塗布方法および塗布装置
【課題】塗布液例えばレジスト液の供給量が少ない場合でも、基板の表面に均一に塗布膜を形成することができる技術を提供する。
【解決手段】塗布方法は、基板（Ｗ）の中心にプリウエット液を供給するとともに基板を回転させてプリウエット液を第１の基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、プリウエット液が供給された基板に塗布液（例えばレジスト液）を供給し、これを乾燥させることにより前記第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程とを備える。プリウエット液として、塗布膜成分（例えばレジスト成分）を溶解しうる溶剤と、この溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た塗布液よりも表面張力が高い混合液体を用いる。溶剤と高表面張力液体とを別個に用意し、プリウエット液を供給する際に溶剤と高表面張力液体とを混合する。
【解決手段】塗布方法は、基板（Ｗ）の中心にプリウエット液を供給するとともに基板を回転させてプリウエット液を第１の基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、プリウエット液が供給された基板に塗布液（例えばレジスト液）を供給し、これを乾燥させることにより前記第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程とを備える。プリウエット液として、塗布膜成分（例えばレジスト成分）を溶解しうる溶剤と、この溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た塗布液よりも表面張力が高い混合液体を用いる。溶剤と高表面張力液体とを別個に用意し、プリウエット液を供給する際に溶剤と高表面張力液体とを混合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的にはレジスト等の塗布液の塗布技術に関するものであり、特に、塗布液に先行して基板に供給されるプリウエット液の表面張力を調整することにより塗布液の被覆性を改善する技術に関するものである。
【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ープロセスにおいては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」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工程、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光工程、露光されたレジスト膜を現像する現像工程などが順次行われ、ウエハ上に所定のレジストパターンが形成されている。
【０００３】
レジスト塗布工程では、回転中のウエハ表面の中心部にノズルからレジスト液を供給し、そのレジスト液を遠心力により半径方向外側に拡散させることによってウエハの表面全体をレジスト液で覆うようにする、いわゆるスピン塗布法が多く用いられている。
【０００４】
近時の半導体デバイスの回路のさらなる微細化に伴い、レジスト塗布処理におけるレジスト膜の薄膜化が進められている。また、レジスト液は高価であり、使用量を可能な限り減らす必要がある。また、少量のレジスト液でウエハ表面全体を覆う場合には、レジスト液膜厚の面内均一性の向上がより重要となってくる。
【０００５】
少ないレジスト液の吐出量で均一なレジスト塗布を達成するための手段として、プリウエット技術が知られている。プリウエットは、少量のレジスト液でウエハ表面全体を均一に覆うことを容易にするため、レジスト液をウエハに供給する前に、ウエハ上に「プリウエットシンナー」と呼ばれるレジストを溶解しうる溶剤を供給するものである。プリウエットを行うことにより、少量のレジスト液を用いた場合でも、レジスト液がウエハ上で均一に拡散しやすくなる。
【０００６】
しかし、プリウエットを行った場合でも、ウエハ表面全体にレジスト液が均一に塗布できなくなる場合がある。例えば、ウエハ半径方向に拡散してゆくレジスト液がウエハの周辺部において分岐して、半径方向に延びる多数の細長いスジが現れ、隣接するスジ間にはレジストが塗布されないという現象が生じる。この現象は「フィンガリング」と呼ばれる。
【０００７】
少ないレジスト液の吐出量で均一なレジスト塗布を達成するための他の手段として、ウエハの回転制御技術がある。このレジスト液供給および拡散時にウエハの回転速度および回転加速度を適宜時間制御することにより、無駄にレジスト液が基板外に飛散しないようにし、かつ、高い遠心力を受けるウエハ外周部における膜厚の減少傾向を緩和する技術である。
【０００８】
しかし、回転制御技術だけでは、大幅な省レジストを達成するのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２７９４７６号
【特許文献２】特開２００９−０７８２５０号
【特許文献３】特開２００３−０８６４８９号
【特許文献４】特開２００３−０５９８２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、レジスト液等の塗布液の供給量が少ない場合でも、塗布液により基板の表面を確実に被覆することができ、基板の表面に均一に塗布膜を形成することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第１の基板を回転させて前記プリウエット液を基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、前記プリウエット液が供給された前記第１の基板に塗布液を供給し、これを乾燥させることにより第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を備え、前記塗布膜形成工程は、前記第１の基板を回転させた状態で、前記第１の基板の中心部に塗布液を供給する第１段階と、その後、前記第１の基板の回転速度を減少させ、引き続き前記第１の基板を回転させる第２段階と、その後、前記第１の基板の回転速度を増加させ、前記第１の基板上の塗布液を乾燥させる第３段階と、を有し、前記第１段階において、前記塗布液を前記第１の基板上に供給する直前においては、第１の一定の回転速度で前記第１の基板を回転させて、前記塗布液の供給を開始した後に前記基板の回転速度が連続的に次第に増加するようにし、前記塗布液の吐出の終了前に、前記第１の基板の回転の加速度を次第に減少させて、基板の回転を前記第１の速度より速い第２の速度に収束させるようにし、前記プリウエット工程において、塗布膜成分を溶解しうる溶剤と、前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た前記塗布液よりも表面張力が高い混合液体を前記プリウエット液として用いる塗布方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、第１の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第１の基板を回転させて前記プリウエット液を前記第１の基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、前記プリウエット液が供給された前記第１の基板に塗布液を供給し、これを乾燥させることにより前記第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を備え、塗布膜成分を溶解しうる溶剤と、前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た前記塗布液よりも表面張力が高い混合液体を前記プリウエット液として用いるとともに、前記溶剤と前記高表面張力液体とを別個に用意し、前記プリウエット液を供給する際に前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合する塗布方法を提供する。
【００１３】
さらに、本発明は、基板を保持して回転させるスピンチャックと、前記スピンチャックにより保持された基板の表面に塗布液を供給する少なくとも１つの塗布液ノズルと、前記スピンチャックにより保持された基板の表面にプリウエット液を供給する少なくとも１つのプリウエットノズルと、前記塗布液ノズルに塗布液を供給する塗布液供給機構と、前記プリウエットノズルにプリウエット液を供給するプリウエット液供給機構と、を備え、前記プリウエット液供給機構は、塗布膜成分を溶解しうる溶剤の供給源と前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体の供給源に接続され、前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合して前記プリウエットノズルに供給するプリウエット液供給制御部を有しており、前記プリウエット液供給制御部は前記前記溶剤と前記高表面張力液体との混合比を可変に調整することができるように構成されている塗布装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高表面張力液体を、塗布膜成分を溶解しうる溶剤に添加することによってプリウエット液の表面張力を調整することにより、基板表面に均一に塗布液を塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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】塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】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を示す概略縦断面図である。
【図５】レジスト塗布装置の構成を示す概略横断面図である。
【図６】レジスト塗布処理の主な工程を示すフローチャートである。
【図７】レジスト塗布処理の各工程おけるウエハの回転速度をプリウエット液およびレジスト液の供給タイミングと一緒に示すグラフである。
【図８】プリウエット液の表面張力調整の効果の原理を説明する模式図である。
【図９】実験１の結果を示すグラフである。
【図１０】実験１の結果を示す写真の写しである。
【図１１】実験２の結果を示す表である。
【図１２】実験３の結果を示すグラフである。
【図１３】プリウエット液供給機構の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
まず、基板にレジストを塗布するための塗布装置が組み込まれた塗布現像処理システムの全体構成について図１〜図３を参照して説明する。
【００１８】
塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば外部から塗布現像処理システム１に対して複数枚のウエハＷをカセット単位で搬入出するための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備えた処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４との間でウエハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。
【００１９】
カセットステーション２には、カセット載置台１０が設けられ、当該カセット載置台１０には、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置できる。カセットステーション２には、搬送路１１上をＸ方向に沿って移動可能なウエハ搬送装置１２が設けられている。ウエハ搬送装置１２は、カセットＣに収容されたウエハＷの配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、カセットＣ内の複数枚のウエハＷに対して選択的にアクセスできる。またウエハ搬送装置１２は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、後述する処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスしてウエハＷを搬送できる。
【００２０】
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側からインターフェイスステーション５側に向けて第１の処理装置群Ｇ１と、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側からインターフェイスステーション５側に向けて第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２０が設けられている。第１の搬送装置２０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内の各装置に対し選択的にアクセスしてウエハ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２１が設けられている。第２の搬送装置２１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内の各装置に対して選択的にアクセスしてウエハ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、ウエハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えば塗布装置としてのレジスト塗布装置３０、３１、３２と、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３３、３４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、例えばウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置４０〜４４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内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室５０、５１がそれぞれ設けられている。
【００２２】
例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、ウエハＷを温調板上に載置してウエハＷの温度調節を行う温調装置６０、ウエハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１、温調装置６２〜６４及びウエハＷを加熱処理する加熱処理装置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、例えば温調装置７０、レジスト塗布処理後にウエハＷを加熱処理するプリベーク装置７１〜７４及び現像処理後にウエハＷを加熱処理するポストベーク装置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、ウエハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば温調装置８０〜８３、露光後にウエハＷを加熱処理する露光後ベーク装置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２０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に示すようにウエハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１が下から順に２段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置２１のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９２が配置されている。
【００２６】
インターフェイスステーション５には、例えば図１に示すようにＸ方向に延伸する搬送路１００上を移動するウエハ搬送装置１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウエハ搬送装置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５に隣接した露光装置４と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５の各装置に対してアクセスしてウエハＷを搬送できる。
【００２７】
なお、本実施形態における露光装置４は、液浸露光装置であり、ウエハＷの表面に液体、例えば純水の液膜を滞留させた状態で、当該純水の液膜を介在してウエハＷの表面のレジスト膜を露光することができる。但し、露光装置４は他の方式の露光を行うものであってもよい。また、レジスト塗布現像システムの構成は、図示例に限定されるものではなく、本明細書において説明するレジストの塗布および現像のための各種処理を実行することが可能な任意の他の構成を採用することができる。
【００２８】
次に、レジスト塗布装置３０〜３２の構成について図４〜図５を参照して説明する。レジスト塗布装置３０〜３２の構成は互いに実質的に同一であるため、代表してレジスト塗布装置３０の構成について説明することとする。
【００２９】
レジスト塗布装置３０は、例えば図４に示すようにケーシング１２０を有し、そのケーシング１２０内の中央部には、ウエハ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、例えばウエハ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、ウエハＷをスピンチャック１３０上に吸着保持できる。
【００３０】
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。なお、スピンチャック１３０の回転速度は、後述する制御部１６０により制御されている。
【００３１】
スピンチャック１３０の周囲には、ウエハ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。
【００３２】
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、２本のアーム１４１、１４２が取り付けられている。
【００３３】
第１のアーム１４１には、第１のレジスト液を吐出する第１のレジストノズル１４３Ａおよび第２のレジスト液を吐出する第２のレジストノズル１４３Ｂ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、レジストノズル１４３Ａ、１４３Ｂは、カップ１３２のＹ方向正方向側の外方に設置された各々の待機部１４５Ａ、１４５Ｂからカップ１３２内のウエハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウエハＷの表面上をウエハ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、レジストノズル１４３Ａ、１４３Ｂの高さを調整できる。第１のアーム１４１とノズル駆動部１４４によりレジストノズル移動機構が構成されている。
【００３４】
図４に示すように、第１のレジストノズル１４３Ａには、第１のレジスト液供給源１４６Ａに連通する第１の供給管１４７Ａが接続されている。また、第２のレジストノズル１４３Ｂには、第２のレジスト液供給源１４６Ｂに連通する第２の供給管１４７Ｂが接続されている。第１のレジスト液供給源１４６Ａには、第１のレジスト液として例えば表面張力が２８．８［ｍＮ／ｍ］のＡｒＦ液浸露光用レジストＡが貯留されている。例えば、第１のレジスト液は、薄いレジスト膜例えば１５０ｎｍ以下のレジスト膜を形成するための低粘度（例えば２ｃｐ以下）に調整されている。
【００３５】
第２のレジスト液供給源１４６Ｂには第１のレジスト液と表面張力が異なる第２のレジスト液が貯留されている。なお、第２のレジスト液は、第１のレジスト液とレジスト成分が同じで、溶剤含有量の相違により第１のレジスト液と表面張力が異なるものであってもよい。あるいは、第２のレジスト液は、第１のレジスト液とレジスト成分が異なるものであってもよい。
【００３６】
第１および第２の供給管１４７Ａ、１４７Ｂにはそれぞれ、バルブ１４８Ａ、１４８Ｂが設けられており、これらのバルブ１４８Ａ、１４８Ｂの開閉により、第１および第２のレジストノズル１４３Ａ、１４３Ｂからのレジスト液の吐出および吐出停止を行うことができる。
【００３７】
レジスト成分が同一で粘度のみが異なる二種類以上のレジストを塗布する場合には、レジストノズルは唯一つだけ設けてもよい。この場合、レジスト液の貯留部と溶剤の貯留部に接続された溶剤含有率調整機構（例えば混合率可変のミキサー等）を介して前記１つのレジストノズルに供給することができる。なお、本明細書における「レジスト液の表面張力」はレジスト液全体の表面張力を意味するものであり、レジスト液中に含まれる溶剤の含有率が変化すれば当然にそのレジスト液の表面張力は変化する。
【００３８】
第２のアーム１４２には、第１のプリウエットノズル１５０Ａおよび第２のプリウエットノズル１５０Ｂ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、プリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂを、カップ１３２のＹ方向負方向側の外方に設けられた各々の待機部１５２Ａ、１５２Ｂからカップ１３２内のウエハ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、プリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂの高さを調節できる。第２のアーム１４２とノズル駆動部１５１によりレジストノズル移動機構が構成されている。
【００３９】
第１および第２のプリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂには、プリウエット液供給機構によりプリウエット液が供給される。プリウエット液供給機構は、高表面張力液体（ＨＳＴＬ）の供給源１５４Ａと、レジストを溶解しうる溶剤（以下「レジスト溶解性溶剤」とも呼ぶ）（ＳＯＬＶＥＮＴ）の供給源（溶剤供給源）１５４Ｂを有している。なお、「レジスト溶解性溶剤」は、レジスト液中にレジスト成分の溶媒として含まれている溶剤に限らず、レジスト成分を溶解しうる一般的な溶剤の中から選択することができる。高表面張力液体は、レジスト溶解性溶剤よりも高い表面張力を有しており、この意味において本明細書において「高」表面張力液体と称される。レジスト溶解性溶剤としては、例えばＯＫ７３（プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）の混合溶液（混合比は７：３）；表面張力は２７．７ｍＮ／ｍ；東京応用化学工業株式会社製）、ＣＨＮ（シクロシクロヘキサノン、表面張力は３３．５ｍＮ／ｍ）が例示される。ＯＫ７３よりも高い表面張力を有する流体としては、ＤＩＷ（純水）、ＧＢＬ（γ−ブチルラクトン）が例示される。高表面張力液体供給源１５４Ａは、第１のライン１５５Ａを介して第１のプリウエットノズル１５０Ａに接続されている。溶剤供給源１５４Ｂは、第２のライン１５５Ｂを介して第２のプリウエットノズル１５０Ｂに接続されている。
【００４０】
プリウエット液供給機構は、さらに、第１および第２のプリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂからのプリウエット液の供給状態を制御する供給制御部１５６を有している。供給制御部１５６は、第１のライン１５５Ａと第２のライン１５５Ｂとを接続する接続ライン１５７と、接続ライン１５７への接続点より下流側において第２のライン１５５Ｂに介設されたバルブ１５８と、接続ライン１５７への接続点より上流側において第１のライン１５５Ａに介設されたバルブ１５９と、接続ライン１５７に介設されたバルブ１６０とを有している。また、接続ライン１５７は、第１のライン１５５Ａとの接続点を超えて延びてドレンライン１５７Ａをなし、ドレンライン１５７Ａは図示しないドレン部に通じている。ドレンライン１５７Ａには、バルブ１６１が介設されている。バルブ１５８，１５９，１６０，１６１は、好ましくは自動エアーオペレーションバルブであり、後述する制御部１６０により制御される。バルブ１５８，１５９，１６０は、開閉機能に加えて流量調整機能を有するバルブ、好ましくは自動エアーオペレーションバルブである。バルブ１６０，１６１は開閉機能だけを持つ遮断弁であってもよい。なお、図４に示すプリウエット液供給機構において、Ｆはフィルタ、ＦＭはフローメータである。
【００４１】
図４に示す構成より明らかなように、プリウエット液供給機構においては、第１のプリウエットノズル１５０Ａからレジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との混合液体からなるプリウエット液が供給される状態と、第２のプリウエットノズル１５０Ｂからレジスト溶解性溶剤のみからなるプリウエット液が供給される状態を選択的に実現することができる。すなわち、バルブ１６０、１６１、１６２を閉じ、バルブ１５８を開くことにより、第２のプリウエットノズル１５２Ｂからレジスト溶解性溶剤をプリウエット液としてウエハＷに供給することができる。また、バルブ１５８、１６１を閉じ、バルブ１６２を開き、バルブ１５９、１６０をそれぞれ適当な開度で開くことにより、レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との調整された所望の混合比を有する混合液体をプリウエット液としてウエハＷに供給することができる。なお、ドレンライン１５７Ａのバルブ１６１は、混合液体の混合比を変更したい場合などに、供給制御部１５６の部分に滞留した混合液体をドレンに排出するために用いることができる。
【００４２】
なお、プリウエット液供給に用いられる部材の名称に付けられた「第１の」、「第２の」は、特許請求の範囲の記載と一致していないこともある点に注意されたい。
【００４３】
なお、各ノズルと各アームの関係は図示されたものに限定されるものではない。例えば、第１のレジストノズル１４３Ａと第２のレジストノズル１４３Ｂとが別個のアームにより支持されていてもよい。また、第１のプリウエットノズル１５０Ａと第２のプリウエットノズル１５０Ｂが別々のアームに支持されていてもよい。また、全てのノズルを共通アームにより支持することも可能である。
【００４４】
上述のスピンチャック１３０の回転動作、ノズル駆動部１４４によるレジストノズル１４３Ａ、１４３Ｂの移動動作、バルブ１４８Ａ、１４８Ｂによるレジストノズル１４３Ａ，１４３Ｂのレジスト液の吐出動作、ノズル駆動部１５１による第１および第２のプリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂの移動動作、バルブ１５８〜１６２による第１および第２のプリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂのプリウエット液の吐出動作は、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３０におけるレジスト塗布プロセスを実現できる。なお、レジスト塗布装置３０におけるレジスト塗布プロセス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ＣＤ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。
【００４５】
次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置３０で行われる塗布プロセスを、塗布現像処理システム１全体で行われるウエハ処理プロセスと共に説明する。
【００４６】
まず図１に示すウエハ搬送装置１２によって、カセット載置台１０上のカセットＣ内から未処理のウエハＷが一枚ずつ取り出され、処理ステーション３に順次搬送される。ウエハＷは、処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０に搬送され、所定温度に温度調節される。その後ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばボトムコーティング装置３４に搬送されて、反射防止膜が形成される。その後ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって例えば加熱処理装置６５、温調装置７０に順次搬送され、各処理装置において所定の処理が施される。その後ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって複数のレジスト塗布装置３０〜３２の一つ、例えばレジスト塗布装置３０に搬送される。
【００４７】
レジスト塗布装置における塗布処理の一連の工程について、レジスト塗布装置３０における塗布処理の主な工程を示すフローチャートである図６、各工程におけるウエハＷの回転速度を示すグラフである図７を参照して説明する。
【００４８】
まず、レジスト塗布装置３０に搬入後、ウエハＷは、図４に示すようにスピンチャック１３０に吸着保持される。
【００４９】
ここで、これから塗布しようとするレジスト液が前述したＡｒＦ液浸露光用レジストＡであるものとする。このレジスト液の表面張力は２８．８［ｍＮ／ｍ］である。そして、溶剤供給源１５４Ｂに貯留されているレジスト溶解性溶剤は前述したＯＫ７３であるものとする。ＯＫ７３の表面張力は２７．７［ｍＮ／ｍ］であり、レジスト液の表面張力よりも小さい。この状況は、後に詳述する原理によれば、フィンガリングが生じやすい状況である。この場合、ＯＫ７３に高表面張力液体を混合し、ＯＫ７３よりも表面張力の高い混合液体を作成し、これをプリウエット液としてウエハに供給する。
【００５０】
すなわち、第２のアーム１４２により待機部１５２Ａにあった第１のプリウエットノズル１５０ＡがウエハＷの中心部の上方まで移動する。そして、バルブ１５８，１６１が閉じた状態で、バルブ１６２が開かれ、バルブ１５９、１６０が所定の開度で開かれる。バルブ１５９、１６０の開度は、その結果として得られる混合液体の表面張力がレジスト液の表面張力である２８．８［ｍＮ／ｍ］を上回る適当な値例えば３０．４［ｍＮ／ｍ］となるように調整される。なお、後述する各実験例に示したような実験結果に基づいて予めプロセスレシピにおいてレジスト溶解性溶剤および高表面張力液体との混合比を定めておき、当該プロセスレシピに基づいて制御部１６０がプリウエット液供給制御部１５６を自動制御するように塗布装置３０〜３２を構成することができる。
【００５１】
ウエハＷが停止している状態で、第１のプリウエットノズル１５０Ａから上記の混合液体からなるプリウエット液が所定量、ウエハの中心部に供給される（図６のプリウエット液吐出工程Ｓ１）。その後、図７に示すようにスピンチャック１３０によりウエハＷが例えば５００ｒｐｍ程度の第１の速度Ｖ１で回転され、ウエハＷ上のプリウエット液がウエハＷの表面の全面に拡散されて、ウエハＷの表面全体がプリウエット液により濡れた状態になる（図６のプリウエット液拡散工程Ｓ２）。プリウエット液拡散工程Ｓ２の間、第１のプリウエットノズル１５０ＡはウエハＷ上から退避し、第１のアーム１４１により待機部１４５Ａにあった第１のレジストノズル１４３ＡがウエハＷの中心部の上方まで移動する。
【００５２】
その後、バルブ１４８Ａが開放されて、図７に示すように第１のレジストノズル１４３Ａからレジスト液の吐出が開始され、ウエハＷの中心部にレジスト液が供給され始める。こうして、レジスト液塗布工程Ｓ３（レジスト膜形成工程の第１段階）が開始される。このレジスト液塗布工程Ｓ３では、ウエハＷの回転速度が第１の速度Ｖ１から、高速の例えば２０００〜４０００ｒｐｍ程度の第２の速度Ｖ２まで上げられる。レジスト液塗布工程Ｓ３の開始前に第１の速度Ｖ１であったウエハＷの回転は、その後速度が連続的に滑らかに変動するように徐々に加速される。このとき、ウエハＷの回転の加速度は、例えば零から次第に増加する。そして、レジスト液塗布工程Ｓ３の終了時には、ウエハＷの回転の加速度が次第に減少され、ウエハＷの回転速度が第２の速度Ｖ２に滑らかに収束する。こうして、レジスト液塗布工程Ｓ３時においては、ウエハＷの回転速度が第１の速度Ｖ１から第２の速度Ｖ２に、図７のグラフ上でＳ字状に推移するように変動する。レジスト液塗布工程Ｓ３では、ウエハＷの中心部に供給されたレジスト液が遠心力によりウエハＷの表面の全面に拡散されて、ウエハＷの表面にレジスト液が塗布される。
【００５３】
なお、レジスト液塗布工程Ｓ３における第１のレジストノズル１４３Ａによるレジスト液の吐出を平坦化工程Ｓ４の途中まで継続してもよい。またこのとき、レジスト液の吐出を終了させる際に、第１のレジストノズル１４３Ａを移動させてレジスト液の吐出位置をウエハＷの中心部からずらしてもよい。
【００５４】
レジスト液塗布工程Ｓ３が所定時間継続されそれが終了すると、図７に示すようにウエハＷの回転が低速の例えば３００ｒｐｍ程度の第３の速度Ｖ３に減速され、ウエハＷ上のレジスト液が均されて平坦化される（図６の平坦化工程Ｓ４（レジスト膜形成工程の第２段階））。
【００５５】
平坦化工程Ｓ４が所定時間継続されそれが終了すると、図７に示すようにウエハＷの回転が中速の例えば１５００ｒｐｍ程度の第４の速度Ｖ４に加速され、ウエハＷ上のレジスト液が乾燥される（図６の乾燥工程Ｓ５（レジスト膜形成工程の第３段階））。こうして、ウエハＷ上に薄いレジスト膜（フォトレジスト膜）が形成される。
【００５６】
ウエハＷの乾燥終了後、ウエハＷの回転が停止されて、スピンチャック１３０上からウエハＷが搬出されて、一連のレジスト塗布処理が終了する。
【００５７】
レジスト塗布処理後、ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばプリベーク装置７１に搬送され、プリベークされる。続いてウエハＷは、第２の搬送装置２１によって周辺露光装置９２、温調装置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、ウエハＷは、インターフェイスステーション５のウエハ搬送装置１０１によって露光装置４に搬送され、液浸露光される。その後ウエハＷは、ウエハ搬送装置１０１によって例えば露光後ベーク装置８４に搬送され、露光後ベークされ、その後第２の搬送装置２１によって温調装置８１に搬送されて温度調節される。その後、ウエハＷは、現像処理装置４０に搬送され、ウエハＷ上のレジスト膜が現像される。現像後、ウエハＷは、第２の搬送装置２１によってポストベーキング装置７５に搬送されポストベークされる。その後ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって温調装置６３に搬送され温度調節される。そしてウエハＷは、第１の搬送装置２０によってトランジション装置６１に搬送され、ウエハ搬送装置１２によってカセットＣに戻されて、一連のウエハ処理が終了する。
【００５８】
なお、塗布現像処理システムのプロセススケジュール次第では、あるウエハＷに対して第１のレジストノズル１４３Ａを用いて第１のレジスト液（上記実施形態では表面張力が２８．８［ｍＮ／ｍ］のＡｒＦ液浸露光用レジストＡ）の塗布が行われた後、他のウエハＷに対して第２のレジストノズル１４３Ｂを用いて第１のレジスト液と異なる第２のレジスト液の塗布を行うことが考えられる。塗布プロセスの全体の流れは第１のレジスト液と第２のレジスト液とで同じにすることができる。このとき、第２のレジスト液の表面張力が第１のレジスト液の表面張力よりも低いのであれば、第２のレジスト液の表面張力とＯＫ７３との表面張力差に応じて、第１のプリウエットノズル１５０Ａから高表面張力液体の含有率が低い混合液体からなるプリウエット液を供給してもよく、あるいは第２のプリウエットノズル１５０Ｂから高表面張力液体を混合していないＯＫ７３のみからなるプリウエット液を供給してもよい。また、第２のレジスト液の表面張力が第１のレジスト液の表面張力よりも高いのであれば、第２のレジスト液の表面張力とＯＫ７３との表面張力差に応じて、第１のプリウエットノズル１５０Ａから高表面張力液体の含有率が高い混合液体からなるプリウエット液を供給することができる。
【００５９】
上記実施形態によれば、レジスト液塗布工程Ｓ３において、開始前に第１の速度Ｖ１であったウエハＷの回転を、開始後にその速度が連続的に変動するように次第に加速させ、終了時には、ウエハＷの回転の加速度を次第に減少させて、ウエハＷの回転を第２の速度Ｖ２に収束させるようにしたので、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。したがって、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。なお、このようにウエハ回転速度を変動させることにより削減できるレジストの使用量は１０％程度であることが、実験により確認されている。
【００６０】
従来のようにレジスト吐出時にウエハＷの回転速度を一気に上昇させ、ウエハＷを初めから高速回転させた場合、レジスト液ＲがウエハＷの中心部に供給された直後に、当該レジスト液Ｒに強い遠心力がかかる。このため、レジスト液Ｒが外側方向に不規則に広げられ、レジスト液Ｒが少量の場合に特にフィンガリングが生じやすくなる。一方、本実施の形態のように、ウエハＷの回転速度をＳ字状に制御した場合、レジスト液がウエハＷの中心部に供給された直後には、ウエハＷの回転速度が低速のままあまり変動しないので、強い遠心力がかからず、レジスト液Ｒが外側方向に均等に広げられる。また、その後ウエハＷの回転速度が連続的に変動するので、ウエハＷ上のレジスト液Ｒが滑らかに広げられ、レジスト液が少量であってもフィンガリングが発生しないものと考えられる。
【００６１】
なお、このようなレジスト塗布時のウエハ回転速度の変動による省レジスト技術については、本件特許出願と発明者が一部共通し、かつ譲受人（出願人）が共通する特許出願、特願２００８−１３１４９５号に係る公開特許公報、特開２００９−２７９４７６号に詳細に記載されているため、本願明細書においてはこれ以上の説明は行わない。
【００６２】
また、上記実施形態によれば、レジスト液の表面張力よりも高い表面張力のプリウエット液を用いることにより、レジスト液の供給量が同一であってかつウエハ回転速度（特に第２の速度Ｖ２）が同一の条件下において、フィンガリング発生の可能性を大幅に低減することができる。その結果、少量のレジスト液により、薄くかつ均一なレジスト膜を形成することができる。上記のウエハ回転速度を変動させる技術と、このプリウエット液の表面張力を調整する技術を組み合わせることにより、更にレジスト液の使用量を削減することが可能となる。なお、このプリウエット液の表面張力を調整する技術により削減できるレジスト液の使用量は、条件にもよるが約６０〜７０％と非常に大きい。
【００６３】
なお、上述のプリウエット液の表面張力を調整する技術に基づくレジスト液の使用量の削減効果は非常に大きいため、上述のプリウエット液の表面張力を調整する技術と上述のウエハの回転速度を変動させる技術とを併用することは好ましいのであるが、場合によっては併用しないことも考えられる。
【００６４】
発明者は、プリウエット液の表面張力調整により上記の有利な効果が生じる理由を以下のように考えている。
【００６５】
図８（ａ）は、レジスト液ＰＲの表面張力がプリウエット液ＰＷの表面張力よりも大きい場合について、図中白抜き矢印で示すように遠心力により半径方向外側に拡散するレジスト液ＰＲとプリウエット液ＰＷとの界面Ｉの状況を模式的に示している。（なお、レジスト液ＰＲとプリウエット液ＰＷとの境界部では両者の相互溶解があるため、明瞭な界面は存在しないが、説明の便宜上「界面Ｉ」と称している。）この場合、表面張力差により、レジスト液ＰＲは界面Ｉの手前で盛り上がる。そして、半径方向外方向の遠心力を受けているレジスト液ＰＲの盛り上がり部は、図中実線矢印で示すように、ウエハ周方向の至るところで局所的にプリウエット液ＰＷとの界面Ｉを乗り越えて、プリウエット液ＰＷの液膜の表面上に進む。これによりフィンガリングが発生するものと考えられる。
【００６６】
図８（ａ）のような事象が生じる具体的事例として、レジスト液として表面張力が２８．８［ｍＮ／ｍ］のＡｒＦ液浸露光用レジストＡ、プリウエット液として表面張力が２７．４［ｍＮ／ｍ］のＯＫ７３との組合せがある。この場合、塗布レシピの最適化（具体的には、レジスト液塗布タイミング、ウエハ回転速度等の調整）を行っても、フィンガリングを発生させないためにはレジスト液は最低でも約０．６０ｍｌは供給しなければならない。
【００６７】
これに対して、プリウエット液ＰＷの表面張力がレジスト液ＰＲの表面張力よりも大きい場合には、図８（ｂ）に示すように界面Ｉの近傍においてプリウエット液ＰＷが盛り上がる。この場合、プリウエット液ＰＷの盛り上がり部は、半径方向外方向の遠心力を受けているため、レジスト液ＰＲとの界面Ｉを乗り越えるまでには至らず、そのまま半径方向外側に移動してゆく。このため、フィンガリングが発生しないものと考えられる。このときレジストはウエハ中心部から周縁部に至るまで同心円状に均一に拡散する。
【００６８】
図８（ｂ）のような事象が生じる具体的事例として、レジスト液として表面張力が２８．８［ｍＮ／ｍ］のＡｒＦ液浸露光用レジストＡ、プリウエット液として表面張力が３３．５［ｍＮ／ｍ］のＣＨＮとの組合せがある。この場合、塗布レシピの最適化を行えば、レジスト液を少なくとも０．２５〜０．３５ｍｌ程度供給すればフィンガリングは発生しない。もちろん、図８（ｂ）のような事象が生じる具体的事例には、上記実施形態のようにして表面張力が調整されたプリウエット液を用いた場合が含まれる。
【００６９】
レジスト液の表面張力とプリウエット液の表面張力とがほぼ等しい場合には、レジスト液側にもプリウエット液側にも上述したような顕著な盛り上がりは生じない。しかし、レジスト液の表面張力がプリウエット液の表面張力よりも小さい場合と比較すれば、フィンガリングが発生しやすい状況ではある。このような状況となる具体的事例としては、ＡｒＦドライ（液浸露光用ではない通常露光用の）レジスト液とＯＫ７３プリウエット液との組合せがある。この場合、塗布レシピの最適化を行えば、レジスト液を少なくとも０．３５〜０．４０ｍｌ程度供給すればフィンガリングは発生しない。
【００７０】
なお、レジスト液の表面張力とプリウエット液の表面張力との関係に関わらず、十分に多いレジスト液を供給すれば、フィンガリングは発生しない。仮に図８（ａ）のような事象が生じたとしても、レジスト液の量が十分に多ければ、レジスト液は均等にプリウエット液との界面を乗り越えるからと推定される。
【００７１】
上記のことから確実に言えることは、プリウエット液の表面張力がレジスト液の表面張力よりも大きいことがフィンガリング防止のために好ましいということである。プリウエット液の表面張力をどの程度レジスト液の表面張力より大きくするかについては、レジスト液の目標吐出量、塗布レシピ、レジスト液の組成、プリウエット液、高表面張力液体の組成等の種々の条件を勘案して決定すべきである。
【実施例】
【００７２】
次に具体的実験例に基づき、発明の有利な効果について説明する。
【００７３】
［実験例１］
実験には１２インチウエハＷを用いた。レジスト液として前述したＡｒＦ液浸露光用レジストＡ（表面張力：２８．８［ｍＮ／ｍ］）を、レジスト溶解性溶剤として前述したＯＫ７３（表面張力：２７．７［ｍＮ／ｍ］）を、そして高表面張力液体としてＤＩＷ（表面張力：約７２［ｍＮ／ｍ］）を用いた。プリウエット液およびレジスト液の供給は、図７を参照して説明した実施の形態と同じ手順で行った。なお、レジスト塗布工程Ｓ３における第２の速度Ｖ２は２０００ｒｐｍとした。プリウエット液として、ＤＩＷ含有率（ＤＩＷ量／（ＯＫ７３量＋ＤＩＷ量）（体積比））が、０％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、５０％、１００％となるように調整したものを用意した。プリウエット液の供給量は２．５ｍｌとした。各ＤＩＷ含有率毎に、レジスト液の吐出量を０．３ｍｌから段階的に増大させてゆき、ウエハを被覆できるレジスト液の吐出量の最小値を調べた。
【００７４】
図９のグラフはその結果を示している。グラフ横軸はＤＩＷの含有率、グラフ左縦軸はウエハＷを被覆できるレジスト液吐出量の最小値（グラフ中、縦棒で示す）、グラフ右縦軸はＤＩＷの含有率に対応するプリウエット液の表面張力（グラフ中、白抜き四角で示す）である。図９のグラフより明らかなように、ＤＩＷの含有率が１５〜２５％において、最も良好な塗布性が確認でき、このときレジスト液吐出量は０．４０ｍｌまで削減できた。なお、ＤＩＷ含有率が１０％以上の場合、プリウエット液の表面張力はレジスト液の表面張力を上回っている。また、ＤＩＷ含有率の増大に対する表面張力の増大は概ねリニアであることが確認できた。このことは、所望の表面張力のプリウエット液を得るために必要なＤＩＷ含有量を計算で求めやすいことを意味する。
【００７５】
図１０は、レジスト液の吐出量を０．４０ｍｌで一定とし、ＤＩＷ含有率を０％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、５０％、１００％を変化させていったときのレジストの塗布状況を示す、写真の写しである。ＤＩＷ含有率が０％のときはフィンガリングが顕著であり、ＤＩＷ含有率が１０％のときにもウエハ最外周部にフィンガリングが少し認められた。ＤＩＷ含有率が１５％、２０％、２５％のときにはフィンガリングは全く認められなかった。ＤＩＷ含有率が３０％になるとウエハ最外周部にフィンガリングがわずかに認められるようになり、５０％になるとフィンガリングが明瞭に認められるようになった。ＤＩＷ含有率が１００％になると酷いフィンガリングが認められた。
【００７６】
なお、ＤＩＷ含有率が高くなり過ぎるとフィンガリングが発生することについては以下のように考えられる。高表面張力液体であるＤＩＷの含有率が高くなりすぎてプリウエット液の表面張力が高くなりすぎると、プリウエット液とレジスト液との界面での挙動が不安定になるのではないかと考えられる。具体的には、例えば、図８（ｂ）においてプリウエット液ＰＷの盛り上がりが大きくなりすぎて、盛り上がりが崩れてレジスト液ＰＲ側に移動し、レジスト液の均一性が損なわれることが考えられる。また、ＤＩＷのようにレジスト液と十分な相溶性が無い高表面張力流体を用いた場合、高表面張力液体の含有率が高くなりすぎると、相溶性に基づき本来期待されているプリウエット効果が失われるものと考えられる。従って、レジスト液の種類、レジスト液塗布条件、レジスト溶解性溶剤および高表面張力液体の種類に依存して、レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との混合比の適正な範囲が変化するものと考えられる。
【００７７】
［実験例２］
プリウエット液の表面張力調整の有無によるレジスト液の被覆性の差異を確認する試験を行った。プリウエット液としてＯＫ７３にＤＩＷを混合してＤＩＷ含有率（ＤＩＷ量／（ＯＫ７３量＋ＤＩＷ量）（体積比））が０％（比較例）、２０％（実施例）となるように調整したものを用意した。レジスト液塗布工程Ｓ３において、第２の速度Ｖ２は、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍとした。他の条件は、実験例１と同じである。レジスト液の吐出量を０．３ｍｌから段階的に増大させてゆき、各第２の速度Ｖ２に対してフィンガリングの発生を防止できるレジスト液の吐出量の最小値を調べた。
【００７８】
その結果を図１１の表に示す。表中「○」はフィンガリングの発生が無くウエハ全表面にレジストが均一に塗布されたことを意味しており、「×」はフィンガリングが発生したことを意味している。実施例では、第２の速度Ｖ２に関わらず、レジスト液の吐出量が少なくとも０．４ｍｌあればフィンガリングの発生が無く、ウエハ表面に均一な塗布を行うことができた。これに対して比較例では、フィンガリングの発生の防止のためにはレジスト液の吐出量が少なくとも１．０５ｍｌ必要であり、しかも、第２の速度Ｖ２が高くなる程、必要なレジスト液の吐出量が増大した。
【００７９】
［実験例３］
レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との他の組合せについても検討した。
レジスト溶解性溶剤としてＯＫ７３およびＣＨＮ（表面張力：３３．５ｍＮ／ｍ）の二種類を用い、高表面張力液体としてＧＢＬ（表面張力：約４５ｍＮ／ｍ）を用いた。なお、ＣＨＮもレジストの溶剤として比較的よく用いられる物質であり、それ自体プリウエット液として使用することができる物質である。
【００８０】
上記２種類のレジストの溶剤に対して、ＧＢＬ含有率（ＧＢＬ量／（溶剤量＋ＧＢＬ量）、体積比）が０％、２０％、４０％、６０％、１００％となるように混合し、ＧＢＬ含有率の変化に対する混合液体の表面張力の変化を調べた。その結果を図１２のグラフに示す。上記２種類のレジスト溶解性溶剤のいずれにおいても、ＧＢＬ含有率の増大に対する表面張力の増大は比較的リニアであり、線形近似を十分な信頼性（Ｒ二乗値がいずれも０．９以上）で行えることが確認できた。このことは、所望の表面張力のプリウエット液を得るために必要なＧＢＬ含有量を計算で求めやすいことを意味する。
【００８１】
なお、図１２のグラフより明らかなように、ＣＨＮの表面張力（３３．５ｍＮ／ｍ）はＡｒＦ液浸露光用レジストＡの表面張力（２８．８［ｍＮ／ｍ］）より高いため、レジスト液がＡｒＦ液浸露光用レジストＡの場合、ＣＨＮは単体で使用可能である。しかしながら、ＡｒＦ液浸露光用レジストＡよりも表面張力の高いレジスト液を使用する場合には、ＣＨＮへのＧＢＬの混合は有効であるものと考えられる。
【００８２】
［実施形態の効果］
上記のプリウエット液の表面張力調整技術によれば、以下の有利な効果が得られる。
（１）プリウエット液の表面張力をレジスト液の表面張力より高く調整することにより、フィンガリングの発生を効果的に抑制することができ、少ない量のレジスト液でも均一なレジスト膜を作成することができる。
（２）１種類のレジスト溶解性溶剤と１種類の高表面張力液体とを別個に用意し、プリウエット液を供給する際にレジスト溶解性溶剤と高表面張力液体とを適当な混合比で混合することにより、様々なレジスト液に対応するプリウエット液を容易にその場で作成することができる。これにより、予め様々な表面張力を有するプリウエット液を準備しておく必要がなくなり、ひいては塗布装置に多数の処理液貯留部を設ける必要がなくなる。
（３）上記（２）に示した利点は、一つの塗布装置が多種類（例えば３種以上）のレジスト液を塗布するように構成されている場合により顕著となる。なお、前述した実施形態において、第１のレジスト液および第２のレジスト液をそれぞれ吐出する第１および第２のレジストノズルに加えて、更に他の１または複数のレジストノズル例えば第３のレジスト液を吐出する第３のレジストノズルを設けても良いことはもちろんである。
（４）高表面張力にＤＩＷを使用すれば、廉価に表面張力調整を行うことができる。また、ＤＩＷは塗布現像システムの様々なユニットで使用されるため、高表面張力液体の供給専用のＤＩＷ供給源を設ける必要はない。
（５）装置のユーザーの負担を軽減することができる。例えばプリウエット液としてＯＫ７３を原則として使用しているユーザーにとって、それを例えばＣＨＮ等の他のプリウエット液に変更するとなると、液の切り換えのための工数、液の切り換えに伴い必要となる品質確認試験の工数が必要となる。これに対して、高表面張力液体添加により表面張力を調整することにすれば、基礎となるプリウエット液を変更する必要が無い点、および上記品質確認試験が容易に行えるという点において、ユーザーの負担はかなり小さくなる。
（６）上記実施形態の塗布装置のように、高表面張力液体を含まないレジスト溶解性溶剤をプリウエット液として吐出するノズルと、レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との混合液体を吐出するためのノズルを別々にすることにより、高表面張力液体を含まない純度の高いレジストの溶剤をウエハに供給することができる。
【００８３】
以上、実施形態および実施例（実験例）に基づいて本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されるものではない。
【００８４】
例えばプリウエット液供給機構は、図１３に示すようなものであってもよい。すなわち、唯一つのプリウエットノズル１５０’に、レジスト溶解性溶剤の供給源１５４Ｂと高表面張力液体の供給源１５４Ａとを混合機構（プリウエット液供給制御部）１５６’を介して接続して、プリウエットノズル１５０’に、レジスト溶解性溶剤のみからなるプリウエット液またはレジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との混合液体（混合比可変）からなるプリウエット液を供給できるようにしてもよい。なお、図１２において、符号ＦＣＶは流量調整弁、ＳＶは遮断弁、ＤＲはドレン、各部材を接続する実線は液体が流れるラインである。
【００８５】
また、レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体とを混合した状態で保存しても問題ないのであれば、ウエハへの供給前に予めレジスト溶解性溶剤と高表面張力液体とを混合して予めプリウエット液を調整しておくことも可能である。
【００８６】
なお、上記の実施の形態では、塗布液はレジスト液であったが、これに限定されるものではなく、上記の実施形態に係る技術は、レジスト液以外の塗布液、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜を形成するための塗布液の塗布にも適用することができる。また、塗布の対象は、ウエハＷに限定されるものではなく、ウエハ以外の例えば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であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
上記の実施の形態は、半導体装置製造における様々な塗布処理において有用である。
【符号の説明】
【００８８】
Ｗ ウエハ（基板）
３０ レジスト塗布装置（塗布装置）
１３０ スピンチャック
１４３Ａ，１４３Ｂ 第１および第２のレジストノズル（塗布液ノズル）
１５２Ａ，１５２Ｂ 第１および第２のプリウエットノズル
１５４Ａ 高表面張力流体の供給源
１５４Ｂ 溶剤の供給源
１５６ プリウエット液供給制御部
１５５Ａ，１５５Ｂ 第１および第２のライン
１５７ 接続ライン
１５８，１５９，１６０ 流量調整弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的にはレジスト等の塗布液の塗布技術に関するものであり、特に、塗布液に先行して基板に供給されるプリウエット液の表面張力を調整することにより塗布液の被覆性を改善する技術に関するものである。
【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ープロセスにおいては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」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工程、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光工程、露光されたレジスト膜を現像する現像工程などが順次行われ、ウエハ上に所定のレジストパターンが形成されている。
【０００３】
レジスト塗布工程では、回転中のウエハ表面の中心部にノズルからレジスト液を供給し、そのレジスト液を遠心力により半径方向外側に拡散させることによってウエハの表面全体をレジスト液で覆うようにする、いわゆるスピン塗布法が多く用いられている。
【０００４】
近時の半導体デバイスの回路のさらなる微細化に伴い、レジスト塗布処理におけるレジスト膜の薄膜化が進められている。また、レジスト液は高価であり、使用量を可能な限り減らす必要がある。また、少量のレジスト液でウエハ表面全体を覆う場合には、レジスト液膜厚の面内均一性の向上がより重要となってくる。
【０００５】
少ないレジスト液の吐出量で均一なレジスト塗布を達成するための手段として、プリウエット技術が知られている。プリウエットは、少量のレジスト液でウエハ表面全体を均一に覆うことを容易にするため、レジスト液をウエハに供給する前に、ウエハ上に「プリウエットシンナー」と呼ばれるレジストを溶解しうる溶剤を供給するものである。プリウエットを行うことにより、少量のレジスト液を用いた場合でも、レジスト液がウエハ上で均一に拡散しやすくなる。
【０００６】
しかし、プリウエットを行った場合でも、ウエハ表面全体にレジスト液が均一に塗布できなくなる場合がある。例えば、ウエハ半径方向に拡散してゆくレジスト液がウエハの周辺部において分岐して、半径方向に延びる多数の細長いスジが現れ、隣接するスジ間にはレジストが塗布されないという現象が生じる。この現象は「フィンガリング」と呼ばれる。
【０００７】
少ないレジスト液の吐出量で均一なレジスト塗布を達成するための他の手段として、ウエハの回転制御技術がある。このレジスト液供給および拡散時にウエハの回転速度および回転加速度を適宜時間制御することにより、無駄にレジスト液が基板外に飛散しないようにし、かつ、高い遠心力を受けるウエハ外周部における膜厚の減少傾向を緩和する技術である。
【０００８】
しかし、回転制御技術だけでは、大幅な省レジストを達成するのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２７９４７６号
【特許文献２】特開２００９−０７８２５０号
【特許文献３】特開２００３−０８６４８９号
【特許文献４】特開２００３−０５９８２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、レジスト液等の塗布液の供給量が少ない場合でも、塗布液により基板の表面を確実に被覆することができ、基板の表面に均一に塗布膜を形成することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第１の基板を回転させて前記プリウエット液を基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、前記プリウエット液が供給された前記第１の基板に塗布液を供給し、これを乾燥させることにより第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を備え、前記塗布膜形成工程は、前記第１の基板を回転させた状態で、前記第１の基板の中心部に塗布液を供給する第１段階と、その後、前記第１の基板の回転速度を減少させ、引き続き前記第１の基板を回転させる第２段階と、その後、前記第１の基板の回転速度を増加させ、前記第１の基板上の塗布液を乾燥させる第３段階と、を有し、前記第１段階において、前記塗布液を前記第１の基板上に供給する直前においては、第１の一定の回転速度で前記第１の基板を回転させて、前記塗布液の供給を開始した後に前記基板の回転速度が連続的に次第に増加するようにし、前記塗布液の吐出の終了前に、前記第１の基板の回転の加速度を次第に減少させて、基板の回転を前記第１の速度より速い第２の速度に収束させるようにし、前記プリウエット工程において、塗布膜成分を溶解しうる溶剤と、前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た前記塗布液よりも表面張力が高い混合液体を前記プリウエット液として用いる塗布方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、第１の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第１の基板を回転させて前記プリウエット液を前記第１の基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、前記プリウエット液が供給された前記第１の基板に塗布液を供給し、これを乾燥させることにより前記第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を備え、塗布膜成分を溶解しうる溶剤と、前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た前記塗布液よりも表面張力が高い混合液体を前記プリウエット液として用いるとともに、前記溶剤と前記高表面張力液体とを別個に用意し、前記プリウエット液を供給する際に前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合する塗布方法を提供する。
【００１３】
さらに、本発明は、基板を保持して回転させるスピンチャックと、前記スピンチャックにより保持された基板の表面に塗布液を供給する少なくとも１つの塗布液ノズルと、前記スピンチャックにより保持された基板の表面にプリウエット液を供給する少なくとも１つのプリウエットノズルと、前記塗布液ノズルに塗布液を供給する塗布液供給機構と、前記プリウエットノズルにプリウエット液を供給するプリウエット液供給機構と、を備え、前記プリウエット液供給機構は、塗布膜成分を溶解しうる溶剤の供給源と前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体の供給源に接続され、前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合して前記プリウエットノズルに供給するプリウエット液供給制御部を有しており、前記プリウエット液供給制御部は前記前記溶剤と前記高表面張力液体との混合比を可変に調整することができるように構成されている塗布装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高表面張力液体を、塗布膜成分を溶解しうる溶剤に添加することによってプリウエット液の表面張力を調整することにより、基板表面に均一に塗布液を塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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】塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】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を示す概略縦断面図である。
【図５】レジスト塗布装置の構成を示す概略横断面図である。
【図６】レジスト塗布処理の主な工程を示すフローチャートである。
【図７】レジスト塗布処理の各工程おけるウエハの回転速度をプリウエット液およびレジスト液の供給タイミングと一緒に示すグラフである。
【図８】プリウエット液の表面張力調整の効果の原理を説明する模式図である。
【図９】実験１の結果を示すグラフである。
【図１０】実験１の結果を示す写真の写しである。
【図１１】実験２の結果を示す表である。
【図１２】実験３の結果を示すグラフである。
【図１３】プリウエット液供給機構の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
まず、基板にレジストを塗布するための塗布装置が組み込まれた塗布現像処理システムの全体構成について図１〜図３を参照して説明する。
【００１８】
塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば外部から塗布現像処理システム１に対して複数枚のウエハＷをカセット単位で搬入出するための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備えた処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４との間でウエハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。
【００１９】
カセットステーション２には、カセット載置台１０が設けられ、当該カセット載置台１０には、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置できる。カセットステーション２には、搬送路１１上をＸ方向に沿って移動可能なウエハ搬送装置１２が設けられている。ウエハ搬送装置１２は、カセットＣに収容されたウエハＷの配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、カセットＣ内の複数枚のウエハＷに対して選択的にアクセスできる。またウエハ搬送装置１２は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、後述する処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスしてウエハＷを搬送できる。
【００２０】
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側からインターフェイスステーション５側に向けて第１の処理装置群Ｇ１と、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側からインターフェイスステーション５側に向けて第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２０が設けられている。第１の搬送装置２０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内の各装置に対し選択的にアクセスしてウエハ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２１が設けられている。第２の搬送装置２１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内の各装置に対して選択的にアクセスしてウエハ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、ウエハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えば塗布装置としてのレジスト塗布装置３０、３１、３２と、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３３、３４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、例えばウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置４０〜４４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内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室５０、５１がそれぞれ設けられている。
【００２２】
例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、ウエハＷを温調板上に載置してウエハＷの温度調節を行う温調装置６０、ウエハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１、温調装置６２〜６４及びウエハＷを加熱処理する加熱処理装置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、例えば温調装置７０、レジスト塗布処理後にウエハＷを加熱処理するプリベーク装置７１〜７４及び現像処理後にウエハＷを加熱処理するポストベーク装置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、ウエハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば温調装置８０〜８３、露光後にウエハＷを加熱処理する露光後ベーク装置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２０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に示すようにウエハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１が下から順に２段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置２１のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９２が配置されている。
【００２６】
インターフェイスステーション５には、例えば図１に示すようにＸ方向に延伸する搬送路１００上を移動するウエハ搬送装置１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウエハ搬送装置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５に隣接した露光装置４と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５の各装置に対してアクセスしてウエハＷを搬送できる。
【００２７】
なお、本実施形態における露光装置４は、液浸露光装置であり、ウエハＷの表面に液体、例えば純水の液膜を滞留させた状態で、当該純水の液膜を介在してウエハＷの表面のレジスト膜を露光することができる。但し、露光装置４は他の方式の露光を行うものであってもよい。また、レジスト塗布現像システムの構成は、図示例に限定されるものではなく、本明細書において説明するレジストの塗布および現像のための各種処理を実行することが可能な任意の他の構成を採用することができる。
【００２８】
次に、レジスト塗布装置３０〜３２の構成について図４〜図５を参照して説明する。レジスト塗布装置３０〜３２の構成は互いに実質的に同一であるため、代表してレジスト塗布装置３０の構成について説明することとする。
【００２９】
レジスト塗布装置３０は、例えば図４に示すようにケーシング１２０を有し、そのケーシング１２０内の中央部には、ウエハ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、例えばウエハ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、ウエハＷをスピンチャック１３０上に吸着保持できる。
【００３０】
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。なお、スピンチャック１３０の回転速度は、後述する制御部１６０により制御されている。
【００３１】
スピンチャック１３０の周囲には、ウエハ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。
【００３２】
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、２本のアーム１４１、１４２が取り付けられている。
【００３３】
第１のアーム１４１には、第１のレジスト液を吐出する第１のレジストノズル１４３Ａおよび第２のレジスト液を吐出する第２のレジストノズル１４３Ｂ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、レジストノズル１４３Ａ、１４３Ｂは、カップ１３２のＹ方向正方向側の外方に設置された各々の待機部１４５Ａ、１４５Ｂからカップ１３２内のウエハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウエハＷの表面上をウエハ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、レジストノズル１４３Ａ、１４３Ｂの高さを調整できる。第１のアーム１４１とノズル駆動部１４４によりレジストノズル移動機構が構成されている。
【００３４】
図４に示すように、第１のレジストノズル１４３Ａには、第１のレジスト液供給源１４６Ａに連通する第１の供給管１４７Ａが接続されている。また、第２のレジストノズル１４３Ｂには、第２のレジスト液供給源１４６Ｂに連通する第２の供給管１４７Ｂが接続されている。第１のレジスト液供給源１４６Ａには、第１のレジスト液として例えば表面張力が２８．８［ｍＮ／ｍ］のＡｒＦ液浸露光用レジストＡが貯留されている。例えば、第１のレジスト液は、薄いレジスト膜例えば１５０ｎｍ以下のレジスト膜を形成するための低粘度（例えば２ｃｐ以下）に調整されている。
【００３５】
第２のレジスト液供給源１４６Ｂには第１のレジスト液と表面張力が異なる第２のレジスト液が貯留されている。なお、第２のレジスト液は、第１のレジスト液とレジスト成分が同じで、溶剤含有量の相違により第１のレジスト液と表面張力が異なるものであってもよい。あるいは、第２のレジスト液は、第１のレジスト液とレジスト成分が異なるものであってもよい。
【００３６】
第１および第２の供給管１４７Ａ、１４７Ｂにはそれぞれ、バルブ１４８Ａ、１４８Ｂが設けられており、これらのバルブ１４８Ａ、１４８Ｂの開閉により、第１および第２のレジストノズル１４３Ａ、１４３Ｂからのレジスト液の吐出および吐出停止を行うことができる。
【００３７】
レジスト成分が同一で粘度のみが異なる二種類以上のレジストを塗布する場合には、レジストノズルは唯一つだけ設けてもよい。この場合、レジスト液の貯留部と溶剤の貯留部に接続された溶剤含有率調整機構（例えば混合率可変のミキサー等）を介して前記１つのレジストノズルに供給することができる。なお、本明細書における「レジスト液の表面張力」はレジスト液全体の表面張力を意味するものであり、レジスト液中に含まれる溶剤の含有率が変化すれば当然にそのレジスト液の表面張力は変化する。
【００３８】
第２のアーム１４２には、第１のプリウエットノズル１５０Ａおよび第２のプリウエットノズル１５０Ｂ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、プリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂを、カップ１３２のＹ方向負方向側の外方に設けられた各々の待機部１５２Ａ、１５２Ｂからカップ１３２内のウエハ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、プリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂの高さを調節できる。第２のアーム１４２とノズル駆動部１５１によりレジストノズル移動機構が構成されている。
【００３９】
第１および第２のプリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂには、プリウエット液供給機構によりプリウエット液が供給される。プリウエット液供給機構は、高表面張力液体（ＨＳＴＬ）の供給源１５４Ａと、レジストを溶解しうる溶剤（以下「レジスト溶解性溶剤」とも呼ぶ）（ＳＯＬＶＥＮＴ）の供給源（溶剤供給源）１５４Ｂを有している。なお、「レジスト溶解性溶剤」は、レジスト液中にレジスト成分の溶媒として含まれている溶剤に限らず、レジスト成分を溶解しうる一般的な溶剤の中から選択することができる。高表面張力液体は、レジスト溶解性溶剤よりも高い表面張力を有しており、この意味において本明細書において「高」表面張力液体と称される。レジスト溶解性溶剤としては、例えばＯＫ７３（プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）の混合溶液（混合比は７：３）；表面張力は２７．７ｍＮ／ｍ；東京応用化学工業株式会社製）、ＣＨＮ（シクロシクロヘキサノン、表面張力は３３．５ｍＮ／ｍ）が例示される。ＯＫ７３よりも高い表面張力を有する流体としては、ＤＩＷ（純水）、ＧＢＬ（γ−ブチルラクトン）が例示される。高表面張力液体供給源１５４Ａは、第１のライン１５５Ａを介して第１のプリウエットノズル１５０Ａに接続されている。溶剤供給源１５４Ｂは、第２のライン１５５Ｂを介して第２のプリウエットノズル１５０Ｂに接続されている。
【００４０】
プリウエット液供給機構は、さらに、第１および第２のプリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂからのプリウエット液の供給状態を制御する供給制御部１５６を有している。供給制御部１５６は、第１のライン１５５Ａと第２のライン１５５Ｂとを接続する接続ライン１５７と、接続ライン１５７への接続点より下流側において第２のライン１５５Ｂに介設されたバルブ１５８と、接続ライン１５７への接続点より上流側において第１のライン１５５Ａに介設されたバルブ１５９と、接続ライン１５７に介設されたバルブ１６０とを有している。また、接続ライン１５７は、第１のライン１５５Ａとの接続点を超えて延びてドレンライン１５７Ａをなし、ドレンライン１５７Ａは図示しないドレン部に通じている。ドレンライン１５７Ａには、バルブ１６１が介設されている。バルブ１５８，１５９，１６０，１６１は、好ましくは自動エアーオペレーションバルブであり、後述する制御部１６０により制御される。バルブ１５８，１５９，１６０は、開閉機能に加えて流量調整機能を有するバルブ、好ましくは自動エアーオペレーションバルブである。バルブ１６０，１６１は開閉機能だけを持つ遮断弁であってもよい。なお、図４に示すプリウエット液供給機構において、Ｆはフィルタ、ＦＭはフローメータである。
【００４１】
図４に示す構成より明らかなように、プリウエット液供給機構においては、第１のプリウエットノズル１５０Ａからレジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との混合液体からなるプリウエット液が供給される状態と、第２のプリウエットノズル１５０Ｂからレジスト溶解性溶剤のみからなるプリウエット液が供給される状態を選択的に実現することができる。すなわち、バルブ１６０、１６１、１６２を閉じ、バルブ１５８を開くことにより、第２のプリウエットノズル１５２Ｂからレジスト溶解性溶剤をプリウエット液としてウエハＷに供給することができる。また、バルブ１５８、１６１を閉じ、バルブ１６２を開き、バルブ１５９、１６０をそれぞれ適当な開度で開くことにより、レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との調整された所望の混合比を有する混合液体をプリウエット液としてウエハＷに供給することができる。なお、ドレンライン１５７Ａのバルブ１６１は、混合液体の混合比を変更したい場合などに、供給制御部１５６の部分に滞留した混合液体をドレンに排出するために用いることができる。
【００４２】
なお、プリウエット液供給に用いられる部材の名称に付けられた「第１の」、「第２の」は、特許請求の範囲の記載と一致していないこともある点に注意されたい。
【００４３】
なお、各ノズルと各アームの関係は図示されたものに限定されるものではない。例えば、第１のレジストノズル１４３Ａと第２のレジストノズル１４３Ｂとが別個のアームにより支持されていてもよい。また、第１のプリウエットノズル１５０Ａと第２のプリウエットノズル１５０Ｂが別々のアームに支持されていてもよい。また、全てのノズルを共通アームにより支持することも可能である。
【００４４】
上述のスピンチャック１３０の回転動作、ノズル駆動部１４４によるレジストノズル１４３Ａ、１４３Ｂの移動動作、バルブ１４８Ａ、１４８Ｂによるレジストノズル１４３Ａ，１４３Ｂのレジスト液の吐出動作、ノズル駆動部１５１による第１および第２のプリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂの移動動作、バルブ１５８〜１６２による第１および第２のプリウエットノズル１５０Ａ、１５０Ｂのプリウエット液の吐出動作は、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３０におけるレジスト塗布プロセスを実現できる。なお、レジスト塗布装置３０におけるレジスト塗布プロセス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ＣＤ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。
【００４５】
次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置３０で行われる塗布プロセスを、塗布現像処理システム１全体で行われるウエハ処理プロセスと共に説明する。
【００４６】
まず図１に示すウエハ搬送装置１２によって、カセット載置台１０上のカセットＣ内から未処理のウエハＷが一枚ずつ取り出され、処理ステーション３に順次搬送される。ウエハＷは、処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０に搬送され、所定温度に温度調節される。その後ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばボトムコーティング装置３４に搬送されて、反射防止膜が形成される。その後ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって例えば加熱処理装置６５、温調装置７０に順次搬送され、各処理装置において所定の処理が施される。その後ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって複数のレジスト塗布装置３０〜３２の一つ、例えばレジスト塗布装置３０に搬送される。
【００４７】
レジスト塗布装置における塗布処理の一連の工程について、レジスト塗布装置３０における塗布処理の主な工程を示すフローチャートである図６、各工程におけるウエハＷの回転速度を示すグラフである図７を参照して説明する。
【００４８】
まず、レジスト塗布装置３０に搬入後、ウエハＷは、図４に示すようにスピンチャック１３０に吸着保持される。
【００４９】
ここで、これから塗布しようとするレジスト液が前述したＡｒＦ液浸露光用レジストＡであるものとする。このレジスト液の表面張力は２８．８［ｍＮ／ｍ］である。そして、溶剤供給源１５４Ｂに貯留されているレジスト溶解性溶剤は前述したＯＫ７３であるものとする。ＯＫ７３の表面張力は２７．７［ｍＮ／ｍ］であり、レジスト液の表面張力よりも小さい。この状況は、後に詳述する原理によれば、フィンガリングが生じやすい状況である。この場合、ＯＫ７３に高表面張力液体を混合し、ＯＫ７３よりも表面張力の高い混合液体を作成し、これをプリウエット液としてウエハに供給する。
【００５０】
すなわち、第２のアーム１４２により待機部１５２Ａにあった第１のプリウエットノズル１５０ＡがウエハＷの中心部の上方まで移動する。そして、バルブ１５８，１６１が閉じた状態で、バルブ１６２が開かれ、バルブ１５９、１６０が所定の開度で開かれる。バルブ１５９、１６０の開度は、その結果として得られる混合液体の表面張力がレジスト液の表面張力である２８．８［ｍＮ／ｍ］を上回る適当な値例えば３０．４［ｍＮ／ｍ］となるように調整される。なお、後述する各実験例に示したような実験結果に基づいて予めプロセスレシピにおいてレジスト溶解性溶剤および高表面張力液体との混合比を定めておき、当該プロセスレシピに基づいて制御部１６０がプリウエット液供給制御部１５６を自動制御するように塗布装置３０〜３２を構成することができる。
【００５１】
ウエハＷが停止している状態で、第１のプリウエットノズル１５０Ａから上記の混合液体からなるプリウエット液が所定量、ウエハの中心部に供給される（図６のプリウエット液吐出工程Ｓ１）。その後、図７に示すようにスピンチャック１３０によりウエハＷが例えば５００ｒｐｍ程度の第１の速度Ｖ１で回転され、ウエハＷ上のプリウエット液がウエハＷの表面の全面に拡散されて、ウエハＷの表面全体がプリウエット液により濡れた状態になる（図６のプリウエット液拡散工程Ｓ２）。プリウエット液拡散工程Ｓ２の間、第１のプリウエットノズル１５０ＡはウエハＷ上から退避し、第１のアーム１４１により待機部１４５Ａにあった第１のレジストノズル１４３ＡがウエハＷの中心部の上方まで移動する。
【００５２】
その後、バルブ１４８Ａが開放されて、図７に示すように第１のレジストノズル１４３Ａからレジスト液の吐出が開始され、ウエハＷの中心部にレジスト液が供給され始める。こうして、レジスト液塗布工程Ｓ３（レジスト膜形成工程の第１段階）が開始される。このレジスト液塗布工程Ｓ３では、ウエハＷの回転速度が第１の速度Ｖ１から、高速の例えば２０００〜４０００ｒｐｍ程度の第２の速度Ｖ２まで上げられる。レジスト液塗布工程Ｓ３の開始前に第１の速度Ｖ１であったウエハＷの回転は、その後速度が連続的に滑らかに変動するように徐々に加速される。このとき、ウエハＷの回転の加速度は、例えば零から次第に増加する。そして、レジスト液塗布工程Ｓ３の終了時には、ウエハＷの回転の加速度が次第に減少され、ウエハＷの回転速度が第２の速度Ｖ２に滑らかに収束する。こうして、レジスト液塗布工程Ｓ３時においては、ウエハＷの回転速度が第１の速度Ｖ１から第２の速度Ｖ２に、図７のグラフ上でＳ字状に推移するように変動する。レジスト液塗布工程Ｓ３では、ウエハＷの中心部に供給されたレジスト液が遠心力によりウエハＷの表面の全面に拡散されて、ウエハＷの表面にレジスト液が塗布される。
【００５３】
なお、レジスト液塗布工程Ｓ３における第１のレジストノズル１４３Ａによるレジスト液の吐出を平坦化工程Ｓ４の途中まで継続してもよい。またこのとき、レジスト液の吐出を終了させる際に、第１のレジストノズル１４３Ａを移動させてレジスト液の吐出位置をウエハＷの中心部からずらしてもよい。
【００５４】
レジスト液塗布工程Ｓ３が所定時間継続されそれが終了すると、図７に示すようにウエハＷの回転が低速の例えば３００ｒｐｍ程度の第３の速度Ｖ３に減速され、ウエハＷ上のレジスト液が均されて平坦化される（図６の平坦化工程Ｓ４（レジスト膜形成工程の第２段階））。
【００５５】
平坦化工程Ｓ４が所定時間継続されそれが終了すると、図７に示すようにウエハＷの回転が中速の例えば１５００ｒｐｍ程度の第４の速度Ｖ４に加速され、ウエハＷ上のレジスト液が乾燥される（図６の乾燥工程Ｓ５（レジスト膜形成工程の第３段階））。こうして、ウエハＷ上に薄いレジスト膜（フォトレジスト膜）が形成される。
【００５６】
ウエハＷの乾燥終了後、ウエハＷの回転が停止されて、スピンチャック１３０上からウエハＷが搬出されて、一連のレジスト塗布処理が終了する。
【００５７】
レジスト塗布処理後、ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばプリベーク装置７１に搬送され、プリベークされる。続いてウエハＷは、第２の搬送装置２１によって周辺露光装置９２、温調装置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、ウエハＷは、インターフェイスステーション５のウエハ搬送装置１０１によって露光装置４に搬送され、液浸露光される。その後ウエハＷは、ウエハ搬送装置１０１によって例えば露光後ベーク装置８４に搬送され、露光後ベークされ、その後第２の搬送装置２１によって温調装置８１に搬送されて温度調節される。その後、ウエハＷは、現像処理装置４０に搬送され、ウエハＷ上のレジスト膜が現像される。現像後、ウエハＷは、第２の搬送装置２１によってポストベーキング装置７５に搬送されポストベークされる。その後ウエハＷは、第１の搬送装置２０によって温調装置６３に搬送され温度調節される。そしてウエハＷは、第１の搬送装置２０によってトランジション装置６１に搬送され、ウエハ搬送装置１２によってカセットＣに戻されて、一連のウエハ処理が終了する。
【００５８】
なお、塗布現像処理システムのプロセススケジュール次第では、あるウエハＷに対して第１のレジストノズル１４３Ａを用いて第１のレジスト液（上記実施形態では表面張力が２８．８［ｍＮ／ｍ］のＡｒＦ液浸露光用レジストＡ）の塗布が行われた後、他のウエハＷに対して第２のレジストノズル１４３Ｂを用いて第１のレジスト液と異なる第２のレジスト液の塗布を行うことが考えられる。塗布プロセスの全体の流れは第１のレジスト液と第２のレジスト液とで同じにすることができる。このとき、第２のレジスト液の表面張力が第１のレジスト液の表面張力よりも低いのであれば、第２のレジスト液の表面張力とＯＫ７３との表面張力差に応じて、第１のプリウエットノズル１５０Ａから高表面張力液体の含有率が低い混合液体からなるプリウエット液を供給してもよく、あるいは第２のプリウエットノズル１５０Ｂから高表面張力液体を混合していないＯＫ７３のみからなるプリウエット液を供給してもよい。また、第２のレジスト液の表面張力が第１のレジスト液の表面張力よりも高いのであれば、第２のレジスト液の表面張力とＯＫ７３との表面張力差に応じて、第１のプリウエットノズル１５０Ａから高表面張力液体の含有率が高い混合液体からなるプリウエット液を供給することができる。
【００５９】
上記実施形態によれば、レジスト液塗布工程Ｓ３において、開始前に第１の速度Ｖ１であったウエハＷの回転を、開始後にその速度が連続的に変動するように次第に加速させ、終了時には、ウエハＷの回転の加速度を次第に減少させて、ウエハＷの回転を第２の速度Ｖ２に収束させるようにしたので、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。したがって、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。なお、このようにウエハ回転速度を変動させることにより削減できるレジストの使用量は１０％程度であることが、実験により確認されている。
【００６０】
従来のようにレジスト吐出時にウエハＷの回転速度を一気に上昇させ、ウエハＷを初めから高速回転させた場合、レジスト液ＲがウエハＷの中心部に供給された直後に、当該レジスト液Ｒに強い遠心力がかかる。このため、レジスト液Ｒが外側方向に不規則に広げられ、レジスト液Ｒが少量の場合に特にフィンガリングが生じやすくなる。一方、本実施の形態のように、ウエハＷの回転速度をＳ字状に制御した場合、レジスト液がウエハＷの中心部に供給された直後には、ウエハＷの回転速度が低速のままあまり変動しないので、強い遠心力がかからず、レジスト液Ｒが外側方向に均等に広げられる。また、その後ウエハＷの回転速度が連続的に変動するので、ウエハＷ上のレジスト液Ｒが滑らかに広げられ、レジスト液が少量であってもフィンガリングが発生しないものと考えられる。
【００６１】
なお、このようなレジスト塗布時のウエハ回転速度の変動による省レジスト技術については、本件特許出願と発明者が一部共通し、かつ譲受人（出願人）が共通する特許出願、特願２００８−１３１４９５号に係る公開特許公報、特開２００９−２７９４７６号に詳細に記載されているため、本願明細書においてはこれ以上の説明は行わない。
【００６２】
また、上記実施形態によれば、レジスト液の表面張力よりも高い表面張力のプリウエット液を用いることにより、レジスト液の供給量が同一であってかつウエハ回転速度（特に第２の速度Ｖ２）が同一の条件下において、フィンガリング発生の可能性を大幅に低減することができる。その結果、少量のレジスト液により、薄くかつ均一なレジスト膜を形成することができる。上記のウエハ回転速度を変動させる技術と、このプリウエット液の表面張力を調整する技術を組み合わせることにより、更にレジスト液の使用量を削減することが可能となる。なお、このプリウエット液の表面張力を調整する技術により削減できるレジスト液の使用量は、条件にもよるが約６０〜７０％と非常に大きい。
【００６３】
なお、上述のプリウエット液の表面張力を調整する技術に基づくレジスト液の使用量の削減効果は非常に大きいため、上述のプリウエット液の表面張力を調整する技術と上述のウエハの回転速度を変動させる技術とを併用することは好ましいのであるが、場合によっては併用しないことも考えられる。
【００６４】
発明者は、プリウエット液の表面張力調整により上記の有利な効果が生じる理由を以下のように考えている。
【００６５】
図８（ａ）は、レジスト液ＰＲの表面張力がプリウエット液ＰＷの表面張力よりも大きい場合について、図中白抜き矢印で示すように遠心力により半径方向外側に拡散するレジスト液ＰＲとプリウエット液ＰＷとの界面Ｉの状況を模式的に示している。（なお、レジスト液ＰＲとプリウエット液ＰＷとの境界部では両者の相互溶解があるため、明瞭な界面は存在しないが、説明の便宜上「界面Ｉ」と称している。）この場合、表面張力差により、レジスト液ＰＲは界面Ｉの手前で盛り上がる。そして、半径方向外方向の遠心力を受けているレジスト液ＰＲの盛り上がり部は、図中実線矢印で示すように、ウエハ周方向の至るところで局所的にプリウエット液ＰＷとの界面Ｉを乗り越えて、プリウエット液ＰＷの液膜の表面上に進む。これによりフィンガリングが発生するものと考えられる。
【００６６】
図８（ａ）のような事象が生じる具体的事例として、レジスト液として表面張力が２８．８［ｍＮ／ｍ］のＡｒＦ液浸露光用レジストＡ、プリウエット液として表面張力が２７．４［ｍＮ／ｍ］のＯＫ７３との組合せがある。この場合、塗布レシピの最適化（具体的には、レジスト液塗布タイミング、ウエハ回転速度等の調整）を行っても、フィンガリングを発生させないためにはレジスト液は最低でも約０．６０ｍｌは供給しなければならない。
【００６７】
これに対して、プリウエット液ＰＷの表面張力がレジスト液ＰＲの表面張力よりも大きい場合には、図８（ｂ）に示すように界面Ｉの近傍においてプリウエット液ＰＷが盛り上がる。この場合、プリウエット液ＰＷの盛り上がり部は、半径方向外方向の遠心力を受けているため、レジスト液ＰＲとの界面Ｉを乗り越えるまでには至らず、そのまま半径方向外側に移動してゆく。このため、フィンガリングが発生しないものと考えられる。このときレジストはウエハ中心部から周縁部に至るまで同心円状に均一に拡散する。
【００６８】
図８（ｂ）のような事象が生じる具体的事例として、レジスト液として表面張力が２８．８［ｍＮ／ｍ］のＡｒＦ液浸露光用レジストＡ、プリウエット液として表面張力が３３．５［ｍＮ／ｍ］のＣＨＮとの組合せがある。この場合、塗布レシピの最適化を行えば、レジスト液を少なくとも０．２５〜０．３５ｍｌ程度供給すればフィンガリングは発生しない。もちろん、図８（ｂ）のような事象が生じる具体的事例には、上記実施形態のようにして表面張力が調整されたプリウエット液を用いた場合が含まれる。
【００６９】
レジスト液の表面張力とプリウエット液の表面張力とがほぼ等しい場合には、レジスト液側にもプリウエット液側にも上述したような顕著な盛り上がりは生じない。しかし、レジスト液の表面張力がプリウエット液の表面張力よりも小さい場合と比較すれば、フィンガリングが発生しやすい状況ではある。このような状況となる具体的事例としては、ＡｒＦドライ（液浸露光用ではない通常露光用の）レジスト液とＯＫ７３プリウエット液との組合せがある。この場合、塗布レシピの最適化を行えば、レジスト液を少なくとも０．３５〜０．４０ｍｌ程度供給すればフィンガリングは発生しない。
【００７０】
なお、レジスト液の表面張力とプリウエット液の表面張力との関係に関わらず、十分に多いレジスト液を供給すれば、フィンガリングは発生しない。仮に図８（ａ）のような事象が生じたとしても、レジスト液の量が十分に多ければ、レジスト液は均等にプリウエット液との界面を乗り越えるからと推定される。
【００７１】
上記のことから確実に言えることは、プリウエット液の表面張力がレジスト液の表面張力よりも大きいことがフィンガリング防止のために好ましいということである。プリウエット液の表面張力をどの程度レジスト液の表面張力より大きくするかについては、レジスト液の目標吐出量、塗布レシピ、レジスト液の組成、プリウエット液、高表面張力液体の組成等の種々の条件を勘案して決定すべきである。
【実施例】
【００７２】
次に具体的実験例に基づき、発明の有利な効果について説明する。
【００７３】
［実験例１］
実験には１２インチウエハＷを用いた。レジスト液として前述したＡｒＦ液浸露光用レジストＡ（表面張力：２８．８［ｍＮ／ｍ］）を、レジスト溶解性溶剤として前述したＯＫ７３（表面張力：２７．７［ｍＮ／ｍ］）を、そして高表面張力液体としてＤＩＷ（表面張力：約７２［ｍＮ／ｍ］）を用いた。プリウエット液およびレジスト液の供給は、図７を参照して説明した実施の形態と同じ手順で行った。なお、レジスト塗布工程Ｓ３における第２の速度Ｖ２は２０００ｒｐｍとした。プリウエット液として、ＤＩＷ含有率（ＤＩＷ量／（ＯＫ７３量＋ＤＩＷ量）（体積比））が、０％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、５０％、１００％となるように調整したものを用意した。プリウエット液の供給量は２．５ｍｌとした。各ＤＩＷ含有率毎に、レジスト液の吐出量を０．３ｍｌから段階的に増大させてゆき、ウエハを被覆できるレジスト液の吐出量の最小値を調べた。
【００７４】
図９のグラフはその結果を示している。グラフ横軸はＤＩＷの含有率、グラフ左縦軸はウエハＷを被覆できるレジスト液吐出量の最小値（グラフ中、縦棒で示す）、グラフ右縦軸はＤＩＷの含有率に対応するプリウエット液の表面張力（グラフ中、白抜き四角で示す）である。図９のグラフより明らかなように、ＤＩＷの含有率が１５〜２５％において、最も良好な塗布性が確認でき、このときレジスト液吐出量は０．４０ｍｌまで削減できた。なお、ＤＩＷ含有率が１０％以上の場合、プリウエット液の表面張力はレジスト液の表面張力を上回っている。また、ＤＩＷ含有率の増大に対する表面張力の増大は概ねリニアであることが確認できた。このことは、所望の表面張力のプリウエット液を得るために必要なＤＩＷ含有量を計算で求めやすいことを意味する。
【００７５】
図１０は、レジスト液の吐出量を０．４０ｍｌで一定とし、ＤＩＷ含有率を０％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、５０％、１００％を変化させていったときのレジストの塗布状況を示す、写真の写しである。ＤＩＷ含有率が０％のときはフィンガリングが顕著であり、ＤＩＷ含有率が１０％のときにもウエハ最外周部にフィンガリングが少し認められた。ＤＩＷ含有率が１５％、２０％、２５％のときにはフィンガリングは全く認められなかった。ＤＩＷ含有率が３０％になるとウエハ最外周部にフィンガリングがわずかに認められるようになり、５０％になるとフィンガリングが明瞭に認められるようになった。ＤＩＷ含有率が１００％になると酷いフィンガリングが認められた。
【００７６】
なお、ＤＩＷ含有率が高くなり過ぎるとフィンガリングが発生することについては以下のように考えられる。高表面張力液体であるＤＩＷの含有率が高くなりすぎてプリウエット液の表面張力が高くなりすぎると、プリウエット液とレジスト液との界面での挙動が不安定になるのではないかと考えられる。具体的には、例えば、図８（ｂ）においてプリウエット液ＰＷの盛り上がりが大きくなりすぎて、盛り上がりが崩れてレジスト液ＰＲ側に移動し、レジスト液の均一性が損なわれることが考えられる。また、ＤＩＷのようにレジスト液と十分な相溶性が無い高表面張力流体を用いた場合、高表面張力液体の含有率が高くなりすぎると、相溶性に基づき本来期待されているプリウエット効果が失われるものと考えられる。従って、レジスト液の種類、レジスト液塗布条件、レジスト溶解性溶剤および高表面張力液体の種類に依存して、レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との混合比の適正な範囲が変化するものと考えられる。
【００７７】
［実験例２］
プリウエット液の表面張力調整の有無によるレジスト液の被覆性の差異を確認する試験を行った。プリウエット液としてＯＫ７３にＤＩＷを混合してＤＩＷ含有率（ＤＩＷ量／（ＯＫ７３量＋ＤＩＷ量）（体積比））が０％（比較例）、２０％（実施例）となるように調整したものを用意した。レジスト液塗布工程Ｓ３において、第２の速度Ｖ２は、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍとした。他の条件は、実験例１と同じである。レジスト液の吐出量を０．３ｍｌから段階的に増大させてゆき、各第２の速度Ｖ２に対してフィンガリングの発生を防止できるレジスト液の吐出量の最小値を調べた。
【００７８】
その結果を図１１の表に示す。表中「○」はフィンガリングの発生が無くウエハ全表面にレジストが均一に塗布されたことを意味しており、「×」はフィンガリングが発生したことを意味している。実施例では、第２の速度Ｖ２に関わらず、レジスト液の吐出量が少なくとも０．４ｍｌあればフィンガリングの発生が無く、ウエハ表面に均一な塗布を行うことができた。これに対して比較例では、フィンガリングの発生の防止のためにはレジスト液の吐出量が少なくとも１．０５ｍｌ必要であり、しかも、第２の速度Ｖ２が高くなる程、必要なレジスト液の吐出量が増大した。
【００７９】
［実験例３］
レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との他の組合せについても検討した。
レジスト溶解性溶剤としてＯＫ７３およびＣＨＮ（表面張力：３３．５ｍＮ／ｍ）の二種類を用い、高表面張力液体としてＧＢＬ（表面張力：約４５ｍＮ／ｍ）を用いた。なお、ＣＨＮもレジストの溶剤として比較的よく用いられる物質であり、それ自体プリウエット液として使用することができる物質である。
【００８０】
上記２種類のレジストの溶剤に対して、ＧＢＬ含有率（ＧＢＬ量／（溶剤量＋ＧＢＬ量）、体積比）が０％、２０％、４０％、６０％、１００％となるように混合し、ＧＢＬ含有率の変化に対する混合液体の表面張力の変化を調べた。その結果を図１２のグラフに示す。上記２種類のレジスト溶解性溶剤のいずれにおいても、ＧＢＬ含有率の増大に対する表面張力の増大は比較的リニアであり、線形近似を十分な信頼性（Ｒ二乗値がいずれも０．９以上）で行えることが確認できた。このことは、所望の表面張力のプリウエット液を得るために必要なＧＢＬ含有量を計算で求めやすいことを意味する。
【００８１】
なお、図１２のグラフより明らかなように、ＣＨＮの表面張力（３３．５ｍＮ／ｍ）はＡｒＦ液浸露光用レジストＡの表面張力（２８．８［ｍＮ／ｍ］）より高いため、レジスト液がＡｒＦ液浸露光用レジストＡの場合、ＣＨＮは単体で使用可能である。しかしながら、ＡｒＦ液浸露光用レジストＡよりも表面張力の高いレジスト液を使用する場合には、ＣＨＮへのＧＢＬの混合は有効であるものと考えられる。
【００８２】
［実施形態の効果］
上記のプリウエット液の表面張力調整技術によれば、以下の有利な効果が得られる。
（１）プリウエット液の表面張力をレジスト液の表面張力より高く調整することにより、フィンガリングの発生を効果的に抑制することができ、少ない量のレジスト液でも均一なレジスト膜を作成することができる。
（２）１種類のレジスト溶解性溶剤と１種類の高表面張力液体とを別個に用意し、プリウエット液を供給する際にレジスト溶解性溶剤と高表面張力液体とを適当な混合比で混合することにより、様々なレジスト液に対応するプリウエット液を容易にその場で作成することができる。これにより、予め様々な表面張力を有するプリウエット液を準備しておく必要がなくなり、ひいては塗布装置に多数の処理液貯留部を設ける必要がなくなる。
（３）上記（２）に示した利点は、一つの塗布装置が多種類（例えば３種以上）のレジスト液を塗布するように構成されている場合により顕著となる。なお、前述した実施形態において、第１のレジスト液および第２のレジスト液をそれぞれ吐出する第１および第２のレジストノズルに加えて、更に他の１または複数のレジストノズル例えば第３のレジスト液を吐出する第３のレジストノズルを設けても良いことはもちろんである。
（４）高表面張力にＤＩＷを使用すれば、廉価に表面張力調整を行うことができる。また、ＤＩＷは塗布現像システムの様々なユニットで使用されるため、高表面張力液体の供給専用のＤＩＷ供給源を設ける必要はない。
（５）装置のユーザーの負担を軽減することができる。例えばプリウエット液としてＯＫ７３を原則として使用しているユーザーにとって、それを例えばＣＨＮ等の他のプリウエット液に変更するとなると、液の切り換えのための工数、液の切り換えに伴い必要となる品質確認試験の工数が必要となる。これに対して、高表面張力液体添加により表面張力を調整することにすれば、基礎となるプリウエット液を変更する必要が無い点、および上記品質確認試験が容易に行えるという点において、ユーザーの負担はかなり小さくなる。
（６）上記実施形態の塗布装置のように、高表面張力液体を含まないレジスト溶解性溶剤をプリウエット液として吐出するノズルと、レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との混合液体を吐出するためのノズルを別々にすることにより、高表面張力液体を含まない純度の高いレジストの溶剤をウエハに供給することができる。
【００８３】
以上、実施形態および実施例（実験例）に基づいて本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されるものではない。
【００８４】
例えばプリウエット液供給機構は、図１３に示すようなものであってもよい。すなわち、唯一つのプリウエットノズル１５０’に、レジスト溶解性溶剤の供給源１５４Ｂと高表面張力液体の供給源１５４Ａとを混合機構（プリウエット液供給制御部）１５６’を介して接続して、プリウエットノズル１５０’に、レジスト溶解性溶剤のみからなるプリウエット液またはレジスト溶解性溶剤と高表面張力液体との混合液体（混合比可変）からなるプリウエット液を供給できるようにしてもよい。なお、図１２において、符号ＦＣＶは流量調整弁、ＳＶは遮断弁、ＤＲはドレン、各部材を接続する実線は液体が流れるラインである。
【００８５】
また、レジスト溶解性溶剤と高表面張力液体とを混合した状態で保存しても問題ないのであれば、ウエハへの供給前に予めレジスト溶解性溶剤と高表面張力液体とを混合して予めプリウエット液を調整しておくことも可能である。
【００８６】
なお、上記の実施の形態では、塗布液はレジスト液であったが、これに限定されるものではなく、上記の実施形態に係る技術は、レジスト液以外の塗布液、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜を形成するための塗布液の塗布にも適用することができる。また、塗布の対象は、ウエハＷに限定されるものではなく、ウエハ以外の例えば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であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
上記の実施の形態は、半導体装置製造における様々な塗布処理において有用である。
【符号の説明】
【００８８】
Ｗ ウエハ（基板）
３０ レジスト塗布装置（塗布装置）
１３０ スピンチャック
１４３Ａ，１４３Ｂ 第１および第２のレジストノズル（塗布液ノズル）
１５２Ａ，１５２Ｂ 第１および第２のプリウエットノズル
１５４Ａ 高表面張力流体の供給源
１５４Ｂ 溶剤の供給源
１５６ プリウエット液供給制御部
１５５Ａ，１５５Ｂ 第１および第２のライン
１５７ 接続ライン
１５８，１５９，１６０ 流量調整弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第１の基板を回転させて前記プリウエット液を基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、
前記プリウエット液が供給された前記第１の基板に塗布液を供給し、これを乾燥させることにより第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を備え、
前記塗布膜形成工程は、
前記第１の基板を回転させた状態で、前記第１の基板の中心部に塗布液を供給する第１段階と、
その後、前記第１の基板の回転速度を減少させ、引き続き前記第１の基板を回転させる第２段階と、
その後、前記第１の基板の回転速度を増加させ、前記第１の基板上の塗布液を乾燥させる第３段階と、を有し、
前記第１段階において、前記塗布液を前記第１の基板上に供給する直前においては、第１の一定の回転速度で前記第１の基板を回転させて、前記塗布液の供給を開始した後に前記基板の回転速度が連続的に次第に増加するようにし、前記塗布液の吐出の終了前に、前記第１の基板の回転の加速度を次第に減少させて、基板の回転を前記第１の速度より速い第２の速度に収束させるようにし、
前記プリウエット工程において、塗布膜成分を溶解しうる溶剤と、前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た前記塗布液よりも表面張力が高い混合液体を前記プリウエット液として用いる
ことを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
前記溶剤と前記高表面張力液体とを別個に用意し、前記プリウエット液を供給する際に前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合することを特徴とする、請求項１に記載の塗布方法。
【請求項３】
第２の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第２の基板を回転させて前記プリウエット液を基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、
前記プリウエット液が供給された前記第２の基板に前記第１の基板に供給した塗布液と表面張力が異なる塗布液を供給し、これを乾燥させることにより第２の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を更に備え、
前記第１の基板に対する前記プリウエット工程および前記塗布膜形成工程と、前記第２の基板に対する前記プリウエット工程および前記塗布膜形成工程とは同一の塗布装置により実行され、
前記第２の基板に対する前記プリウエット工程において用いられる前記プリウエット液の表面張力は、前記第１の基板に対する前記プリウエット工程において用いられる前記プリウエット液の表面張力と異なっており、これらの表面張力が異なるプリウエット液は、同じ溶剤および同じ高表面張力液体を異なる混合比で混合することにより得られたものである
ことを特徴とする請求項２に記載の塗布方法。
【請求項４】
前記高表面張力液体がＧＢＬ（γ−ブチルラクトン）であることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項５】
前記高表面張力液体が純水であることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項６】
前記溶剤がＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）とＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）との混合物であることを特徴とする、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項７】
前記溶剤がＣＨＮ（シクロヘキサノン）であることを特徴とする、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項８】
第１の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第１の基板を回転させて前記プリウエット液を前記第１の基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、
前記プリウエット液が供給された前記第１の基板に塗布液を供給し、これを乾燥させることにより前記第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を備え、
塗布膜成分を溶解しうる溶剤と、前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た前記塗布液よりも表面張力が高い混合液体を前記プリウエット液として用いるとともに、前記溶剤と前記高表面張力液体とを別個に用意し、前記プリウエット液を供給する際に前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合する
ことを特徴とする塗布方法。
【請求項９】
第２の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第２の基板を回転させて前記プリウエット液を基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、
前記プリウエット液が供給された前記第２の基板に前記第１の基板に供給した塗布液と表面張力が異なる塗布液を供給し、これを乾燥させることにより第２の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を更に備え、
前記第１の基板に対する前記プリウエット工程および前記塗布膜形成工程と、前記第２の基板に対する前記プリウエット工程および前記塗布膜形成工程とは同一の塗布装置により実行され、
前記第２の基板に対する前記プリウエット工程において用いられる前記プリウエット液の表面張力は、前記第１の基板に対する前記プリウエット工程において用いられる前記プリウエット液の表面張力と異なっており、これらの表面張力が異なるプリウエット液は、同じ溶剤および同じ高表面張力液体を異なる混合比で混合することにより得られたものである
ことを特徴とする請求項８に記載の塗布方法。
【請求項１０】
基板を保持して回転させるスピンチャックと、
前記スピンチャックにより保持された基板の表面に塗布液を供給する少なくとも１つの塗布液ノズルと、
前記スピンチャックにより保持された基板の表面にプリウエット液を供給する少なくとも１つのプリウエットノズルと、
前記塗布液ノズルに塗布液を供給する塗布液供給機構と、
前記プリウエットノズルにプリウエット液を供給するプリウエット液供給機構と、
を備え、
前記プリウエット液供給機構は、塗布膜成分を溶解しうる溶剤の供給源と前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体の供給源に接続され、前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合して前記プリウエットノズルに供給するプリウエット液供給制御部を有しており、前記プリウエット液供給制御部は前記溶剤と前記高表面張力液体との混合比を可変に調整することができるように構成されていることを特徴とする塗布装置。
【請求項１１】
前記塗布装置は、前記少なくとも１つのプリウエットノズルとして、第１のプリウエットノズルおよび第２のプリウエットノズルを有しており、
前記プリウエット液供給機構は、
一端が前記溶剤の供給源に接続されるとともに他端が前記第１のプリウエットノズルに接続された第１のラインと、
一端が前記高表面張力液体の供給源に接続されるとともに他端が前記第２のプリウエットノズルに接続された第２のラインと、
前記第２のラインと前記第１のラインとを接続する接続ラインと、
前記プリウエット液供給制御部は、前記第１のプリウエットノズルから前記溶剤のみからなるプリウエット液が供給される第１の状態と、前記第２のプリウエットノズルから前記溶剤と前記高表面張力液体との混合液体からなるプリウエット液が供給される第２の状態とを選択的に実現でき、かつ、前記第２の状態において前記溶剤と前記高表面張力液体との混合比を可変に調整することができるように構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の塗布装置。
【請求項１２】
前記プリウエット液供給制御部は、前記第１のラインに設けられた第１の流量調整弁、前記第２のラインに設けられた第２の流量調整弁および前記接続ラインに設けられた第３の流量調整弁を有することを特徴とする請求項１１に記載の塗布装置。
【請求項１３】
前記塗布液供給機構は、前記少なくとも１つの塗布液ノズルを介して、互いに表面張力が異なる少なくとも２種類の塗布液を前記スピンチャックにより保持された基板の表面に供給することができるように構成されていることを特徴とする、請求項１０から１２のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１４】
前記高表面張力液体がＧＢＬ（γ−ブチルラクトン）であることを特徴とする、請求項１０から１３のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１５】
前記高表面張力液体が純水であることを特徴とする、請求項１０から１３のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１６】
前記溶剤がＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）とＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）との混合物であることを特徴とする、請求項１０から１５のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１７】
前記溶剤がＣＨＮ（シクロヘキサノン）であることを特徴とする、請求項１０から１５のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１】
第１の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第１の基板を回転させて前記プリウエット液を基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、
前記プリウエット液が供給された前記第１の基板に塗布液を供給し、これを乾燥させることにより第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を備え、
前記塗布膜形成工程は、
前記第１の基板を回転させた状態で、前記第１の基板の中心部に塗布液を供給する第１段階と、
その後、前記第１の基板の回転速度を減少させ、引き続き前記第１の基板を回転させる第２段階と、
その後、前記第１の基板の回転速度を増加させ、前記第１の基板上の塗布液を乾燥させる第３段階と、を有し、
前記第１段階において、前記塗布液を前記第１の基板上に供給する直前においては、第１の一定の回転速度で前記第１の基板を回転させて、前記塗布液の供給を開始した後に前記基板の回転速度が連続的に次第に増加するようにし、前記塗布液の吐出の終了前に、前記第１の基板の回転の加速度を次第に減少させて、基板の回転を前記第１の速度より速い第２の速度に収束させるようにし、
前記プリウエット工程において、塗布膜成分を溶解しうる溶剤と、前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た前記塗布液よりも表面張力が高い混合液体を前記プリウエット液として用いる
ことを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
前記溶剤と前記高表面張力液体とを別個に用意し、前記プリウエット液を供給する際に前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合することを特徴とする、請求項１に記載の塗布方法。
【請求項３】
第２の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第２の基板を回転させて前記プリウエット液を基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、
前記プリウエット液が供給された前記第２の基板に前記第１の基板に供給した塗布液と表面張力が異なる塗布液を供給し、これを乾燥させることにより第２の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を更に備え、
前記第１の基板に対する前記プリウエット工程および前記塗布膜形成工程と、前記第２の基板に対する前記プリウエット工程および前記塗布膜形成工程とは同一の塗布装置により実行され、
前記第２の基板に対する前記プリウエット工程において用いられる前記プリウエット液の表面張力は、前記第１の基板に対する前記プリウエット工程において用いられる前記プリウエット液の表面張力と異なっており、これらの表面張力が異なるプリウエット液は、同じ溶剤および同じ高表面張力液体を異なる混合比で混合することにより得られたものである
ことを特徴とする請求項２に記載の塗布方法。
【請求項４】
前記高表面張力液体がＧＢＬ（γ−ブチルラクトン）であることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項５】
前記高表面張力液体が純水であることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項６】
前記溶剤がＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）とＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）との混合物であることを特徴とする、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項７】
前記溶剤がＣＨＮ（シクロヘキサノン）であることを特徴とする、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項８】
第１の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第１の基板を回転させて前記プリウエット液を前記第１の基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、
前記プリウエット液が供給された前記第１の基板に塗布液を供給し、これを乾燥させることにより前記第１の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を備え、
塗布膜成分を溶解しうる溶剤と、前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体とを混合することにより得た前記塗布液よりも表面張力が高い混合液体を前記プリウエット液として用いるとともに、前記溶剤と前記高表面張力液体とを別個に用意し、前記プリウエット液を供給する際に前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合する
ことを特徴とする塗布方法。
【請求項９】
第２の基板の中心にプリウエット液を供給するとともに前記第２の基板を回転させて前記プリウエット液を基板の表面全体に拡散させるプリウエット工程と、
前記プリウエット液が供給された前記第２の基板に前記第１の基板に供給した塗布液と表面張力が異なる塗布液を供給し、これを乾燥させることにより第２の基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成工程と、を更に備え、
前記第１の基板に対する前記プリウエット工程および前記塗布膜形成工程と、前記第２の基板に対する前記プリウエット工程および前記塗布膜形成工程とは同一の塗布装置により実行され、
前記第２の基板に対する前記プリウエット工程において用いられる前記プリウエット液の表面張力は、前記第１の基板に対する前記プリウエット工程において用いられる前記プリウエット液の表面張力と異なっており、これらの表面張力が異なるプリウエット液は、同じ溶剤および同じ高表面張力液体を異なる混合比で混合することにより得られたものである
ことを特徴とする請求項８に記載の塗布方法。
【請求項１０】
基板を保持して回転させるスピンチャックと、
前記スピンチャックにより保持された基板の表面に塗布液を供給する少なくとも１つの塗布液ノズルと、
前記スピンチャックにより保持された基板の表面にプリウエット液を供給する少なくとも１つのプリウエットノズルと、
前記塗布液ノズルに塗布液を供給する塗布液供給機構と、
前記プリウエットノズルにプリウエット液を供給するプリウエット液供給機構と、
を備え、
前記プリウエット液供給機構は、塗布膜成分を溶解しうる溶剤の供給源と前記溶剤よりも表面張力が高い高表面張力液体の供給源に接続され、前記溶剤と前記高表面張力液体とを混合して前記プリウエットノズルに供給するプリウエット液供給制御部を有しており、前記プリウエット液供給制御部は前記溶剤と前記高表面張力液体との混合比を可変に調整することができるように構成されていることを特徴とする塗布装置。
【請求項１１】
前記塗布装置は、前記少なくとも１つのプリウエットノズルとして、第１のプリウエットノズルおよび第２のプリウエットノズルを有しており、
前記プリウエット液供給機構は、
一端が前記溶剤の供給源に接続されるとともに他端が前記第１のプリウエットノズルに接続された第１のラインと、
一端が前記高表面張力液体の供給源に接続されるとともに他端が前記第２のプリウエットノズルに接続された第２のラインと、
前記第２のラインと前記第１のラインとを接続する接続ラインと、
前記プリウエット液供給制御部は、前記第１のプリウエットノズルから前記溶剤のみからなるプリウエット液が供給される第１の状態と、前記第２のプリウエットノズルから前記溶剤と前記高表面張力液体との混合液体からなるプリウエット液が供給される第２の状態とを選択的に実現でき、かつ、前記第２の状態において前記溶剤と前記高表面張力液体との混合比を可変に調整することができるように構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の塗布装置。
【請求項１２】
前記プリウエット液供給制御部は、前記第１のラインに設けられた第１の流量調整弁、前記第２のラインに設けられた第２の流量調整弁および前記接続ラインに設けられた第３の流量調整弁を有することを特徴とする請求項１１に記載の塗布装置。
【請求項１３】
前記塗布液供給機構は、前記少なくとも１つの塗布液ノズルを介して、互いに表面張力が異なる少なくとも２種類の塗布液を前記スピンチャックにより保持された基板の表面に供給することができるように構成されていることを特徴とする、請求項１０から１２のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１４】
前記高表面張力液体がＧＢＬ（γ−ブチルラクトン）であることを特徴とする、請求項１０から１３のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１５】
前記高表面張力液体が純水であることを特徴とする、請求項１０から１３のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１６】
前記溶剤がＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）とＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）との混合物であることを特徴とする、請求項１０から１５のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１７】
前記溶剤がＣＨＮ（シクロヘキサノン）であることを特徴とする、請求項１０から１５のうちのいずれか一項に記載の塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−５８９（Ｐ２０１２−５８９Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９４１０（Ｐ２０１０−１３９４１０）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【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１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【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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