塗布処理方法、塗布処理装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
【課題】レジスト液などの塗布液をスピンコーティングにより塗布するにあたって、塗布液の消費量を抑え、かつ塗布膜の膜厚について高い面内均一性を得る。
【解決手段】先ずウェハＷの中心部に溶剤Ｓ１を供給し、ウェハＷの表面をプリウェットする。続いて第１の工程において、ウェハＷを第１の回転数まで加速回転させ、回転中のウェハＷの中心部へレジスト液Ｒを供給する。その後第２の工程において、ウェハＷを第２の回転数まで減速回転させ、回転中のウェハＷの周辺部に溶剤Ｓ２を供給する。そして第２の工程でレジスト液ＲをウェハＷの端まで拡散させる。その後第３の工程において、ウェハＷを第２の回転数よりも高い第３の回転数まで加速させ、ウェハＷ上のレジスト液Ｒを乾燥させる。
【解決手段】先ずウェハＷの中心部に溶剤Ｓ１を供給し、ウェハＷの表面をプリウェットする。続いて第１の工程において、ウェハＷを第１の回転数まで加速回転させ、回転中のウェハＷの中心部へレジスト液Ｒを供給する。その後第２の工程において、ウェハＷを第２の回転数まで減速回転させ、回転中のウェハＷの周辺部に溶剤Ｓ２を供給する。そして第２の工程でレジスト液ＲをウェハＷの端まで拡散させる。その後第３の工程において、ウェハＷを第２の回転数よりも高い第３の回転数まで加速させ、ウェハＷ上のレジスト液Ｒを乾燥させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の塗布処理方法、塗布処理装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば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ー工程では、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。
【０００３】
上述のレジスト塗布処理では、回転中のウェハの表面上の中心部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液を拡散することによってウェハの表面にレジスト液を塗布する、いわゆるスピン塗布法が多く用いられている。また、このスピン塗布法において、レジスト液をより均一に塗布する方法として、例えばウェハ上にレジスト液の溶剤を供給してプリウェットした後、ウェハを第１の回転数で高速回転させて、この回転中のウェハにレジスト液を供給し、続いてウェハの回転を第２の回転数まで一旦減速して、ウェハ上のレジスト液を平坦化し、その後ウェハの回転を第３の回転数まで再び上げて、ウェハ上のレジスト液を乾燥させる方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６０７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、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ーに適応できるレジスト液が種々開発されているが、レジスト液に厳しい物性が要求されることから、レジスト液のコストが以前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のものとなっている。このためレジスト液の消費量をより一層抑えなければならない状況にある。
【０００６】
しかしながら、レジスト液の供給量を少量にした場合に、上述の塗布方法を用いると、ウェハを第１の回転数で回転させる間にレジスト液が乾燥して流動性が低くなるため、レジスト液はウェハの端まで完全に拡がらないことがわかった。そしてこの場合、次の第２及び第３の回転数によって、レジスト液がかろうじてウェハ全面に拡がることが確認されている。このような場合、第１の回転数の回転により拡散するレジスト液と、第２及び第３の回転数の回転により拡散するレジスト液との膜厚が異なり、同心円状にむらが生じることがわかった。例えば直径が３００ｍｍのウェハの場合、半径が１２０ｍｍとなる円周を境に、外側と内側ではレジスト膜の膜厚が異なり、膜厚の面内均一性が低くなっている。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レジスト液などの塗布液をスピンコーティングにより塗布するにあたって、塗布液の消費量を抑え、かつ塗布膜の膜厚について高い面内均一性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板に塗布液の溶剤を供給して基板表面を溶剤で被覆した後に、当該基板に対して塗布液を塗布する方法であって、前記溶剤を供給した後、基板を第１の回転数まで加速回転させ、基板表面上の中心部に塗布液を供給する第１の工程と、その後、基板を前記第１の回転数よりも遅い第２の回転数まで減速させ、当該第２の回転数で基板を回転させる第２の工程と、その後、基板を前記第２の回転数よりも速い第３の回転数まで加速させ、当該第３の回転数で基板を回転させる第３の工程と、を有し、前記第２の工程時に、前記基板表面上の中心部に供給された塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給することを特徴としている。
【０００９】
例えば塗布液の供給量を少量にした場合、第１の工程の前に基板表面のプリウェット用に供給した溶剤が乾燥することにより、第１の工程時に塗布液が基板の端まで拡がらない場合でも、本発明によれば、第２の工程時に、塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して溶剤を供給しているので、この溶剤によって塗布液の流動性が向上し、塗布液を基板の端まで円滑に拡げることができる。また、第２の工程において、ウェハの低速回転中に溶剤が供給されるので、この溶剤が乾燥しない。そうすると、基板上に形成される塗布膜に従来のように同心円状のむらが発生せず、塗布膜の膜厚の面内均一性が高くなる。すなわち、少量の塗布液でありながら膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【００１０】
前記第１の工程時にも、前記塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給してもよい。これによって、第１の工程中に塗布液をより広い範囲に拡げることができる。その結果、より少量の塗布液で膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【００１１】
別の観点による本発明は、基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板に所定のタイミングで塗布液を供給する塗布液ノズルと、基板に所定のタイミングで塗布液の溶剤を供給する溶剤ノズルと、基板を保持して基板を所定の速度で回転させる回転保持部と、前記溶剤ノズルにより前記溶剤を基板に供給した後、前記回転保持部により基板を第１の回転数まで基板を第１の回転数まで加速回転させ、前記塗布液ノズルにより基板表面上の中心部に塗布液を供給する第１の工程と、その後、基板を前記第１の回転数よりも遅い第２の回転数まで減速させ、当該第２の回転数で基板を回転させる第２の工程と、その後、基板を前記第２の回転数よりも速い第３の回転数まで加速させ、当該第３の回転数で基板を回転させる第３の工程と、を実行し、前記第２の工程時に、前記基板表面上の中心部に供給された塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給するように前記塗布液ノズル、前記溶剤ノズル及び前記回転保持部の動作を制御する制御部と、を有することを特徴としている。
【００１２】
前記制御部は、前記第１の工程時にも、前記塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給するように前記溶剤ノズルの動作を制御してもよい。
【００１３】
また別の観点による本発明によれば、前記の塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００１４】
さらに別の観点による本発明によれば、前記のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板表面上の周辺部を被覆した溶剤によって、基板に供給される塗布液が円滑に基板の端まで拡がるため、塗布液の供給量を少量にした場合でも、基板上に形成される塗布膜の膜厚の面内均一性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布処理方法を実施するための塗布処理装置としてのレジスト塗布装置を搭載した、塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。
【００１７】
塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられている露光装置（図示せず）との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション４とを一体に接続した構成を有している。
【００１８】
カセットステーション２には、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。
【００１９】
ウェハ搬送体７は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温度調節装置６０やウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１に対してもアクセスできる。
【００２０】
カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置Ａ１が設けられており、第１の搬送装置Ａ１の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第１の搬送アーム１０が設けられている。第１の搬送アーム１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置Ａ２が設けられており、第２の搬送装置Ａ２の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第２の搬送アーム１１が設けられている。第２の搬送アーム１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００２１】
図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばウェハＷに塗布液としてのレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３、２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０、４１がそれぞれ設けられている。
【００２２】
図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温度調節装置６０、トランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温度調節装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。
【００２３】
第４の処理装置群Ｇ４には、例えば高精度温度調節装置７０、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２４】
第５の処理装置群Ｇ５には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置８０〜８３、ポストエクスポージャーベーキング装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２５】
図１に示すように第１の搬送装置Ａ１のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１、ウェハＷを加熱する加熱装置９２、９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置Ａ２のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。
【００２６】
インターフェイスステーション４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション４に隣接した露光装置（図示せず）と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００２７】
次に、上述のレジスト塗布装置２０〜２２の構成について説明する。図４は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す縦断面の説明図であり、図５は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【００２８】
レジスト塗布装置２０は、例えば図４に示すように処理容器１２０を有し、その処理容器１２０内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてのスピンチャック１３０が設けられている。スピンチャック１３０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１３０上に吸着保持できる。
【００２９】
スピンチャック１３０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１３１を有し、そのチャック駆動機構１３１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１３１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１３０は上下動可能である。
【００３０】
スピンチャック１３０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１３２が設けられている。カップ１３２の下面には、回収した液体を排出する排出管１３３と、カップ１３２内の雰囲気を排気する排気管１３４が接続されている。
【００３１】
図５に示すようにカップ１３２のＸ方向負方向（図５の下方向）側には、Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール１４０が形成されている。レール１４０は、例えばカップ１３２のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１４０には、例えば二本のアーム１４１、１４２が取り付けられている。
【００３２】
第１のアーム１４１には、図４及び図５に示すように塗布液としてのレジスト液を供給するレジスト液ノズル１４３が支持されている。第１のアーム１４１は、図５に示すノズル駆動部１４４により、レール１４０上を移動自在である。これにより、レジスト液ノズル１４３は、カップ１３２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１４５からカップ１３２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、第１のアーム１４１は、ノズル駆動部１４４によって昇降自在であり、レジスト液ノズル１４３の高さを調整できる。
【００３３】
レジスト液ノズル１４３には、図４に示すように、レジスト液供給源１４６に連通する供給管１４７が接続されている。供給管１４７には、レジスト液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１４８が設けられている。
【００３４】
第２のアーム１４２には、レジスト液の溶剤、例えばシンナーを供給する溶剤ノズル１５０が支持されている。第２のアーム１４２は、図５に示すノズル駆動部１５１によってレール１４０上を移動自在であり、溶剤ノズル１５０を、カップ１３２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部１５２からカップ１３２内のウェハＷの中心部上方まで移動させることができる。また、ノズル駆動部１５１によって、第２のアーム１４２は昇降自在であり、溶剤ノズル１５０の高さを調節できる。
【００３５】
溶剤ノズル１５０には、図４に示すように溶剤供給源１５３に連通する供給管１５４が接続されている。供給管１５４には、溶剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１５５が設けられている。なお、以上の構成では、レジスト液を供給するレジスト液ノズル１４３と溶剤を供給する溶剤ノズル１５０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、レジスト液ノズル１４３と溶剤ノズル１５０の移動と供給タイミングを制御してもよい。
【００３６】
上述のスピンチャック１３０の回転動作と上下動作、ノズル駆動部１４４によるレジスト液ノズル１４３の移動動作、供給機器群１４８によるレジスト液ノズル１４３のレジスト液の供給動作、ノズル駆動部１５１による溶剤ノズル１５０の移動動作、供給機器群１５５による溶剤ノズル１５０の溶剤の供給動作などの駆動系の動作は、制御部１６０により制御されている。制御部１６０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、レジスト塗布装置２０におけるレジスト塗布処理を実現できる。なお、レジスト塗布装置２０におけるレジスト塗布処理を実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの記憶媒体Ｈに記憶されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部１６０にインストールされたものが用いられている。
【００３７】
なお、レジスト塗布装置２１、２２の構成は、上述のレジスト塗布装置２０と同じであるので、説明を省略する。
【００３８】
次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置２０で行われる塗布処理プロセスを、塗布現像処理システム１全体で行われるウェハ処理のプロセスと共に説明する。
【００３９】
先ず、ウェハ搬送体７によって、カセット載置台５上のカセットＣ内からウェハＷが一枚取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置６０に搬送される。温度調節装置６０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され、反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置１０によって加熱装置９２、高温度熱処理装置６５、高精度温度調節装置７０に順次搬送され、各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは、レジスト塗布装置２０に搬送される。
【００４０】
図６は、レジスト塗布装置２０における塗布処理プロセスの各工程におけるウェハＷの回転数のプロファイル（レシピ）を示し、図７は、図6に示した各タイミングにおけるウェハ表面上の液膜の状態を模式的に示している。なお図７における各プロセスの時間の長さは、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。
【００４１】
レジスト塗布装置２０に搬入されたウェハＷは、先ず、スピンチャック１３０に吸着保持される。続いて第２のアーム１４２により待機部１５２の溶剤ノズル１５０がウェハＷの中心部の上方まで移動する。次に、図６に示すようにウェハＷが停止している状態で、溶剤ノズル１５０から例えば２．５ｍｌの溶剤が供給され、ウェハＷの中心部に溶剤が供給される。その後、チャック駆動機構１３１を制御してスピンチャック１３０によりウェハＷを回転させ、その回転数を例えば１０００ｒｐｍまで上昇させる。このウェハＷの回転により、図７（i）に示すように、ウェハＷの中心部に供給された溶剤Ｓ１は周辺部に向かって拡げられ、すなわちプリウェットが行われ、ウェハＷの表面が溶剤Ｓ１で濡れた状態になる。そしてこのように溶剤が拡散している間に、溶剤ノズル１５０がウェハＷの中心部上方から移動し、第１のアーム１４１により待機部１４５のレジスト液ノズル１４３がウェハＷの中心部上方まで移動する。
【００４２】
その後、例えば図６に示すようにウェハＷの回転数を第１の回転数である例えば２２００ｒｐｍまで加速させ、その後第１の回転数でウェハＷを回転させる。このウェハＷの回転数が１０００ｒｐｍから第１の回転数まで加速され、ウェハＷを第１の回転数で回転させる工程が本発明における第１の工程である。そして第１の工程において、図６及び図７（ii）に示すように、レジスト液ノズル１４３からウェハＷの中心部にレジスト液を例えば０．５ｍｌ供給する。供給されたレジスト液Ｒは、ウェハＷの回転によりウェハＷ上を拡散する。しかしながら、この第１の工程において、供給されるレジスト液Ｒを少量にすると、レジスト液Ｒが乾燥して流動性が低くなるため、レジスト液はウェハＷの全面に拡がらない（図７（iii））。
【００４３】
第１の工程が終了すると、図６に示すようにウェハＷの回転数を第２の回転数である例えば５００ｒｐｍまで減速させる。そして第２の工程中にウェハＷが第２の回転数で回転中に、ウェハＷ上のレジスト液Ｒは均されて平坦化される。このウェハＷの回転数が第１の回転数から第２の回転数まで減速され、ウェハＷを第２の回転数で回転させる工程が本発明における第２の工程である。
【００４４】
この第２の工程の直前に、レジスト液ノズル１４３をウェハＷの周辺部上方へ移動させる。そして第２の工程において、図６及び図７（iv）に示すように溶剤ノズル１５０からウェハＷの周辺部に例えば１．０ｍｌの溶剤Ｓ２を供給する。このとき、溶剤Ｓ２はレジスト液Ｒが拡散していないウェハＷの周辺部に対して供給される。この溶剤Ｓ２によってレジスト液Ｒの流動性が向上し、レジスト液ＲはウェハＷの周辺部を拡散する。
【００４５】
第２の工程が終了すると、図６に示すようにウェハＷの回転数を例えば第１の回転数よりも低い第３の回転数である例えば１４００ｒｐｍまで加速し、その後第３の回転数でウェハＷを回転させる。このウェハＷの回転数が第２の回転数から第３の回転数まで加速され、ウェハＷを第３の回転数で回転させる工程が本発明における第３の工程である。そして第３の工程におけるウェハＷの回転により、図７（ｖ）に示すようにレジスト液ＲがウェハＷの端までむらなく円滑に拡散し、その膜厚が調整される。そしてウェハＷの全面に拡散したレジスト液Ｒは乾燥される。
【００４６】
ウェハＷ上のレジスト液Ｒが乾燥した後、ウェハＷの回転が停止されて、スピンチャック１３０上からウェハＷが搬出されて、一連のレジスト塗布処理が終了する。
【００４７】
レジスト塗布処理後、ウェハＷは第１の搬送アーム１０によってプリベーキング装置７１に搬送され、加熱処理が施される。続いて第２の搬送アーム１１によって周辺露光装置９４、高精度温度調節装置８３に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイスステーション４のウェハ搬送体１０１によって露光装置（図示せず）に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によってポストエクスポージャーベーキング装置８４に搬送され、所定の処理が施される。
【００４８】
ポストエクスポージャーベーキング装置８４における熱処理が終了すると、ウェハＷは第２の搬送アーム１１によって高精度温度調節装置８１に搬送されて温度調節され、その後現像処理装置３０に搬送され、ウェハＷ上に現像処理が施され、レジスト膜にパターンが形成される。その後ウェハＷは、第２の搬送アーム１１によってポストベーキング装置７５に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送アーム１０によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
【００４９】
以上の実施の形態によれば、例えばレジスト液Ｒの供給量を少量にした場合、第１の工程の前にプリウェット用に供給した溶剤Ｓ１が乾燥するために、第１の工程でレジスト液ＲがウェハＷの端まで拡がらない場合でも、ウェハＷの中心部に供給されたレジスト液Ｒが拡散していないウェハＷの周辺部に対して、溶剤Ｓ２を第２の工程中に供給しているので、この溶剤Ｓ２の流動性によってレジスト液Ｒの流動性が向上し、レジスト液ＲをウェハＷの端まで円滑に拡げることができる。そうすると、ウェハＷ上に形成されるレジスト膜に従来のように同心円状のむらが発生せず、レジスト膜の膜厚の面内均一性が高くなる。すなわち、少量のレジスト液Ｒでありながら膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【００５０】
また、溶剤Ｓ２は第２の工程の低速回転中のウェハＷの周辺部に供給してされるので、ウェハＷの周辺部を被覆した溶剤Ｓ２は乾燥しない。これにより、レジスト液Ｒの流動性を確実に向上させることができる。
【００５１】
以上の実施の形態では、ウェハＷの周辺部に供給される溶剤Ｓ２は第２の工程で供給されていたが、図８に示すように、第１の工程においてもウェハＷの周辺部に溶剤Ｓ２を供給してもよい。かかる場合、第１の工程で供給される溶剤Ｓ２は、レジスト液Ｒが拡散していないウェハＷの周辺部に供給される。これにより、第１の工程中にレジスト液Ｒをより広い範囲に拡げることができる。その結果、より少量のレジスト液Ｒで膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【００５２】
なお、第１の工程におけるウェハＷの周辺部への溶剤Ｓ２の供給と、第２の工程におけるウェハＷの周辺部への溶剤Ｓ２の供給は連続して行われなくてもよい。例えば第１の工程で溶剤Ｓ２の供給後、所定の時間をおいて、第２の工程で溶剤Ｓ２の供給を行ってもよい。
【００５３】
以上の実施の形態では、ウェハＷの中心部への溶剤Ｓ１の供給と周辺部への溶剤Ｓ２の供給は、同一の溶剤ノズル１５０を用いて行われていたが、これらの溶剤Ｓ１、Ｓ２の供給は、例えば別々のアームに支持された溶剤ノズルを用いてそれぞれ行われてもよい。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば以上の実施の形態では、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できる。また、以上の実施の形態では、ウェハＷ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）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の塗布処理にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の塗布処理方法、塗布処理装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施の形態にかかる塗布処理方法を実施するためのレジスト処理装置を搭載した、塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】レジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図５】レジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図６】ウェハの回転数のプロファイルとレジスト液及び溶剤の供給のタイミングとを対応付けたレシピの一例を示す説明図である。
【図７】図６に示したレシピの各タイミングにおける状態を模式的に示す作用説明図である。
【図８】ウェハの回転数のプロファイルとレジスト液及び溶剤の供給のタイミングとを対応付けたレシピの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 塗布現像処理システム
２０〜２２ レジスト塗布装置
１３０ スピンチャック
１３１ チャック駆動機構
１３２ カップ
１４３ レジスト液ノズル
１４６ レジスト液供給源
１４８ 供給機器群
１５０ 溶液ノズル
１５３ 溶剤供給源
１５５ 供給機器群
１６０ 制御部
Ｒ レジスト液
Ｓ１、Ｓ２ 溶剤
Ｗ ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の塗布処理方法、塗布処理装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば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ー工程では、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。
【０００３】
上述のレジスト塗布処理では、回転中のウェハの表面上の中心部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液を拡散することによってウェハの表面にレジスト液を塗布する、いわゆるスピン塗布法が多く用いられている。また、このスピン塗布法において、レジスト液をより均一に塗布する方法として、例えばウェハ上にレジスト液の溶剤を供給してプリウェットした後、ウェハを第１の回転数で高速回転させて、この回転中のウェハにレジスト液を供給し、続いてウェハの回転を第２の回転数まで一旦減速して、ウェハ上のレジスト液を平坦化し、その後ウェハの回転を第３の回転数まで再び上げて、ウェハ上のレジスト液を乾燥させる方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６０７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、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ーに適応できるレジスト液が種々開発されているが、レジスト液に厳しい物性が要求されることから、レジスト液のコストが以前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のものとなっている。このためレジスト液の消費量をより一層抑えなければならない状況にある。
【０００６】
しかしながら、レジスト液の供給量を少量にした場合に、上述の塗布方法を用いると、ウェハを第１の回転数で回転させる間にレジスト液が乾燥して流動性が低くなるため、レジスト液はウェハの端まで完全に拡がらないことがわかった。そしてこの場合、次の第２及び第３の回転数によって、レジスト液がかろうじてウェハ全面に拡がることが確認されている。このような場合、第１の回転数の回転により拡散するレジスト液と、第２及び第３の回転数の回転により拡散するレジスト液との膜厚が異なり、同心円状にむらが生じることがわかった。例えば直径が３００ｍｍのウェハの場合、半径が１２０ｍｍとなる円周を境に、外側と内側ではレジスト膜の膜厚が異なり、膜厚の面内均一性が低くなっている。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レジスト液などの塗布液をスピンコーティングにより塗布するにあたって、塗布液の消費量を抑え、かつ塗布膜の膜厚について高い面内均一性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板に塗布液の溶剤を供給して基板表面を溶剤で被覆した後に、当該基板に対して塗布液を塗布する方法であって、前記溶剤を供給した後、基板を第１の回転数まで加速回転させ、基板表面上の中心部に塗布液を供給する第１の工程と、その後、基板を前記第１の回転数よりも遅い第２の回転数まで減速させ、当該第２の回転数で基板を回転させる第２の工程と、その後、基板を前記第２の回転数よりも速い第３の回転数まで加速させ、当該第３の回転数で基板を回転させる第３の工程と、を有し、前記第２の工程時に、前記基板表面上の中心部に供給された塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給することを特徴としている。
【０００９】
例えば塗布液の供給量を少量にした場合、第１の工程の前に基板表面のプリウェット用に供給した溶剤が乾燥することにより、第１の工程時に塗布液が基板の端まで拡がらない場合でも、本発明によれば、第２の工程時に、塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して溶剤を供給しているので、この溶剤によって塗布液の流動性が向上し、塗布液を基板の端まで円滑に拡げることができる。また、第２の工程において、ウェハの低速回転中に溶剤が供給されるので、この溶剤が乾燥しない。そうすると、基板上に形成される塗布膜に従来のように同心円状のむらが発生せず、塗布膜の膜厚の面内均一性が高くなる。すなわち、少量の塗布液でありながら膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【００１０】
前記第１の工程時にも、前記塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給してもよい。これによって、第１の工程中に塗布液をより広い範囲に拡げることができる。その結果、より少量の塗布液で膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【００１１】
別の観点による本発明は、基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板に所定のタイミングで塗布液を供給する塗布液ノズルと、基板に所定のタイミングで塗布液の溶剤を供給する溶剤ノズルと、基板を保持して基板を所定の速度で回転させる回転保持部と、前記溶剤ノズルにより前記溶剤を基板に供給した後、前記回転保持部により基板を第１の回転数まで基板を第１の回転数まで加速回転させ、前記塗布液ノズルにより基板表面上の中心部に塗布液を供給する第１の工程と、その後、基板を前記第１の回転数よりも遅い第２の回転数まで減速させ、当該第２の回転数で基板を回転させる第２の工程と、その後、基板を前記第２の回転数よりも速い第３の回転数まで加速させ、当該第３の回転数で基板を回転させる第３の工程と、を実行し、前記第２の工程時に、前記基板表面上の中心部に供給された塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給するように前記塗布液ノズル、前記溶剤ノズル及び前記回転保持部の動作を制御する制御部と、を有することを特徴としている。
【００１２】
前記制御部は、前記第１の工程時にも、前記塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給するように前記溶剤ノズルの動作を制御してもよい。
【００１３】
また別の観点による本発明によれば、前記の塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００１４】
さらに別の観点による本発明によれば、前記のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板表面上の周辺部を被覆した溶剤によって、基板に供給される塗布液が円滑に基板の端まで拡がるため、塗布液の供給量を少量にした場合でも、基板上に形成される塗布膜の膜厚の面内均一性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布処理方法を実施するための塗布処理装置としてのレジスト塗布装置を搭載した、塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。
【００１７】
塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられている露光装置（図示せず）との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション４とを一体に接続した構成を有している。
【００１８】
カセットステーション２には、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。
【００１９】
ウェハ搬送体７は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温度調節装置６０やウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１に対してもアクセスできる。
【００２０】
カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置Ａ１が設けられており、第１の搬送装置Ａ１の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第１の搬送アーム１０が設けられている。第１の搬送アーム１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置Ａ２が設けられており、第２の搬送装置Ａ２の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第２の搬送アーム１１が設けられている。第２の搬送アーム１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００２１】
図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばウェハＷに塗布液としてのレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３、２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０、４１がそれぞれ設けられている。
【００２２】
図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温度調節装置６０、トランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温度調節装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。
【００２３】
第４の処理装置群Ｇ４には、例えば高精度温度調節装置７０、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２４】
第５の処理装置群Ｇ５には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置８０〜８３、ポストエクスポージャーベーキング装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２５】
図１に示すように第１の搬送装置Ａ１のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１、ウェハＷを加熱する加熱装置９２、９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置Ａ２のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。
【００２６】
インターフェイスステーション４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション４に隣接した露光装置（図示せず）と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００２７】
次に、上述のレジスト塗布装置２０〜２２の構成について説明する。図４は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す縦断面の説明図であり、図５は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【００２８】
レジスト塗布装置２０は、例えば図４に示すように処理容器１２０を有し、その処理容器１２０内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてのスピンチャック１３０が設けられている。スピンチャック１３０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１３０上に吸着保持できる。
【００２９】
スピンチャック１３０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１３１を有し、そのチャック駆動機構１３１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１３１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１３０は上下動可能である。
【００３０】
スピンチャック１３０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１３２が設けられている。カップ１３２の下面には、回収した液体を排出する排出管１３３と、カップ１３２内の雰囲気を排気する排気管１３４が接続されている。
【００３１】
図５に示すようにカップ１３２のＸ方向負方向（図５の下方向）側には、Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール１４０が形成されている。レール１４０は、例えばカップ１３２のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１４０には、例えば二本のアーム１４１、１４２が取り付けられている。
【００３２】
第１のアーム１４１には、図４及び図５に示すように塗布液としてのレジスト液を供給するレジスト液ノズル１４３が支持されている。第１のアーム１４１は、図５に示すノズル駆動部１４４により、レール１４０上を移動自在である。これにより、レジスト液ノズル１４３は、カップ１３２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１４５からカップ１３２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、第１のアーム１４１は、ノズル駆動部１４４によって昇降自在であり、レジスト液ノズル１４３の高さを調整できる。
【００３３】
レジスト液ノズル１４３には、図４に示すように、レジスト液供給源１４６に連通する供給管１４７が接続されている。供給管１４７には、レジスト液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１４８が設けられている。
【００３４】
第２のアーム１４２には、レジスト液の溶剤、例えばシンナーを供給する溶剤ノズル１５０が支持されている。第２のアーム１４２は、図５に示すノズル駆動部１５１によってレール１４０上を移動自在であり、溶剤ノズル１５０を、カップ１３２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部１５２からカップ１３２内のウェハＷの中心部上方まで移動させることができる。また、ノズル駆動部１５１によって、第２のアーム１４２は昇降自在であり、溶剤ノズル１５０の高さを調節できる。
【００３５】
溶剤ノズル１５０には、図４に示すように溶剤供給源１５３に連通する供給管１５４が接続されている。供給管１５４には、溶剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１５５が設けられている。なお、以上の構成では、レジスト液を供給するレジスト液ノズル１４３と溶剤を供給する溶剤ノズル１５０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、レジスト液ノズル１４３と溶剤ノズル１５０の移動と供給タイミングを制御してもよい。
【００３６】
上述のスピンチャック１３０の回転動作と上下動作、ノズル駆動部１４４によるレジスト液ノズル１４３の移動動作、供給機器群１４８によるレジスト液ノズル１４３のレジスト液の供給動作、ノズル駆動部１５１による溶剤ノズル１５０の移動動作、供給機器群１５５による溶剤ノズル１５０の溶剤の供給動作などの駆動系の動作は、制御部１６０により制御されている。制御部１６０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、レジスト塗布装置２０におけるレジスト塗布処理を実現できる。なお、レジスト塗布装置２０におけるレジスト塗布処理を実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの記憶媒体Ｈに記憶されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部１６０にインストールされたものが用いられている。
【００３７】
なお、レジスト塗布装置２１、２２の構成は、上述のレジスト塗布装置２０と同じであるので、説明を省略する。
【００３８】
次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置２０で行われる塗布処理プロセスを、塗布現像処理システム１全体で行われるウェハ処理のプロセスと共に説明する。
【００３９】
先ず、ウェハ搬送体７によって、カセット載置台５上のカセットＣ内からウェハＷが一枚取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置６０に搬送される。温度調節装置６０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され、反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置１０によって加熱装置９２、高温度熱処理装置６５、高精度温度調節装置７０に順次搬送され、各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは、レジスト塗布装置２０に搬送される。
【００４０】
図６は、レジスト塗布装置２０における塗布処理プロセスの各工程におけるウェハＷの回転数のプロファイル（レシピ）を示し、図７は、図6に示した各タイミングにおけるウェハ表面上の液膜の状態を模式的に示している。なお図７における各プロセスの時間の長さは、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。
【００４１】
レジスト塗布装置２０に搬入されたウェハＷは、先ず、スピンチャック１３０に吸着保持される。続いて第２のアーム１４２により待機部１５２の溶剤ノズル１５０がウェハＷの中心部の上方まで移動する。次に、図６に示すようにウェハＷが停止している状態で、溶剤ノズル１５０から例えば２．５ｍｌの溶剤が供給され、ウェハＷの中心部に溶剤が供給される。その後、チャック駆動機構１３１を制御してスピンチャック１３０によりウェハＷを回転させ、その回転数を例えば１０００ｒｐｍまで上昇させる。このウェハＷの回転により、図７（i）に示すように、ウェハＷの中心部に供給された溶剤Ｓ１は周辺部に向かって拡げられ、すなわちプリウェットが行われ、ウェハＷの表面が溶剤Ｓ１で濡れた状態になる。そしてこのように溶剤が拡散している間に、溶剤ノズル１５０がウェハＷの中心部上方から移動し、第１のアーム１４１により待機部１４５のレジスト液ノズル１４３がウェハＷの中心部上方まで移動する。
【００４２】
その後、例えば図６に示すようにウェハＷの回転数を第１の回転数である例えば２２００ｒｐｍまで加速させ、その後第１の回転数でウェハＷを回転させる。このウェハＷの回転数が１０００ｒｐｍから第１の回転数まで加速され、ウェハＷを第１の回転数で回転させる工程が本発明における第１の工程である。そして第１の工程において、図６及び図７（ii）に示すように、レジスト液ノズル１４３からウェハＷの中心部にレジスト液を例えば０．５ｍｌ供給する。供給されたレジスト液Ｒは、ウェハＷの回転によりウェハＷ上を拡散する。しかしながら、この第１の工程において、供給されるレジスト液Ｒを少量にすると、レジスト液Ｒが乾燥して流動性が低くなるため、レジスト液はウェハＷの全面に拡がらない（図７（iii））。
【００４３】
第１の工程が終了すると、図６に示すようにウェハＷの回転数を第２の回転数である例えば５００ｒｐｍまで減速させる。そして第２の工程中にウェハＷが第２の回転数で回転中に、ウェハＷ上のレジスト液Ｒは均されて平坦化される。このウェハＷの回転数が第１の回転数から第２の回転数まで減速され、ウェハＷを第２の回転数で回転させる工程が本発明における第２の工程である。
【００４４】
この第２の工程の直前に、レジスト液ノズル１４３をウェハＷの周辺部上方へ移動させる。そして第２の工程において、図６及び図７（iv）に示すように溶剤ノズル１５０からウェハＷの周辺部に例えば１．０ｍｌの溶剤Ｓ２を供給する。このとき、溶剤Ｓ２はレジスト液Ｒが拡散していないウェハＷの周辺部に対して供給される。この溶剤Ｓ２によってレジスト液Ｒの流動性が向上し、レジスト液ＲはウェハＷの周辺部を拡散する。
【００４５】
第２の工程が終了すると、図６に示すようにウェハＷの回転数を例えば第１の回転数よりも低い第３の回転数である例えば１４００ｒｐｍまで加速し、その後第３の回転数でウェハＷを回転させる。このウェハＷの回転数が第２の回転数から第３の回転数まで加速され、ウェハＷを第３の回転数で回転させる工程が本発明における第３の工程である。そして第３の工程におけるウェハＷの回転により、図７（ｖ）に示すようにレジスト液ＲがウェハＷの端までむらなく円滑に拡散し、その膜厚が調整される。そしてウェハＷの全面に拡散したレジスト液Ｒは乾燥される。
【００４６】
ウェハＷ上のレジスト液Ｒが乾燥した後、ウェハＷの回転が停止されて、スピンチャック１３０上からウェハＷが搬出されて、一連のレジスト塗布処理が終了する。
【００４７】
レジスト塗布処理後、ウェハＷは第１の搬送アーム１０によってプリベーキング装置７１に搬送され、加熱処理が施される。続いて第２の搬送アーム１１によって周辺露光装置９４、高精度温度調節装置８３に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイスステーション４のウェハ搬送体１０１によって露光装置（図示せず）に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によってポストエクスポージャーベーキング装置８４に搬送され、所定の処理が施される。
【００４８】
ポストエクスポージャーベーキング装置８４における熱処理が終了すると、ウェハＷは第２の搬送アーム１１によって高精度温度調節装置８１に搬送されて温度調節され、その後現像処理装置３０に搬送され、ウェハＷ上に現像処理が施され、レジスト膜にパターンが形成される。その後ウェハＷは、第２の搬送アーム１１によってポストベーキング装置７５に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送アーム１０によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
【００４９】
以上の実施の形態によれば、例えばレジスト液Ｒの供給量を少量にした場合、第１の工程の前にプリウェット用に供給した溶剤Ｓ１が乾燥するために、第１の工程でレジスト液ＲがウェハＷの端まで拡がらない場合でも、ウェハＷの中心部に供給されたレジスト液Ｒが拡散していないウェハＷの周辺部に対して、溶剤Ｓ２を第２の工程中に供給しているので、この溶剤Ｓ２の流動性によってレジスト液Ｒの流動性が向上し、レジスト液ＲをウェハＷの端まで円滑に拡げることができる。そうすると、ウェハＷ上に形成されるレジスト膜に従来のように同心円状のむらが発生せず、レジスト膜の膜厚の面内均一性が高くなる。すなわち、少量のレジスト液Ｒでありながら膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【００５０】
また、溶剤Ｓ２は第２の工程の低速回転中のウェハＷの周辺部に供給してされるので、ウェハＷの周辺部を被覆した溶剤Ｓ２は乾燥しない。これにより、レジスト液Ｒの流動性を確実に向上させることができる。
【００５１】
以上の実施の形態では、ウェハＷの周辺部に供給される溶剤Ｓ２は第２の工程で供給されていたが、図８に示すように、第１の工程においてもウェハＷの周辺部に溶剤Ｓ２を供給してもよい。かかる場合、第１の工程で供給される溶剤Ｓ２は、レジスト液Ｒが拡散していないウェハＷの周辺部に供給される。これにより、第１の工程中にレジスト液Ｒをより広い範囲に拡げることができる。その結果、より少量のレジスト液Ｒで膜厚の面内均一性の高い塗布処理を行うことができる。
【００５２】
なお、第１の工程におけるウェハＷの周辺部への溶剤Ｓ２の供給と、第２の工程におけるウェハＷの周辺部への溶剤Ｓ２の供給は連続して行われなくてもよい。例えば第１の工程で溶剤Ｓ２の供給後、所定の時間をおいて、第２の工程で溶剤Ｓ２の供給を行ってもよい。
【００５３】
以上の実施の形態では、ウェハＷの中心部への溶剤Ｓ１の供給と周辺部への溶剤Ｓ２の供給は、同一の溶剤ノズル１５０を用いて行われていたが、これらの溶剤Ｓ１、Ｓ２の供給は、例えば別々のアームに支持された溶剤ノズルを用いてそれぞれ行われてもよい。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば以上の実施の形態では、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できる。また、以上の実施の形態では、ウェハＷ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）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の塗布処理にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の塗布処理方法、塗布処理装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施の形態にかかる塗布処理方法を実施するためのレジスト処理装置を搭載した、塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】レジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図５】レジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図６】ウェハの回転数のプロファイルとレジスト液及び溶剤の供給のタイミングとを対応付けたレシピの一例を示す説明図である。
【図７】図６に示したレシピの各タイミングにおける状態を模式的に示す作用説明図である。
【図８】ウェハの回転数のプロファイルとレジスト液及び溶剤の供給のタイミングとを対応付けたレシピの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 塗布現像処理システム
２０〜２２ レジスト塗布装置
１３０ スピンチャック
１３１ チャック駆動機構
１３２ カップ
１４３ レジスト液ノズル
１４６ レジスト液供給源
１４８ 供給機器群
１５０ 溶液ノズル
１５３ 溶剤供給源
１５５ 供給機器群
１６０ 制御部
Ｒ レジスト液
Ｓ１、Ｓ２ 溶剤
Ｗ ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に塗布液の溶剤を供給して基板表面を溶剤で被覆した後に、当該基板に対して塗布液を塗布する方法であって、
前記溶剤を供給した後、基板を第１の回転数まで加速回転させ、基板表面上の中心部に塗布液を供給する第１の工程と、
その後、基板を前記第１の回転数よりも遅い第２の回転数まで減速させ、当該第２の回転数で基板を回転させる第２の工程と、
その後、基板を前記第２の回転数よりも速い第３の回転数まで加速させ、当該第３の回転数で基板を回転させる第３の工程と、を有し、
前記第２の工程時に、前記基板表面上の中心部に供給された塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給することを特徴とする、塗布処理方法。
【請求項２】
前記第１の工程時にも、前記塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。
【請求項３】
基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
基板に所定のタイミングで塗布液を供給する塗布液ノズルと、
基板に所定のタイミングで塗布液の溶剤を供給する溶剤ノズルと、
基板を保持して基板を所定の速度で回転させる回転保持部と、
前記溶剤ノズルにより前記溶剤を基板に供給した後、前記回転保持部により基板を第１の回転数まで基板を第１の回転数まで加速回転させ、前記塗布液ノズルにより基板表面上の中心部に塗布液を供給する第１の工程と、その後、基板を前記第１の回転数よりも遅い第２の回転数まで減速させ、当該第２の回転数で基板を回転させる第２の工程と、その後、基板を前記第２の回転数よりも速い第３の回転数まで加速させ、当該第３の回転数で基板を回転させる第３の工程と、を実行し、前記第２の工程時に、前記基板表面上の中心部に供給された塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給するように前記塗布液ノズル、前記溶剤ノズル及び前記回転保持部の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の工程時にも、前記塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給するように前記溶剤ノズルの動作を制御することを特徴とする、請求項３に記載の塗布処理装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項１】
基板に塗布液の溶剤を供給して基板表面を溶剤で被覆した後に、当該基板に対して塗布液を塗布する方法であって、
前記溶剤を供給した後、基板を第１の回転数まで加速回転させ、基板表面上の中心部に塗布液を供給する第１の工程と、
その後、基板を前記第１の回転数よりも遅い第２の回転数まで減速させ、当該第２の回転数で基板を回転させる第２の工程と、
その後、基板を前記第２の回転数よりも速い第３の回転数まで加速させ、当該第３の回転数で基板を回転させる第３の工程と、を有し、
前記第２の工程時に、前記基板表面上の中心部に供給された塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給することを特徴とする、塗布処理方法。
【請求項２】
前記第１の工程時にも、前記塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。
【請求項３】
基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
基板に所定のタイミングで塗布液を供給する塗布液ノズルと、
基板に所定のタイミングで塗布液の溶剤を供給する溶剤ノズルと、
基板を保持して基板を所定の速度で回転させる回転保持部と、
前記溶剤ノズルにより前記溶剤を基板に供給した後、前記回転保持部により基板を第１の回転数まで基板を第１の回転数まで加速回転させ、前記塗布液ノズルにより基板表面上の中心部に塗布液を供給する第１の工程と、その後、基板を前記第１の回転数よりも遅い第２の回転数まで減速させ、当該第２の回転数で基板を回転させる第２の工程と、その後、基板を前記第２の回転数よりも速い第３の回転数まで加速させ、当該第３の回転数で基板を回転させる第３の工程と、を実行し、前記第２の工程時に、前記基板表面上の中心部に供給された塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給するように前記塗布液ノズル、前記溶剤ノズル及び前記回転保持部の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の工程時にも、前記塗布液が拡散していない基板表面上の周辺部に対して、前記塗布液の溶剤を供給するように前記溶剤ノズルの動作を制御することを特徴とする、請求項３に記載の塗布処理装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−３０７４８８（Ｐ２００８−３０７４８８Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５９２３３（Ｐ２００７−１５９２３３）
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【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２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【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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