである。
【０００７】
一方、半導体デバイスのパターンの微細化と薄膜化とが要求されることから、そのようなフォトリソグラフィに適応できるレジスト液が種々開発されているが、レジスト液に種々の物性を具備することが要求されることから、レジスト液のコストが従来に増して高騰しつつあり、現状ではレジスト液は極めて高価なものとなっている。このため、レジスト液の消費量をより一層削減しなければならない状況にある。従って、プリウェット処理を行うことによっても、レジスト液の消費量を削減しなくてはならない。
【０００８】
ところが、基板にプリウェット処理を行ってからレジスト塗布を行う際、レジスト液が広がる前に、特に基板の周辺部分で溶剤の膜が気化してなくなってしまうという問題があった。溶剤の膜が気化してなくなってしまうと、基板の表面上をレジスト液を拡散させることが難しく、表面全体にレジスト液を塗布するのに、レジスト液を多量に供給しなければならないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト液の消費量を削減することができるレジスト塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１１】
第１の発明に係るレジスト塗布方法は、略静止した基板の略中心上に、溶剤を供給する溶剤供給工程と、前記溶剤供給工程の後に、前記基板の略中心上であって前記溶剤の上にレジスト液を供給しつつ、第１の回転数で前記基板を回転させる第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記第１の回転数よりも低い第２の回転数で前記基板を回転させる第２の工程と、前記第２の工程の後に、前記第１の回転数よりも低く前記第２の回転数よりも高い第３の回転数で前記基板を回転させる第３の工程とを有する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明に係るレジスト塗布方法において、前記溶剤は、前記基板をプリウェット処理するための溶剤であり、前記第１の工程において、前記溶剤を前記基板の中心側から外周側へ拡散させて前記基板をプリウェット処理することを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係るレジスト塗布方法において、前記溶剤の粘度は、前記レジストの粘度よりも小さいことを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか一つの発明に係るレジスト塗布方法において、前記第１の工程において、供給された前記レジスト液を前記基板の中心側から外周側へ拡散させ、前記第２の工程において、拡散した前記レジスト液の形状を整え、前記第３の工程において、前記基板上のレジスト液を振り切り、乾燥させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト塗布処理におけるレジスト液の消費量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うために用いるレジスト塗布装置を備える塗布現像システムの全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うために用いるレジスト塗布装置を備える塗布現像システムの全体構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うために用いるレジスト塗布装置を備える塗布現像システムの全体構成を示す背面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うためのレジスト塗布装置ユニットＣＯＴを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うためのレジスト塗布装置ユニットＣＯＴを示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うためのレジスト塗布ユニットＣＯＴの制御系の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法におけるレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態を、従来のレジスト塗布方法におけるレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態と合わせて示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を示す平面図である。
【図９】従来のレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を模式的に示す断面図である。
【図１１】従来のレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
図１乃至図３は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うために用いるレジスト塗布装置を備える塗布現像システムの全体構成を示す図であって、図１は平面図であり、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１８】
塗布現像処理システム１は、図１に示すように、基板としてウェハＷをウェハカセットＣＲで複数枚、例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入したり、あるいはシステムから搬出したり、ウェハカセットＣＲに対してウェハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつウェハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーション１１と、この処理ステーション１１に隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウェハＷを受け渡しするためのインターフェース部１２とを一体に接続した構成を有している。
【００１９】
カセットステーション１０では、図１に示すように、カセット載置台２０上の位置決め突起２０ａの位置に、複数個たとえば４個までのウェハカセットＣＲが、それぞれのウェハ出入口を処理ステーション１１側に向けてＸ方向に一列に載置され、このカセット配列方向（Ｘ方向）およびウェハカセットＣＲ内に収容されたウェハ配列方向（Ｚ方向：垂直方向）に移動可能なウェハ搬送体２１が各ウェハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。
【００２０】
さらにこのウェハ搬送体２１は、θ方向に回転自在に構成されており、後述するように処理ステーション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ３の多段ユニット部に属するアライメントユニットＡＬＩＭにもアクセスできるようになっている。
【００２１】
処理ステーション１１には、図１に示すように、ウェハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウェハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複数の組にわたって多段に配置されている。
【００２２】
主ウェハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウェハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されており、このモータの回転駆動力によって、回転軸を中心としてウェハ搬送装置４６と一体に回転し、それによりウェハ搬送装置４６は、θ方向に回転自在となっている。なお筒状支持体４９はモータによって回転される別の回転軸（図示せず）に接続するように構成してもよい。
【００２３】
ウェハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウェハＷの受け渡しを実現している。
【００２４】
また、図１に示すように、この例では、５つの処理ユニット群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５が配置可能な構成であり、第１および第２の処理ユニット群Ｇ１、Ｇ２の多段ユニットは、システム正面（図１において手前）側に配置され、第３の処理ユニット部Ｇ３の多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理ユニット群Ｇ４の多段ユニットはインターフェース部１２に隣接して配置され、第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットは背面側に配置されることが可能である。
【００２５】
図２に示すように、第１の処理ユニット群Ｇ１では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布装置ユニットＣＯＴおよび現像ユニットＤＥＶが下から順に２段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ２でも、２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布装置ユニットＣＯＴおよび現像ユニットＤＥＶが下から順に２段に重ねられている。これらのレジスト塗布装置ユニットＣＯＴは、レジスト液の排液が機械的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に応じて適宜上段に配置することももちろん可能である。
【００２６】
図３に示すように、第３の処理ユニット群Ｇ３では、ウェハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオープン型の処理ユニット、例えば冷却処理を行うクーリングユニットＣＯＬ、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニットＡＤ、位置合わせを行うアライメントユニットＡＬＩＭ、エクステンションユニットＥＸＴ、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニットＰＲＥＢＡＫＥおよび露光処理後の加熱処理を行うポストベーキングユニットＰＯＢＡＫＥが、下から順に例えば８段に重ねられている。
【００２７】
第４の処理ユニット群Ｇ４でも、オープン型の処理ユニット、例えばクーリングユニットＣＯＬ、エクステンション・クーリングユニットＥＸＴＣＯＬ、エクステンションユニットＥＸＴ、クーリングユニットＣＯＬ、プリベーキングユニットＰＲＥＢＡＫＥおよびポストベーキングユニットＰＯＢＡＫＥが下から順に、例えば８段に重ねられている。
【００２８】
このように処理温度の低いクーリングユニットＣＯＬ、エクステンション・クーリングユニットＥＸＴＣＯＬを下段に配置し、処理温度の高いベーキングユニットＰＲＥＢＡＫＥ、ポストベーキングユニットＰＯＢＡＫＥおよびアドヒージョンユニットＡＤを上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ランダムな多段配置としてもよい。
【００２９】
インターフェース部１２は、図１に示すように、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向についてはより小さなサイズに設定されている。そしてこのインターフェース部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと、定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、他方、背面部には周辺露光装置２３が配置され、さらに、中央部には、ウェハ搬送体２４が設けられている。このウェハ搬送体２４は、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ、ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセスするようになっている。ウェハ搬送体２４は、θ方向にも回転自在となるように構成されており、処理ステーション１１側の第４の処理ユニット群Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンションユニットＥＸＴや、さらには隣接する露光装置側のウェハ受け渡し台（図示せず）にもアクセスできるようになっている。
【００３０】
また塗布現像処理システム１では、図１に示すように、主ウェハ搬送機構２２の背面側にも破線で示した第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットが配置できるようになっているが、この第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットは、案内レール２５に沿って主ウェハ搬送機構２２からみて、側方へシフトできるように構成されている。したがって、この第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットを図示の如く設けた場合でも、案内レール２５に沿ってスライドすることにより、空間部が確保されるので、主ウェハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業が容易に行えるようになっている。
【００３１】
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うためのレジスト塗布装置ユニットＣＯＴについて説明する。図４及び図５は、レジスト塗布装置ユニットＣＯＴを示す断面図および平面図である。
【００３２】
レジスト塗布装置ユニットＣＯＴの中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウェハＷを固定保持した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５０ａに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介してたとえばエアシリンダよりなる昇降駆動手段６０及び昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面には例えばＳＵＳよりなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００３３】
レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック５２と主ウェハ搬送機構２２の保持部材４８との間でウェハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。
【００３４】
ウェハＷの表面にレジスト液を供給するためのレジストノズル８６は、レジスト供給管８８を介してレジスト供給部（後述する）に接続されている。このレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２の先端部にノズル保持体１００を介して着脱可能に取り付けられている。このレジストノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材９６と一体にＹ方向に移動するようになっている。
【００３５】
またレジストノズルスキャンアーム９２は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００３６】
さらに、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６の吐出口が溶媒雰囲気室の口９０ａに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００３７】
また、レジストノズルスキャンアーム９２の先端部（ノズル保持体１００）には、ウェハ表面へのレジスト液の供給に先立ってウェハ表面にウェハ表面を濡らすための溶剤例えばシンナーを供給する溶剤ノズル１０１が取り付けられている。この溶剤ノズル１０１は図示しない溶剤供給管を介して後述する溶剤供給部に接続されている。溶剤ノズル１０１とレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２のＹ移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられている。
【００３８】
さらに、ガイドレール９４上には、レジストノズルスキャンアーム９２を支持する垂直支持部材９６だけでなく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材１２２も設けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャンアーム１２０およびリンスノズル１２４はカップＣＰの側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャック５２に設置されているウェハＷの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線運動するようになっている。
【００３９】
図６はレジスト塗布ユニットＣＯＴの制御系の構成を示す図である。
【００４０】
制御部１３０は、レジスト塗布装置ユニットＣＯＴ内の各部を制御するもので、例えば駆動モータ５４の駆動を制御する他、レジスト供給部１３１や溶剤供給部１３２等を制御する。具体的には、制御部１３０は、駆動モータ５４の回転速度を数段階、例えば後述するようにレジスト塗布時に３段階に制御する。また、制御部１３０は、レジスト供給部１３１からレジストノズル８６へのレジスト液の供給や、溶剤供給部１３２から溶剤ノズル１０１への溶剤、例えばシンナーの供給を制御している。
【００４１】
次に、図４、図５、図７及び図８を参照し、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、レジスト塗布装置ユニットＣＯＴにおけるレジスト塗布の動作を説明する。図７は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法におけるレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態を、従来のレジスト塗布方法におけるレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態と合わせて示すグラフである。図７（ａ）は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法における回転制御の状態を示すグラフであり、図７（ｂ）は、従来のレジスト塗布方法における回転制御の状態を示すグラフである。図８は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を示す平面図である。なお、図７における各工程の時間の長さは、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の時間の長さに対応していない。同様に、図７における回転数も、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の回転数に対応していない。
【００４２】
図４に示すように、主ウェハ搬送機構２２の保持部材４８によってレジスト塗布装置ユニットＣＯＴのカップＣＰの真上までウェハＷが搬送されると、そのウェハＷは、例えばエアシリンダよりなる昇降駆動手段６０及び昇降ガイド手段６２によって上昇してきたスピンチャック５２によって真空吸着される。主ウェハ搬送機構２２はウェハＷをスピンチャック５２に真空吸着させた後、保持部材４８をレジスト塗布装置ユニットＣＯＴ内から引き戻し、レジスト塗布装置ユニットＣＯＴへのウェハＷの受け渡しを終了する。
【００４３】
次に、スピンチャック５２は、ウェハＷがカップＣＰ内の定位置になるように、下降し、駆動モータ５４によってスピンチャック５２の回転駆動が開始される。
【００４４】
次に、レジストノズル待機部９０からのノズル保持体１００の移動が開始される。ノズル保持体１００の移動はＹ方向に沿って行われる。
【００４５】
溶剤ノズル１０１の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウェハＷの中心）上に到達したところで、溶剤、例えばシンナーを回転するウェハＷの表面に供給する。ウェハ表面に供給された溶剤は、遠心力によってウェハ中心からのその周囲全域にむらなく広がる。
【００４６】
次に、ノズル保持体１００は、レジストノズル８６の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウェハＷの中心）上に到達するまでＹ方向に移動され、レジストノズル８６の吐出口からレジスト液ＰＲが、回転するウェハＷの表面の中心に滴下され、ウェハＷ表面へのレジスト塗布が行われる。
【００４７】
本実施の形態では、制御部１３０によりウェハＷの回転数（即ち、駆動モータ５４の回転数）及びノズルからの溶剤又はレジスト液の吐出を制御し、図７（ａ）に示す、Ｓ０乃至Ｓ３の工程を実施する。なお、図７（ａ）に示すＳ１乃至Ｓ３の工程は、本発明における第１の工程乃至第３の工程のそれぞれに相当する。また、図８（ａ）乃至図８（ｃ）のそれぞれは、図７（ａ）に示すＡ、Ｂ、Ｃの時点におけるウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。
【００４８】
始めに、図７（ａ）のＳ０に示す溶剤供給工程を行う。溶剤供給工程は、略静止した基板の略中心上に、溶剤を供給する工程である。具体的には、図７（ａ）のＡの時点で、ウェハＷを回転させないか、又は０〜５０ｒｐｍの回転数の状態で、溶剤ノズル１０１からウェハＷの略中央に溶剤であるシンナーＰＷを供給する。また、図８（ａ）は、図７（ａ）のＡの時点におけるウェハＷの状態を示す平面図である。
【００４９】
図８（ａ）に示すように、溶剤供給工程Ｓ０において、溶剤であるシンナーＰＷは、基板が略静止しているため、遠心力が働かないか又は働く遠心力が弱く、ウェハＷの略中央に留まっている。また、溶剤供給工程Ｓ０で供給する溶剤であるシンナーＰＷの供給量は、後に第１の工程でレジスト液ＰＲがウェハＷの径方向外周側に拡散させられるのと略同時又は若干速く、溶剤であるシンナーＰＷがウェハＷの径方向外周側に拡散させられ、ウェハＷの表面全体に拡散させられるのに十分な供給量であればよく、例えば０．５ｍｌである。
【００５０】
次に、図７（ａ）のＳ１に示す第１の工程を行う。第１の工程Ｓ１は、溶剤供給工程Ｓ０の後に、基板（ウェハＷ）の略中心上であって溶剤ＰＷの上にレジスト液ＰＲを供給しつつ、第１の回転数Ｖ１で基板（ウェハＷ）を回転させ、溶剤を基板の中心側から外周側へ拡散させて基板（ウェハＷ）をプリウェット処理し、供給されたレジスト液を基板（ウェハＷ）の中心側から外周側へ拡散させる工程である。具体的には、図７（ａ）のＳ１に示すように、ウェハＷを２０００〜４０００ｒｐｍ、より好ましくは２５００ｒｐｍの回転数（第１の回転数Ｖ１）まで加速し、回転させながら、例えば２秒間、レジストノズル８６からウェハＷの略中心上にレジスト液ＰＲを供給してウェハＷの径方向外周側に拡散させながら塗布する。また、図８（ｂ）は、図７（ａ）のＢの時点、すなわち第１の工程Ｓ１において、ウェハＷを第１の回転数Ｖ１で回転させながら、ウェハＷ上にレジスト液ＰＲの供給を開始した直後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００５１】
図８（ｂ）に示すように、レジスト液ＰＲは、基板（ウェハＷ）の略中心上であって溶剤であるシンナーＰＷの上に供給される。また、この後、基板（ウェハＷ）が第１の回転数Ｖ１で回転することにより、溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲに遠心力が働き、溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲが基板（ウェハＷ）の径方向中央側から外周側へ拡散させられる。
【００５２】
ここで、ウェハＷの径方向外周側に拡散させられるレジスト液ＰＲの外周は、後述するように、ウェハＷの周辺部での溶剤であるシンナーＰＷの膜が形成されているので、ウェハＷの外周まで到達する。すなわち、第１の工程Ｓ１においてレジスト液ＰＲをウェハＷの全面に拡散させるために供給する供給量は、従来のプリウェット処理を行う場合の供給量の半分程度の量である。具体的には、第１の工程Ｓ１で、ウェハＷの表面の中心側に供給されるレジスト液の供給量は、例えば０．５ｍｌであり、従来の供給量である１．０ｍｌの半分である。
【００５３】
次に、図７（ａ）のＳ２に示す第２の工程を行う。第２の工程Ｓ２は、第１の工程Ｓ１の後に、第１の回転数Ｖ１よりも低い第２の回転数Ｖ２で基板（ウェハＷ）を回転させ、拡散したレジスト液ＰＲの形状を整える工程である。具体的には、図７（ａ）のＳ２に示すように、ウェハＷを５０〜２０００ｒｐｍ、より好ましくは１００ｒｐｍの回転数（第２の回転数Ｖ２）に減速し、回転させる。第２の工程Ｓ２を行う時間としては、例えば１秒程度が好ましい。また、図８（ｃ）は、第２の工程Ｓ２が行われた後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００５４】
図８（ｃ）に示すように、第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの外周まで到達したレジスト液ＰＲの外周は、第２の工程Ｓ２においても、第１の工程Ｓ１における場合と略同じ位置にある。また、拡散したレジスト液ＰＲの外周では、レジスト液ＰＲが外周に溜まり厚さが増大することによって、レジスト液ＰＲの形状が整えられる。
【００５５】
次に、第３の工程Ｓ３を行う。第３の工程Ｓ３は、第２の工程Ｓ２の後に、第１の回転数Ｖ１よりも低く第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３で基板（ウェハＷ）を回転させ、基板上のレジスト液ＰＲを振り切り、乾燥させる工程である。具体的には、図７（ａ）に示すように、ウェハＷを１０００〜２０００ｒｐｍ、より好ましくは１５００ｒｐｍの回転数（第３の回転数Ｖ３）に加速し、回転させながら、例えば３０秒間、レジスト液ＰＲの振り切り乾燥を行う。
【００５６】
上記したように、第１の工程Ｓ１、すなわちレジスト液ＰＲの供給時にウェハＷを比較的高回転数である第１の回転数Ｖ１で回転させることにより、プリウェット処理と相俟って、ウェハＷの表面にマクロ的に均一にレジスト液ＰＲを進展又は拡散させることができる。
【００５７】
また、その後の第３の工程Ｓ３におけるレジスト液ＰＲの振り切り乾燥時には、第２の工程Ｓ２において、すなわちウェハＷを第１の回転数Ｖ１よりも低い回転数である第２の回転数Ｖ２で回転させているので、ウェハＷの表面全面にミクロ的にも均一にレジスト液ＰＲを伸展又は拡散させることができるとともに、より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト塗布処理におけるレジスト液の消費量を削減することができる。
【００５８】
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、第３の工程Ｓ３であるレジスト液ＰＲの振り切り乾燥時に、ウェハＷの表面にミクロ的にも均一にレジスト液ＰＲを伸展又は拡散させることができる作用効果、また、第１の工程Ｓ１において、より少ない供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト塗布処理におけるレジスト液の消費量を削減することができる効果について、説明する。
【００５９】
始めに、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、第３の工程Ｓ３であるレジスト液の振り切り乾燥時に、ウェハＷの表面にミクロ的にも均一にレジスト液ＰＲを拡散させることができる作用効果について、説明する。
【００６０】
例えば、回路パターン等の下地膜が形成されたウェハＷのように、ウェハＷの表面上に凹凸の溝が生じている場合を考える。この場合、従来のように振り切り乾燥時にウェハＷをレジスト塗布時の回転数（第１の回転数Ｖ１）と同じ或いは第１の回転数Ｖ１よりも高い回転数で回転させると、例えばウェハＷの表面上を遠心力によりウェハＷの径方向外周側に拡散するレジスト液が凹凸の溝に十分に入り込まなくなり、凹凸の溝に形成されるレジストの膜厚が、他の位置に形成されたレジストの膜厚と比べて薄くなる。
【００６１】
これに対して本実施の形態に係るレジスト塗布方法では、振り切り乾燥時にウェハＷをレジスト塗布時の回転数（第１の回転数Ｖ１）よりも低い回転数（第２の回転数Ｖ２）で回転させているので、ウェハＷの表面をウェハＷの径方向外周側に拡散するレジスト液ＰＲが凹凸の溝にも均一に入り込み、ウェハＷの表面に均一にレジスト液ＰＲを拡散させることができる。
【００６２】
よって、本実施の形態に係るレジスト塗布方法によれば、凹凸を有するウェハＷの表面にマクロ的にもミクロ的にもレジスト膜を均一に形成することができる。
【００６３】
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、第１の工程Ｓ１において、より少ない供給量で、レジスト液ＰＲをウェハＷ全面に効率よく塗布することができ、レジスト液ＰＲの消費量を削減することができる効果について、図７乃至図１１を参照し、図７（ａ）、図８及び図１０に示す本実施の形態に係るレジスト塗布方法を、図７（ｂ）、図９及び図１１に示す従来のレジスト塗布方法と比較しながら説明する。図９は、従来のレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を示す平面図である。図１０は、本実施の形態に係るレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を模式的に示す断面図である。図１１は、従来のレジスト塗布方法を行う際の、ウェハ上のレジスト液の状態を模式的に示す断面図である。図９（ａ）乃至図９（ｄ）は、図７（ｂ）におけるＡ１´、Ａ２´、Ｂ´、Ｃ´の時点におけるウェハ上のレジスト液の状態を示す。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、図７（ａ）におけるＡ、Ｂ、Ｃの時点におけるウェハ上のレジスト液の状態を示す。図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）は、図７（ｂ）におけるＡ１´、Ａ２´、Ｂ´、Ｃ´の時点におけるウェハ上のレジスト液の状態を示す。
【００６４】
始めに、溶剤供給工程Ｓ０のＡの時点における溶剤であるシンナーＰＷの状態を説明する。図１０（ａ）は、Ａの時点におけるウェハＷ上の溶剤であるシンナーＰＷの状態を示す。Ａの時点において、溶剤であるシンナーＰＷは、ウェハＷが略静止しているため、遠心力が働かないか又は働く遠心力が弱く、ウェハＷの略中央に留まっている。
【００６５】
次に、第１の工程Ｓ１のＢの時点における溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲの状態を説明する。図１０（ｂ）は、Ｂの時点におけるウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。Ｂの時点においては、ウェハＷは、回転数が第１の回転数Ｖ１に達した直後であり、ウェハＷ表面の中心上の溶剤であるシンナーＰＷには、遠心力が働き始め、溶剤であるシンナーＰＷは、ウェハＷ表面の径方向中心側から外周側へ拡散し始める。また、ウェハＷ表面の中心上に溶剤であるシンナーＰＷの上に供給されるレジスト液ＰＲには、十分な遠心力が働いておらず、レジスト液ＰＲは、ウェハＷ表面の中心上に溜まっている。
【００６６】
その後、第１の工程Ｓ１を行うことにより、ウェハＷ表面の中心上の溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲに十分な遠心力が働き、溶剤であるシンナーＰＷ及びレジスト液ＰＲがウェハＷの径方向中心側から外周側へ拡散させられる。図１０（ｃ）は、第２の工程Ｓ２のＣの時点におけるウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。第２の工程Ｓ２において、第１の回転数Ｖ１よりも低い回転数である第２の回転数Ｖ２に減速し、第２の回転数Ｖ２でウェハＷを回転させるため、第２の工程Ｓ２においてレジスト液ＰＲに作用する遠心力は、第１の工程Ｓ１における遠心力よりも小さくなる。そのため、レジスト液ＰＲは、ウェハＷに接する下側では、ウェハＷの径方向外周側への拡散が止まった状態にある。
【００６７】
溶剤であるシンナーＰＷは、レジスト液ＰＲよりも基板（ウェハＷ）に対しての濡れ性が高い。従って、第１の工程Ｓ１においては、溶剤であるシンナーＰＷが、レジスト液ＰＲよりも先にウェハＷの径方向外周側へ拡散する。すなわち、基板（ウェハＷ）の略全面に亘って、レジスト液ＰＲがウェハＷの径方向外周側へ拡散するよりも先に、溶剤であるシンナーＰＷで基板（ウェハＷ）の表面を濡らすことができる。従って、本実施の形態では、基板（ウェハＷ）の略中心上であって溶剤であるシンナーＰＷの上にレジスト液ＰＲを供給することによって、プリウェット処理を行いながらレジスト液ＰＲを拡散させることができる。
【００６８】
このようにプリウェット処理工程を独立して行わなくても第１の工程Ｓ１を行うことによってプリウェット処理を行うことができるため、予め独立してプリウェット処理工程を行う従来の場合に比べて溶剤であるシンナーＰＷの気化が抑制され、ウェハＷの周辺部までレジスト液ＰＲがより拡散しやすくなり、従来の場合に比べてより少量のレジスト液ＰＲの供給量で均一なレジスト膜を形成することができ、レジスト液ＰＲの消費量を削減することができる。
【００６９】
また、本実施の形態において、レジスト液ＰＲよりも粘度が低い溶剤ＰＷを用いることによって、溶剤ＰＷがレジスト液ＰＲよりも先にウェハＷの径方向外周側へ拡散する効果を高めることができる。
【００７０】
一方、従来のレジスト塗布方法においては、図７（ｂ）に示すように、溶剤供給工程Ｓ０１と第１の工程Ｓ１との間に、プリウェット処理工程Ｓ０２を有する。プリウェット処理工程は、レジスト液ＰＲの塗布に先立ってシンナー等の溶剤でウェハＷ表面の表面全体を濡らす、いわゆるプリウェット処理を行う工程である。図７（ｂ）、図９（ａ）及び図１１（ａ）に示す溶剤供給工程Ｓ０１を行った後、図７（ｂ）、図９（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、ウェハＷを０〜２０００ｒｐｍ、より好ましくは１０００ｒｐｍの回転数（プリウェット回転数Ｖ０）まで加速し、回転させながら、例えば０．１秒間、溶剤ノズル１０１からウェハＷの略中央に溶剤であるシンナーＰＷを供給してウェハＷの径方向外周側に拡散させ、ウェハＷの表面が溶剤で濡れた状態にする。プリウェット処理を行うことにより、レジスト液ＰＲがより拡散しやすくなる。
【００７１】
プリウェット処理工程Ｓ０２を行った後、第１の工程Ｓ１を行ってレジスト液ＰＲを塗布する場合、図７（ｂ）、図９（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、プリウェット処理工程Ｓ０２において、溶剤であるシンナーＰＷをウェハＷ表面の全面に拡散させ、図７（ｂ）、図９（ｃ）及び図１１（ｃ）に示すように、ウェハＷの表面上に溶剤であるシンナーＰＷの膜を作ってからレジスト液ＰＲをウェハＷ表面の略中心に供給し、図７（ｂ）、図９（ｄ）及び図１１（ｄ）に示すように、供給されたレジスト液ＰＲがウェハＷの径方向外周側に拡散する。ここで、溶剤として揮発性の高いシンナー等を使用する場合、溶剤であるシンナーＰＷでウェハＷ表面の全体を濡らした後レジスト液を塗布して拡散させる際に、溶剤であるシンナーＰＷがウェハＷの周辺部で気化してなくなってしまう。ウェハＷの周辺部で溶剤であるシンナーＰＷの膜がなくなると、ウェハＷの径方向中心側から外周側にレジスト液ＰＲが拡散させられる際に、周辺部でのレジスト液ＰＲは溶剤であるシンナーＰＷの膜で濡れている部分へ広がりやすくなってしまい、乾燥した部分にはレジスト液ＰＲが塗布されにくくなる。従って、図１１（ｄ）の点線で囲まれた領域Ｉに示すように、レジスト液が塗布されない領域が生じたり、レジスト膜の膜厚が一部で薄くなり、膜厚ムラが発生してしまう。このような膜厚ムラを発生させないためには、レジスト液を多量に供給しなければならない。
【００７２】
しかしながら、本実施の形態に係るレジスト塗布方法によれば、前述したように、第１の工程でプリウェット処理を略同時に行うことができるという効果だけでなく、第１の工程でプリウェット処理を略同時に行う際に、溶剤であるシンナーＰＷが揮発する前にレジスト液ＰＲの塗布が行われる。従って、レジスト液ＰＲがウェハＷ表面の径方向外周側に拡散する際に、ウェハＷの周辺部で溶剤であるシンナーＰＷが気化して乾燥した部分が生じることもなく、レジスト液ＰＲがウェハＷ表面上を一様に拡散し、膜厚ムラが発生することもない。よって、レジスト液を多量に供給しなくても膜厚ムラを発生させずにレジスト膜を形成することができるという作用効果を有する。
【００７３】
従って、本実施の形態に係るレジスト塗布方法によれば、略静止した基板（ウェハ）の略中心上に溶剤を供給する溶剤供給工程Ｓ０と、溶剤供給工程Ｓ０の後に、プリウェット処理を行うプリウェット処理工程を独立して行わず、基板（ウェハ）の略中心上であって溶剤の上にレジスト液を供給しつつ、第１の回転数で基板（ウェハ）を回転させる第１の工程Ｓ１を行うことによって、独立してプリウェット処理を行う際に問題となる、溶剤が基板（ウェハ）上で揮発して基板（ウェハ）の周辺部での乾燥部分が発生し、第１の工程で塗布するレジスト液が、その乾燥部分で塗布されないという現象が発生せず、より少ない供給量で、レジスト液を基板（ウェハ）全面に効率よく塗布することができ、基板（ウェハ）にレジストを塗布する際のレジスト液の消費量を削減することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、図７（ａ）に示すように、第１の工程において、ウェハＷの回転数を第１の回転数Ｖ１まで加速した直後のＢの時点において、レジスト液ＰＲをウェハＷ表面の略中心上に供給するが、レジスト液ＰＲが直接ウェハＷの表面を拡散せず、溶剤であるシンナーＰＷを介してウェハＷの表面を拡散すればよい。従って、レジスト液ＰＲは、第１の回転数Ｖ１まで加速されるウェハＷの回転数が第１の回転数Ｖ１に達する前に溶剤であるシンナーＰＷをウェハＷ表面の略中心上に供給してもよく、溶剤であるシンナーＰＷの粘度がレジスト液ＰＲに対して極めて小さい場合には、略静止した状態にあるウェハＷが第１の回転数Ｖ１まで加速され始める直前にレジスト液ＰＲの供給を開始してもよい。
【実施例】
【００７５】
次に、実施例により、本発明に係るレジスト塗布方法をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されて解釈されるものではない。
【００７６】
本実施例では、本発明の実施の形態に示したレジスト塗布装置ユニットＣＯＴを製造し、そのレジスト塗布装置ＣＯＴを用いて実験を行うことにより、その効果を検証した。
（実施例）
実施例として、表１に示した本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法の処理レシピに基づくレジスト塗布処理を行い、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量を０．７ｍｌ、０．６ｍｌ、０．５ｍｌ、０．４５ｍｌ、０．４ｍｌと減少させた場合における、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布が均一かどうかの評価を行った。膜厚の分布が均一か否かの判定は、目視により確認した。
【００７７】
【表１】
（比較例）
また、比較例として、表２に示した従来のレジスト塗布方法の処理レシピに基づくレジスト塗布処理を行い、実施例と同様に、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量を０．７ｍｌ、０．６ｍｌ、０．５ｍｌ、０．４５ｍｌ、０．４ｍｌと減少させた場合における、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布が均一か否かの評価を行った。膜厚の分布が均一か否かの判定は、目視により確認した。
【００７８】
【表２】
実施例及び比較例におけるレジスト塗布を行った場合の、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布が均一か否かの判定を行った結果を比較して、表３に示す。
【００７９】
【表３】
実施例においては、表３に示すように、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量が０．７〜０．４５ｍｌの場合には、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布を均一にすることができたが、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量が０．４ｍｌの場合には、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布を均一にすることはできなかった。
【００８０】
一方、比較例においては、表３に示すように、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量が０．７〜０．６ｍｌの場合には、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布を均一にすることができたが、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量が０．５〜０．４ｍｌの場合には、塗布されたレジスト膜の膜厚の分布を均一にすることができなかった。
【００８１】
以上の結果より、従来ではレジスト膜の膜厚の分布を均一にするような良好なレジスト塗布を行うことができなかったレジスト液の供給量の範囲である０．５ｍｌ、０．４５ｍｌにおいても、本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うことによって、レジスト膜の膜厚の分布を均一にすることができるような良好なレジスト塗布を行うことができる。すなわち、本発明の実施の形態に係るレジスト塗布方法を行うことによって、より少量のレジスト液の供給量で、レジスト液をウェハ全面に効率よく塗布することができることが、明らかになった。
【００８２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記した実施の形態では、レジスト液の塗布処理を例に採って説明したが、本発明は、レジスト液以外の他の塗布液、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Spin On Glass）膜、ＳＯＤ（Spin on Dielectric）膜などを形成する塗布液の塗布処理にも適用することができる。また、上記した実施の形態では、溶剤は、プリウェット処理を行うためのプリウェット溶剤であるが、プリウェット溶剤以外の溶剤であってもよく、例えば、塗布液を単に希釈するための溶剤であってもよく、また、基板と塗布液の基板への濡れ性を変化させるための溶剤であってもよく、基板の表面改質等を目的とした処理を行うための溶剤であってもよい。また、上記した実施の形態では、ウェハに塗布処理を行う例であったが、本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のレチクルなどの他の形状を有する基板、又は他の材質よりなる基板の塗布処理にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１ 塗布現像処理システム
１０ カセットステーション
１１ 処理ステーション
１２ インターフェース部
２０ カセット載置台
２０ａ 位置決め突起
２２ 主ウェハ搬送機構
２５ 案内レール
４６ ウェハ搬送装置
４７ 搬送基台
４８ 保持部材
４９ 筒状支持体
５０ ユニット底板
５２ スピンチャック
５４ 駆動モータ
５８ フランジ部材
６０ 昇降駆動手段
６２ 昇降ガイド手段
６４ 冷却ジャケット
８６ レジストノズル
８８ レジスト供給管
９０ レジストノズル待機部
９２ レジストノズルスキャンアーム
９４ ガイドレール
９６ 垂直支持部材
１００ ノズル保持体
１０１ 溶剤ノズル
１２０ リンスノズルスキャンアーム
１２２ 垂直支持部材
１２４ リンスノズル
１３０ 制御部
１３１ レジスト供給部
１３２ 溶剤供給部
ＣＯＴ レジスト塗布装置ユニット
ＣＲ ウェハカセット
ＤＥＶ 現像ユニット（現像装置）
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５ 処理ユニット群
ＰＲ レジスト液
ＰＷ シンナー（溶剤）
Ｗ ウェハ（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略静止した基板の略中心上に、溶剤を供給する溶剤供給工程と、
前記溶剤供給工程の後に、前記基板の略中心上であって前記溶剤の上にレジスト液を供給しつつ、第１の回転数で前記基板を回転させる第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記第１の回転数よりも低い第２の回転数で前記基板を回転させる第２の工程と、
前記第２の工程の後に、前記第１の回転数よりも低く前記第２の回転数よりも高い第３の回転数で前記基板を回転させる第３の工程と
を有するレジスト塗布方法。
【請求項２】
前記溶剤は、前記基板をプリウェット処理するための溶剤であり、
前記第１の工程において、前記溶剤を前記基板の中心側から外周側へ拡散させて前記基板をプリウェット処理することを特徴とする請求項１に記載のレジスト塗布方法。
【請求項３】
前記溶剤の粘度は、前記レジストの粘度よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のレジスト塗布方法。
【請求項４】
前記第１の工程において、供給された前記レジスト液を前記基板の中心側から外周側へ拡散させ、
前記第２の工程において、拡散した前記レジスト液の形状を整え、
前記第３の工程において、前記基板上のレジスト液を振り切り、乾燥させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項１】
略静止した基板の略中心上に、溶剤を供給する溶剤供給工程と、
前記溶剤供給工程の後に、前記基板の略中心上であって前記溶剤の上にレジスト液を供給しつつ、第１の回転数で前記基板を回転させる第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記第１の回転数よりも低い第２の回転数で前記基板を回転させる第２の工程と、
前記第２の工程の後に、前記第１の回転数よりも低く前記第２の回転数よりも高い第３の回転数で前記基板を回転させる第３の工程と
を有するレジスト塗布方法。
【請求項２】
前記溶剤は、前記基板をプリウェット処理するための溶剤であり、
前記第１の工程において、前記溶剤を前記基板の中心側から外周側へ拡散させて前記基板をプリウェット処理することを特徴とする請求項１に記載のレジスト塗布方法。
【請求項３】
前記溶剤の粘度は、前記レジストの粘度よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のレジスト塗布方法。
【請求項４】
前記第１の工程において、供給された前記レジスト液を前記基板の中心側から外周側へ拡散させ、
前記第２の工程において、拡散した前記レジスト液の形状を整え、
前記第３の工程において、前記基板上のレジスト液を振り切り、乾燥させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２０７７８８（Ｐ２０１０−２０７７８８Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６０２４１（Ｐ２００９−６０２４１）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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