塗布処理方法
【課題】より少ない供給量で、レジスト液等の塗布液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト液等の塗布液の消費量を削減することができる塗布処理方法を提供する。
【解決手段】第１の回転数Ｖ１でウェハＷを回転させ、回転するウェハＷの略中心上に塗布液を供給する第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Ｗを回転させる第２の工程Ｓ２と、第２の工程Ｓ２の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３でウェハＷを回転させる第３の工程Ｓ３と、第３の工程Ｓ３の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高く第３の回転数Ｖ３よりも低い第４の回転数Ｖ４でウェハＷを回転させる第４の工程Ｓ４とを有する。
【解決手段】第１の回転数Ｖ１でウェハＷを回転させ、回転するウェハＷの略中心上に塗布液を供給する第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Ｗを回転させる第２の工程Ｓ２と、第２の工程Ｓ２の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３でウェハＷを回転させる第３の工程Ｓ３と、第３の工程Ｓ３の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高く第３の回転数Ｖ３よりも低い第４の回転数Ｖ４でウェハＷを回転させる第４の工程Ｓ４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等の塗布液を塗布処理する塗布処理方法に関する。
【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処理を行う塗布処理方法を用いて、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】
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。
【０００７】
しかしながら供給するレジスト液が少量である場合、レジスト液が基板上の中心側から外周側へ拡散する際、基板上の外周側において、レジスト液が一様に拡散せず、例えばひげ状に拡散してしまう。いったんレジスト液がひげ状に拡散してレジスト膜が形成されてしまうと、その後レジスト膜を全ての場所で一様の厚さに揃えることはできない。そのため、少量のレジスト液を供給してウェハ上にレジスト液を一様に塗布することができず、レジスト液の消費量を削減することができないという問題があった。
【０００８】
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、レジスト液等の塗布液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト液等の塗布液の消費量を削減することができる塗布処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
第１の発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布処理方法において、第１の回転数で基板を回転させ、回転する前記基板の略中心上に塗布液を供給する第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、前記第３の工程の後に、前記第２の回転数よりも高く前記第３の回転数よりも低い第４の回転数で前記基板を回転させる第４の工程とを有する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明に係る塗布処理方法において、前記第４の回転数は、前記第１の回転数よりも低いことを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る塗布処理方法において、前記第１の工程の直前は、前記第１の回転数よりも低い第５の回転数で前記基板を回転させており、前記第１の工程を開始する前に前記第５の回転数であった前記基板の回転数を、前記第１の工程を開始した後に連続的に変動するように次第に増大させ、前記第１の工程を終了する時までに、前記基板の回転加速度を次第に減少させて、前記基板の回転数を前記第１の回転数に収束させることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明に係る塗布処理方法において、塗布液をノズルから吐出することによって供給し、前記第１の工程に引続いて前記第２の工程の途中まで塗布液を供給し、塗布液の供給を終了する際には、前記ノズルの移動により塗布液を吐出する位置が前記基板の略中心上からずらされることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明に係る塗布処理方法において、前記第１の工程を終了すると同時に前記ノズルの移動を開始することを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、第１乃至第５のいずれか一つの発明に係る塗布処理方法において、前記第１の工程において、供給された前記塗布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、拡散した前記塗布液の形状を整え、前記第３の工程において、形状が整えられた前記塗布液を前記基板の更に外周側へ拡散させることを特徴とする。
【００１６】
第７の発明は、第１乃至第６のいずれか一つの発明に係る塗布処理方法において、前記第４の工程の途中で、前記塗布液が流動性を失うことを特徴とする。
【００１７】
第８の発明は、第１乃至第７のいずれか一つの発明に係る塗布処理方法において、前記第４の工程において、前記基板上の塗布液を振り切り、乾燥させることを特徴とする。
【００１８】
第９の発明は、第１乃至第８のいずれか一つの発明に係る塗布処理方法において、前記塗布液はレジスト液であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、より少ない供給量で、レジスト液等の塗布液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、塗布処理におけるレジスト液等の塗布液の消費量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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装置ユニット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】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１０】本発明の実施の形態の変形例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示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態の変形例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１２】ノズルを移動させてレジスト液の吐出位置をウェハの略中心上からずらした状態を示す説明図である。
【図１３】レジスト液の吐出位置をずらす場合のレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
なお、本実施の形態に係るレジスト塗布方法は、本発明における塗布処理方法に相当する。
【００２３】
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。
【００２４】
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ている。そして、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。
【００２５】
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いる。ウェハ搬送体２１は、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）及びエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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る。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）側に配置されることが可能である。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ることが可能である。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ることが可能である。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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１及び図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。
【００３２】
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。
【００３３】
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及びポストベーキングユニットＰＯＢＡＫＥ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。
【００３４】
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いる。ウェハ搬送体２４は、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。
【００３５】
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。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。なお第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットは、そのように案内レール２５に沿った直線状のスライドシフトに限られない。図１中の一点鎖線の往復回動矢印で示したように、システム外方へと回動シフトさせるように構成しても、主ウェハ搬送機構２２に対するメンテナンス作業のスペース確保が容易である。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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を介して後述するレジスト供給部に接続されている。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。なお、本実施の形態に係るレジストノズルは、本発明におけるノズルに相当する（以下の変形例においても同様）。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図６はレジスト塗布装置ユニットＣＯＴの制御系の構成を示す図である。
【００４５】
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４段階（シンナー供給も合わせると５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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。すると、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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その周囲全域にむらなく広がる。
【００５１】
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方向に移動される。そして、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。
【００５２】
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Ｓ４の工程を実施する。なお、図７（ａ）に示すＳ１乃至Ｓ４の工程は、本発明における第１の工程乃至第４の工程のそれぞれに相当する。また、図８（ａ）乃至図８（ｄ）のそれぞれは、図７（ａ）に示すＳ１乃至Ｓ４の工程が終わった後のウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。
【００５３】
始めに、図７（ａ）のＳ０に示すプリウェット処理工程を行う。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表面の表面全体を溶剤で濡らす、いわゆるプリウェット処理を行う工程である。具体的には、図７の（ａ）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、回転させる。この状態で、ウェハＷを回転させながら、例えば０．１秒間、溶剤ノズル１０１からウェハＷの略中央にシンナーを供給してウェハ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り、結果としてより少量のレジスト液ＰＲの液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ＰＲの消費量を削減することができる。
【００５４】
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、第１の回転数Ｖ１で基板（ウェハＷ）を回転させ、回転する基板（ウェハＷ）の略中心上にレジスト液ＰＲを供給し、供給されたレジスト液ＰＲ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１．５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（ａ）は、第１の工程が行われた後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００５５】
ここで、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液ＰＲの供給量は、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の外周が、上記の回転数においてウェハＷの外周にまで到達する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は、例えば０．５ｍｌであり、従来供給していた１．０ｍｌの半分である。そのため、図８（ａ）に示すように、第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの径方向中心側から外周側に拡散するレジスト液ＰＲの外周は、ウェハＷの外周まで到達せず、例えばウェハＷの中心から外周までの距離の半分程度までしか到達しない。
【００５６】
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１．０秒程度が好ましい。また、図８（ｂ）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。
【００５７】
図８（ｂ）に示すように、第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの外周まで到達せず、例えばウェハＷの中心から外周までの距離の半分程度までしか到達していないレジスト液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、後述するように、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。
【００５８】
次に、図７（ａ）のＳ３に示す第３の工程を行う。第３の工程Ｓ３は、第２の工程Ｓ２の後に、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、形状が整えられたレジスト液ＰＲを基板（ウェハＷ）の径方向の更に外周側へ拡散させる工程である。具体的には、図７（ａ）のＳ３に示すように、ウェハＷを１０００〜４０００ｒｐｍ、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、第１の工程Ｓ１でウェハＷの径方向中心から外周までの距離の半分程度まで拡散させたレジスト液ＰＲを、基板の更に外周側へ拡散させる。第３の工程Ｓ３を行う時間としては、例えば２．５秒程度が好ましい。また、図８（ｃ）は、第３の工程Ｓ３が行われた後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００５９】
図８（ｃ）に示すように、第３の工程Ｓ３において、ウェハＷの径方向外周側に拡散するレジスト液ＰＲの外周は、略ウェハＷの外周まで到達する。また、第３の工程Ｓ３を行う時間は、第３の工程Ｓ３において、レジスト液ＰＲが流動性を失わないように、３秒以下の短時間にすることが好ましい。換言すれば、第３の工程Ｓ３の後に行う第４の工程Ｓ４の途中で、レジスト液ＰＲは流動性を失う。
【００６０】
次に、第４の工程Ｓ４を行う。第４の工程Ｓ４は、第３の工程Ｓ３の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高く第３の回転数Ｖ３よりも低い第４の回転数Ｖ４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。また、第４の回転数Ｖ４は、第１の回転数Ｖ１よりも低くてもよい。具体的には、図７（ａ）に示すように、ウェハＷを１０００〜２０００ｒｐｍの範囲で所望の膜厚にするための回転数（第４の回転数Ｖ４）に減速し、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。また、図８（ｄ）は、第４の工程Ｓ４が行われた後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００６１】
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例えば２５００ｒｐｍ程度の第１の回転数Ｖ１で回転させる。これにより、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。
【００６２】
また、第２の工程Ｓ２及び第３の工程Ｓ３において、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、その後、第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３で回転させる。これにより、第４の工程Ｓ４であるレジスト液ＰＲの振り切り乾燥時に、ウェハＷの表面全面にミクロ的にも均一にレジスト液を伸展又は拡散させることができる。また、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。
【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４の工程Ｓ４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について説明する。また、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。
【００６４】
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４の工程Ｓ４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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。そのため、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を拡散させることができる。
【００６７】
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。
【００６８】
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、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説明する。以下、図８及び図９を参照し、更に、図７（ａ）に示す本実施の形態に係るレジスト塗布方法を図７（ｂ）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、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９（ａ）乃至図９（ｄ）は、第１の工程乃至第４の工程におけるウェハ上のレジスト液の状態を示す。
【００６９】
始めに、第１の工程Ｓ１におけるレジスト液ＰＲの状態を説明する。図９（ａ）は、第１の工程Ｓ１におけるウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの表面の中心上にレジスト液ＰＲを供給するとともに、供給するレジスト液ＰＲをウェハＷの径方向外周側に拡散させる。第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの表面は、レジスト液ＰＲが拡散しやすくなるように、溶剤でプリウェット処理されており、レジスト液ＰＲも表面張力がある程度小さくなるように調整されている。これにより、レジスト液ＰＲは、ウェハＷに接する下側が先にウェハＷの径方向外周側に拡散し、表面側すなわち上側は、遅れてウェハＷの径方向外周側に拡散する。従って、図９（ａ）に示すように、レジスト液ＰＲは、外周側に向かって厚さが小さくなる断面形状を有する。
【００７０】
次に、第２の工程Ｓ２におけるレジスト液ＰＲの状態を説明する。図９（ｂ）は、第２の工程Ｓ２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る。しかしながら、レジスト液ＰＲの表面側すなわち上側は、粘性が小さく流動性を有しているため、遠心力が小さくなった後も、慣性でウェハＷの径方向外周側に拡散しようとする。従って、図９（ｂ）に示すように、レジスト液ＰＲは、外周側の表面側すなわち上側にレジスト液が溜まり、外周付近で厚さが極大となる断面形状を有する。
【００７１】
次に、第３の工程Ｓ３におけるレジスト液ＰＲの状態を説明する。図９（ｃ）は、第３の工程Ｓ３におけるウェハＷ上のレジスト液の状態を示す。第３の工程Ｓ３において、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、形状が整えられたレジスト液ＰＲを基板（ウェハＷ）の更に外周側へ拡散させる。前述したように、第２の工程Ｓ２においてレジスト液ＰＲの外周付近で厚さが極大となっており、第１の工程Ｓ１よりレジスト液ＰＲの外周付近で厚さが増大している。すなわち、レジスト液ＰＲの外周付近の質量が増大している。また、遠心力は、遠心力を受ける物体の質量に比例し、物体の回転半径に比例し、回転数の２乗に比例する。従って、レジスト液の外周側のレジスト液の質量が増大したことによって、第３の回転数Ｖ３が第１の回転数Ｖ１と略等しい場合にも、第３の回転数Ｖ３において、第１の回転数Ｖ１におけるよりも大きな遠心力を受ける。その結果、全体としてレジスト液ＰＲの量は変わらないのに、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向に沿って更に外周側へ拡散させることができ、ウェハＷの径方向に沿ってウェハＷの外周付近まで到達させることができる。また、第３の回転数Ｖ３が第１の回転数Ｖ１よりも高い場合には、第３の工程Ｓ３において、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向に沿って更に容易に外周側へ拡散させることができる。更に、第３の回転数Ｖ３が第１の回転数Ｖ１より低い場合でも、上述したレジスト液ＰＲの形状が整えられることによって、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向に沿って更に外周側へ拡散させることができる。この結果、図９（ｃ）に示すように、レジスト液ＰＲは、ウェハＷの略全面に拡散し、ウェハＷの外周側に向かって厚さが小さくなる断面形状を有する。
【００７２】
なお、各工程におけるレジスト液ＰＲの状態は、レジスト液ＰＲ自体の表面張力、基板表面におけるレジスト液の濡れ性、レジスト液の粘度、レジスト液の密度によっては、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示す断面形状でない断面形状を有することもある。例えば、レジスト液の表面張力が大きく、基板表面での濡れ性が悪く、レジスト液の粘度が低く、レジスト液の密度が低い場合を仮定する。この場合、レジスト液ＰＲは、第１の工程Ｓ１では、レジスト液ＰＲの外周付近で厚さが極大となる断面形状を有し、第２の工程Ｓ２では、レジスト液ＰＲの外周に向け厚さが小さくなる断面形状を有し、第３の工程Ｓ３では、再びレジスト液ＰＲの外周付近で厚さが極大となる断面形状を有することもある。第１の工程Ｓ１で、ウェハＷの表面のミクロな凹凸によりレジスト液ＰＲの拡散が邪魔されていても、第２の工程Ｓ２で、いったんそのミクロな凹凸の位置から引き戻されたレジスト液ＰＲが、再び加勢されてミクロな凹凸を越え、更にウェハＷの径方向外周側へ拡散していくことがある。この場合、第１の工程Ｓ１乃至第３の工程Ｓ３におけるレジスト液ＰＲの外周側と中心側との厚さの大小関係は、図９（ａ）乃至図９（ｃ）に示すようなレジスト液ＰＲの外周側と中心側との厚さの大小関係と略逆の大小関係を有する。その場合でも、図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示すように、第３の工程Ｓ３において、レジスト液ＰＲが更にウェハＷの径方向外周側へ拡散していく作用効果が得られる。
【００７３】
また、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、レジスト液ＰＲを供給しながらウェハＷを第１の回転数Ｖ１で回転させ、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向外周側へ拡散させる第１の工程を行い、第１の回転数Ｖ１よりも低い第２の回転数Ｖ２でウェハＷを回転させ、レジスト液ＰＲの形状を調える第２の工程を行った後に、第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３でウェハＷを回転させる第３の工程を行うことによって、上述した作用効果が得られる。従って、第１の工程の後、第２の工程を行わず、直接第３の工程を行っても、本実施の形態に係るレジスト塗布方法におけるような、レジスト消費量を削減する作用効果を得ることはできない。
【００７４】
最後に、第４の工程Ｓ４におけるレジスト液の状態を説明する。図９（ｄ）は、第４の工程Ｓ４におけるウェハＷ上のレジスト液の状態を示す。第４の工程Ｓ４において、第２の回転数Ｖ２よりも高く第３の回転数Ｖ３よりも低い第４の回転数Ｖ４で基板を回転させ、余計なレジスト液ＰＲを振り切る。これによって、基板（ウェハＷ）の回転によって受ける遠心力とレジスト液ＰＲの粘度による流動性とのバランスによってレジスト液ＰＲを所定の膜厚にした状態で、レジスト液ＰＲを乾燥させることによって流動性を失わせ、所定の膜厚のレジスト膜ＰＲＦを形成する。従って、図９（ｄ）に示すように、レジスト膜ＰＲＦは、ウェハＷの中心側から外周側に向け厚さが一定である断面形状を有する。
【００７５】
一方、従来のレジスト塗布方法は、図７（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るレジスト塗布方法における第３の工程Ｓ３を有しておらず、本実施の形態に係るレジスト塗布方法における第２の工程Ｓ２の後、直接第４の工程Ｓ４を行う。また、従来のレジスト塗布方法においても、本実施の形態に係るレジスト塗布方法と同様に、第１の工程Ｓ１においては、ウェハＷの表面に供給するレジスト液ＰＲをウェハＷの径方向外周側に拡散させるが、第２の工程Ｓ２においては、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向外周側に拡散させない。
【００７６】
しかし、従来のレジスト塗布方法においては、第３の工程Ｓ３を有していないため、第１の工程Ｓ１で拡散させたレジスト液ＰＲの外周を更にウェハＷの径方向外周側に拡散させることができない。すなわち、第１の工程Ｓ１において、レジスト液ＰＲの外周をウェハＷの外周まで到達させなくてはならない。従って、既にウェハＷの外周に到達するのに必要な量のレジスト液を供給しなくてはならず、第１の工程Ｓ１におけるレジスト液ＰＲの供給量が多くなってしまう。
【００７７】
従って、本実施の形態に係るレジスト塗布方法によれば、第２の工程Ｓ２の後に、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）を回転させる第３の工程Ｓ３を行うことによって、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る。その結果、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。
（実施の形態の変形例）
次に、図１０乃至図１３を参照し、本発明の実施の形態の変形例に係るレジスト塗布方法について説明する。
【００７８】
本変形例に係るレジスト塗布方法は、第１の工程において、基板の回転数を次第に増大させ第１の回転数に収束させる点で、実施の形態に係る基板処理装置と相違する。
【００７９】
なお、本変形例に係るレジスト塗布方法も、本発明における塗布処理方法に相当する。
【００８０】
図１０は、本変形例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示すグラフである。図１１は、本変形例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１２は、ノズルを移動させてレジスト液の吐出位置をウェハの略中心上からずらした状態を示す説明図である。図１３は、レジスト液の吐出位置をずらす場合のレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態を示すグラフである。
【００８１】
なお、図７と同様に、図１１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１１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。
【００８２】
また、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【００８３】
本変形例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処理システムは、実施の形態において図１乃至図３を用いて説明した塗布現像システムと同様にすることができる。また、本変形例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は、実施の形態において図４乃至図６を用いて説明したレジスト塗布装置ユニットＣＯＴと同様にすることができる。
【００８４】
一方、本変形例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は、実施の形態に係る動作と相違する。
【００８５】
本変形例では、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１０に示すＳ０、Ｓ１´、Ｓ２乃至Ｓ４の工程を実施する（図１０に示すＳ１´、Ｓ２乃至Ｓ４の工程も、本発明における第１の工程、第２の工程乃至第４の工程のそれぞれに相当する。）。また、本変形例において図１０に示すＳ１´の工程は、実施の形態において図７（ａ）に示すＳ１の工程と相違する。
【００８６】
本変形例において図１０のＳ０に示す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表面の表面全体を溶剤で濡らすプリウェット処理を行う工程であり、実施の形態において図７（ａ）のＳ０に示す工程と同様にすることができる。また、プリウェット処理工程におけるプリウェット回転数Ｖ０は、本発明における第５の回転数に相当する。
【００８７】
次に、図１０のＳ１´に示す第１の工程を行う。第１の工程Ｓ１´は、プリウェット回転数Ｖ０から第１の回転数Ｖ１までウェハＷの回転を加速させ、回転するウェハＷの略中心上にレジスト液ＰＲを供給し、供給されたレジスト液ＰＲをウェハＷの中心側から外周側へ拡散させる工程である。すなわち、第１の工程Ｓ１´の直前は、第１の回転数よりも低いプリウェット回転数Ｖ０でウェハＷを回転させている。そして、第１の工程Ｓ１´を開始する前にプリウェット回転数Ｖ０であったウェハＷの回転数を、第１の工程Ｓ１´を開始した後に連続的に変動するように次第に増大させる。また、第１の工程を終了するときまでに、ウェハＷの回転加速度を次第に減少させて、ウェハＷの回転数を第１の回転数Ｖ１に収束させる。
【００８８】
第１の工程Ｓ１´では、最初に、図示しないバルブが開放されて、レジストノズル８６からレジスト液ＰＲの吐出が開始され、プリウェット回転数Ｖ０で回転するウェハＷの中心部にレジスト液ＰＲが供給され始める。
【００８９】
第１の工程Ｓ１´では、次に、ウェハＷの回転数がプリウェット回転数Ｖ０から、高速の例えば２０００〜４０００ｒｐｍ、より好ましくは２５００ｒｐｍ程度の回転数（第１の回転数Ｖ１）まで上げられる。第１の工程Ｓ１´の開始前にプリウェット回転数Ｖ０であったウェハＷの回転は、その後回転数が連続的に滑らかに変動するように次第に増大する。このとき、ウェハＷの回転加速度は、例えば零から次第に増大する。そして、第１の工程Ｓ１´の終了時には、ウェハＷの回転加速度が次第に減少し、ウェハＷの回転数が第１の回転数Ｖ１に滑らかに収束する。こうして、第１の工程Ｓ１´においては、図１０に示すように、ウェハＷの回転数がプリウェット回転数Ｖ０から第１の回転数Ｖ１に、Ｓ字状に変動する。
【００９０】
次に、図１０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。第２の工程Ｓ２は、実施の形態において図７（ａ）のＳ２に示す工程と同様にすることができる。
【００９１】
次に、図１０のＳ３に示す第３の工程を行う。第３の工程Ｓ３は、第２の工程Ｓ２の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３でウェハＷを回転させ、形状が整えられたレジスト液ＰＲをウェハＷの径方向の更に外周側へ拡散させる工程である。第３の工程Ｓ３は、実施の形態において図７（ａ）のＳ３に示す工程と同様にすることができる。
【００９２】
次に、第４の工程Ｓ４を行う。第４の工程Ｓ４は、第３の工程Ｓ３の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高く第３の回転数Ｖ３よりも低い第４の回転数Ｖ４でウェハＷを回転させ、ウェハＷ上のレジスト液ＰＲを振り切り、乾燥させる工程である。第４の工程Ｓ４は、実施の形態において図７（ａ）のＳ４に示す工程と同様にすることができる。
【００９３】
本変形例に係るレジスト塗布方法においても、実施の形態と同様に、第４の工程Ｓ４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。また、実施の形態において図８及び図９を参照して説明したのと同様に、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。
【００９４】
更に、本変形例によれば、第１の工程Ｓ１´を開始する前にプリウェット回転数Ｖ０であったウェハＷの回転数を、第１の工程Ｓ１´を開始した後に連続的に変動するように次第に増大させる。また、第１の工程Ｓ１´を終了する時までに、ウェハＷの回転加速度を次第に減少させて、ウェハＷの回転数を第１の回転数Ｖ１に収束させるようにする。その結果、更に少量のレジスト液を塗布した場合であっても、塗布斑を抑制できる。従って、レジスト液の使用量を減らすことができ、より薄い膜を形成できる。また、コストの削減を図ることができる。
【００９５】
本変形例に係るレジスト塗布方法を用いた場合に、更に少量のレジスト液であっても塗布斑を抑制できる理由の一つとして、以下のことが推察できる。
【００９６】
第１の工程においてウェハＷの回転数を一気に上昇させ、ウェハＷを初めから第１の回転数Ｖ１で高速回転させた場合、図１１（ａ）に示すように、レジスト液ＰＲがウェハＷの中心部に供給された直後に、レジスト液ＰＲに強い遠心力がかかる。このため、レジスト液ＰＲが外側方向に不規則にスジ状に広げられる。レジスト液ＰＲが少量の場合、その後レジスト液ＰＲがウェハＷの全面に広げられたときに、スジ状の斑が塗布斑となって残る。
【００９７】
一方、本変形例のようにウェハＷの回転数をＳ字状に制御した場合、レジスト液ＰＲが外側方向に均等に広げられる。図１１（ｂ）に示すように、レジスト液ＰＲがウェハＷ上の略中心に供給された直後には、ウェハＷの回転数が低回転数のままあまり変動しないので、強い遠心力がかからないためである。また、その後ウェハＷの回転数が連続的に変動するので、ウェハＷ上のレジスト液ＰＲが滑らかに広げられ、レジスト液ＰＲが少量であっても塗布斑が発生しないと考えられる。
【００９８】
更に、本変形例において、第１の工程Ｓ１´におけるレジストノズル８６によるレジスト液ＰＲの吐出が、第２の工程Ｓ２の途中まで継続して行われてもよい。また、第２の工程Ｓ２の途中まで継続して行われたレジスト液ＰＲの吐出を終了させる際に、レジストノズル８６を移動させてレジスト液ＰＲの吐出位置をウェハＷの略中心上からずらすようにしてもよい。すなわち、第１の工程Ｓ１´に引続いて第２の工程Ｓ２の途中まで塗布液を供給し、塗布液の供給を終了する際には、ノズルの移動によりレジスト液を吐出する位置がウェハＷの略中心上からずらされるようにしてもよい。
【００９９】
例えば、第１の工程Ｓ１´を終了すると同時に、レジストノズル８６が、図１２に示すようにレジスト液ＰＲを引き続き吐出した状態で、ウェハＷの略中心（中心部Ａ）の上方からウェハＷの径方向に所定距離、例えば５ｍｍ以上、より好ましくは５〜３０ｍｍ程度移動する。これにより、ウェハＷ上におけるレジスト液ＰＲを吐出する位置ＰがウェハＷの略中心（中心部Ａ）上からずらされる。なお、このときのウェハＷの回転数は、低速の１００ｒｐｍ程度の第２の速度Ｖ２に変更されている。レジストノズル８６は、ウェハＷの略中心（中心部Ａ）上方から所定距離ずれたところで停止し、このとき図示しないバルブが閉鎖されてレジスト液ＰＲの吐出が停止される。その後、引き続きウェハＷが第２の速度Ｖ２で回転され、ウェハＷ上のレジスト液ＰＲの形状が整えられる。つまり、図１３に示すように、レジスト液ＰＲの吐出は、第１の工程 Ｓ１´から第２の工程Ｓ２の途中まで行われ、第２の工程Ｓ２においてレジスト液ＰＲの吐出が終了する際に、レジストノズル８６が移動してレジスト液ＰＲを吐出する位置ＰがウェハＷの略中心（中心部Ａ）上からずらされる。
【０１００】
本変形例によれば、例えばレジストノズル８６の液切れ時のレジスト液ＰＲが第２の工程Ｓ２の低速度で回転しているウェハＷに落下するので、そのレジスト液の急激な乾燥が防止される。加えてそのレジスト液ＰＲがウェハＷの略中心（中心部Ａ）上よりずれた位置Ｐに落下するので、ウェハＷの中心部よりも強い遠心力によりウェハ面内に適正に広げられる。この結果、レジストノズル８６の吐出終了時の不安定な量や形のレジスト液が吐出された場合であっても、ウェハＷの中心部付近に塗布斑ができることない。従って、少量のレジスト液を使用した場合であっても、最終的にウェハＷの表面の全面において均一なレジスト膜を形成できる。
【実施例】
【０１０１】
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。
【０１０２】
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０．３〜１．０ｍｌの間で変化させた場合において、供給されたレジスト液でウェハ全面を被覆することが可能か否かの評価を行った。ウェハ全体を被覆することが可能かどうか否かの判定は、目視による確認により行った。
【０１０３】
【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った。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０．３〜１．０ｍｌの間で変化させた場合において、供給されたレジスト液でウェハ全面を被覆することが可能か否かの評価を行った。ウェハ全体を被覆することが可能かどうか否かの判定は、目視による確認により行った。
【０１０４】
【表２】
その結果、実施例においては、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量を０．４ｍｌに減少させた場合においても、ウェハ全面をレジスト液で被覆することが可能であった。
【０１０５】
一方、比較例において、ウェハ全面をレジスト液で被覆するためには、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量は少なくとも０．６ｍｌが必要であり、０．６ｍｌよりも少ない供給量でウェハ全面をレジスト液で被覆することができなかった。
【０１０６】
以上の結果より、従来ではウェハ全面を被覆することができない少量のレジスト液の供給量の場合においても、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、ウェハ全面をレジスト液で被覆することができる。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。
【０１０７】
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、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）、フォトマスク用のレチクルなどの他の基板の塗布処理にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
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
２２ 主ウェハ搬送機構
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
ＣＯＴ レジスト塗布装置ユニット
ＰＲ レジスト液
ＰＲＦ レジスト膜
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等の塗布液を塗布処理する塗布処理方法に関する。
【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処理を行う塗布処理方法を用いて、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】
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。
【０００７】
しかしながら供給するレジスト液が少量である場合、レジスト液が基板上の中心側から外周側へ拡散する際、基板上の外周側において、レジスト液が一様に拡散せず、例えばひげ状に拡散してしまう。いったんレジスト液がひげ状に拡散してレジスト膜が形成されてしまうと、その後レジスト膜を全ての場所で一様の厚さに揃えることはできない。そのため、少量のレジスト液を供給してウェハ上にレジスト液を一様に塗布することができず、レジスト液の消費量を削減することができないという問題があった。
【０００８】
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、レジスト液等の塗布液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、レジスト液等の塗布液の消費量を削減することができる塗布処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
第１の発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布処理方法において、第１の回転数で基板を回転させ、回転する前記基板の略中心上に塗布液を供給する第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、前記第３の工程の後に、前記第２の回転数よりも高く前記第３の回転数よりも低い第４の回転数で前記基板を回転させる第４の工程とを有する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明に係る塗布処理方法において、前記第４の回転数は、前記第１の回転数よりも低いことを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る塗布処理方法において、前記第１の工程の直前は、前記第１の回転数よりも低い第５の回転数で前記基板を回転させており、前記第１の工程を開始する前に前記第５の回転数であった前記基板の回転数を、前記第１の工程を開始した後に連続的に変動するように次第に増大させ、前記第１の工程を終了する時までに、前記基板の回転加速度を次第に減少させて、前記基板の回転数を前記第１の回転数に収束させることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明に係る塗布処理方法において、塗布液をノズルから吐出することによって供給し、前記第１の工程に引続いて前記第２の工程の途中まで塗布液を供給し、塗布液の供給を終了する際には、前記ノズルの移動により塗布液を吐出する位置が前記基板の略中心上からずらされることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明に係る塗布処理方法において、前記第１の工程を終了すると同時に前記ノズルの移動を開始することを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、第１乃至第５のいずれか一つの発明に係る塗布処理方法において、前記第１の工程において、供給された前記塗布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、拡散した前記塗布液の形状を整え、前記第３の工程において、形状が整えられた前記塗布液を前記基板の更に外周側へ拡散させることを特徴とする。
【００１６】
第７の発明は、第１乃至第６のいずれか一つの発明に係る塗布処理方法において、前記第４の工程の途中で、前記塗布液が流動性を失うことを特徴とする。
【００１７】
第８の発明は、第１乃至第７のいずれか一つの発明に係る塗布処理方法において、前記第４の工程において、前記基板上の塗布液を振り切り、乾燥させることを特徴とする。
【００１８】
第９の発明は、第１乃至第８のいずれか一つの発明に係る塗布処理方法において、前記塗布液はレジスト液であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、より少ない供給量で、レジスト液等の塗布液をウェハ全面に効率よく塗布することができ、塗布処理におけるレジスト液等の塗布液の消費量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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装置ユニット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】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１０】本発明の実施の形態の変形例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示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態の変形例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１２】ノズルを移動させてレジスト液の吐出位置をウェハの略中心上からずらした状態を示す説明図である。
【図１３】レジスト液の吐出位置をずらす場合のレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
なお、本実施の形態に係るレジスト塗布方法は、本発明における塗布処理方法に相当する。
【００２３】
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。
【００２４】
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ている。そして、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。
【００２５】
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いる。ウェハ搬送体２１は、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）及びエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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る。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）側に配置されることが可能である。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ることが可能である。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ることが可能である。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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１及び図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。
【００３２】
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。
【００３３】
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及びポストベーキングユニットＰＯＢＡＫＥ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。
【００３４】
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いる。ウェハ搬送体２４は、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。
【００３５】
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。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。なお第５の処理ユニット群Ｇ５の多段ユニットは、そのように案内レール２５に沿った直線状のスライドシフトに限られない。図１中の一点鎖線の往復回動矢印で示したように、システム外方へと回動シフトさせるように構成しても、主ウェハ搬送機構２２に対するメンテナンス作業のスペース確保が容易である。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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を介して後述するレジスト供給部に接続されている。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。なお、本実施の形態に係るレジストノズルは、本発明におけるノズルに相当する（以下の変形例においても同様）。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図６はレジスト塗布装置ユニットＣＯＴの制御系の構成を示す図である。
【００４５】
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４段階（シンナー供給も合わせると５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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。すると、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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その周囲全域にむらなく広がる。
【００５１】
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方向に移動される。そして、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。
【００５２】
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Ｓ４の工程を実施する。なお、図７（ａ）に示すＳ１乃至Ｓ４の工程は、本発明における第１の工程乃至第４の工程のそれぞれに相当する。また、図８（ａ）乃至図８（ｄ）のそれぞれは、図７（ａ）に示すＳ１乃至Ｓ４の工程が終わった後のウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。
【００５３】
始めに、図７（ａ）のＳ０に示すプリウェット処理工程を行う。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表面の表面全体を溶剤で濡らす、いわゆるプリウェット処理を行う工程である。具体的には、図７の（ａ）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、回転させる。この状態で、ウェハＷを回転させながら、例えば０．１秒間、溶剤ノズル１０１からウェハＷの略中央にシンナーを供給してウェハ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り、結果としてより少量のレジスト液ＰＲの液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ＰＲの消費量を削減することができる。
【００５４】
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、第１の回転数Ｖ１で基板（ウェハＷ）を回転させ、回転する基板（ウェハＷ）の略中心上にレジスト液ＰＲを供給し、供給されたレジスト液ＰＲ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１．５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（ａ）は、第１の工程が行われた後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００５５】
ここで、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液ＰＲの供給量は、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の外周が、上記の回転数においてウェハＷの外周にまで到達する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は、例えば０．５ｍｌであり、従来供給していた１．０ｍｌの半分である。そのため、図８（ａ）に示すように、第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの径方向中心側から外周側に拡散するレジスト液ＰＲの外周は、ウェハＷの外周まで到達せず、例えばウェハＷの中心から外周までの距離の半分程度までしか到達しない。
【００５６】
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１．０秒程度が好ましい。また、図８（ｂ）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。
【００５７】
図８（ｂ）に示すように、第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの外周まで到達せず、例えばウェハＷの中心から外周までの距離の半分程度までしか到達していないレジスト液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、後述するように、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。
【００５８】
次に、図７（ａ）のＳ３に示す第３の工程を行う。第３の工程Ｓ３は、第２の工程Ｓ２の後に、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、形状が整えられたレジスト液ＰＲを基板（ウェハＷ）の径方向の更に外周側へ拡散させる工程である。具体的には、図７（ａ）のＳ３に示すように、ウェハＷを１０００〜４０００ｒｐｍ、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、第１の工程Ｓ１でウェハＷの径方向中心から外周までの距離の半分程度まで拡散させたレジスト液ＰＲを、基板の更に外周側へ拡散させる。第３の工程Ｓ３を行う時間としては、例えば２．５秒程度が好ましい。また、図８（ｃ）は、第３の工程Ｓ３が行われた後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００５９】
図８（ｃ）に示すように、第３の工程Ｓ３において、ウェハＷの径方向外周側に拡散するレジスト液ＰＲの外周は、略ウェハＷの外周まで到達する。また、第３の工程Ｓ３を行う時間は、第３の工程Ｓ３において、レジスト液ＰＲが流動性を失わないように、３秒以下の短時間にすることが好ましい。換言すれば、第３の工程Ｓ３の後に行う第４の工程Ｓ４の途中で、レジスト液ＰＲは流動性を失う。
【００６０】
次に、第４の工程Ｓ４を行う。第４の工程Ｓ４は、第３の工程Ｓ３の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高く第３の回転数Ｖ３よりも低い第４の回転数Ｖ４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。また、第４の回転数Ｖ４は、第１の回転数Ｖ１よりも低くてもよい。具体的には、図７（ａ）に示すように、ウェハＷを１０００〜２０００ｒｐｍの範囲で所望の膜厚にするための回転数（第４の回転数Ｖ４）に減速し、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。また、図８（ｄ）は、第４の工程Ｓ４が行われた後のウェハＷの状態を示す平面図である。
【００６１】
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例えば２５００ｒｐｍ程度の第１の回転数Ｖ１で回転させる。これにより、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。
【００６２】
また、第２の工程Ｓ２及び第３の工程Ｓ３において、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、その後、第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３で回転させる。これにより、第４の工程Ｓ４であるレジスト液ＰＲの振り切り乾燥時に、ウェハＷの表面全面にミクロ的にも均一にレジスト液を伸展又は拡散させることができる。また、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。
【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４の工程Ｓ４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について説明する。また、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。
【００６４】
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４の工程Ｓ４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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。そのため、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を拡散させることができる。
【００６７】
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。
【００６８】
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、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説明する。以下、図８及び図９を参照し、更に、図７（ａ）に示す本実施の形態に係るレジスト塗布方法を図７（ｂ）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、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９（ａ）乃至図９（ｄ）は、第１の工程乃至第４の工程におけるウェハ上のレジスト液の状態を示す。
【００６９】
始めに、第１の工程Ｓ１におけるレジスト液ＰＲの状態を説明する。図９（ａ）は、第１の工程Ｓ１におけるウェハＷ上のレジスト液ＰＲの状態を示す。第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの表面の中心上にレジスト液ＰＲを供給するとともに、供給するレジスト液ＰＲをウェハＷの径方向外周側に拡散させる。第１の工程Ｓ１において、ウェハＷの表面は、レジスト液ＰＲが拡散しやすくなるように、溶剤でプリウェット処理されており、レジスト液ＰＲも表面張力がある程度小さくなるように調整されている。これにより、レジスト液ＰＲは、ウェハＷに接する下側が先にウェハＷの径方向外周側に拡散し、表面側すなわち上側は、遅れてウェハＷの径方向外周側に拡散する。従って、図９（ａ）に示すように、レジスト液ＰＲは、外周側に向かって厚さが小さくなる断面形状を有する。
【００７０】
次に、第２の工程Ｓ２におけるレジスト液ＰＲの状態を説明する。図９（ｂ）は、第２の工程Ｓ２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る。しかしながら、レジスト液ＰＲの表面側すなわち上側は、粘性が小さく流動性を有しているため、遠心力が小さくなった後も、慣性でウェハＷの径方向外周側に拡散しようとする。従って、図９（ｂ）に示すように、レジスト液ＰＲは、外周側の表面側すなわち上側にレジスト液が溜まり、外周付近で厚さが極大となる断面形状を有する。
【００７１】
次に、第３の工程Ｓ３におけるレジスト液ＰＲの状態を説明する。図９（ｃ）は、第３の工程Ｓ３におけるウェハＷ上のレジスト液の状態を示す。第３の工程Ｓ３において、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、形状が整えられたレジスト液ＰＲを基板（ウェハＷ）の更に外周側へ拡散させる。前述したように、第２の工程Ｓ２においてレジスト液ＰＲの外周付近で厚さが極大となっており、第１の工程Ｓ１よりレジスト液ＰＲの外周付近で厚さが増大している。すなわち、レジスト液ＰＲの外周付近の質量が増大している。また、遠心力は、遠心力を受ける物体の質量に比例し、物体の回転半径に比例し、回転数の２乗に比例する。従って、レジスト液の外周側のレジスト液の質量が増大したことによって、第３の回転数Ｖ３が第１の回転数Ｖ１と略等しい場合にも、第３の回転数Ｖ３において、第１の回転数Ｖ１におけるよりも大きな遠心力を受ける。その結果、全体としてレジスト液ＰＲの量は変わらないのに、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向に沿って更に外周側へ拡散させることができ、ウェハＷの径方向に沿ってウェハＷの外周付近まで到達させることができる。また、第３の回転数Ｖ３が第１の回転数Ｖ１よりも高い場合には、第３の工程Ｓ３において、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向に沿って更に容易に外周側へ拡散させることができる。更に、第３の回転数Ｖ３が第１の回転数Ｖ１より低い場合でも、上述したレジスト液ＰＲの形状が整えられることによって、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向に沿って更に外周側へ拡散させることができる。この結果、図９（ｃ）に示すように、レジスト液ＰＲは、ウェハＷの略全面に拡散し、ウェハＷの外周側に向かって厚さが小さくなる断面形状を有する。
【００７２】
なお、各工程におけるレジスト液ＰＲの状態は、レジスト液ＰＲ自体の表面張力、基板表面におけるレジスト液の濡れ性、レジスト液の粘度、レジスト液の密度によっては、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示す断面形状でない断面形状を有することもある。例えば、レジスト液の表面張力が大きく、基板表面での濡れ性が悪く、レジスト液の粘度が低く、レジスト液の密度が低い場合を仮定する。この場合、レジスト液ＰＲは、第１の工程Ｓ１では、レジスト液ＰＲの外周付近で厚さが極大となる断面形状を有し、第２の工程Ｓ２では、レジスト液ＰＲの外周に向け厚さが小さくなる断面形状を有し、第３の工程Ｓ３では、再びレジスト液ＰＲの外周付近で厚さが極大となる断面形状を有することもある。第１の工程Ｓ１で、ウェハＷの表面のミクロな凹凸によりレジスト液ＰＲの拡散が邪魔されていても、第２の工程Ｓ２で、いったんそのミクロな凹凸の位置から引き戻されたレジスト液ＰＲが、再び加勢されてミクロな凹凸を越え、更にウェハＷの径方向外周側へ拡散していくことがある。この場合、第１の工程Ｓ１乃至第３の工程Ｓ３におけるレジスト液ＰＲの外周側と中心側との厚さの大小関係は、図９（ａ）乃至図９（ｃ）に示すようなレジスト液ＰＲの外周側と中心側との厚さの大小関係と略逆の大小関係を有する。その場合でも、図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示すように、第３の工程Ｓ３において、レジスト液ＰＲが更にウェハＷの径方向外周側へ拡散していく作用効果が得られる。
【００７３】
また、本実施の形態に係るレジスト塗布方法において、レジスト液ＰＲを供給しながらウェハＷを第１の回転数Ｖ１で回転させ、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向外周側へ拡散させる第１の工程を行い、第１の回転数Ｖ１よりも低い第２の回転数Ｖ２でウェハＷを回転させ、レジスト液ＰＲの形状を調える第２の工程を行った後に、第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３でウェハＷを回転させる第３の工程を行うことによって、上述した作用効果が得られる。従って、第１の工程の後、第２の工程を行わず、直接第３の工程を行っても、本実施の形態に係るレジスト塗布方法におけるような、レジスト消費量を削減する作用効果を得ることはできない。
【００７４】
最後に、第４の工程Ｓ４におけるレジスト液の状態を説明する。図９（ｄ）は、第４の工程Ｓ４におけるウェハＷ上のレジスト液の状態を示す。第４の工程Ｓ４において、第２の回転数Ｖ２よりも高く第３の回転数Ｖ３よりも低い第４の回転数Ｖ４で基板を回転させ、余計なレジスト液ＰＲを振り切る。これによって、基板（ウェハＷ）の回転によって受ける遠心力とレジスト液ＰＲの粘度による流動性とのバランスによってレジスト液ＰＲを所定の膜厚にした状態で、レジスト液ＰＲを乾燥させることによって流動性を失わせ、所定の膜厚のレジスト膜ＰＲＦを形成する。従って、図９（ｄ）に示すように、レジスト膜ＰＲＦは、ウェハＷの中心側から外周側に向け厚さが一定である断面形状を有する。
【００７５】
一方、従来のレジスト塗布方法は、図７（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るレジスト塗布方法における第３の工程Ｓ３を有しておらず、本実施の形態に係るレジスト塗布方法における第２の工程Ｓ２の後、直接第４の工程Ｓ４を行う。また、従来のレジスト塗布方法においても、本実施の形態に係るレジスト塗布方法と同様に、第１の工程Ｓ１においては、ウェハＷの表面に供給するレジスト液ＰＲをウェハＷの径方向外周側に拡散させるが、第２の工程Ｓ２においては、レジスト液ＰＲをウェハＷの径方向外周側に拡散させない。
【００７６】
しかし、従来のレジスト塗布方法においては、第３の工程Ｓ３を有していないため、第１の工程Ｓ１で拡散させたレジスト液ＰＲの外周を更にウェハＷの径方向外周側に拡散させることができない。すなわち、第１の工程Ｓ１において、レジスト液ＰＲの外周をウェハＷの外周まで到達させなくてはならない。従って、既にウェハＷの外周に到達するのに必要な量のレジスト液を供給しなくてはならず、第１の工程Ｓ１におけるレジスト液ＰＲの供給量が多くなってしまう。
【００７７】
従って、本実施の形態に係るレジスト塗布方法によれば、第２の工程Ｓ２の後に、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）を回転させる第３の工程Ｓ３を行うことによって、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る。その結果、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。
（実施の形態の変形例）
次に、図１０乃至図１３を参照し、本発明の実施の形態の変形例に係るレジスト塗布方法について説明する。
【００７８】
本変形例に係るレジスト塗布方法は、第１の工程において、基板の回転数を次第に増大させ第１の回転数に収束させる点で、実施の形態に係る基板処理装置と相違する。
【００７９】
なお、本変形例に係るレジスト塗布方法も、本発明における塗布処理方法に相当する。
【００８０】
図１０は、本変形例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示すグラフである。図１１は、本変形例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１２は、ノズルを移動させてレジスト液の吐出位置をウェハの略中心上からずらした状態を示す説明図である。図１３は、レジスト液の吐出位置をずらす場合のレジスト塗布装置ユニットの回転制御の状態を示すグラフである。
【００８１】
なお、図７と同様に、図１１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１１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。
【００８２】
また、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【００８３】
本変形例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処理システムは、実施の形態において図１乃至図３を用いて説明した塗布現像システムと同様にすることができる。また、本変形例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は、実施の形態において図４乃至図６を用いて説明したレジスト塗布装置ユニットＣＯＴと同様にすることができる。
【００８４】
一方、本変形例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は、実施の形態に係る動作と相違する。
【００８５】
本変形例では、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１０に示すＳ０、Ｓ１´、Ｓ２乃至Ｓ４の工程を実施する（図１０に示すＳ１´、Ｓ２乃至Ｓ４の工程も、本発明における第１の工程、第２の工程乃至第４の工程のそれぞれに相当する。）。また、本変形例において図１０に示すＳ１´の工程は、実施の形態において図７（ａ）に示すＳ１の工程と相違する。
【００８６】
本変形例において図１０のＳ０に示す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表面の表面全体を溶剤で濡らすプリウェット処理を行う工程であり、実施の形態において図７（ａ）のＳ０に示す工程と同様にすることができる。また、プリウェット処理工程におけるプリウェット回転数Ｖ０は、本発明における第５の回転数に相当する。
【００８７】
次に、図１０のＳ１´に示す第１の工程を行う。第１の工程Ｓ１´は、プリウェット回転数Ｖ０から第１の回転数Ｖ１までウェハＷの回転を加速させ、回転するウェハＷの略中心上にレジスト液ＰＲを供給し、供給されたレジスト液ＰＲをウェハＷの中心側から外周側へ拡散させる工程である。すなわち、第１の工程Ｓ１´の直前は、第１の回転数よりも低いプリウェット回転数Ｖ０でウェハＷを回転させている。そして、第１の工程Ｓ１´を開始する前にプリウェット回転数Ｖ０であったウェハＷの回転数を、第１の工程Ｓ１´を開始した後に連続的に変動するように次第に増大させる。また、第１の工程を終了するときまでに、ウェハＷの回転加速度を次第に減少させて、ウェハＷの回転数を第１の回転数Ｖ１に収束させる。
【００８８】
第１の工程Ｓ１´では、最初に、図示しないバルブが開放されて、レジストノズル８６からレジスト液ＰＲの吐出が開始され、プリウェット回転数Ｖ０で回転するウェハＷの中心部にレジスト液ＰＲが供給され始める。
【００８９】
第１の工程Ｓ１´では、次に、ウェハＷの回転数がプリウェット回転数Ｖ０から、高速の例えば２０００〜４０００ｒｐｍ、より好ましくは２５００ｒｐｍ程度の回転数（第１の回転数Ｖ１）まで上げられる。第１の工程Ｓ１´の開始前にプリウェット回転数Ｖ０であったウェハＷの回転は、その後回転数が連続的に滑らかに変動するように次第に増大する。このとき、ウェハＷの回転加速度は、例えば零から次第に増大する。そして、第１の工程Ｓ１´の終了時には、ウェハＷの回転加速度が次第に減少し、ウェハＷの回転数が第１の回転数Ｖ１に滑らかに収束する。こうして、第１の工程Ｓ１´においては、図１０に示すように、ウェハＷの回転数がプリウェット回転数Ｖ０から第１の回転数Ｖ１に、Ｓ字状に変動する。
【００９０】
次に、図１０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。第２の工程Ｓ２は、実施の形態において図７（ａ）のＳ２に示す工程と同様にすることができる。
【００９１】
次に、図１０のＳ３に示す第３の工程を行う。第３の工程Ｓ３は、第２の工程Ｓ２の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高い第３の回転数Ｖ３でウェハＷを回転させ、形状が整えられたレジスト液ＰＲをウェハＷの径方向の更に外周側へ拡散させる工程である。第３の工程Ｓ３は、実施の形態において図７（ａ）のＳ３に示す工程と同様にすることができる。
【００９２】
次に、第４の工程Ｓ４を行う。第４の工程Ｓ４は、第３の工程Ｓ３の後に、第２の回転数Ｖ２よりも高く第３の回転数Ｖ３よりも低い第４の回転数Ｖ４でウェハＷを回転させ、ウェハＷ上のレジスト液ＰＲを振り切り、乾燥させる工程である。第４の工程Ｓ４は、実施の形態において図７（ａ）のＳ４に示す工程と同様にすることができる。
【００９３】
本変形例に係るレジスト塗布方法においても、実施の形態と同様に、第４の工程Ｓ４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。また、実施の形態において図８及び図９を参照して説明したのと同様に、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。
【００９４】
更に、本変形例によれば、第１の工程Ｓ１´を開始する前にプリウェット回転数Ｖ０であったウェハＷの回転数を、第１の工程Ｓ１´を開始した後に連続的に変動するように次第に増大させる。また、第１の工程Ｓ１´を終了する時までに、ウェハＷの回転加速度を次第に減少させて、ウェハＷの回転数を第１の回転数Ｖ１に収束させるようにする。その結果、更に少量のレジスト液を塗布した場合であっても、塗布斑を抑制できる。従って、レジスト液の使用量を減らすことができ、より薄い膜を形成できる。また、コストの削減を図ることができる。
【００９５】
本変形例に係るレジスト塗布方法を用いた場合に、更に少量のレジスト液であっても塗布斑を抑制できる理由の一つとして、以下のことが推察できる。
【００９６】
第１の工程においてウェハＷの回転数を一気に上昇させ、ウェハＷを初めから第１の回転数Ｖ１で高速回転させた場合、図１１（ａ）に示すように、レジスト液ＰＲがウェハＷの中心部に供給された直後に、レジスト液ＰＲに強い遠心力がかかる。このため、レジスト液ＰＲが外側方向に不規則にスジ状に広げられる。レジスト液ＰＲが少量の場合、その後レジスト液ＰＲがウェハＷの全面に広げられたときに、スジ状の斑が塗布斑となって残る。
【００９７】
一方、本変形例のようにウェハＷの回転数をＳ字状に制御した場合、レジスト液ＰＲが外側方向に均等に広げられる。図１１（ｂ）に示すように、レジスト液ＰＲがウェハＷ上の略中心に供給された直後には、ウェハＷの回転数が低回転数のままあまり変動しないので、強い遠心力がかからないためである。また、その後ウェハＷの回転数が連続的に変動するので、ウェハＷ上のレジスト液ＰＲが滑らかに広げられ、レジスト液ＰＲが少量であっても塗布斑が発生しないと考えられる。
【００９８】
更に、本変形例において、第１の工程Ｓ１´におけるレジストノズル８６によるレジスト液ＰＲの吐出が、第２の工程Ｓ２の途中まで継続して行われてもよい。また、第２の工程Ｓ２の途中まで継続して行われたレジスト液ＰＲの吐出を終了させる際に、レジストノズル８６を移動させてレジスト液ＰＲの吐出位置をウェハＷの略中心上からずらすようにしてもよい。すなわち、第１の工程Ｓ１´に引続いて第２の工程Ｓ２の途中まで塗布液を供給し、塗布液の供給を終了する際には、ノズルの移動によりレジスト液を吐出する位置がウェハＷの略中心上からずらされるようにしてもよい。
【００９９】
例えば、第１の工程Ｓ１´を終了すると同時に、レジストノズル８６が、図１２に示すようにレジスト液ＰＲを引き続き吐出した状態で、ウェハＷの略中心（中心部Ａ）の上方からウェハＷの径方向に所定距離、例えば５ｍｍ以上、より好ましくは５〜３０ｍｍ程度移動する。これにより、ウェハＷ上におけるレジスト液ＰＲを吐出する位置ＰがウェハＷの略中心（中心部Ａ）上からずらされる。なお、このときのウェハＷの回転数は、低速の１００ｒｐｍ程度の第２の速度Ｖ２に変更されている。レジストノズル８６は、ウェハＷの略中心（中心部Ａ）上方から所定距離ずれたところで停止し、このとき図示しないバルブが閉鎖されてレジスト液ＰＲの吐出が停止される。その後、引き続きウェハＷが第２の速度Ｖ２で回転され、ウェハＷ上のレジスト液ＰＲの形状が整えられる。つまり、図１３に示すように、レジスト液ＰＲの吐出は、第１の工程 Ｓ１´から第２の工程Ｓ２の途中まで行われ、第２の工程Ｓ２においてレジスト液ＰＲの吐出が終了する際に、レジストノズル８６が移動してレジスト液ＰＲを吐出する位置ＰがウェハＷの略中心（中心部Ａ）上からずらされる。
【０１００】
本変形例によれば、例えばレジストノズル８６の液切れ時のレジスト液ＰＲが第２の工程Ｓ２の低速度で回転しているウェハＷに落下するので、そのレジスト液の急激な乾燥が防止される。加えてそのレジスト液ＰＲがウェハＷの略中心（中心部Ａ）上よりずれた位置Ｐに落下するので、ウェハＷの中心部よりも強い遠心力によりウェハ面内に適正に広げられる。この結果、レジストノズル８６の吐出終了時の不安定な量や形のレジスト液が吐出された場合であっても、ウェハＷの中心部付近に塗布斑ができることない。従って、少量のレジスト液を使用した場合であっても、最終的にウェハＷの表面の全面において均一なレジスト膜を形成できる。
【実施例】
【０１０１】
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。
【０１０２】
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０．３〜１．０ｍｌの間で変化させた場合において、供給されたレジスト液でウェハ全面を被覆することが可能か否かの評価を行った。ウェハ全体を被覆することが可能かどうか否かの判定は、目視による確認により行った。
【０１０３】
【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った。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０．３〜１．０ｍｌの間で変化させた場合において、供給されたレジスト液でウェハ全面を被覆することが可能か否かの評価を行った。ウェハ全体を被覆することが可能かどうか否かの判定は、目視による確認により行った。
【０１０４】
【表２】
その結果、実施例においては、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量を０．４ｍｌに減少させた場合においても、ウェハ全面をレジスト液で被覆することが可能であった。
【０１０５】
一方、比較例において、ウェハ全面をレジスト液で被覆するためには、第１の工程Ｓ１で供給するレジスト液の供給量は少なくとも０．６ｍｌが必要であり、０．６ｍｌよりも少ない供給量でウェハ全面をレジスト液で被覆することができなかった。
【０１０６】
以上の結果より、従来ではウェハ全面を被覆することができない少量のレジスト液の供給量の場合においても、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、ウェハ全面をレジスト液で被覆することができる。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。
【０１０７】
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、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）、フォトマスク用のレチクルなどの他の基板の塗布処理にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
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
２２ 主ウェハ搬送機構
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
ＣＯＴ レジスト塗布装置ユニット
ＰＲ レジスト液
ＰＲＦ レジスト膜
Ｗ ウェハ（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に塗布液を塗布する塗布処理方法において、
第１の回転数で基板を回転させ、回転する前記基板の略中心上に塗布液を供給する第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、
前記第３の工程の後に、前記第２の回転数よりも高く前記第３の回転数よりも低い第４の回転数で前記基板を回転させる第４の工程と
を有する塗布処理方法。
【請求項２】
前記第４の回転数は、前記第１の回転数よりも低い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】
前記第１の工程の直前は、前記第１の回転数よりも低い第５の回転数で前記基板を回転させており、
前記第１の工程を開始する前に前記第５の回転数であった前記基板の回転数を、前記第１の工程を開始した後に連続的に変動するように次第に増大させ、
前記第１の工程を終了する時までに、前記基板の回転加速度を次第に減少させて、前記基板の回転数を前記第１の回転数に収束させる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】
塗布液をノズルから吐出することによって供給し、
前記第１の工程に引続いて前記第２の工程の途中まで塗布液を供給し、塗布液の供給を終了する際には、前記ノズルの移動により塗布液を吐出する位置が前記基板の略中心上からずらされ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】
前記第１の工程を終了すると同時に前記ノズルの移動を開始す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】
前記第１の工程において、供給された前記塗布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、拡散した前記塗布液の形状を整え、
前記第３の工程において、形状が整えられた前記塗布液を前記基板の更に外周側へ拡散させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
【請求項７】
前記第４の工程の途中で、前記塗布液が流動性を失うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
【請求項８】
前記第４の工程において、前記基板上の塗布液を振り切り、乾燥させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
【請求項９】
前記塗布液はレジスト液であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
【請求項１】
基板上に塗布液を塗布する塗布処理方法において、
第１の回転数で基板を回転させ、回転する前記基板の略中心上に塗布液を供給する第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、
前記第３の工程の後に、前記第２の回転数よりも高く前記第３の回転数よりも低い第４の回転数で前記基板を回転させる第４の工程と
を有する塗布処理方法。
【請求項２】
前記第４の回転数は、前記第１の回転数よりも低い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】
前記第１の工程の直前は、前記第１の回転数よりも低い第５の回転数で前記基板を回転させており、
前記第１の工程を開始する前に前記第５の回転数であった前記基板の回転数を、前記第１の工程を開始した後に連続的に変動するように次第に増大させ、
前記第１の工程を終了する時までに、前記基板の回転加速度を次第に減少させて、前記基板の回転数を前記第１の回転数に収束させる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】
塗布液をノズルから吐出することによって供給し、
前記第１の工程に引続いて前記第２の工程の途中まで塗布液を供給し、塗布液の供給を終了する際には、前記ノズルの移動により塗布液を吐出する位置が前記基板の略中心上からずらされ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】
前記第１の工程を終了すると同時に前記ノズルの移動を開始す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】
前記第１の工程において、供給された前記塗布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、拡散した前記塗布液の形状を整え、
前記第３の工程において、形状が整えられた前記塗布液を前記基板の更に外周側へ拡散させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
【請求項７】
前記第４の工程の途中で、前記塗布液が流動性を失うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
【請求項８】
前記第４の工程において、前記基板上の塗布液を振り切り、乾燥させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
【請求項９】
前記塗布液はレジスト液であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２１２６５８（Ｐ２０１０−２１２６５８Ａ）
【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２００９−２６３１５８（Ｐ２００９−２６３１５８）
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【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２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【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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