塗布処理方法および塗布処理装置
【課題】比較的粘度の低い処理液を用いる場合であっても、処理液の使用量を従来技術より少なくし、且つ処理液を均一に基板の表面全体に塗布できる塗布処理方法及び塗布処理装置を提供する。
【解決手段】基板が第１速度で回転する状態で、ノズルから処理液を基板の中心部上へ吐出し、その後基板の回転速度を第１速度から第２速度まで上げて、処理液で基板表面に塗布領域を形成する第１ステップと、基板の回転速度を第２速度から第３速度へ上げて、塗布領域を拡大させる第２ステップと、基板の回転速度を第３速度から第４速度に降下して、処理液を均一に分布させる第３ステップと、基板の回転速度を第４速度から第２速度より大きい第５速度まで上げて、塗布領域を基板の周縁部まで拡大する第４ステップと、ノズルから処理液の吐出を停止して、基板の回転速度を第５速度から第６速度まで降下させて処理液を均一に分布させる第５ステップと、を含む。
【解決手段】基板が第１速度で回転する状態で、ノズルから処理液を基板の中心部上へ吐出し、その後基板の回転速度を第１速度から第２速度まで上げて、処理液で基板表面に塗布領域を形成する第１ステップと、基板の回転速度を第２速度から第３速度へ上げて、塗布領域を拡大させる第２ステップと、基板の回転速度を第３速度から第４速度に降下して、処理液を均一に分布させる第３ステップと、基板の回転速度を第４速度から第２速度より大きい第５速度まで上げて、塗布領域を基板の周縁部まで拡大する第４ステップと、ノズルから処理液の吐出を停止して、基板の回転速度を第５速度から第６速度まで降下させて処理液を均一に分布させる第５ステップと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどの被処理基板にフォトレジスト液などの処理液を塗布する塗布処理方法及び塗布処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおいて、リソグラフィ工程を行う際には、半導体ウェハ（以下基板あるいはウェハとも呼称する）の表面上にフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を露光して所定パターンを形成する露光処理、及び露光したレジスト膜を現像する現像処理などの処理工程を順に行って、ウェハ上に所定のレジストパターンを形成する。
【０００３】
レジスト塗布処理においては、多くの場合、高速回転するウェハの中心部へ向けてノズルからレジスト液を供給し、レジスト液を遠心力でウェハ上に拡散させて、ウェハ表面全体に塗布させるスピンコーティング法を使用している。
【０００４】
従来、スピンコーティング法において、レジスト液の均一な塗布を維持しつつレジスト液の使用量を減少させるための技術が創案されている。例えば、回転するウェハにレジスト液を供給する過程で、ウェハの回転速度を待機回転数に減速（あるいは停止）することで、遠心力によるレジスト液の拡散の過程で形成される所謂ヒゲ（即ち、上面視円形のレジスト液のコア部分から放射状に周方向に延びる細いレジスト液の流れ）の伸長を一時的に停止させる技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術によれば、レジスト液はウェハ中央に溜められてからゆっくりと拡散される（減速ステップ時のレジスト液の広がりパターンを示す図８参照）ので、レジスト液の広がりパターンを維持することができる。従って、上記ヒゲを通してウェハの周縁部からレジスト液が多量に飛散してしまうといった現象を防止でき、レジスト液の消費量を低減することができる。
【０００５】
また、レジスト液を吐出する前にウェハを第１速度で回転させておき、レジスト液の吐出工程においては、前記第１速度からこの第１速度より速い第２速度まで回転速度が連続的に変化するように（換言すれば、縦軸に回転速度、横軸に時間を示すグラフにおいて回転速度の軌跡がＳ字状になるように）、加速度を徐々に上げた後に加速度を徐々に下げるように制御する技術が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２５５８１号公報
【特許文献２】特開２００９−０７８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示された方法は、レジスト液がウェハ周縁部に達しない状態を所定時間に渡って維持する必要があるため、レジスト液の粘度が低い場合（例えば、粘度５ｃｐ以下の場合）には、レジスト液がウェハ全体に塗布される前に乾燥してしまい、均一な膜を塗布することができないといった問題がある。また、シンナーなどの溶剤を予めウェハ上に塗布する、所謂プリウェット処理に対応したものではない。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示された方法によれば、確かに均一にレジストを塗布してレジスト液の使用量を減少することができる。然しながら、半導体回路がより精密になる中、レジスト液の使用量の節約に対する要望もより高まり、製造プロセスでは、レジスト液の使用量をわずか０．１ｍｌ減らすだけで、製造コストの低下に大きく役立つ。この観点から見れば、上記特許文献２に開示された方法は、なお改善の余地がある。
【０００９】
そこで、上記の事情に鑑みて、本発明は比較的粘度の低い処理液を用いる場合であっても、処理液の使用量を従来技術より少なくし、且つ処理液を均一に基板の表面全体に塗布できる塗布処理方法及び塗布処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、粘度が５ｃｐ以下の処理液を基板に塗布する塗布処理方法であって、基板が第１速度で回転する状態で、ノズルから前記処理液を基板の中心部上へ吐出し、その後基板の回転速度を第１速度から第２速度まで上げて、前記処理液で基板表面に塗布領域を形成する第１ステップと、基板の回転速度を第２速度から第３速度へ上げて、前記塗布領域を拡大させる第２ステップと、基板の回転速度を第３速度から第４速度に降下して、前記処理液を均一に分布させる第３ステップと、基板の回転速度を第４速度から第２速度より大きい第５速度まで上げて、前記塗布領域を基板の周縁部まで拡大する第４ステップと、ノズルから前記処理液の吐出を停止して、基板の回転速度を第５速度から第６速度まで降下させて前記処理液を均一に分布させる第５ステップと、を含むことを特徴とする基板に処理液を塗布する塗布処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の塗布処理方法によれば、比較的粘度の低い処理液を用いる場合であっても、処理液の使用量を従来技術より少なくし、且つ処理液を均一に基板の表面全体に塗布できる塗布処理方法及び塗布処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の塗布処理方法における各ステップの基板回転速度を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法を行う塗布処理装置の概要構造の縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法を行う塗布処理装置の概要構造の横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の手順のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法による、各ステップにおけるウェハの回転速度を示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法における各ステップのウェハ表面上の塗布状態を表す説明図である。（ｆ）は、塗布の瑕疵を表す説明図である。
【図７】本発明にかかる塗布処理方法をウェハに適用してレジスト液を塗布したレジスト膜の厚みの測定結果を示す。
【図８】従来技術における減速ステップ時のレジスト液の広がりパターンを示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態における減速ステップ時のレジスト液の広がりパターンを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照しながら、本発明の目的の達成に使われる技術手段と構造の特徴を詳細に説明する。図２は本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法を行う塗布処理装置３０の概要構造の縦断面図である。図３は、塗布処理装置３０の概要構造の横断面図である。
【００１４】
図２に示すように、塗布処理装置３０はハウジング１２０と、前記ハウジング１２０内の中央部に設けられ、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてスピンチャック１３０と、を有する。スピンチャック１３０は水平な上面を有して、前記上面にウェハＷなどの基板を吸引できる吸引口（図示せず）が設けられている。前記吸引口の吸引力により、スピンチャック１３０は、ウェハＷをスピンチャック１３０上に吸引・保持することができる。
【００１５】
スピンチャック１３０にはチャック駆動機構１３１が設けられ、前記チャック駆動機構１３１にはモータなどの装置が備えられており、チャック駆動機構１３１の駆動により、スピンチャック１３０が所定の速度で回転できる。また、チャック駆動機構１３１はシリンダーなどの昇降駆動源（図示せず）を有し、スピンチャック１３０を上下移動させることができる。このほか、スピンチャック１３０の回転速度は、後述する制御部１６０によって制御される。
【００１６】
スピンチャック１３０の周囲にはカップ状体１３２を設けて、ウェハＷから飛び散った液体を受け止めて該液体を回収する。カップ状体１３２の底面には回収した液体を排出できる排出管１３３及びカップ状体１３２内部のガスを排出できる排気管１３４が接続している。
【００１７】
図３に示すように、カップ状体１３２のマイナスＸ方向（図３下方）側には、Ｙ方向（図３左右方向）に沿って伸びる軌道軸１４０が設けられている。軌道軸１４０はカップ状体１３２のマイナスＹ方向（図３の左方）の外側からプラスＹ正方向（図３の右方）の外側へ伸びている。軌道軸１４０上に二つのアーム部１４１（プラスＹ方向）、１４２（マイナスＹ方向）が軌道軸１４０上を移動可能に設けられている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、第１ノズル１４３は第１アーム１４１の先端付近に支持され、フォトレジスト液などの処理液を吐出できる。第１アーム１４１は図３が示すノズル駆動部１４４の駆動により軌道軸１４０上を自由に移動する。従って、第１ノズル１４３はカップ状体１３２のプラスＹ方向の外側に設けられた待機部１４５からカップ状体１３２内のウェハＷ中心部上方まで移動し、且つウェハＷの半径方向に沿って前記ウェハＷの表面上方で移動するように制御される。このほか、第１アーム１４１はノズル駆動部１４４の駆動により自由に昇降して、第１ノズル１４３の高さを調整する。又、本実施の形態において、第１アーム１４１とノズル駆動部１４４は「処理液ノズル移動手段」を構成する。
【００１９】
第１ノズル１４３は供給管１４７に接続し、供給管１４７は図２に示す処理液供給源１４６と連通する。処理液供給源１４６はレジスト膜を形成できるレジスト液などの処理液を保存する。このほか、供給管１４７上にはバルブ１４８が設けられ、該バルブ１４８の開閉により処理液の吐出をオン又はオフする。
【００２０】
第２ノズル１５０は第２アーム１４２の先端付近に支持され、処理液の溶剤を吐出できる。第２アーム１４２は図３に示すようなノズル駆動部１５１の駆動により軌道軸１４０上で自由に移動し、第２ノズル１５０はカップ状体１３２のマイナスＹ方向の外側に設置された待機部１５２からカップ状体１３２内のウェハＷの中心部上方へ移動できる。このほか、ノズル駆動部１５１の駆動により、第２アーム１４２が自由に昇降でき、よって第２ノズル１５０の高さを調整する。又、本実施の形態においては、第２アーム１５０とノズル駆動部１５１が「溶剤ノズル移動手段」を構成する。
【００２１】
第２ノズル１５０は供給管１５４に接続し、供給管１５４は図２に示す溶剤供給源１５３と連通する。このほか、上記の構造において、処理液を吐出する第１ノズル１４３と溶剤を吐出する第２ノズル１５０はそれぞれ異なるアームで支持されているが、同じアームで支持されても良い。また、前記アームの移動を制御することで、第１ノズル１４３と第２ノズル１５０の移動と吐出の時間を制御する。
【００２２】
スピンチャック１３０の回転動作、第１ノズル１４３を移動させるノズル駆動部１４４の駆動動作、第１ノズル１４３の処理液吐出のオン／オフのためのバルブ１４８の開閉動作、第２ノズル１５０を移動させるノズル駆動部１５１の駆動動作など、駆動システムの動作は、いずれも制御部１６０が制御している。制御部１６０はＣＰＵとメモリを備えたコンピュータからなり、メモリに記憶されたプログラムを実行して、塗布処理装置３０に塗布処理を実行させる。このほか、塗布処理装置３０に塗布処理を実施させる各プログラムは、コンピュータで読取可能な記録媒体Ｈに保存され、前記記録媒体Ｈから制御部１６０上にインストールすることができる。
【００２３】
図４は本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の手順を表すフローチャートである。また、図５は本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法におけるウェハＷの回転速度を示すグラフである。図６（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の各ステップにおけるウェハＷ表面上の塗布状態を示す説明図であり、図６（ｆ）は塗布に瑕疵があるときの状態説明図である。以下、図４、図５、図６を順に参照しながら本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の手順を説明する。
【００２４】
まず、ウェハＷを塗布処理装置３０に搬入して、図２に示すスピンチャック１３０上に吸引・保持させる。次に、第２アーム１４２が待機部１５２にある第２ノズル１５０をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、ウェハＷが静止した状態で、第２ノズル１５０から所定量の溶剤をウェハＷの中心部に吐出する。次に、図５に示すように、スピンチャック１３０が、例えば３００ｒｐｍ程度の第１速度ｖ１でウェハＷを回転させ、溶剤をウェハＷ上に拡散させることで、溶剤をウェハＷの表面全体に塗布する。また、第２アーム１４２が第２ノズル１５０を待機部１５２に戻す。
【００２５】
その後、第１アーム１４１が待機部１４５にある第１ノズル１４３をウェハＷの中心部上方へ移動させる。次に、バルブ１４８を開いて、第１ノズル１４３からウェハＷの中心部に比較的粘度の低い（粘度が５ｃｐ以下）処理液として、例えばレジスト液を吐出する。この時、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第１速度ｖ１から１０００ｒｐｍ程度の第２速度ｖ２まで上げる。そうすると、ウェハＷの中心部に供給されるレジスト液が遠心力で拡散し、図６（ａ）に示すように、ウェハＷの表面に円形に塗布領域Ｐ１が形成される（図４のステップＳ１）。
【００２６】
その後、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第２速度ｖ２から、例えば２７００ｒｐｍ程度の第３速度ｖ３まで上げ、これによりレジスト液が更に遠心力を受けて、図６（ｂ）に示すように、ウェハＷの表面上に円形の塗布領域Ｐ１より大きい円形の塗布領域Ｐ２まで拡散する（図４のステップＳ２）。
【００２７】
その後、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第３速度ｖ３から例えば１２００ｒｐｍ程度の第４速度ｖ４まで下げる。この際、マイナス加速度の作用によりレジスト液のウェハＷ表面における被覆率（塗布面積比）を上げ、図６（ｃ）に示すように、ウェハＷの表面に円形の塗布領域Ｐ３が形成される（図４のステップＳ３）。図９は、この時のレジスト液の広がりパターンを示す、ウェハの側面方向から見た断面図である。
【００２８】
そして、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第４速度ｖ４から、例えば２４５０ｒｐｍ程度の第５速度ｖ５まで上げ、これによりレジスト液が更に遠心力を受けて、ウェハＷの周縁部まで拡散して、図６（ｄ）に示すように、ウェハＷの表面に塗布領域Ｐ４が形成される（図４のステップＳ４）。
【００２９】
更にその後、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第５速度ｖ５から、例えば４００ｒｐｍ程度の第６速度ｖ６まで落とすと共に、第１ノズル１４３からウェハＷの中心部へのレジスト液の吐出を停止する。この際、図６（ｅ）に示すように、マイナス加速度の作用によりレジスト液がウェハＷの表面全体を完全に被覆して、レジスト液が均一にウェハＷの表面全体に塗布される（図４のステップＳ５）。このように、本実施の形態においては、５ｃｐ以下の粘度を持った処理液としてレジスト液を用い、これをノズルからレジスト液を吐出させている状態としては最後の回転数の上昇のときに、レジスト液がウェハＷの周縁部まで拡散される。
【００３０】
その後、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第６速度ｖ６から、例えば１２００ｒｐｍ程度の第７速度ｖ７まで上げる。第７速度ｖ７の大きさがレジスト膜の膜厚を決め、ウェハＷを一定時間続いて回転させて、ウェハＷ表面のレジスト膜を乾燥させる（図４のステップＳ６）。
【００３１】
ウェハＷが乾燥するのを待って、ウェハＷの回転を停止し、ウェハＷをスピンチャック１３０から搬出して、本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の一連の工程が完了する。
【００３２】
上記の工程において、各ステップＳ１〜Ｓ５の処理時間は０．１〜１．５秒程度であり、ウェハの回転速度ｖ３とｖ５は回転速度ｖ２とｖ４よりそれぞれ大きく、且つ速度差は１０００ｒｐｍ以上である。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限られるものではない。
【００３４】
（実施例１）
本発明の塗布処理方法は、図２に示す塗布処理装置３０において適用される。本実施例においては、東京応化工業株式会社製の溶剤（商品名：ＯＫ７３）を使用し、信越化学工業株式会社製のレジスト液（商品名：ＳＡＩＬ−Ｘ１４５）を使用した。粘度は約２ｃｐであり、レジスト液の使用量は０．５０ｍｌ〜１．００ｍｌ、ステップＳ１〜Ｓ５の処理時間を０．１〜１．５秒、ステップＳ１とＳ３におけるｖ２とｖ４を１０００ｒｐｍに設定し、ステップＳ２とステップＳ４におけるｖ３とｖ５を２０００ｒｐｍに設定して、各レジスト液の使用量が均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録する。均一に塗布されたものを「ＯＫ」と記録し、塗布むらや瑕疵（図６（ｆ）に示すような瑕疵）があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００３５】
（実施例２）
ステップＳ２とステップＳ４におけるｖ３とｖ５を３０００ｒｐｍと設定した以外は、その他条件は実施例１と同じであり、各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録し、均一に塗布されたものを「ＯＫ」、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００３６】
（実施例３）
ステップＳ２とステップＳ４におけるｖ３とｖ５を４０００ｒｐｍに設定した以外は、その他条件は実施例１と同じであり、各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録し、均一に塗布されたものを「ＯＫ」、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００３７】
実施例１〜３から得られた実験結果を表１にまとめた。
【表１】
表１から分かるように、ステップＳ２とステップＳ４においてｖ３とｖ５を２０００ｒｐｍに設定したときは、レジスト液の使用量が０．６０ｍｌ以上で均一にウェハＷの表面全体に塗布することができた。ステップＳ２とステップＳ４におけるｖ３とｖ５を３０００ｒｐｍ又は４０００ｒｐｍに設定したときは、レジスト液の使用量が０．５５ｍｌ以上で均一にウェハＷの表面全体に塗布することができた。
【００３８】
（比較例１）
図２に示す塗布処理装置３０において、特許文献１記載の塗布処理方法を応用した。東京応化工業株式会社製の溶剤（商品名：ＯＫ７３）を使用し、信越化学工業株式会社製のレジスト液（商品名：ＳＡＩＬ−Ｘ１４５）を使用した。粘度は約２ｃｐであり、レジスト液の使用量は０．５０ｍｌ〜１．００ｍｌ。図１に示すように、ウェハＷの回転速度をＶ１からＳ字型でＶ２まで増加させる。Ｖ１を５００ｒｐｍに設定し、Ｖ２を２０００ｒｐｍに設定する。各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録する。均一に塗布されたものを「ＯＫ」と記録し、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００３９】
（比較例２）
Ｖ２を３０００ｒｐｍに設定した以外の、その他条件は比較例１と同じである。各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録する。均一に塗布されたものを「ＯＫ」と記録し、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００４０】
（比較例３）
Ｖ２を４０００ｒｐｍに設定した以外の、その他条件は比較例１と同じである。各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録する。均一に塗布されたものを「ＯＫ」と記録し、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００４１】
比較例１〜３から得られた実験結果を表２にまとめた。
【表２】
表２から分かるように、特許文献１に記載の技術において、Ｖ２を２０００ｒｐｍと設定したとき、レジスト液の使用量は０．７０ｍｌ以上でなければ、均一にウェハＷの表面全体に塗布することができない。また、Ｖ２を３０００ｒｐｍに設定したときは、レジスト液の使用量が０．６５ｍｌ以上でなければ、均一にウェハＷの表面全体に塗布することができない。また、Ｖ２を４０００ｒｐｍに設定したときは、レジスト液の使用量が０．６０ｍｌ以上でなければ、均一にウェハＷの表面全体に塗布することができない。
【００４２】
表１と表２の実験結果を比較すると分かるように、本発明にかかる塗布処理方法と特許文献１にかかる塗布処理方法では、ウェハＷの最高回転速度がともに２０００ｒｐｍであるとき、本発明の塗布処理方法は、特許文献１に係る塗布処理方法と比べれば、レジスト液の使用量を約０．１ｍｌ節約することができた。両者ともに３０００ｒｐｍであるときは、約０．１ｍｌ節約することができた。同様に、両者ともに４０００ｒｐｍであるときは、約０．０５ｍｌ節約することができた。
【００４３】
以下、本発明の塗布処理方法で塗布した膜層の厚みが均一であるか否か、実験を行う。図７はウェハＷに本発明にかかる塗布処理方法を応用してレジスト液を塗布したレジスト膜厚の測定結果である。図７に示すように、番号（Ｗｅｆｅｒ Ｎｏ．）１〜５の５枚のウェハＷに対して本発明の塗布処理方法を実施してレジスト液を塗布した。図７中の各ステップＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ５において、Ｔは各ステップの実施時間（ｓｅｃ）、ＶはウェハＷの回転速度（ｒｐｍ）、Ａは回転速度の加速度（ｘｇ）を表す。また、塗布したレジスト液の粘度を約１．２ｃｐ、吐出量をわずか０．４ｃｃ、吐出時間は計２秒とした。
【００４４】
塗布完了後、各ウェハＷ周縁の色に異常が無いか又は塗布に瑕疵が無いかを観察して、その後各ウェハＷの塗布面に４９個の測量点をとり、各点での膜厚を測定して、各点での厚みの平均値（Ｍｅａｎ）と厚みの差異範囲（Ｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｒａｎｇｅ）を算出し、且つ厚みの分布図（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｐｒｏｆｉｌｅ）を作成した。上記測定の結果から、各ウェハＷでウェハ周縁の色の異常や、塗布の瑕疵などは見られず、各測量点の平均厚みは約２９００Å、厚みの差異範囲は２０Å以下で、レジスト膜が非常に均一にウェハＷの表面上に形成されたことが分かる。
【００４５】
上記から分かるように、本発明の塗布処理方法によれば、レジスト液の塗布量が非常に少ない場合でも、レジスト液を均一にウェハＷの表面全体に塗布できることが分かる。
【００４６】
以上、図面を参照しながら本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、もちろん本発明はこれに限られない。例えば、上記実施の形態においては、半導体ウェハに対して塗布処理を行ったが、本発明はウェハ以外の例えばＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）基板など、その他基板にも用いることができる。また、上記の実施の形態において、５ｃｐ以下の粘度の処理液としてレジスト液を用いて説明したが、本発明ではレジスト液塗布用以外の、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜などの膜層形成用や、反射防止膜や液浸露光保護膜など、その他の塗布液を用いても良い。また、上記の実施の形態においては、ウェハの回転速度ｖ３、ｖ５とｖ２、ｖ４の速度差は１０００ｒｐｍ以上に設定されているが、１０００ｒｐｍ未満であっても速度低下の際のマイナス加速度によりレジスト液を均一に分布させることができればよい。さらに、上記の実施の形態において、ウェハＷの最高回転速度は２０００〜４０００ｒｐｍ範囲内に設定しているが、ウェハＷの最高回転速度は、塗布するレジスト液の粘度や塗布処理ユニットの構造・性能にあわせて適宜設定すればよい。また、上記の実施の形態において、各ステップの処理時間は０．１〜１．５秒の範囲に設定されているが、各ステップにおける処理時間は塗布する液体の揮発性に合わせて適宜設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、半導体ウェハなどの被処理基板にフォトレジスト液などの処理液を塗布する塗布処理方法及び塗布処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｗ ウェハ
３０ 塗布処理装置
１２０ ハウジング
１３０ スピンチャック
１３１ チャック駆動機構
１３２ カップ状体
１３３ 排出管
１３４ 排気管
１４０ 軌道軸
１４１ アーム
１４２ アーム
１４３ 第１ノズル
１４４ ノズル駆動部
１４５ 待機部
１４６ 処理液供給源
１４７ 供給管
１４８ バルブ
１５０ 第２ノズル
１５１ ノズル駆動部
１５２ 待機部
１５３ 供給源
１５４ 供給管
１６０ 制御部
Ｓ１〜Ｓ６ ステップ
Ｐ１〜Ｐ４ 塗布領域
Ｘ、Ｙ 軸
Ｈ 記録媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどの被処理基板にフォトレジスト液などの処理液を塗布する塗布処理方法及び塗布処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおいて、リソグラフィ工程を行う際には、半導体ウェハ（以下基板あるいはウェハとも呼称する）の表面上にフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を露光して所定パターンを形成する露光処理、及び露光したレジスト膜を現像する現像処理などの処理工程を順に行って、ウェハ上に所定のレジストパターンを形成する。
【０００３】
レジスト塗布処理においては、多くの場合、高速回転するウェハの中心部へ向けてノズルからレジスト液を供給し、レジスト液を遠心力でウェハ上に拡散させて、ウェハ表面全体に塗布させるスピンコーティング法を使用している。
【０００４】
従来、スピンコーティング法において、レジスト液の均一な塗布を維持しつつレジスト液の使用量を減少させるための技術が創案されている。例えば、回転するウェハにレジスト液を供給する過程で、ウェハの回転速度を待機回転数に減速（あるいは停止）することで、遠心力によるレジスト液の拡散の過程で形成される所謂ヒゲ（即ち、上面視円形のレジスト液のコア部分から放射状に周方向に延びる細いレジスト液の流れ）の伸長を一時的に停止させる技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術によれば、レジスト液はウェハ中央に溜められてからゆっくりと拡散される（減速ステップ時のレジスト液の広がりパターンを示す図８参照）ので、レジスト液の広がりパターンを維持することができる。従って、上記ヒゲを通してウェハの周縁部からレジスト液が多量に飛散してしまうといった現象を防止でき、レジスト液の消費量を低減することができる。
【０００５】
また、レジスト液を吐出する前にウェハを第１速度で回転させておき、レジスト液の吐出工程においては、前記第１速度からこの第１速度より速い第２速度まで回転速度が連続的に変化するように（換言すれば、縦軸に回転速度、横軸に時間を示すグラフにおいて回転速度の軌跡がＳ字状になるように）、加速度を徐々に上げた後に加速度を徐々に下げるように制御する技術が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２５５８１号公報
【特許文献２】特開２００９−０７８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示された方法は、レジスト液がウェハ周縁部に達しない状態を所定時間に渡って維持する必要があるため、レジスト液の粘度が低い場合（例えば、粘度５ｃｐ以下の場合）には、レジスト液がウェハ全体に塗布される前に乾燥してしまい、均一な膜を塗布することができないといった問題がある。また、シンナーなどの溶剤を予めウェハ上に塗布する、所謂プリウェット処理に対応したものではない。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示された方法によれば、確かに均一にレジストを塗布してレジスト液の使用量を減少することができる。然しながら、半導体回路がより精密になる中、レジスト液の使用量の節約に対する要望もより高まり、製造プロセスでは、レジスト液の使用量をわずか０．１ｍｌ減らすだけで、製造コストの低下に大きく役立つ。この観点から見れば、上記特許文献２に開示された方法は、なお改善の余地がある。
【０００９】
そこで、上記の事情に鑑みて、本発明は比較的粘度の低い処理液を用いる場合であっても、処理液の使用量を従来技術より少なくし、且つ処理液を均一に基板の表面全体に塗布できる塗布処理方法及び塗布処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、粘度が５ｃｐ以下の処理液を基板に塗布する塗布処理方法であって、基板が第１速度で回転する状態で、ノズルから前記処理液を基板の中心部上へ吐出し、その後基板の回転速度を第１速度から第２速度まで上げて、前記処理液で基板表面に塗布領域を形成する第１ステップと、基板の回転速度を第２速度から第３速度へ上げて、前記塗布領域を拡大させる第２ステップと、基板の回転速度を第３速度から第４速度に降下して、前記処理液を均一に分布させる第３ステップと、基板の回転速度を第４速度から第２速度より大きい第５速度まで上げて、前記塗布領域を基板の周縁部まで拡大する第４ステップと、ノズルから前記処理液の吐出を停止して、基板の回転速度を第５速度から第６速度まで降下させて前記処理液を均一に分布させる第５ステップと、を含むことを特徴とする基板に処理液を塗布する塗布処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の塗布処理方法によれば、比較的粘度の低い処理液を用いる場合であっても、処理液の使用量を従来技術より少なくし、且つ処理液を均一に基板の表面全体に塗布できる塗布処理方法及び塗布処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の塗布処理方法における各ステップの基板回転速度を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法を行う塗布処理装置の概要構造の縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法を行う塗布処理装置の概要構造の横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の手順のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法による、各ステップにおけるウェハの回転速度を示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法における各ステップのウェハ表面上の塗布状態を表す説明図である。（ｆ）は、塗布の瑕疵を表す説明図である。
【図７】本発明にかかる塗布処理方法をウェハに適用してレジスト液を塗布したレジスト膜の厚みの測定結果を示す。
【図８】従来技術における減速ステップ時のレジスト液の広がりパターンを示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態における減速ステップ時のレジスト液の広がりパターンを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照しながら、本発明の目的の達成に使われる技術手段と構造の特徴を詳細に説明する。図２は本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法を行う塗布処理装置３０の概要構造の縦断面図である。図３は、塗布処理装置３０の概要構造の横断面図である。
【００１４】
図２に示すように、塗布処理装置３０はハウジング１２０と、前記ハウジング１２０内の中央部に設けられ、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてスピンチャック１３０と、を有する。スピンチャック１３０は水平な上面を有して、前記上面にウェハＷなどの基板を吸引できる吸引口（図示せず）が設けられている。前記吸引口の吸引力により、スピンチャック１３０は、ウェハＷをスピンチャック１３０上に吸引・保持することができる。
【００１５】
スピンチャック１３０にはチャック駆動機構１３１が設けられ、前記チャック駆動機構１３１にはモータなどの装置が備えられており、チャック駆動機構１３１の駆動により、スピンチャック１３０が所定の速度で回転できる。また、チャック駆動機構１３１はシリンダーなどの昇降駆動源（図示せず）を有し、スピンチャック１３０を上下移動させることができる。このほか、スピンチャック１３０の回転速度は、後述する制御部１６０によって制御される。
【００１６】
スピンチャック１３０の周囲にはカップ状体１３２を設けて、ウェハＷから飛び散った液体を受け止めて該液体を回収する。カップ状体１３２の底面には回収した液体を排出できる排出管１３３及びカップ状体１３２内部のガスを排出できる排気管１３４が接続している。
【００１７】
図３に示すように、カップ状体１３２のマイナスＸ方向（図３下方）側には、Ｙ方向（図３左右方向）に沿って伸びる軌道軸１４０が設けられている。軌道軸１４０はカップ状体１３２のマイナスＹ方向（図３の左方）の外側からプラスＹ正方向（図３の右方）の外側へ伸びている。軌道軸１４０上に二つのアーム部１４１（プラスＹ方向）、１４２（マイナスＹ方向）が軌道軸１４０上を移動可能に設けられている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、第１ノズル１４３は第１アーム１４１の先端付近に支持され、フォトレジスト液などの処理液を吐出できる。第１アーム１４１は図３が示すノズル駆動部１４４の駆動により軌道軸１４０上を自由に移動する。従って、第１ノズル１４３はカップ状体１３２のプラスＹ方向の外側に設けられた待機部１４５からカップ状体１３２内のウェハＷ中心部上方まで移動し、且つウェハＷの半径方向に沿って前記ウェハＷの表面上方で移動するように制御される。このほか、第１アーム１４１はノズル駆動部１４４の駆動により自由に昇降して、第１ノズル１４３の高さを調整する。又、本実施の形態において、第１アーム１４１とノズル駆動部１４４は「処理液ノズル移動手段」を構成する。
【００１９】
第１ノズル１４３は供給管１４７に接続し、供給管１４７は図２に示す処理液供給源１４６と連通する。処理液供給源１４６はレジスト膜を形成できるレジスト液などの処理液を保存する。このほか、供給管１４７上にはバルブ１４８が設けられ、該バルブ１４８の開閉により処理液の吐出をオン又はオフする。
【００２０】
第２ノズル１５０は第２アーム１４２の先端付近に支持され、処理液の溶剤を吐出できる。第２アーム１４２は図３に示すようなノズル駆動部１５１の駆動により軌道軸１４０上で自由に移動し、第２ノズル１５０はカップ状体１３２のマイナスＹ方向の外側に設置された待機部１５２からカップ状体１３２内のウェハＷの中心部上方へ移動できる。このほか、ノズル駆動部１５１の駆動により、第２アーム１４２が自由に昇降でき、よって第２ノズル１５０の高さを調整する。又、本実施の形態においては、第２アーム１５０とノズル駆動部１５１が「溶剤ノズル移動手段」を構成する。
【００２１】
第２ノズル１５０は供給管１５４に接続し、供給管１５４は図２に示す溶剤供給源１５３と連通する。このほか、上記の構造において、処理液を吐出する第１ノズル１４３と溶剤を吐出する第２ノズル１５０はそれぞれ異なるアームで支持されているが、同じアームで支持されても良い。また、前記アームの移動を制御することで、第１ノズル１４３と第２ノズル１５０の移動と吐出の時間を制御する。
【００２２】
スピンチャック１３０の回転動作、第１ノズル１４３を移動させるノズル駆動部１４４の駆動動作、第１ノズル１４３の処理液吐出のオン／オフのためのバルブ１４８の開閉動作、第２ノズル１５０を移動させるノズル駆動部１５１の駆動動作など、駆動システムの動作は、いずれも制御部１６０が制御している。制御部１６０はＣＰＵとメモリを備えたコンピュータからなり、メモリに記憶されたプログラムを実行して、塗布処理装置３０に塗布処理を実行させる。このほか、塗布処理装置３０に塗布処理を実施させる各プログラムは、コンピュータで読取可能な記録媒体Ｈに保存され、前記記録媒体Ｈから制御部１６０上にインストールすることができる。
【００２３】
図４は本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の手順を表すフローチャートである。また、図５は本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法におけるウェハＷの回転速度を示すグラフである。図６（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の各ステップにおけるウェハＷ表面上の塗布状態を示す説明図であり、図６（ｆ）は塗布に瑕疵があるときの状態説明図である。以下、図４、図５、図６を順に参照しながら本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の手順を説明する。
【００２４】
まず、ウェハＷを塗布処理装置３０に搬入して、図２に示すスピンチャック１３０上に吸引・保持させる。次に、第２アーム１４２が待機部１５２にある第２ノズル１５０をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、ウェハＷが静止した状態で、第２ノズル１５０から所定量の溶剤をウェハＷの中心部に吐出する。次に、図５に示すように、スピンチャック１３０が、例えば３００ｒｐｍ程度の第１速度ｖ１でウェハＷを回転させ、溶剤をウェハＷ上に拡散させることで、溶剤をウェハＷの表面全体に塗布する。また、第２アーム１４２が第２ノズル１５０を待機部１５２に戻す。
【００２５】
その後、第１アーム１４１が待機部１４５にある第１ノズル１４３をウェハＷの中心部上方へ移動させる。次に、バルブ１４８を開いて、第１ノズル１４３からウェハＷの中心部に比較的粘度の低い（粘度が５ｃｐ以下）処理液として、例えばレジスト液を吐出する。この時、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第１速度ｖ１から１０００ｒｐｍ程度の第２速度ｖ２まで上げる。そうすると、ウェハＷの中心部に供給されるレジスト液が遠心力で拡散し、図６（ａ）に示すように、ウェハＷの表面に円形に塗布領域Ｐ１が形成される（図４のステップＳ１）。
【００２６】
その後、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第２速度ｖ２から、例えば２７００ｒｐｍ程度の第３速度ｖ３まで上げ、これによりレジスト液が更に遠心力を受けて、図６（ｂ）に示すように、ウェハＷの表面上に円形の塗布領域Ｐ１より大きい円形の塗布領域Ｐ２まで拡散する（図４のステップＳ２）。
【００２７】
その後、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第３速度ｖ３から例えば１２００ｒｐｍ程度の第４速度ｖ４まで下げる。この際、マイナス加速度の作用によりレジスト液のウェハＷ表面における被覆率（塗布面積比）を上げ、図６（ｃ）に示すように、ウェハＷの表面に円形の塗布領域Ｐ３が形成される（図４のステップＳ３）。図９は、この時のレジスト液の広がりパターンを示す、ウェハの側面方向から見た断面図である。
【００２８】
そして、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第４速度ｖ４から、例えば２４５０ｒｐｍ程度の第５速度ｖ５まで上げ、これによりレジスト液が更に遠心力を受けて、ウェハＷの周縁部まで拡散して、図６（ｄ）に示すように、ウェハＷの表面に塗布領域Ｐ４が形成される（図４のステップＳ４）。
【００２９】
更にその後、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第５速度ｖ５から、例えば４００ｒｐｍ程度の第６速度ｖ６まで落とすと共に、第１ノズル１４３からウェハＷの中心部へのレジスト液の吐出を停止する。この際、図６（ｅ）に示すように、マイナス加速度の作用によりレジスト液がウェハＷの表面全体を完全に被覆して、レジスト液が均一にウェハＷの表面全体に塗布される（図４のステップＳ５）。このように、本実施の形態においては、５ｃｐ以下の粘度を持った処理液としてレジスト液を用い、これをノズルからレジスト液を吐出させている状態としては最後の回転数の上昇のときに、レジスト液がウェハＷの周縁部まで拡散される。
【００３０】
その後、図５に示すように、ウェハＷの回転速度を第６速度ｖ６から、例えば１２００ｒｐｍ程度の第７速度ｖ７まで上げる。第７速度ｖ７の大きさがレジスト膜の膜厚を決め、ウェハＷを一定時間続いて回転させて、ウェハＷ表面のレジスト膜を乾燥させる（図４のステップＳ６）。
【００３１】
ウェハＷが乾燥するのを待って、ウェハＷの回転を停止し、ウェハＷをスピンチャック１３０から搬出して、本発明の実施の形態にかかる塗布処理方法の一連の工程が完了する。
【００３２】
上記の工程において、各ステップＳ１〜Ｓ５の処理時間は０．１〜１．５秒程度であり、ウェハの回転速度ｖ３とｖ５は回転速度ｖ２とｖ４よりそれぞれ大きく、且つ速度差は１０００ｒｐｍ以上である。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限られるものではない。
【００３４】
（実施例１）
本発明の塗布処理方法は、図２に示す塗布処理装置３０において適用される。本実施例においては、東京応化工業株式会社製の溶剤（商品名：ＯＫ７３）を使用し、信越化学工業株式会社製のレジスト液（商品名：ＳＡＩＬ−Ｘ１４５）を使用した。粘度は約２ｃｐであり、レジスト液の使用量は０．５０ｍｌ〜１．００ｍｌ、ステップＳ１〜Ｓ５の処理時間を０．１〜１．５秒、ステップＳ１とＳ３におけるｖ２とｖ４を１０００ｒｐｍに設定し、ステップＳ２とステップＳ４におけるｖ３とｖ５を２０００ｒｐｍに設定して、各レジスト液の使用量が均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録する。均一に塗布されたものを「ＯＫ」と記録し、塗布むらや瑕疵（図６（ｆ）に示すような瑕疵）があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００３５】
（実施例２）
ステップＳ２とステップＳ４におけるｖ３とｖ５を３０００ｒｐｍと設定した以外は、その他条件は実施例１と同じであり、各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録し、均一に塗布されたものを「ＯＫ」、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００３６】
（実施例３）
ステップＳ２とステップＳ４におけるｖ３とｖ５を４０００ｒｐｍに設定した以外は、その他条件は実施例１と同じであり、各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録し、均一に塗布されたものを「ＯＫ」、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００３７】
実施例１〜３から得られた実験結果を表１にまとめた。
【表１】
表１から分かるように、ステップＳ２とステップＳ４においてｖ３とｖ５を２０００ｒｐｍに設定したときは、レジスト液の使用量が０．６０ｍｌ以上で均一にウェハＷの表面全体に塗布することができた。ステップＳ２とステップＳ４におけるｖ３とｖ５を３０００ｒｐｍ又は４０００ｒｐｍに設定したときは、レジスト液の使用量が０．５５ｍｌ以上で均一にウェハＷの表面全体に塗布することができた。
【００３８】
（比較例１）
図２に示す塗布処理装置３０において、特許文献１記載の塗布処理方法を応用した。東京応化工業株式会社製の溶剤（商品名：ＯＫ７３）を使用し、信越化学工業株式会社製のレジスト液（商品名：ＳＡＩＬ−Ｘ１４５）を使用した。粘度は約２ｃｐであり、レジスト液の使用量は０．５０ｍｌ〜１．００ｍｌ。図１に示すように、ウェハＷの回転速度をＶ１からＳ字型でＶ２まで増加させる。Ｖ１を５００ｒｐｍに設定し、Ｖ２を２０００ｒｐｍに設定する。各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録する。均一に塗布されたものを「ＯＫ」と記録し、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００３９】
（比較例２）
Ｖ２を３０００ｒｐｍに設定した以外の、その他条件は比較例１と同じである。各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録する。均一に塗布されたものを「ＯＫ」と記録し、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００４０】
（比較例３）
Ｖ２を４０００ｒｐｍに設定した以外の、その他条件は比較例１と同じである。各レジスト液の使用量において均一にウェハＷの表面全体に塗布されたか否かを記録する。均一に塗布されたものを「ＯＫ」と記録し、塗布むらや瑕疵があるものは「ＮＧ」と記録した。
【００４１】
比較例１〜３から得られた実験結果を表２にまとめた。
【表２】
表２から分かるように、特許文献１に記載の技術において、Ｖ２を２０００ｒｐｍと設定したとき、レジスト液の使用量は０．７０ｍｌ以上でなければ、均一にウェハＷの表面全体に塗布することができない。また、Ｖ２を３０００ｒｐｍに設定したときは、レジスト液の使用量が０．６５ｍｌ以上でなければ、均一にウェハＷの表面全体に塗布することができない。また、Ｖ２を４０００ｒｐｍに設定したときは、レジスト液の使用量が０．６０ｍｌ以上でなければ、均一にウェハＷの表面全体に塗布することができない。
【００４２】
表１と表２の実験結果を比較すると分かるように、本発明にかかる塗布処理方法と特許文献１にかかる塗布処理方法では、ウェハＷの最高回転速度がともに２０００ｒｐｍであるとき、本発明の塗布処理方法は、特許文献１に係る塗布処理方法と比べれば、レジスト液の使用量を約０．１ｍｌ節約することができた。両者ともに３０００ｒｐｍであるときは、約０．１ｍｌ節約することができた。同様に、両者ともに４０００ｒｐｍであるときは、約０．０５ｍｌ節約することができた。
【００４３】
以下、本発明の塗布処理方法で塗布した膜層の厚みが均一であるか否か、実験を行う。図７はウェハＷに本発明にかかる塗布処理方法を応用してレジスト液を塗布したレジスト膜厚の測定結果である。図７に示すように、番号（Ｗｅｆｅｒ Ｎｏ．）１〜５の５枚のウェハＷに対して本発明の塗布処理方法を実施してレジスト液を塗布した。図７中の各ステップＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ５において、Ｔは各ステップの実施時間（ｓｅｃ）、ＶはウェハＷの回転速度（ｒｐｍ）、Ａは回転速度の加速度（ｘｇ）を表す。また、塗布したレジスト液の粘度を約１．２ｃｐ、吐出量をわずか０．４ｃｃ、吐出時間は計２秒とした。
【００４４】
塗布完了後、各ウェハＷ周縁の色に異常が無いか又は塗布に瑕疵が無いかを観察して、その後各ウェハＷの塗布面に４９個の測量点をとり、各点での膜厚を測定して、各点での厚みの平均値（Ｍｅａｎ）と厚みの差異範囲（Ｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｒａｎｇｅ）を算出し、且つ厚みの分布図（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｐｒｏｆｉｌｅ）を作成した。上記測定の結果から、各ウェハＷでウェハ周縁の色の異常や、塗布の瑕疵などは見られず、各測量点の平均厚みは約２９００Å、厚みの差異範囲は２０Å以下で、レジスト膜が非常に均一にウェハＷの表面上に形成されたことが分かる。
【００４５】
上記から分かるように、本発明の塗布処理方法によれば、レジスト液の塗布量が非常に少ない場合でも、レジスト液を均一にウェハＷの表面全体に塗布できることが分かる。
【００４６】
以上、図面を参照しながら本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、もちろん本発明はこれに限られない。例えば、上記実施の形態においては、半導体ウェハに対して塗布処理を行ったが、本発明はウェハ以外の例えばＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）基板など、その他基板にも用いることができる。また、上記の実施の形態において、５ｃｐ以下の粘度の処理液としてレジスト液を用いて説明したが、本発明ではレジスト液塗布用以外の、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜などの膜層形成用や、反射防止膜や液浸露光保護膜など、その他の塗布液を用いても良い。また、上記の実施の形態においては、ウェハの回転速度ｖ３、ｖ５とｖ２、ｖ４の速度差は１０００ｒｐｍ以上に設定されているが、１０００ｒｐｍ未満であっても速度低下の際のマイナス加速度によりレジスト液を均一に分布させることができればよい。さらに、上記の実施の形態において、ウェハＷの最高回転速度は２０００〜４０００ｒｐｍ範囲内に設定しているが、ウェハＷの最高回転速度は、塗布するレジスト液の粘度や塗布処理ユニットの構造・性能にあわせて適宜設定すればよい。また、上記の実施の形態において、各ステップの処理時間は０．１〜１．５秒の範囲に設定されているが、各ステップにおける処理時間は塗布する液体の揮発性に合わせて適宜設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、半導体ウェハなどの被処理基板にフォトレジスト液などの処理液を塗布する塗布処理方法及び塗布処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｗ ウェハ
３０ 塗布処理装置
１２０ ハウジング
１３０ スピンチャック
１３１ チャック駆動機構
１３２ カップ状体
１３３ 排出管
１３４ 排気管
１４０ 軌道軸
１４１ アーム
１４２ アーム
１４３ 第１ノズル
１４４ ノズル駆動部
１４５ 待機部
１４６ 処理液供給源
１４７ 供給管
１４８ バルブ
１５０ 第２ノズル
１５１ ノズル駆動部
１５２ 待機部
１５３ 供給源
１５４ 供給管
１６０ 制御部
Ｓ１〜Ｓ６ ステップ
Ｐ１〜Ｐ４ 塗布領域
Ｘ、Ｙ 軸
Ｈ 記録媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘度が５ｃｐ以下の処理液を基板に塗布する塗布処理方法であって、
基板が第１速度で回転する状態で、ノズルから前記処理液を基板の中心部上へ吐出し、その後基板の回転速度を第１速度から第２速度まで上げて、前記処理液で基板表面に塗布領域を形成する第１ステップと、
基板の回転速度を第２速度から第３速度へ上げて、前記塗布領域を拡大させる第２ステップと、
基板の回転速度を第３速度から第４速度に降下して、前記処理液を均一に分布させる第３ステップと、
基板の回転速度を第４速度から第２速度より大きい第５速度まで上げて、前記塗布領域を基板の周縁部まで拡大する第４ステップと、
ノズルから前記処理液の吐出を停止して、基板の回転速度を第５速度から第６速度まで降下させて前記処理液を均一に分布させる第５ステップと、
を含むことを特徴とする基板に処理液を塗布する塗布処理方法。
【請求項２】
粘度が５ｃｐ以下の処理液を基板に塗布する塗布処理方法であって、
基板を回転させるステップと、
ノズルから処理液を基板上に吐出しながら基板の回転速度を第２速度から該第２速度よりも大きい第３速度に上げ、その後にノズルから処理液を基板上に吐出させたまま基板の回転速度を第３速度よりも小さい第４速度に降下させ、更にノズルから処理液を基板上に吐出させたまま基板の回転速度を第４速度よりも速い第５速度に上げ、更にノズルから処理液を基板に吐出させたまま基板の回転速度を第５速度よりも遅い第６速度に降下させるステップと、
を含むことを特徴とする塗布処理方法。
【請求項３】
基板の回転速度を第６速度から第７速度まで上げて、余分な処理液を飛ばし、且つ処理液を乾燥させる第６ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布処理方法。
【請求項４】
前記処理液がレジスト液であることを特徴とする請求項３に記載の塗布処理方法。
【請求項５】
第３速度は第２速度及び第４速度との速度差が１０００ｒｐｍ以上であり、且つ第５速度は第２速度及び第４速度との速度差が１０００ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の塗布処理方法。
【請求項６】
第３速度と第５速度が２０００〜４０００ｒｐｍの範囲であることを特徴とする請求項５に記載の塗布処理方法。
【請求項７】
前記各ステップの処理時間が０．１〜１．５秒であることを特徴とする請求項６に記載の塗布処理方法。
【請求項８】
粘度が５ｃｐ以下の処理液を基板に塗布する塗布処理方法であって、
基板を回転させるステップと、
ノズルから前記処理液を基板上に吐出しながら基板の回転速度を上昇させるステップと、
その後、前記処理液を基板上に吐出させたまま、基板の回転速度の上昇と下降とを少なくとも２回繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする塗布処理方法。
【請求項９】
前記ノズルから前記処理液を基板上に吐出する前に、前記基板上に前記処理液の溶剤を塗布するステップを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の塗布処理方法。
【請求項１０】
前記処理液は、粘度が２ｃｐ以下であることを特徴とする請求項８に記載の塗布処理方法。
【請求項１１】
基板に処理液を塗布する塗布処理装置であって、
基板を保持して回転する回転保持部と、
前記基板に対して処理液を吐出するノズルと、
前記回転保持部と前記ノズルの動作を制御して、請求項１〜７のいずれかに記載の塗布処理方法を実施する制御部と、
を備えたことを特徴とする塗布処理装置。
【請求項１】
粘度が５ｃｐ以下の処理液を基板に塗布する塗布処理方法であって、
基板が第１速度で回転する状態で、ノズルから前記処理液を基板の中心部上へ吐出し、その後基板の回転速度を第１速度から第２速度まで上げて、前記処理液で基板表面に塗布領域を形成する第１ステップと、
基板の回転速度を第２速度から第３速度へ上げて、前記塗布領域を拡大させる第２ステップと、
基板の回転速度を第３速度から第４速度に降下して、前記処理液を均一に分布させる第３ステップと、
基板の回転速度を第４速度から第２速度より大きい第５速度まで上げて、前記塗布領域を基板の周縁部まで拡大する第４ステップと、
ノズルから前記処理液の吐出を停止して、基板の回転速度を第５速度から第６速度まで降下させて前記処理液を均一に分布させる第５ステップと、
を含むことを特徴とする基板に処理液を塗布する塗布処理方法。
【請求項２】
粘度が５ｃｐ以下の処理液を基板に塗布する塗布処理方法であって、
基板を回転させるステップと、
ノズルから処理液を基板上に吐出しながら基板の回転速度を第２速度から該第２速度よりも大きい第３速度に上げ、その後にノズルから処理液を基板上に吐出させたまま基板の回転速度を第３速度よりも小さい第４速度に降下させ、更にノズルから処理液を基板上に吐出させたまま基板の回転速度を第４速度よりも速い第５速度に上げ、更にノズルから処理液を基板に吐出させたまま基板の回転速度を第５速度よりも遅い第６速度に降下させるステップと、
を含むことを特徴とする塗布処理方法。
【請求項３】
基板の回転速度を第６速度から第７速度まで上げて、余分な処理液を飛ばし、且つ処理液を乾燥させる第６ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布処理方法。
【請求項４】
前記処理液がレジスト液であることを特徴とする請求項３に記載の塗布処理方法。
【請求項５】
第３速度は第２速度及び第４速度との速度差が１０００ｒｐｍ以上であり、且つ第５速度は第２速度及び第４速度との速度差が１０００ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の塗布処理方法。
【請求項６】
第３速度と第５速度が２０００〜４０００ｒｐｍの範囲であることを特徴とする請求項５に記載の塗布処理方法。
【請求項７】
前記各ステップの処理時間が０．１〜１．５秒であることを特徴とする請求項６に記載の塗布処理方法。
【請求項８】
粘度が５ｃｐ以下の処理液を基板に塗布する塗布処理方法であって、
基板を回転させるステップと、
ノズルから前記処理液を基板上に吐出しながら基板の回転速度を上昇させるステップと、
その後、前記処理液を基板上に吐出させたまま、基板の回転速度の上昇と下降とを少なくとも２回繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする塗布処理方法。
【請求項９】
前記ノズルから前記処理液を基板上に吐出する前に、前記基板上に前記処理液の溶剤を塗布するステップを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の塗布処理方法。
【請求項１０】
前記処理液は、粘度が２ｃｐ以下であることを特徴とする請求項８に記載の塗布処理方法。
【請求項１１】
基板に処理液を塗布する塗布処理装置であって、
基板を保持して回転する回転保持部と、
前記基板に対して処理液を吐出するノズルと、
前記回転保持部と前記ノズルの動作を制御して、請求項１〜７のいずれかに記載の塗布処理方法を実施する制御部と、
を備えたことを特徴とする塗布処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９６６０９（Ｐ２０１２−１９６６０９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１２５１（Ｐ２０１１−６１２５１）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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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