塗布装置及び塗布方法並びに記憶媒体
【課題】基板を回転させた状態で塗布液を塗布する際に、１種類の塗布液で、風切りマークの発生を抑えながら、塗布膜の膜厚の調整範囲を大きくすること。
【解決手段】塗布ユニットは、カバー部材４の上部板３１を、前記スピンチャック２に載置されたウエハＷの表面に接近させて、前記スピンチャック２とカバー部材４とを同じ方向に回転させることにより、前記ウエハＷ表面の中心部に供給された塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整し、次いで前記スピンチャック２及びカバー部材４を、前記塗布膜の膜厚を調整するときよりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材４を上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させるように構成される。
【解決手段】塗布ユニットは、カバー部材４の上部板３１を、前記スピンチャック２に載置されたウエハＷの表面に接近させて、前記スピンチャック２とカバー部材４とを同じ方向に回転させることにより、前記ウエハＷ表面の中心部に供給された塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整し、次いで前記スピンチャック２及びカバー部材４を、前記塗布膜の膜厚を調整するときよりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材４を上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にレジスト液などの塗布液を塗布する塗布装置及び塗布方法並びに記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＬＣＤの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィ技術により基板へのレジストパターン形成処理が行われている。これらの処理では、 半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）や液晶ディスプレイ用ガラス基板等の基板にレジスト液を塗布して薄膜状のレジスト膜を形成し、次いで当該レジスト膜を露光した後、現像処理を行って所望のパターンを得る、一連の工程により行われる。
【０００３】
ところで前記基板にレジスト液等の、塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を塗布する技術として、回転塗布法（スピンコーティング法）が広く用いられている。この手法では、先ずスピンチャック上にウエハを載置して略水平に保持させ、ウエハを鉛直軸まわりに回転させながら、ウエハの上方側に設けられたノズルから、当該ウエハの中央部にレジストを供給する。ウエハに滴下されたレジスト液は、遠心力によりウエハの中央部から外周部に向かって伸展され、その後ウエハの回転数を低下させ、前記レジスト液のレベリングを行う。このレベリング後、ウエハの回転数を再び上昇させてウエハ上の余分なレジスト液を振り切って除去する。一方ウエハ上のレジスト液に含まれる溶剤は、ウエハの回転によりウエハ上に生じる気流に曝されて揮発していく。こうしてウエハの回転によりレジスト液の乾燥が促進され、レジスト膜が形成される。
【０００４】
このような塗布法では、ウエハの回転数を上昇させるに従い、形成される塗布膜の膜厚が薄くなるため、回転数を調整することによって塗布膜の膜厚を制御することができる。しかしながらウエハの大型化に伴い、回転数をある値以上に上昇させると、ウエハの周縁に近い領域にて、レジスト膜の表面に、周方向に沿って、例えば３０本前後のしわ状の、膜厚が不均一となる部位が形成されることがある。このしわは風切りマークと呼ばれ、これが形成された部位はデバイス領域としては使用できなくなってしまうため、同じ組成の塗布液を用いた場合には、膜厚の下限値が限られてしまい、一つの塗布液による膜厚の制御範囲が狭いという問題がある。
【０００５】
この際、膜厚を前記下限値よりも小さくする場合には、塗布液の濃度（粘度）を低下させることにより対応することができる。従って膜厚の制御範囲を大きくするためには、濃度の異なる塗布液の供給系統を膜厚の制御範囲に対応する数だけ用意すればよいが、このような構成では、装置構成が煩雑になり、装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
ここで前記風切りマークは、レジスト液中の溶剤が揮発する過程において、ウエハの回転に伴ってウエハ表面に形成される不均一な気流の流れに前記レジスト液が曝されることにより形成されるため、本発明者らは、前記ウエハ表面の不均一な気流な流れの発生を抑えるために、スピンチャック上に載置されたウエハの周囲に、ウエハと共に回転可能なカバーを設けてウエハの周囲に囲まれた空間を形成し、この空間内にてレジスト液の塗布を行う手法を検討している。
【０００７】
この手法でレジスト液を塗布すると、後述の実施例に示すように、膜厚の制御範囲を薄膜方向に拡大することできることが認められる。しかしながら、囲まれた空間の内部ではレジスト液中の溶剤が揮発しにくい状態となり、従来と同様にウエハを６０秒程度回転させた程度では、前記溶剤が完全に除去されない。このため前記溶剤の自然乾燥を待つことになるが、このように自然乾燥させると、膜ムラが発生しやすいという問題がある。この膜ムラとはレジスト膜中の溶剤が自然揮発することによって生じる局所的な膜厚の違いをいう。
【０００８】
ところで特許文献１には、基板を保持しつつ回転する回転台と、この回転台上の基板の上方側に当該基板と対向するように設けられた上部回転板と、を備えた回転式塗布装置が提案されている。この装置では、前記回転台と上部回転板とを回転させながら、基板に対して塗布処理を行い、塗布処理終了後に前記回転台と上部回転板の回転を一旦停止し、次いで基板の回転を再開する一方、上部回転板を回転させずに上昇させている。しかしながらこの構成では、上部回転板を回転させずに上昇させているので、基板上の気流が乱れやすい。このため、結果として塗布膜中の溶剤が揮発する際にこの気流の乱れの影響を受けてしまい、風切りマークの発生を抑えることができず、本発明の課題を解決することはできない。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−７４１７３号公報（図１、段落０００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板を回転させた状態で塗布液を塗布する際に、１種類の塗布液で、風切りマークの発生を抑えながら、塗布膜の膜厚の調整範囲を大きくできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため本発明の塗布装置は、基板を略水平に保持すると共に、鉛直軸まわりに回転する基板保持部と、この基板保持部に保持された基板の上方側に隙間を介して当該基板と対向する上部板を備え、鉛直軸まわりに回転自在に設けられた、基板よりも大きいカバー部材と、このカバー部材を前記基板保持部に対して相対的に昇降させる昇降機構と、前記基板保持部に保持された基板表面に、塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を供給するための塗布液ノズルと、前記基板保持部及びカバー部材並びに昇降機構の動作を制御する制御部と、を備え、この制御部は、前記上部板を、前記基板表面に接近させて、前記基板保持部とカバー部材とを同じ方向に回転させることにより、前記基板表面の中心部に供給された塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整するステップと、次いで前記基板保持部及びカバー部材を、前記ステップよりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させるステップと、を実行するように構成されることを特徴とする。
【００１２】
この際、前記基板保持部に保持された基板の裏面側にて、基板と隙間を介して基板の周方向に環状に形成された環状部材を含む固定部材を備え、前記カバー部材は、基板に接近したときに、この固定部材と共に基板を囲むように構成されていることが好ましい。また前記カバー部材は、前記基板保持部とは異なる回転機構により回転自在に構成されるようにしてもよい。さらに前記塗布液ノズルは前記カバー部材に設けられる構成とすることができる。
【００１３】
さらに前記カバー部材を介して、当該カバー部材と前記基板保持部に保持された基板との間に、空気よりも粘性が低い第１の気体を供給する第１の気体供給手段を備え、前記制御部を、前記カバー部材を塗布膜の膜厚を調整するときの回転数で回転させるときに、前記第１の気体を供給するための制御信号を出力するように構成してもよいし、前記カバー部材を介して、当該カバー部材と前記基板保持部に保持された基板との間に、前記第１の気体と異なる第２の気体を供給する第２の気体供給手段を備え、前記制御部を、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させるときに、前記第１の気体に代えて第２の気体を供給するための制御信号を出力するように構成してもよい。
【００１４】
さらにまた前記基板保持部に保持された基板の側方側及び下方側を覆うカップと、このカップ内の雰囲気を排気するための排気手段と、前記カップ内の雰囲気を所定の圧力に調整するために、前記排気手段の排気量を調整する排気量調整部と、を備え、前記制御部を前記カバー部材を介して気体を供給するときには前記排気量を大きくし、前記カバー部材を介して気体を供給しないときには、カバー部材を介して気体を供給するときよりも前記排気量を小さくするように制御信号を出力するように構成してもよい。
【００１５】
また本発明の塗布方法は、基板を基板保持部に略水平に保持させる工程と、基板保持部に保持された基板の中心部に塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を供給する工程と、前記カバー部材を、その上部板が前記基板表面に接近する位置に位置させる工程と、次いで前記基板保持部とカバー部材とを同じ方向に回転させることにより、基板表面の塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整する工程と、次いで前記基板保持部及びカバー部材の回転数を前記工程よりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
この際、前記カバー部材を前記塗布膜の膜厚を調整するときの回転数で回転させるときに、このカバー部材と前記基板との間に空気よりも粘性が低い第１の気体を供給するようにしてもよいし、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させるときに、前記カバー部材と前記基板との間に、前記第１の気体に代えて、この第１の気体とは異なる第２の気体を供給するようにしてもよい。
【００１７】
また前記基板保持部に保持された基板の側方側及び下方側を覆うカップを備え、 前記カバー部材と基板との間に気体を供給するときには、前記カップ内を大きい排気量で排気し、カバー部材と基板との間に気体を供給しないときには、カバー部材と基板との間に気体を供給するときよりも小さい排気量で前記カップ内を排気して、前記カップ内の圧力を調整するようにしてもよい。
【００１８】
さらに本発明の記憶媒体は、基板保持部に略水平に保持された基板の中心部に塗布液を供給し、前記基板保持部を回転させて前記基板の表面に塗布液を塗布する塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは、既述の塗布方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板表面の中心部に供給された塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整する段階は、カバー部材を下降させ、基板の表面に上部板を接近させた状態で、前記カバー部材を基板保持部と同じ方向に回転させているので、基板の表面における気流の乱れが抑えられ、前記膜厚を薄くする場合でも風切りマークの発生を抑えることができる。また塗布膜中の溶剤を揮発させる段階では、前記基板保持部及びカバー部材の回転数を塗布膜の膜厚を調整するときよりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させているので、気流の乱れの発生を抑えながら、前記溶剤の揮発を促進することができ、塗布膜中に残存する溶剤が自然に揮発することに起因する膜ムラの発生を抑えることができる。これらのことから、広い領域で均一な膜厚の塗布膜を得る場合に、一種類の塗布液によって調整される膜厚範囲を広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に説明する実施の形態においては、本発明の塗布装置を、基板に対して塗布液例えばレジスト液を塗布する処理を行う塗布ユニットに適用した構成を例にして説明する。図１は前記塗布ユニットの断面図を示している。図中２は、基板をなす半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」という）の裏面側中央部を吸引吸着して当該ウエハＷを水平に保持するための基板保持部をなすスピンチャックである。このスピンチャック２は、軸部２１を介して第１の昇降機構２２及び第１の回転機構をなすモータＭ１に接続され、ウエハＷを保持した状態で鉛直軸まわりに回転自在及び昇降自在に構成されている。
【００２１】
図中２３は、前記スピンチャック２に保持されたウエハの側周部及び底面部の外側に当該ウエハＷを囲むように設けられたカップである。このカップ２３の上面は、ウエハＷの受け渡しを行うために、ウエハＷよりも大きい大きさに開口している。カップ２３の底部側には、凹部状をなす液受け部２４がウエハＷの周縁下方側において全周に亘って設けられている。この液受け部２４は外側領域と内側領域とに区画されており、外側領域の底部には貯留されたレジスト液のドレインを排出するためのドレイン管２５が接続され、内側領域の底部にはバルブＶ１，排気量調整部をなす排気ダンパ２７を備えた排気路２６を介して排気手段２８に接続されている。
【００２２】
前記スピンチャック２は、前記第１の昇降機構２２により、前記カップ２３内における処理位置と、このカップ２３の上方側の受け渡し位置との間で昇降自在に構成されている。図１に示す位置は処理位置であり、前記受け渡し位置とは、外部の搬送手段（図示せず）とスピンチャック２との間でウエハＷの受け渡しを行う位置である。そしてカップ２３内における、前記処理位置に配置されたウエハＷの下方側には、当該ウエハＷの裏面と対向し、当該ウエハＷの裏面を隙間を介して覆うように、平面形状が例えば円形状の下部板３１が設けられている。
【００２３】
この下部板３１は、その外縁が前記ウエハＷの外縁よりも外側に位置するようになっており、その中央部には前記スピンチャック２の軸部２１が昇降する移動領域をなす開口部３１ａが形成され、この開口部３１ａの外縁は例えばスピンチャック２の下方側に位置している。またこの下部板３１の上面には、前記ウエハＷの外縁よりも外側の位置に、環状部材をなす壁部材３２が立設されている。この壁部材３２は、例えば前記ウエハＷの外縁全体を周方向に沿って囲むように環状に設けられ、その高さは例えば前記処理位置にあるウエハＷの表面よりも高くなるように設定されている。こうしてこの例では前記下部板３１と壁部材３２とにより固定部材が構成されている。
【００２４】
一方前記スピンチャック２に保持されたウエハＷの上方側には、このウエハＷの上方側及び側方側を隙間を介して覆うようにカバー部材４が設けられている。このカバー部材４は、前記処理位置にあるウエハＷの上面と対向するように、平面形状が例えば円形状であってウエハＷよりも大きい上部板４１を備えている。この上部板４１は、その外縁が前記ウエハＷの外縁よりも外側に位置するようになっており、その中央部には、後述する塗布液ノズル６からの塗布液の供給領域を形成するために、例えば直径が５ｍｍ程度の大きさの開口部４１ａが形成されている。
【００２５】
またこの上部板４１は、前記ウエハＷの外縁よりも外側の位置において下方側に伸びる側壁部４２を備えている。ここでカバー部材４は後述するように昇降自在に構成されており、前記側壁部４２は、当該カバー部材４が図１に示す塗布位置に位置するときに、例えば前記壁部材３２の外側において、ウエハＷの側部全体を周方向に沿って囲むように設けられている。そしてカバー部材４が塗布位置に位置するときには、側壁部４２の下端は例えば前記処理位置にあるウエハＷの裏面よりも下方側に位置するように設定されている。
【００２６】
このような上部板４１の上面の中央部には、当該上部板４１を吊り下げる状態で保持するために、円筒状の回転保持部５１が設けられている。この回転保持部５１は、その内部に前記塗布液ノズル６の配置領域が形成されており、その上端側は当該塗布液ノズル６を貫通させるために開口する領域以外は閉じられている。そしてこの回転保持部５１の上面は、例えば円筒状の支持部材５２を介して、略水平に伸びる支持板５３に接続されている。
【００２７】
この回転保持部５１と、第２の回転機構をなすモータＭ２の回転軸５４との間にはタイミングベルト５５が巻き掛けられ、これにより前記回転保持部５１は鉛直軸周りに回転自在に構成されている。さらに前記支持板５３と前記モータＭ２とは、昇降板５６の下面に夫々接続されており、この昇降板５６を第２の昇降機構５７により昇降させることによって、前記カバー部材４が昇降自在に構成される。
【００２８】
このようにこのカバー部材４は、前記上部板３１が前記処理位置にあるウエハＷ表面に接近する塗布位置と、この塗布位置よりも上方側の乾燥位置と、さらにこの乾燥位置より上方側の受け渡し位置との間で昇降自在に構成されると共に、前記塗布位置及び乾燥位置において鉛直軸周りに回転自在に構成される。なお図１に示す位置は塗布位置であり、前記受け渡し位置とは、前記受け渡し位置にあるスピンチャック２よりも上方側の位置であって、スピンチャック２と外部の搬送手段との間でウエハＷの受け渡しを行なうときの位置である。
【００２９】
この支持板５３の略中央部には、前記処理位置にあるウエハＷに対して塗布液例えばレジスト液を吐出するための塗布液ノズル６が設けられている。このノズル６は、その先端が、例えばカバー部材４の上部板４１の下面よりも上方側に位置するように、前記上部板４１の上面に設けられた例えば筒状のノズル支持部６１により保持されている。この塗布液ノズル６の他端側はバルブＶ２及び流量制御部６２を備えると共に、カバー部材４の昇降及び回転に合わせてフレキシブルに移動できるように構成された供給路６３を介してレジスト液が貯留されたレジスト液供給源６４に接続されている。
【００３０】
ここで各部の寸法の一例について説明すると、前記スピンチャック２を処理位置に位置させると共に、カバー部材４を塗布位置に位置させた場合においては、ウエハＷがカバー部材４と固定部材によりその周囲を囲まれる状態であって、ウエハＷとカバー部材４の下面との距離Ｌ１は例えば２ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ程度、下部板３１の上面とカバー部材４の下面との距離Ｌ２は例えば３０ｍｍ〜６０ｍｍ、好ましくは４０ｍｍ程度であり、壁部材３２と上部板４１との隙間は例えば２ｍｍ程度、側壁部４２と下部板３１との隙間は例えば２ｍｍ程度、下部板３１とスピンチャック２との隙間は例えば２ｍｍ程度であって、ウエハＷの側方に壁部材３２と側壁部４２とが位置する状態となっている。従ってこの位置では、ウエハＷから見ると、ウエハＷの裏面側はスピンチャック２と下部板３１、表面側は上部板４１、側方は壁部材３２と側壁部４２とにより夫々覆われており、ウエハＷの周囲には囲まれた空間Ｓ１が形成されることになる。
【００３１】
また前記スピンチャック２を処理位置に位置させると共に、カバー部材４を前記乾燥位置に位置させた場合においては、ウエハＷとカバー部材４の下面との距離Ｌ１は例えば３ｍｍ〜１５ｍｍ好ましくは７ｍｍ程度に設定することが好ましく、図３（ａ）に示すように壁部材３２と側壁部４２とが互いに上下方向に離れた状態となっている。カバー部材４をこの位置に設定することが好ましい理由は、前記距離Ｌ１が大き過ぎるとウエハＷ表面の気流が乱れるおそれがあり、小さすぎるとレジスト膜中の溶剤の揮発が促進されにくいからである。この位置では、ウエハＷから見ると、ウエハＷの表面側では上部板４１との距離が大きく、側方においても壁部材３２と側壁部４２とが上下方向に重なっていないため、ウエハＷの周囲の空間は開いた状態となる。
【００３２】
以上において塗布ユニットの第１及び第２の回転機構Ｍ１，Ｍ２、第１及び第２の昇降機構２２，５７、バルブＶ１，Ｖ２、排気ダンパ２７、流量調整部６２等は、後述する塗布、現像装置全体の動作を制御する制御部８により制御されるようになっている。制御部８は、例えば図示しないプログラム格納部を有するコンピュータからなり、プログラム格納部には外部の搬送手段から受け取ったウエハＷをスピンチャック２に受け渡したり、カバー部材４を昇降させたり、このウエハＷに対してレジスト液の塗布を行う動作等についてのステップ（命令）群を備えたコンピュータプログラムが格納されている。そして、当該コンピュータプログラムが制御部８に読み出されることにより、制御部８は塗布ユニットの動作を制御するようになっている。なお、このコンピュータプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶手段に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００３３】
以上に説明した構成に基づいて、塗布ユニットにて行われるウエハＷへのレジスト液の塗布処理を行う動作について図２〜図５を参照しながら説明する。先ず図２（ａ）に示すように、カバー部材４を前記受け渡し位置まで上昇させると共に、スピンチャック２を前記受け渡し位置まで上昇させ、スピンチャック２に図示しない外部の搬送手段からウエハＷを受け渡す（ステップＳ１）。
【００３４】
次いで図２（ｂ）に示すようにスピンチャック２を前記処理位置まで下降させると共に、カバー部材４を前記塗布位置まで下降させ、ウエハＷの周囲に囲まれた空間Ｓ１を形成する（ステップＳ２）。そしてスピンチャック２を第１の回転数例えば４０００ｒｐｍ程度の回転数で高速回転させながら、塗布液ノズル６から塗布液であるレジスト液をウエハＷの中心部に向けて吐出する（ステップＳ３）。この第１の回転数とは、前記膜厚を調整するときの回転数であって、レジスト膜の膜厚に応じて決定される数値であり、例えば１０００ｒｐｍ〜４５００ｒｐｍに設定される。
【００３５】
ここでスピンチャック２を回転させる際には、カバー部材４もスピンチャック２の回転と同じ回転方向に高速回転させる。この際カバー部材４とスピンチャック２とは同じ回転数で回転させることが好ましいが、カバー部材４の回転数は第１の回転数±５００ｒｐｍ程度の範囲内の回転数であればよい。またカバー部材４とスピンチャック２とは互いに同期させた状態で回転させることが好ましいが、多少ずれていてもよい。
【００３６】
この際、排気路２６ではバルブＶ１を開き、排気ダンパ２７の開度を調整して、排気手段２８により、カップ２３内が所定の圧力例えば大気圧よりも５〜２０Ｐａ程度低い圧力になるように排気しておく。このようにカップ２３内をわずかに陰圧にするのは、カップ２３外部からの空気の流入を防ぎながら、カップ２３内のミストを排気するためである。
【００３７】
このようにすると、前記囲まれた空間Ｓ１内において、ウエハＷ表面のレジスト液は遠心力の作用により外縁側に向かって流れて行き、更にウエハＷ上の余剰のレジスト液が振り切られ、カバー部材４と下部板３１との隙間を介して外方側へ飛散していく。こうしてレジスト液を吐出しながらウエハＷを１０秒〜２０秒程度第１の回転数にて高速回転させて膜厚を調整する(ステップＳ４)。このようにウエハＷの周囲を囲んだ状態でウエハＷを高速回転させているのは、風切りマークの形成を抑えながら膜厚を所定の厚さに調整するためであり、レジスト液が供給されたウエハＷが第１の回転数で高速回転されればよく、この高速回転の開始タイミングは、レジスト液を吐出してから回転させてもよいし、レジスト液を吐出しながら回転させてもよいし、レジスト液を吐出する前から回転させてもよい。
【００３８】
このレジスト膜厚の調整後、徐々にスピンチャック２及びカバー部材４の回転数を低下させていき、例えば図５に示すように、１５秒程度で第１の回転数よりも低い第２の回転数例えば１８００ｒｐｍ程度以下の回転数まで低下させる（ステップＳ５）。この際カバー部材４の回転数もスピンチャック２と共に徐々に低下させる。ここでこの第２の回転数は、ウエハ表面のレジスト膜において、風切りマークの発生を抑えながらレジスト液中の溶剤を除去させるために求められた回転数であり、例えばレイノズル数（Ｒｅ数）を考慮して導かれる数値である。
【００３９】
前記Ｒｅ数は、ウエハＷの中心からの距離をｒ（ｍｍ）、ウエハＷの角速度をω（ｒａｄ／ｓ）、ウエハＷの周囲のガス動粘性係数をν（ｍｍ２／ｓ）とすると、次の（１）式により算出される。
【００４０】
Ｒｅ数＝ｒω２／ν ・・・（１）
このＲｅ数が一定の値を超えると、ウエハＷ表面において気流の速度不均一が生じ、風切りマークが形成されやすくなるため、レジスト膜の膜厚が均一な領域を広くするためには、Ｒｅ数を小さくすることが必要となる。ウエハＷを回転する際には、ウエハ表面においてＲｅ数＜８×１０４である場所にて層流が形成され、８×１０４＜Ｒｅ数＜３×１０５ となる場所には遷移流が形成され、Ｒｅ数＞３×１０５となる場所には乱流が発生する。そして前記速度不均一は遷移流によって形成されるため、風切りマークの形成を抑えるためには、前記遷移流の発生を抑えることが要求され、これに基づいて前記第２の回転数は、遷移流が発生しない程度のゆっくりした速度に設定される。こうして第２の回転数は例えば５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍに設定される。
【００４１】
この場合においても、カバー部材４とスピンチャック２とは同じ回転数で回転させることが好ましいが、カバー部材４の回転数は第２の回転数±５００ｒｐｍ程度の範囲内の回転数であればよく、カバー部材４とスピンチャック２とは互いに同期させた状態で回転させることが好ましいが、多少ずれていてもよい。
【００４２】
この後、スピンチャック２の回転数及びカバー部材４の回転数を前記第２の回転数以下の回転数に設定した状態で、カバー部材４を回転させながら徐々に開き、当該カバー部材４を前記乾燥位置まで例えば５秒程度で上昇させる（図３（ａ）、ステップＳ６）。このようにすると、ウエハＷの周囲は開かれた状態になるので、レジスト液に含まれる溶剤が揮発しやすくなり、当該揮発が促進される（ステップＳ７）。なおカバー部材４は、前記乾燥位置においても、スピンチャック２の回転と共に回転させ、カップ２３内の排気も続けておく。
【００４３】
こうして所定時間例えば２０秒程度、スピンチャック２及びカバー部材４を共に同じ方向に回転させることにより、レジスト膜中の溶剤を十分に揮発させ、残ったレジスト成分によりウエハＷ表面に例えば厚さ０．６μｍのレジスト膜を形成させる。こうしてレジスト膜が形成された後、カバー体４及びスピンチャック２の回転を停止して、これらを夫々の受け渡し位置まで上昇させて、図示しない外部の搬送手段にウエハＷを受け渡す（図３（ｂ））。
【００４４】
以上において本発明では、レジスト膜の膜厚を調整する段階では、カバー部材４の上部板４１をウエハＷ表面に接近させて、固定部材と共にウエハＷを囲み、ウエハＷの周囲に囲まれた空間Ｓ１を形成した状態で、スピンチャック２とカバー部材４とを共に第１の回転数により高速回転させているので、風切りマークの形成を抑えながら、従来の回転塗布法において１種類の塗布液では調整が困難であった膜厚の薄いレジスト膜を広い領域に形成することができる。
【００４５】
つまり本発明の構成では、レジスト液が供給されたウエハＷを囲まれた空間Ｓ１内に配置した状態で高速回転させているので、この回転中におけるウエハ周囲への外部からの空気の流入が抑えられる。このためウエハ表面に乱れた気流が形成されにくいので、高速回転させても風切りマークの形成が抑えられ、カバー部材４を用いない場合に比べて膜厚を小さくできる。ここでレジスト膜の膜厚は、ウエハＷの回転数により調整されるため、従来に比べて膜厚を小さくできることから、１種類の塗布液を用いた場合でもレジスト膜の膜厚の調整範囲が大きくなる。
【００４６】
またこの際、スピンチャック２とカバー部材４とを同じ回転方向に回転させているので、ウエハ表面の空気もスピンチャック２とカバー部材４の回転に伴い回転する。従ってウエハ表面ではより気流の乱れが発生しにくく、風切りマークの形成が抑えられて、レジスト膜の膜厚の面内均一性が向上する。これに対してカバー部材４の回転数が第１の回転数範囲から大きくずれたり、回転方向が異なったりすると、ウエハＷと共に回転する気流と、カバー部材４と共に回転する気流との間で気流の乱れが発生し、これによりウエハＷ表面ではガスの摩擦の影響を受けて、風切りマークが形成しやすい状態となってしまう。
【００４７】
さらにスピンチャック２に保持されたウエハＷの側方では、壁部材３２と側壁部４２とが上下方向に互いに重なった状態となっており、仮に壁部材３２と下部板３１との間の隙間から空気が流入しようしても、壁部材３２に衝突し、この壁部材３２に沿って流れ、壁部材３２と上部板４１との隙間を介して流れることになる。従ってウエハＷの側方では、内部に空気が入り込みにくい構造となっており、この構造によっても、カバー部材４の外部からの空気の流入による、ウエハの表面近傍での気流の乱れが抑えられる。
【００４８】
またレジスト膜の膜厚調整後は、Ｒｅ数に基づいて決定された第２の回転数以下に回転数を落としてから、カバー部材４をスピンチャック２と同じ回転方向で回転させながら前記乾燥位置まで移動している。このようにカバー部材４を開くときにも、カバー部材４をスピンチャック２と共に回転させているのでウエハ表面の気流の乱れを抑えた状態でカバー部材４を開くことができる。これに対して
カバー部材４の回転を停止させると、カバー部材４近傍の気流の流れと、ウエハＷと共に回転する気流とでは気流の形成状態が異なるため、これらの間で、気流の乱れが発生しやすい状態となる。さらにまた前記第２の回転数は既述のように、風切りマークの形成を抑えるために求められた数値であるので、この工程において、ウエハＷの周りに開かれた空間が形成されるとしても、風切りマークが形成しにくい。
【００４９】
そしてこのようにカバー部材４を開くことにより、レジスト液中の溶剤の揮発が促進され、溶剤の揮発が速やかに行われる。このため、従来と同じ程度の乾燥時間であっても自然乾燥による膜ムラの発生が抑えられ、面内均一性の良好なレジスト膜を形成することができる。またこの乾燥中にもカバー部材４をスピンチャック２と共に回転させているので、ウエハＷ表面の気流の乱れを抑えることができる。
【００５０】
さらに塗布膜の膜厚を調整する段階から塗布膜中の溶剤を揮発させる段階までカバー部材４とスピンチャック２とを回転を停止しておらず、カバー部材４とスピンチャック２とを同じ回転方向で回転しているため、ウエハＷ上では常にウエハＷの回転に伴った気流が生じた状態となり、途中で回転数を低下させたとしても、ウエハＷ上の気流は安定した状態で流れる。このため途中でカバー部材４とスピンチャック２の回転を共に停止したり、いずれか一方の回転を停止する場合に比べてウエハＷ上の気流の乱れが抑えられる。
【００５１】
続いて本発明の第２の実施の形態について説明する。この例の塗布ユニットは、カバー部材４を介してカバー部材４とスピンチャック２上のウエハＷとの間に気体を供給できるように構成されている。以下、上述の第１の実施の形態と異なる点について説明する。この例では図６に示すようにカバー部材４に通気部７１が設けられている。この通気部７１は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の多孔質体より構成されており、例えばカバー部材４の上部板４１における中央部、つまり塗布液ノズル６からのレジスト液供給用開口部４１ａの周囲と、スピンチャック２に載置されたウエハＷの周縁側に対向する領域に、例えば周方向に沿って設けられている。この通気部７１の厚さは３〜５ｍｍ程度に設定され、前記上部板４１に周方向に沿って間隔をおいて配設してもよいし、リング状に配設してもよい。また多孔質体を設ける代わりに、上部板４１に多数の通気孔を穿設するようにしてもよい。
【００５２】
このカバー部材４の上方側には、前記通気部７１をカバーするように扁平な通気室７２が形成されており、この通気室７２は円筒状に形成された回転保持部５１の底部近傍と接続されていて、当該回転保持部５１の内部に形成された空間と共に、上部板４１の上方側に通気空間Ｓ２を形成している。一方回転保持部５１の上部の筒状の支持部５２にはガス供給路７３が接続されており、このガス供給路７３の他端側は、バルブＶ３及び流量調整部７４ａを介して、空気よりも粘性の低い第１の気体例えばＨｅガスの供給源７４に接続されると共に、バルブＶ４及び流量調整部７５ａを介して前記第１の気体とは異なる第２の気体例えば空気の供給源７５に接続されている。
ここで前記通気空間Ｓ２，ガス供給路７３、バルブＶ３及び流量調整部７４ａ、Ｈｅガスの供給源７４により第１の気体供給手段が構成され、前記通気空間Ｓ２，ガス供給路７３、バルブＶ４及び流量調整部７５ａ、空気の供給源７５により第２の気体供給手段が構成されている。前記第１の気体としては、Ｈｅガスの他、ネオン（Ｎｅ）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等を用いることができ、前記第２の気体としては、空気の他、酸素（Ｏ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガス等を用いることができる。こうしてガス供給路７３から支持部５２の内部空間、回転保持部５１の内部空間を介して通気室７２に気体が供給され、当該通気室７２内に供給された気体は、通気部７１を介してカバー部材４の下方側へ通気していく。この他の構成については上述の第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
以上に説明した構成に基づいて、塗布ユニットにて行われるウエハＷへのレジスト液の塗布処理を行う動作について図７，図８を参照しながら説明する。先ずカバー部材４を前記受け渡し位置まで上昇させると共に、スピンチャック２を前記受け渡し位置まで上昇させ、スピンチャック２に図示しない外部の搬送手段からウエハＷを受け渡す（ステップＳ１１）。次いでスピンチャック２を前記処理位置まで下降させると共に、カバー部材４を前記塗布位置まで下降させ、ウエハＷのまわりに囲まれた空間Ｓ１を形成する（ステップＳ１２）
そしてバルブＶ３を開き、ガス供給路７３から支持部５２の内部にＨｅガスを例えば２０ｓｃｃｍ程度の流量で導入すると共に、排気路２６の排気ダンパ２７の開度を大きくして、カップ２３内の圧力が僅かに陰圧になる程度の圧力例えば大気圧よりも５〜２０Ｐａ程度低い圧力になるように調整する。この状態でスピンチャック２及びカバー部材４を共に第１の回転数例えば４０００ｒｐｍ程度の回転数で同じ方向に高速回転させながら、塗布液ノズル６からレジスト液をウエハＷの中心部に向けて吐出する（図７（ａ）、ステップＳ１３）。
このようにすると、前記カバー部材４と下部板３１とに形成された囲まれた空間Ｓ１内においては、カップ２３内が僅かに陰圧になる程度に排気される一方、カバー部材４の通気部７１を介して当該空間Ｓ１内にＨｅガスが供給されるので、徐々に当該空間Ｓ１内の空気がＨｅガスに置換されていく。一方ウエハＷ表面のレジスト液は遠心力の作用により外縁側に向かって流れて行き、更にウエハＷ上の余剰のレジスト液が振り切られ、振り切られたレジスト液はカバー部材４と下部板３１との間から外方へ飛散していく。こうしてレジスト液を吐出しながらウエハＷを１５秒程度高速回転させて膜厚を調整する(ステップＳ１４)。
【００５４】
前記囲まれた空間Ｓ１内は、空気から、当該空気よりも粘性が低いＨｅガスに置換され、このように粘性が低い雰囲気では、Ｒｅ数が小さくなって風切りマークが形成されにくいため、より風切りマークの形成が抑えられる。つまり既述のようにＲｅ数が一定の値を超えると、風切りマークが形成されやすくなるため、レジスト膜の膜厚が均一な領域を広くするためには、Ｒｅ数は小さくすることが必要となる。
【００５５】
ここでガス動粘性係数ν（ｍｍ２／ｓ）の値は、次の（２）式により算出される。（２）式中μはウエハの周囲のガスの粘性係数（Ｐａｓ・ｓ）であり、ρは前記ガスの密度（ｋｇ／ｍ３）である。
【００５６】
ν＝μ／ρ ・・・（２）
従ってＲｅ数を小さくするには、ガス動粘性係数νを大きくすればよく、このためには、密度ρの低いガスつまり粘性の低いガスを用いればよい。こうして風切りマークの形成を抑えてレジスト膜厚の調整を行った後、徐々にスピンチャック２及びカバー部材４の回転数を低下させていき、既述のように第２の回転数例えば１８００ｒｐｍ程度以下の回転数まで低下させる（ステップＳ１５）。この際カバー部材４はスピンチャック２と共に同じ方向に回転させながら、その回転数をスピンチャック２と共に徐々に低下させる。またこの段階においても、Ｈｅガスの供給及び排気は続いて行われる。
【００５７】
ここで前記空間Ｓ１内は、風切りマークが形成される状態、つまりレジスト膜の膜厚が調整された後、溶剤が揮発する状態までにＨｅガスにより置換されればよいので、Ｈｅガスの供給タイミングは、レジスト液の吐出前でもレジスト液の吐出後でもどちらでもよい。またＨｅガスにより置換された後はＨｅガスの供給を停止すると共に、排気ダンパ２７の開度を小さくして、Ｈｅガスを供給するときよりも排気量を小さくするようにしてもよい。この際完全に排気を停止すると、空間内Ｓ１に発生したミストを除去することができないため、カップ２３が僅かな陰圧になる程度に排気量を小さくすることが望ましい。
【００５８】
この後、バルブＶ３を閉じ、バルブＶ４を開いて、カバー部材４を介して供給されるガスをＨｅガスから空気に切り替え、当該空気を２０ｓｃｃｍ程度の流量で供給すると共に、排気ダンパ２７を開いて、カップ２３内が僅かに陰圧になる程度の圧力例えば大気圧よりも５〜２０Ｐａ程度低い圧力になるようにカップ２３内を排気する。この状態でスピンチャック２及びカバー部材４を前記第２の回転数以下の回転数で同じ方向に回転させたまま、カバー部材４を徐々に上昇させ、当該カバー部材４を前記乾燥位置まで上昇させる（図７（ｂ）、ステップＳ１６）。
【００５９】
このようにすると、カバー部材４を介してウエハ表面の中央側及び周縁側に対して空気を供給しながら、カバー部材４を上昇しているので、当該カバー部材４を開いたときに、カバー部材４の外側から空気が流入しようとしても、カバー部材４の内側から供給された空気により外側からの空気の流入が抑えられ、結果としてウエハＷ表面における気流の乱れの発生が抑えられる。またウエハＷの表面に空気が供給されることにより、レジスト液中の溶剤の揮発が促進される。ここでＨｅガスではなく、空気を供給しているのは、稼働コストの削減のためであるが、この工程においてもＨｅガスを供給するようにしてもよい。
【００６０】
こうしてカバー部材４を乾燥位置に位置させて、当該カバー部材４とスピンチャック２とを共に第２の回転数以下の回転数で同じ方向に回転させながら、前記溶剤の揮発を行なう（ステップＳ７）。この際、レジスト液の種類や膜厚に応じて、空気を供給しながら、レジスト液に含まれる溶剤を揮発させるようにしてもよいし、空気の供給を停止して、レジスト液に含まれる溶剤を揮発させるようにしてもよいが、空気の供給量に応じて排気ダンパ２７の開度を調整して、風切りマークの発生を防止する。つまりカップ２３内の陰圧を大きくすると、カップ２３の外側から空気が入り込み、ウエハＷの表面の気流が乱れ、風切りマークが発生してしまうため、カップ２３内を、ミストは除去するが、外側から空気が入り込まない程度の陰圧例えば大気圧よりも５〜２０Ｐａ程度低い圧力になるように、空気を供給するときには排気ダンパ２７の開度を大きくし、空気を供給しないときには空気を供給するときよりも排気ダンパの開度を小さくするように、カップ２３内の排気コントロールを行う。
【００６１】
こうして所定時間例えば１５秒程度、スピンチャック２及びカバー部材４を共に同じ方向に回転させることにより、レジスト液中の溶剤を十分に揮発させ、残ったレジスト成分によりウエハＷ表面にレジスト膜を形成させる。こうしてレジスト膜が形成された後、空気の供給を停止し、カップ２３内を大気圧よりも５Ｐａ程度低い圧力に保ち、カバー体４及びスピンチャック２の回転を停止して、これらを夫々の受け渡し位置まで上昇させ、図示しない外部の搬送手段にウエハＷを受け渡す（ステップＳ８）。
【００６２】
このような構成においても、レジスト膜の膜厚を調整する段階では、ウエハＷの周囲に囲まれた空間Ｓ１を形成した状態で、当該空間Ｓ１内の雰囲気を空気よりも粘性の低いガスにより置換しているので、既述のように風切りマークの形成が抑えられ、１種類の塗布液を用いた場合でもレジスト膜の膜厚の調整範囲が大きくなる。
【００６３】
またレジスト液中の溶剤を揮発させる段階では、カバー部材４を介してカバー部材４とウエハＷとの間に空気を供給しているため、既述のように、ウエハＷ表面近傍での気流の乱れを抑えると共に、前記溶剤の揮発を促進することができ、前記溶剤の揮発に要する時間を短縮することができる。このため従来と同じ程度の乾燥時間であっても自然乾燥による塗布ムラの発生が抑えられ、面内均一性の良好なレジスト膜を形成することができる。
【００６４】
続いて前記塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置に、露光部（露光装置）を接続したレジストパターン形成システムの一例について簡単に説明する。図９は前記システムの平面図であり、図１０は同システムの斜視図、図１１は同システムの断面図である。この装置には、キャリアブロックＳ１が設けられており、このブロックＳ１では、載置台１０１上に載置された密閉型のキャリア１００から受け渡しアームＣがウエハＷを取り出して、当該ブロックＳ１に隣接された処理ブロックＳ２に受け渡すと共に、前記受け渡しアームＣが、処理ブロックＳ２にて処理された処理済みのウエハＷを受け取って前記キャリア１００に戻すように構成されている。
【００６５】
前記処理ブロックＳ２には、この例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行なうための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行なうための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４を下から順に積層して構成されている。
【００６６】
第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２と第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４とは、各々反射防止膜を形成するための塗布液をスピンコーティングにより塗布する塗布ユニットと、この塗布ユニットにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理ユニット群と、前記塗布ユニットと処理ユニット群との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行なう搬送アームＡ２，Ａ４とにより構成されている。第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３においても、前記塗布液がレジスト液であることを除けば同様の構成である。
【００６７】
一方、第１の処理ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については、図１０及び図１１に示すように、一つのＤＥＶ層Ｂ１内に現像ユニット１０２が２段に積層されている。そして当該ＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像ユニットにウエハＷを搬送するための搬送アームＡ１が設けられている。つまり２段の現像ユニット１０２に対して搬送アームＡ１が共通化されている構成となっている。
【００６８】
さらに処理ブロックＳ２には、図９及び図１１に示すように、棚ユニットＵ５が設けられ、この棚ユニットＵ５の各部同士の間では、前記棚ユニットＵ５の近傍に設けられた昇降自在な第１の受け渡しアームＤ１によってウエハＷが搬送される。
【００６９】
キャリアブロックＳ１からのウエハＷは前記棚ユニットＵ５の一つの受け渡しユニット、例えば第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２の対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に受け渡しアームＣによって順次搬送される。第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２内の搬送アームＡ２は、この受け渡しユニットＣＰＬ２からウエハＷを受け取って各ユニット（反射防止膜ユニット及び加熱・冷却系の処理ユニット群）に搬送し、これらユニットにてウエハＷには反射防止膜が形成される。
【００７０】
その後、ウエハＷは棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ２、受け渡しアームＤ１、棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、レジスト膜が形成される。更にウエハＷは、搬送アームＡ３、棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ３、受け渡しアームＤ１を経て棚ユニットＵ５における受け渡しユニットＢＦ３に受け渡される。なおレジスト膜が形成されたウエハＷは、第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４にて更に反射防止膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハＷは受け渡しユニットＣＰＬ４を介して搬送アームＡ４に受け渡され、反射防止膜が形成された後、搬送アームＡ４により受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。
【００７１】
一方ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームＥが設けられている。レジスト膜やさらに反射防止膜が形成されたウエハＷは、受け渡しアームＤ１により受け渡しユニットＢＦ３、ＴＲＳ４を介して受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、ここからシャトルアームＥにより棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＣＰＬ１２に直接搬送され、インターフェイスブロックＳ３に取り込まれることになる。なお図１１中のＣＰＬが付されている受け渡しユニットは、温調用の冷却ユニットを兼ねており、ＢＦが付されている受け渡しユニットは、複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。
【００７２】
次いで、ウエハＷはインターフェイスアームＢにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＳ２に戻される。戻されたウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１にて現像処理が行われ、搬送アームＡ１により棚ユニットＵ５における受け渡しアームＣのアクセス範囲の受け渡し台に搬送され、受け渡しアームＣを介してキャリア１００に戻される。なお図９においてＵ１〜Ｕ４は各々加熱部と冷却部とを積層した熱系ユニット群である。
【実施例】
【００７３】
図１２に示す実験用の装置を用い、ウエハＷをカバー部材とスピンチャックとにより囲んだ状態でレジスト膜を形成した場合と、カバー部材を用いない場合とにおいて、スピンチャックの回転数とレジスト膜の膜厚との関係を測定し、両者の比較を行った。
【００７４】
先ず実験装置について簡単に説明すると、図１２中９１は、スピンチャックであり、このスピンチャック９１の周縁には全周に亘って側壁部９２が設けられていて、この側壁部９２の上端にカバー部材９３がネジ止めにより取り付けられるように構成されている。ここで、スピンチャック９１の上面とカバー部材９３の下面との距離は５ｍｍ、ウエハＷの表面とカバー部材９３の下面との距離は４ｍｍに設定した。
【００７５】
そしてスピンチャック９１にウエハＷを保持させ、その中央部にレジスト液を供給してから、スピンチャック９１にカバー部材９３を取り付け、ウエハＷを囲まれた空間内に配置した状態でスピンチャックＳを１８００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、４２００ｒｐｍの回転数で回転させ、夫々の場合において所定時間経過後に膜厚を測定した。また同様にカバー部材を設けずに、ウエハの表面側を開放した状態で同様の実験を行った。これらの結果を図１３に示す。図中Ｃｌｏｓｅとはカバー部材９３を設けた場合であり、Ｏｐｅｎとはカバー部材を設けない場合である。この際用いたレジスト液はｋｒＦのレジストであり、その濃度は３ｃｐである。
【００７６】
この結果により、ウエハをカバー部材９３とスピンチャック９１とにより囲んだ場合には、カバー部材９３を用いない場合よりも、レジスト膜の薄膜方向への膜厚範囲を広げられることが確認された。またカバー部材９３を用いない場合には、回転時間を延ばしても膜厚の変化は少ないが、カバー部材９３を用いた場合には回転時間が２０秒を超えてからも膜厚の変化が大きいことが認められ、回転数が同じであっても回転時間を調整することによって膜厚が制御できることが理解される。
【００７７】
但し、上述の実施例においてカバー部材９３を設けた場合には、回転時間５秒経過後にカバー部材を開いてスピンチャック９１の回転を停止し、約６０秒経過後にレジスト膜の状態を目視にて確認したところ、膜ムラの発生が認められた。このことから、カバー部材９３によりウエハＷを囲んだままの状態では前記溶剤の揮発が十分に行われず、膜中に溶剤が残存してしまい、これがスピンチャックの回転停止後に自然揮発して膜ムラの発生を引き起こしていると推測される。
【００７８】
これに基づいて、回転時間１０〜６０秒経過後にカバー部材９３を開き、その後スピンチャック９１を同じ回転数で１０秒程度回転させ、この後レジスト膜の状態を目視にて確認する実験を行ったところ、膜ムラは確認されなかった。このことから、カバー部材９３を開いてスピンチャック９１を回転させると、前記溶剤の揮発が促進され、カバー部材９３を開いてから１０秒程度で十分に膜中の溶剤が揮発することが認められた。またこの際、回転数が３０００ｒｐｍ、４２００ｒｐｍのときには、風切りマークの発生が認められるのに対し、回転数１８００ｒｐｍの場合は風切りマークは確認されなかったことから、回転数が低いほど、風切りマークの形成が抑えることが理解される。
【００７９】
以上において、本発明では、カバー部材４とスピンチャック２とは互いに同期した状態で回転させることが好ましいが、カバー部材４の回転数がスピンチャック２の回転数から予め設定される範囲内の回転数であれば、本発明の効果を得ることができ、回転開始や停止のタイミングがずれていてもよい。
【００８０】
またカバー部材４の形状は、上述の例に限らず、上部板４１がスピンチャック２に載置されたウエハに接近したときに、固定部材と共に又はカバー部材４単独で、スピンチャック２に載置されたウエハの表面及び側方側を覆う形状であればよい。つまりスピンチャック２に載置されたウエハの表面及び側方側を覆う形状であれば、ウエハの周囲に囲まれた空間Ｓ１を形成しなくても、外部からの気流の流入がある程度抑えられ、ウエハ表面における気流の乱れの発生を十分に抑えることができるからである。
【００８１】
またカバー部材４をスピンチャック２に対して相対的に昇降させればよく、例えばスピンチャック２側を昇降させて、カバー部材４をウエハＷに接近させるようにしてもよい。この際はカップ２３も昇降自在に構成し、スピンチャック２と外部の搬送手段との間でウエハＷの受け渡しを行うときにはカップ２３を下降させ、ウエハＷに対して塗布処理を行うときにはカップ２３を上昇させてもよい。
【００８２】
さらにまた本発明のカバー部材４は、スピンチャック２と共通の回転機構により回転させてもよい。さらにまた本発明は、レジスト液の塗布処理以外に、反射防止膜や絶縁材料等の塗布処理に適用することができる。また本発明は、半導体ウエハＷ以外に、例えばＬＣＤ基板、マスク基板などの処理にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る塗布装置を示す断面図である。
【図２】前記塗布装置にて行われる塗布方法を説明するための断面図である。
【図３】前記塗布装置にて行われる塗布方法を説明するための断面図である。
【図４】前記塗布方法を説明するための工程図である。
【図５】前記塗布方法を説明するための、回転数と回転時間との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る塗布装置を示す断面図である。
【図７】前記塗布装置にて行われる塗布方法を説明するための断面図である。
【図８】前記塗布方法を説明するための工程図である。
【図９】前記塗布装置を組み込んだレジストパターン形成装置を示す平面図である。
【図１０】前記レジストパターン形成装置を示す斜視図である。
【図１１】前記レジストパターン形成装置を示す断面図である。
【図１２】実験用の塗布装置を示す断面図である。
【図１３】レジスト液の膜厚と回転数との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００８４】
Ｗ ウエハ
Ｍ１，Ｍ２ モータ（回転機構）
２ スピンチャック
２２、５７ 昇降機構
２３ カップ
３１ 下部板
３２ 壁部材
４ カバー部材
４１ 上部板
４２ 側壁部
５１ 回転保持部
６ 塗布液ノズル
８ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にレジスト液などの塗布液を塗布する塗布装置及び塗布方法並びに記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＬＣＤの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィ技術により基板へのレジストパターン形成処理が行われている。これらの処理では、 半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）や液晶ディスプレイ用ガラス基板等の基板にレジスト液を塗布して薄膜状のレジスト膜を形成し、次いで当該レジスト膜を露光した後、現像処理を行って所望のパターンを得る、一連の工程により行われる。
【０００３】
ところで前記基板にレジスト液等の、塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を塗布する技術として、回転塗布法（スピンコーティング法）が広く用いられている。この手法では、先ずスピンチャック上にウエハを載置して略水平に保持させ、ウエハを鉛直軸まわりに回転させながら、ウエハの上方側に設けられたノズルから、当該ウエハの中央部にレジストを供給する。ウエハに滴下されたレジスト液は、遠心力によりウエハの中央部から外周部に向かって伸展され、その後ウエハの回転数を低下させ、前記レジスト液のレベリングを行う。このレベリング後、ウエハの回転数を再び上昇させてウエハ上の余分なレジスト液を振り切って除去する。一方ウエハ上のレジスト液に含まれる溶剤は、ウエハの回転によりウエハ上に生じる気流に曝されて揮発していく。こうしてウエハの回転によりレジスト液の乾燥が促進され、レジスト膜が形成される。
【０００４】
このような塗布法では、ウエハの回転数を上昇させるに従い、形成される塗布膜の膜厚が薄くなるため、回転数を調整することによって塗布膜の膜厚を制御することができる。しかしながらウエハの大型化に伴い、回転数をある値以上に上昇させると、ウエハの周縁に近い領域にて、レジスト膜の表面に、周方向に沿って、例えば３０本前後のしわ状の、膜厚が不均一となる部位が形成されることがある。このしわは風切りマークと呼ばれ、これが形成された部位はデバイス領域としては使用できなくなってしまうため、同じ組成の塗布液を用いた場合には、膜厚の下限値が限られてしまい、一つの塗布液による膜厚の制御範囲が狭いという問題がある。
【０００５】
この際、膜厚を前記下限値よりも小さくする場合には、塗布液の濃度（粘度）を低下させることにより対応することができる。従って膜厚の制御範囲を大きくするためには、濃度の異なる塗布液の供給系統を膜厚の制御範囲に対応する数だけ用意すればよいが、このような構成では、装置構成が煩雑になり、装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
ここで前記風切りマークは、レジスト液中の溶剤が揮発する過程において、ウエハの回転に伴ってウエハ表面に形成される不均一な気流の流れに前記レジスト液が曝されることにより形成されるため、本発明者らは、前記ウエハ表面の不均一な気流な流れの発生を抑えるために、スピンチャック上に載置されたウエハの周囲に、ウエハと共に回転可能なカバーを設けてウエハの周囲に囲まれた空間を形成し、この空間内にてレジスト液の塗布を行う手法を検討している。
【０００７】
この手法でレジスト液を塗布すると、後述の実施例に示すように、膜厚の制御範囲を薄膜方向に拡大することできることが認められる。しかしながら、囲まれた空間の内部ではレジスト液中の溶剤が揮発しにくい状態となり、従来と同様にウエハを６０秒程度回転させた程度では、前記溶剤が完全に除去されない。このため前記溶剤の自然乾燥を待つことになるが、このように自然乾燥させると、膜ムラが発生しやすいという問題がある。この膜ムラとはレジスト膜中の溶剤が自然揮発することによって生じる局所的な膜厚の違いをいう。
【０００８】
ところで特許文献１には、基板を保持しつつ回転する回転台と、この回転台上の基板の上方側に当該基板と対向するように設けられた上部回転板と、を備えた回転式塗布装置が提案されている。この装置では、前記回転台と上部回転板とを回転させながら、基板に対して塗布処理を行い、塗布処理終了後に前記回転台と上部回転板の回転を一旦停止し、次いで基板の回転を再開する一方、上部回転板を回転させずに上昇させている。しかしながらこの構成では、上部回転板を回転させずに上昇させているので、基板上の気流が乱れやすい。このため、結果として塗布膜中の溶剤が揮発する際にこの気流の乱れの影響を受けてしまい、風切りマークの発生を抑えることができず、本発明の課題を解決することはできない。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−７４１７３号公報（図１、段落０００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板を回転させた状態で塗布液を塗布する際に、１種類の塗布液で、風切りマークの発生を抑えながら、塗布膜の膜厚の調整範囲を大きくできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため本発明の塗布装置は、基板を略水平に保持すると共に、鉛直軸まわりに回転する基板保持部と、この基板保持部に保持された基板の上方側に隙間を介して当該基板と対向する上部板を備え、鉛直軸まわりに回転自在に設けられた、基板よりも大きいカバー部材と、このカバー部材を前記基板保持部に対して相対的に昇降させる昇降機構と、前記基板保持部に保持された基板表面に、塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を供給するための塗布液ノズルと、前記基板保持部及びカバー部材並びに昇降機構の動作を制御する制御部と、を備え、この制御部は、前記上部板を、前記基板表面に接近させて、前記基板保持部とカバー部材とを同じ方向に回転させることにより、前記基板表面の中心部に供給された塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整するステップと、次いで前記基板保持部及びカバー部材を、前記ステップよりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させるステップと、を実行するように構成されることを特徴とする。
【００１２】
この際、前記基板保持部に保持された基板の裏面側にて、基板と隙間を介して基板の周方向に環状に形成された環状部材を含む固定部材を備え、前記カバー部材は、基板に接近したときに、この固定部材と共に基板を囲むように構成されていることが好ましい。また前記カバー部材は、前記基板保持部とは異なる回転機構により回転自在に構成されるようにしてもよい。さらに前記塗布液ノズルは前記カバー部材に設けられる構成とすることができる。
【００１３】
さらに前記カバー部材を介して、当該カバー部材と前記基板保持部に保持された基板との間に、空気よりも粘性が低い第１の気体を供給する第１の気体供給手段を備え、前記制御部を、前記カバー部材を塗布膜の膜厚を調整するときの回転数で回転させるときに、前記第１の気体を供給するための制御信号を出力するように構成してもよいし、前記カバー部材を介して、当該カバー部材と前記基板保持部に保持された基板との間に、前記第１の気体と異なる第２の気体を供給する第２の気体供給手段を備え、前記制御部を、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させるときに、前記第１の気体に代えて第２の気体を供給するための制御信号を出力するように構成してもよい。
【００１４】
さらにまた前記基板保持部に保持された基板の側方側及び下方側を覆うカップと、このカップ内の雰囲気を排気するための排気手段と、前記カップ内の雰囲気を所定の圧力に調整するために、前記排気手段の排気量を調整する排気量調整部と、を備え、前記制御部を前記カバー部材を介して気体を供給するときには前記排気量を大きくし、前記カバー部材を介して気体を供給しないときには、カバー部材を介して気体を供給するときよりも前記排気量を小さくするように制御信号を出力するように構成してもよい。
【００１５】
また本発明の塗布方法は、基板を基板保持部に略水平に保持させる工程と、基板保持部に保持された基板の中心部に塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を供給する工程と、前記カバー部材を、その上部板が前記基板表面に接近する位置に位置させる工程と、次いで前記基板保持部とカバー部材とを同じ方向に回転させることにより、基板表面の塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整する工程と、次いで前記基板保持部及びカバー部材の回転数を前記工程よりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
この際、前記カバー部材を前記塗布膜の膜厚を調整するときの回転数で回転させるときに、このカバー部材と前記基板との間に空気よりも粘性が低い第１の気体を供給するようにしてもよいし、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させるときに、前記カバー部材と前記基板との間に、前記第１の気体に代えて、この第１の気体とは異なる第２の気体を供給するようにしてもよい。
【００１７】
また前記基板保持部に保持された基板の側方側及び下方側を覆うカップを備え、 前記カバー部材と基板との間に気体を供給するときには、前記カップ内を大きい排気量で排気し、カバー部材と基板との間に気体を供給しないときには、カバー部材と基板との間に気体を供給するときよりも小さい排気量で前記カップ内を排気して、前記カップ内の圧力を調整するようにしてもよい。
【００１８】
さらに本発明の記憶媒体は、基板保持部に略水平に保持された基板の中心部に塗布液を供給し、前記基板保持部を回転させて前記基板の表面に塗布液を塗布する塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは、既述の塗布方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板表面の中心部に供給された塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整する段階は、カバー部材を下降させ、基板の表面に上部板を接近させた状態で、前記カバー部材を基板保持部と同じ方向に回転させているので、基板の表面における気流の乱れが抑えられ、前記膜厚を薄くする場合でも風切りマークの発生を抑えることができる。また塗布膜中の溶剤を揮発させる段階では、前記基板保持部及びカバー部材の回転数を塗布膜の膜厚を調整するときよりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させているので、気流の乱れの発生を抑えながら、前記溶剤の揮発を促進することができ、塗布膜中に残存する溶剤が自然に揮発することに起因する膜ムラの発生を抑えることができる。これらのことから、広い領域で均一な膜厚の塗布膜を得る場合に、一種類の塗布液によって調整される膜厚範囲を広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に説明する実施の形態においては、本発明の塗布装置を、基板に対して塗布液例えばレジスト液を塗布する処理を行う塗布ユニットに適用した構成を例にして説明する。図１は前記塗布ユニットの断面図を示している。図中２は、基板をなす半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」という）の裏面側中央部を吸引吸着して当該ウエハＷを水平に保持するための基板保持部をなすスピンチャックである。このスピンチャック２は、軸部２１を介して第１の昇降機構２２及び第１の回転機構をなすモータＭ１に接続され、ウエハＷを保持した状態で鉛直軸まわりに回転自在及び昇降自在に構成されている。
【００２１】
図中２３は、前記スピンチャック２に保持されたウエハの側周部及び底面部の外側に当該ウエハＷを囲むように設けられたカップである。このカップ２３の上面は、ウエハＷの受け渡しを行うために、ウエハＷよりも大きい大きさに開口している。カップ２３の底部側には、凹部状をなす液受け部２４がウエハＷの周縁下方側において全周に亘って設けられている。この液受け部２４は外側領域と内側領域とに区画されており、外側領域の底部には貯留されたレジスト液のドレインを排出するためのドレイン管２５が接続され、内側領域の底部にはバルブＶ１，排気量調整部をなす排気ダンパ２７を備えた排気路２６を介して排気手段２８に接続されている。
【００２２】
前記スピンチャック２は、前記第１の昇降機構２２により、前記カップ２３内における処理位置と、このカップ２３の上方側の受け渡し位置との間で昇降自在に構成されている。図１に示す位置は処理位置であり、前記受け渡し位置とは、外部の搬送手段（図示せず）とスピンチャック２との間でウエハＷの受け渡しを行う位置である。そしてカップ２３内における、前記処理位置に配置されたウエハＷの下方側には、当該ウエハＷの裏面と対向し、当該ウエハＷの裏面を隙間を介して覆うように、平面形状が例えば円形状の下部板３１が設けられている。
【００２３】
この下部板３１は、その外縁が前記ウエハＷの外縁よりも外側に位置するようになっており、その中央部には前記スピンチャック２の軸部２１が昇降する移動領域をなす開口部３１ａが形成され、この開口部３１ａの外縁は例えばスピンチャック２の下方側に位置している。またこの下部板３１の上面には、前記ウエハＷの外縁よりも外側の位置に、環状部材をなす壁部材３２が立設されている。この壁部材３２は、例えば前記ウエハＷの外縁全体を周方向に沿って囲むように環状に設けられ、その高さは例えば前記処理位置にあるウエハＷの表面よりも高くなるように設定されている。こうしてこの例では前記下部板３１と壁部材３２とにより固定部材が構成されている。
【００２４】
一方前記スピンチャック２に保持されたウエハＷの上方側には、このウエハＷの上方側及び側方側を隙間を介して覆うようにカバー部材４が設けられている。このカバー部材４は、前記処理位置にあるウエハＷの上面と対向するように、平面形状が例えば円形状であってウエハＷよりも大きい上部板４１を備えている。この上部板４１は、その外縁が前記ウエハＷの外縁よりも外側に位置するようになっており、その中央部には、後述する塗布液ノズル６からの塗布液の供給領域を形成するために、例えば直径が５ｍｍ程度の大きさの開口部４１ａが形成されている。
【００２５】
またこの上部板４１は、前記ウエハＷの外縁よりも外側の位置において下方側に伸びる側壁部４２を備えている。ここでカバー部材４は後述するように昇降自在に構成されており、前記側壁部４２は、当該カバー部材４が図１に示す塗布位置に位置するときに、例えば前記壁部材３２の外側において、ウエハＷの側部全体を周方向に沿って囲むように設けられている。そしてカバー部材４が塗布位置に位置するときには、側壁部４２の下端は例えば前記処理位置にあるウエハＷの裏面よりも下方側に位置するように設定されている。
【００２６】
このような上部板４１の上面の中央部には、当該上部板４１を吊り下げる状態で保持するために、円筒状の回転保持部５１が設けられている。この回転保持部５１は、その内部に前記塗布液ノズル６の配置領域が形成されており、その上端側は当該塗布液ノズル６を貫通させるために開口する領域以外は閉じられている。そしてこの回転保持部５１の上面は、例えば円筒状の支持部材５２を介して、略水平に伸びる支持板５３に接続されている。
【００２７】
この回転保持部５１と、第２の回転機構をなすモータＭ２の回転軸５４との間にはタイミングベルト５５が巻き掛けられ、これにより前記回転保持部５１は鉛直軸周りに回転自在に構成されている。さらに前記支持板５３と前記モータＭ２とは、昇降板５６の下面に夫々接続されており、この昇降板５６を第２の昇降機構５７により昇降させることによって、前記カバー部材４が昇降自在に構成される。
【００２８】
このようにこのカバー部材４は、前記上部板３１が前記処理位置にあるウエハＷ表面に接近する塗布位置と、この塗布位置よりも上方側の乾燥位置と、さらにこの乾燥位置より上方側の受け渡し位置との間で昇降自在に構成されると共に、前記塗布位置及び乾燥位置において鉛直軸周りに回転自在に構成される。なお図１に示す位置は塗布位置であり、前記受け渡し位置とは、前記受け渡し位置にあるスピンチャック２よりも上方側の位置であって、スピンチャック２と外部の搬送手段との間でウエハＷの受け渡しを行なうときの位置である。
【００２９】
この支持板５３の略中央部には、前記処理位置にあるウエハＷに対して塗布液例えばレジスト液を吐出するための塗布液ノズル６が設けられている。このノズル６は、その先端が、例えばカバー部材４の上部板４１の下面よりも上方側に位置するように、前記上部板４１の上面に設けられた例えば筒状のノズル支持部６１により保持されている。この塗布液ノズル６の他端側はバルブＶ２及び流量制御部６２を備えると共に、カバー部材４の昇降及び回転に合わせてフレキシブルに移動できるように構成された供給路６３を介してレジスト液が貯留されたレジスト液供給源６４に接続されている。
【００３０】
ここで各部の寸法の一例について説明すると、前記スピンチャック２を処理位置に位置させると共に、カバー部材４を塗布位置に位置させた場合においては、ウエハＷがカバー部材４と固定部材によりその周囲を囲まれる状態であって、ウエハＷとカバー部材４の下面との距離Ｌ１は例えば２ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ程度、下部板３１の上面とカバー部材４の下面との距離Ｌ２は例えば３０ｍｍ〜６０ｍｍ、好ましくは４０ｍｍ程度であり、壁部材３２と上部板４１との隙間は例えば２ｍｍ程度、側壁部４２と下部板３１との隙間は例えば２ｍｍ程度、下部板３１とスピンチャック２との隙間は例えば２ｍｍ程度であって、ウエハＷの側方に壁部材３２と側壁部４２とが位置する状態となっている。従ってこの位置では、ウエハＷから見ると、ウエハＷの裏面側はスピンチャック２と下部板３１、表面側は上部板４１、側方は壁部材３２と側壁部４２とにより夫々覆われており、ウエハＷの周囲には囲まれた空間Ｓ１が形成されることになる。
【００３１】
また前記スピンチャック２を処理位置に位置させると共に、カバー部材４を前記乾燥位置に位置させた場合においては、ウエハＷとカバー部材４の下面との距離Ｌ１は例えば３ｍｍ〜１５ｍｍ好ましくは７ｍｍ程度に設定することが好ましく、図３（ａ）に示すように壁部材３２と側壁部４２とが互いに上下方向に離れた状態となっている。カバー部材４をこの位置に設定することが好ましい理由は、前記距離Ｌ１が大き過ぎるとウエハＷ表面の気流が乱れるおそれがあり、小さすぎるとレジスト膜中の溶剤の揮発が促進されにくいからである。この位置では、ウエハＷから見ると、ウエハＷの表面側では上部板４１との距離が大きく、側方においても壁部材３２と側壁部４２とが上下方向に重なっていないため、ウエハＷの周囲の空間は開いた状態となる。
【００３２】
以上において塗布ユニットの第１及び第２の回転機構Ｍ１，Ｍ２、第１及び第２の昇降機構２２，５７、バルブＶ１，Ｖ２、排気ダンパ２７、流量調整部６２等は、後述する塗布、現像装置全体の動作を制御する制御部８により制御されるようになっている。制御部８は、例えば図示しないプログラム格納部を有するコンピュータからなり、プログラム格納部には外部の搬送手段から受け取ったウエハＷをスピンチャック２に受け渡したり、カバー部材４を昇降させたり、このウエハＷに対してレジスト液の塗布を行う動作等についてのステップ（命令）群を備えたコンピュータプログラムが格納されている。そして、当該コンピュータプログラムが制御部８に読み出されることにより、制御部８は塗布ユニットの動作を制御するようになっている。なお、このコンピュータプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶手段に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００３３】
以上に説明した構成に基づいて、塗布ユニットにて行われるウエハＷへのレジスト液の塗布処理を行う動作について図２〜図５を参照しながら説明する。先ず図２（ａ）に示すように、カバー部材４を前記受け渡し位置まで上昇させると共に、スピンチャック２を前記受け渡し位置まで上昇させ、スピンチャック２に図示しない外部の搬送手段からウエハＷを受け渡す（ステップＳ１）。
【００３４】
次いで図２（ｂ）に示すようにスピンチャック２を前記処理位置まで下降させると共に、カバー部材４を前記塗布位置まで下降させ、ウエハＷの周囲に囲まれた空間Ｓ１を形成する（ステップＳ２）。そしてスピンチャック２を第１の回転数例えば４０００ｒｐｍ程度の回転数で高速回転させながら、塗布液ノズル６から塗布液であるレジスト液をウエハＷの中心部に向けて吐出する（ステップＳ３）。この第１の回転数とは、前記膜厚を調整するときの回転数であって、レジスト膜の膜厚に応じて決定される数値であり、例えば１０００ｒｐｍ〜４５００ｒｐｍに設定される。
【００３５】
ここでスピンチャック２を回転させる際には、カバー部材４もスピンチャック２の回転と同じ回転方向に高速回転させる。この際カバー部材４とスピンチャック２とは同じ回転数で回転させることが好ましいが、カバー部材４の回転数は第１の回転数±５００ｒｐｍ程度の範囲内の回転数であればよい。またカバー部材４とスピンチャック２とは互いに同期させた状態で回転させることが好ましいが、多少ずれていてもよい。
【００３６】
この際、排気路２６ではバルブＶ１を開き、排気ダンパ２７の開度を調整して、排気手段２８により、カップ２３内が所定の圧力例えば大気圧よりも５〜２０Ｐａ程度低い圧力になるように排気しておく。このようにカップ２３内をわずかに陰圧にするのは、カップ２３外部からの空気の流入を防ぎながら、カップ２３内のミストを排気するためである。
【００３７】
このようにすると、前記囲まれた空間Ｓ１内において、ウエハＷ表面のレジスト液は遠心力の作用により外縁側に向かって流れて行き、更にウエハＷ上の余剰のレジスト液が振り切られ、カバー部材４と下部板３１との隙間を介して外方側へ飛散していく。こうしてレジスト液を吐出しながらウエハＷを１０秒〜２０秒程度第１の回転数にて高速回転させて膜厚を調整する(ステップＳ４)。このようにウエハＷの周囲を囲んだ状態でウエハＷを高速回転させているのは、風切りマークの形成を抑えながら膜厚を所定の厚さに調整するためであり、レジスト液が供給されたウエハＷが第１の回転数で高速回転されればよく、この高速回転の開始タイミングは、レジスト液を吐出してから回転させてもよいし、レジスト液を吐出しながら回転させてもよいし、レジスト液を吐出する前から回転させてもよい。
【００３８】
このレジスト膜厚の調整後、徐々にスピンチャック２及びカバー部材４の回転数を低下させていき、例えば図５に示すように、１５秒程度で第１の回転数よりも低い第２の回転数例えば１８００ｒｐｍ程度以下の回転数まで低下させる（ステップＳ５）。この際カバー部材４の回転数もスピンチャック２と共に徐々に低下させる。ここでこの第２の回転数は、ウエハ表面のレジスト膜において、風切りマークの発生を抑えながらレジスト液中の溶剤を除去させるために求められた回転数であり、例えばレイノズル数（Ｒｅ数）を考慮して導かれる数値である。
【００３９】
前記Ｒｅ数は、ウエハＷの中心からの距離をｒ（ｍｍ）、ウエハＷの角速度をω（ｒａｄ／ｓ）、ウエハＷの周囲のガス動粘性係数をν（ｍｍ２／ｓ）とすると、次の（１）式により算出される。
【００４０】
Ｒｅ数＝ｒω２／ν ・・・（１）
このＲｅ数が一定の値を超えると、ウエハＷ表面において気流の速度不均一が生じ、風切りマークが形成されやすくなるため、レジスト膜の膜厚が均一な領域を広くするためには、Ｒｅ数を小さくすることが必要となる。ウエハＷを回転する際には、ウエハ表面においてＲｅ数＜８×１０４である場所にて層流が形成され、８×１０４＜Ｒｅ数＜３×１０５ となる場所には遷移流が形成され、Ｒｅ数＞３×１０５となる場所には乱流が発生する。そして前記速度不均一は遷移流によって形成されるため、風切りマークの形成を抑えるためには、前記遷移流の発生を抑えることが要求され、これに基づいて前記第２の回転数は、遷移流が発生しない程度のゆっくりした速度に設定される。こうして第２の回転数は例えば５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍに設定される。
【００４１】
この場合においても、カバー部材４とスピンチャック２とは同じ回転数で回転させることが好ましいが、カバー部材４の回転数は第２の回転数±５００ｒｐｍ程度の範囲内の回転数であればよく、カバー部材４とスピンチャック２とは互いに同期させた状態で回転させることが好ましいが、多少ずれていてもよい。
【００４２】
この後、スピンチャック２の回転数及びカバー部材４の回転数を前記第２の回転数以下の回転数に設定した状態で、カバー部材４を回転させながら徐々に開き、当該カバー部材４を前記乾燥位置まで例えば５秒程度で上昇させる（図３（ａ）、ステップＳ６）。このようにすると、ウエハＷの周囲は開かれた状態になるので、レジスト液に含まれる溶剤が揮発しやすくなり、当該揮発が促進される（ステップＳ７）。なおカバー部材４は、前記乾燥位置においても、スピンチャック２の回転と共に回転させ、カップ２３内の排気も続けておく。
【００４３】
こうして所定時間例えば２０秒程度、スピンチャック２及びカバー部材４を共に同じ方向に回転させることにより、レジスト膜中の溶剤を十分に揮発させ、残ったレジスト成分によりウエハＷ表面に例えば厚さ０．６μｍのレジスト膜を形成させる。こうしてレジスト膜が形成された後、カバー体４及びスピンチャック２の回転を停止して、これらを夫々の受け渡し位置まで上昇させて、図示しない外部の搬送手段にウエハＷを受け渡す（図３（ｂ））。
【００４４】
以上において本発明では、レジスト膜の膜厚を調整する段階では、カバー部材４の上部板４１をウエハＷ表面に接近させて、固定部材と共にウエハＷを囲み、ウエハＷの周囲に囲まれた空間Ｓ１を形成した状態で、スピンチャック２とカバー部材４とを共に第１の回転数により高速回転させているので、風切りマークの形成を抑えながら、従来の回転塗布法において１種類の塗布液では調整が困難であった膜厚の薄いレジスト膜を広い領域に形成することができる。
【００４５】
つまり本発明の構成では、レジスト液が供給されたウエハＷを囲まれた空間Ｓ１内に配置した状態で高速回転させているので、この回転中におけるウエハ周囲への外部からの空気の流入が抑えられる。このためウエハ表面に乱れた気流が形成されにくいので、高速回転させても風切りマークの形成が抑えられ、カバー部材４を用いない場合に比べて膜厚を小さくできる。ここでレジスト膜の膜厚は、ウエハＷの回転数により調整されるため、従来に比べて膜厚を小さくできることから、１種類の塗布液を用いた場合でもレジスト膜の膜厚の調整範囲が大きくなる。
【００４６】
またこの際、スピンチャック２とカバー部材４とを同じ回転方向に回転させているので、ウエハ表面の空気もスピンチャック２とカバー部材４の回転に伴い回転する。従ってウエハ表面ではより気流の乱れが発生しにくく、風切りマークの形成が抑えられて、レジスト膜の膜厚の面内均一性が向上する。これに対してカバー部材４の回転数が第１の回転数範囲から大きくずれたり、回転方向が異なったりすると、ウエハＷと共に回転する気流と、カバー部材４と共に回転する気流との間で気流の乱れが発生し、これによりウエハＷ表面ではガスの摩擦の影響を受けて、風切りマークが形成しやすい状態となってしまう。
【００４７】
さらにスピンチャック２に保持されたウエハＷの側方では、壁部材３２と側壁部４２とが上下方向に互いに重なった状態となっており、仮に壁部材３２と下部板３１との間の隙間から空気が流入しようしても、壁部材３２に衝突し、この壁部材３２に沿って流れ、壁部材３２と上部板４１との隙間を介して流れることになる。従ってウエハＷの側方では、内部に空気が入り込みにくい構造となっており、この構造によっても、カバー部材４の外部からの空気の流入による、ウエハの表面近傍での気流の乱れが抑えられる。
【００４８】
またレジスト膜の膜厚調整後は、Ｒｅ数に基づいて決定された第２の回転数以下に回転数を落としてから、カバー部材４をスピンチャック２と同じ回転方向で回転させながら前記乾燥位置まで移動している。このようにカバー部材４を開くときにも、カバー部材４をスピンチャック２と共に回転させているのでウエハ表面の気流の乱れを抑えた状態でカバー部材４を開くことができる。これに対して
カバー部材４の回転を停止させると、カバー部材４近傍の気流の流れと、ウエハＷと共に回転する気流とでは気流の形成状態が異なるため、これらの間で、気流の乱れが発生しやすい状態となる。さらにまた前記第２の回転数は既述のように、風切りマークの形成を抑えるために求められた数値であるので、この工程において、ウエハＷの周りに開かれた空間が形成されるとしても、風切りマークが形成しにくい。
【００４９】
そしてこのようにカバー部材４を開くことにより、レジスト液中の溶剤の揮発が促進され、溶剤の揮発が速やかに行われる。このため、従来と同じ程度の乾燥時間であっても自然乾燥による膜ムラの発生が抑えられ、面内均一性の良好なレジスト膜を形成することができる。またこの乾燥中にもカバー部材４をスピンチャック２と共に回転させているので、ウエハＷ表面の気流の乱れを抑えることができる。
【００５０】
さらに塗布膜の膜厚を調整する段階から塗布膜中の溶剤を揮発させる段階までカバー部材４とスピンチャック２とを回転を停止しておらず、カバー部材４とスピンチャック２とを同じ回転方向で回転しているため、ウエハＷ上では常にウエハＷの回転に伴った気流が生じた状態となり、途中で回転数を低下させたとしても、ウエハＷ上の気流は安定した状態で流れる。このため途中でカバー部材４とスピンチャック２の回転を共に停止したり、いずれか一方の回転を停止する場合に比べてウエハＷ上の気流の乱れが抑えられる。
【００５１】
続いて本発明の第２の実施の形態について説明する。この例の塗布ユニットは、カバー部材４を介してカバー部材４とスピンチャック２上のウエハＷとの間に気体を供給できるように構成されている。以下、上述の第１の実施の形態と異なる点について説明する。この例では図６に示すようにカバー部材４に通気部７１が設けられている。この通気部７１は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の多孔質体より構成されており、例えばカバー部材４の上部板４１における中央部、つまり塗布液ノズル６からのレジスト液供給用開口部４１ａの周囲と、スピンチャック２に載置されたウエハＷの周縁側に対向する領域に、例えば周方向に沿って設けられている。この通気部７１の厚さは３〜５ｍｍ程度に設定され、前記上部板４１に周方向に沿って間隔をおいて配設してもよいし、リング状に配設してもよい。また多孔質体を設ける代わりに、上部板４１に多数の通気孔を穿設するようにしてもよい。
【００５２】
このカバー部材４の上方側には、前記通気部７１をカバーするように扁平な通気室７２が形成されており、この通気室７２は円筒状に形成された回転保持部５１の底部近傍と接続されていて、当該回転保持部５１の内部に形成された空間と共に、上部板４１の上方側に通気空間Ｓ２を形成している。一方回転保持部５１の上部の筒状の支持部５２にはガス供給路７３が接続されており、このガス供給路７３の他端側は、バルブＶ３及び流量調整部７４ａを介して、空気よりも粘性の低い第１の気体例えばＨｅガスの供給源７４に接続されると共に、バルブＶ４及び流量調整部７５ａを介して前記第１の気体とは異なる第２の気体例えば空気の供給源７５に接続されている。
ここで前記通気空間Ｓ２，ガス供給路７３、バルブＶ３及び流量調整部７４ａ、Ｈｅガスの供給源７４により第１の気体供給手段が構成され、前記通気空間Ｓ２，ガス供給路７３、バルブＶ４及び流量調整部７５ａ、空気の供給源７５により第２の気体供給手段が構成されている。前記第１の気体としては、Ｈｅガスの他、ネオン（Ｎｅ）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等を用いることができ、前記第２の気体としては、空気の他、酸素（Ｏ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガス等を用いることができる。こうしてガス供給路７３から支持部５２の内部空間、回転保持部５１の内部空間を介して通気室７２に気体が供給され、当該通気室７２内に供給された気体は、通気部７１を介してカバー部材４の下方側へ通気していく。この他の構成については上述の第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
以上に説明した構成に基づいて、塗布ユニットにて行われるウエハＷへのレジスト液の塗布処理を行う動作について図７，図８を参照しながら説明する。先ずカバー部材４を前記受け渡し位置まで上昇させると共に、スピンチャック２を前記受け渡し位置まで上昇させ、スピンチャック２に図示しない外部の搬送手段からウエハＷを受け渡す（ステップＳ１１）。次いでスピンチャック２を前記処理位置まで下降させると共に、カバー部材４を前記塗布位置まで下降させ、ウエハＷのまわりに囲まれた空間Ｓ１を形成する（ステップＳ１２）
そしてバルブＶ３を開き、ガス供給路７３から支持部５２の内部にＨｅガスを例えば２０ｓｃｃｍ程度の流量で導入すると共に、排気路２６の排気ダンパ２７の開度を大きくして、カップ２３内の圧力が僅かに陰圧になる程度の圧力例えば大気圧よりも５〜２０Ｐａ程度低い圧力になるように調整する。この状態でスピンチャック２及びカバー部材４を共に第１の回転数例えば４０００ｒｐｍ程度の回転数で同じ方向に高速回転させながら、塗布液ノズル６からレジスト液をウエハＷの中心部に向けて吐出する（図７（ａ）、ステップＳ１３）。
このようにすると、前記カバー部材４と下部板３１とに形成された囲まれた空間Ｓ１内においては、カップ２３内が僅かに陰圧になる程度に排気される一方、カバー部材４の通気部７１を介して当該空間Ｓ１内にＨｅガスが供給されるので、徐々に当該空間Ｓ１内の空気がＨｅガスに置換されていく。一方ウエハＷ表面のレジスト液は遠心力の作用により外縁側に向かって流れて行き、更にウエハＷ上の余剰のレジスト液が振り切られ、振り切られたレジスト液はカバー部材４と下部板３１との間から外方へ飛散していく。こうしてレジスト液を吐出しながらウエハＷを１５秒程度高速回転させて膜厚を調整する(ステップＳ１４)。
【００５４】
前記囲まれた空間Ｓ１内は、空気から、当該空気よりも粘性が低いＨｅガスに置換され、このように粘性が低い雰囲気では、Ｒｅ数が小さくなって風切りマークが形成されにくいため、より風切りマークの形成が抑えられる。つまり既述のようにＲｅ数が一定の値を超えると、風切りマークが形成されやすくなるため、レジスト膜の膜厚が均一な領域を広くするためには、Ｒｅ数は小さくすることが必要となる。
【００５５】
ここでガス動粘性係数ν（ｍｍ２／ｓ）の値は、次の（２）式により算出される。（２）式中μはウエハの周囲のガスの粘性係数（Ｐａｓ・ｓ）であり、ρは前記ガスの密度（ｋｇ／ｍ３）である。
【００５６】
ν＝μ／ρ ・・・（２）
従ってＲｅ数を小さくするには、ガス動粘性係数νを大きくすればよく、このためには、密度ρの低いガスつまり粘性の低いガスを用いればよい。こうして風切りマークの形成を抑えてレジスト膜厚の調整を行った後、徐々にスピンチャック２及びカバー部材４の回転数を低下させていき、既述のように第２の回転数例えば１８００ｒｐｍ程度以下の回転数まで低下させる（ステップＳ１５）。この際カバー部材４はスピンチャック２と共に同じ方向に回転させながら、その回転数をスピンチャック２と共に徐々に低下させる。またこの段階においても、Ｈｅガスの供給及び排気は続いて行われる。
【００５７】
ここで前記空間Ｓ１内は、風切りマークが形成される状態、つまりレジスト膜の膜厚が調整された後、溶剤が揮発する状態までにＨｅガスにより置換されればよいので、Ｈｅガスの供給タイミングは、レジスト液の吐出前でもレジスト液の吐出後でもどちらでもよい。またＨｅガスにより置換された後はＨｅガスの供給を停止すると共に、排気ダンパ２７の開度を小さくして、Ｈｅガスを供給するときよりも排気量を小さくするようにしてもよい。この際完全に排気を停止すると、空間内Ｓ１に発生したミストを除去することができないため、カップ２３が僅かな陰圧になる程度に排気量を小さくすることが望ましい。
【００５８】
この後、バルブＶ３を閉じ、バルブＶ４を開いて、カバー部材４を介して供給されるガスをＨｅガスから空気に切り替え、当該空気を２０ｓｃｃｍ程度の流量で供給すると共に、排気ダンパ２７を開いて、カップ２３内が僅かに陰圧になる程度の圧力例えば大気圧よりも５〜２０Ｐａ程度低い圧力になるようにカップ２３内を排気する。この状態でスピンチャック２及びカバー部材４を前記第２の回転数以下の回転数で同じ方向に回転させたまま、カバー部材４を徐々に上昇させ、当該カバー部材４を前記乾燥位置まで上昇させる（図７（ｂ）、ステップＳ１６）。
【００５９】
このようにすると、カバー部材４を介してウエハ表面の中央側及び周縁側に対して空気を供給しながら、カバー部材４を上昇しているので、当該カバー部材４を開いたときに、カバー部材４の外側から空気が流入しようとしても、カバー部材４の内側から供給された空気により外側からの空気の流入が抑えられ、結果としてウエハＷ表面における気流の乱れの発生が抑えられる。またウエハＷの表面に空気が供給されることにより、レジスト液中の溶剤の揮発が促進される。ここでＨｅガスではなく、空気を供給しているのは、稼働コストの削減のためであるが、この工程においてもＨｅガスを供給するようにしてもよい。
【００６０】
こうしてカバー部材４を乾燥位置に位置させて、当該カバー部材４とスピンチャック２とを共に第２の回転数以下の回転数で同じ方向に回転させながら、前記溶剤の揮発を行なう（ステップＳ７）。この際、レジスト液の種類や膜厚に応じて、空気を供給しながら、レジスト液に含まれる溶剤を揮発させるようにしてもよいし、空気の供給を停止して、レジスト液に含まれる溶剤を揮発させるようにしてもよいが、空気の供給量に応じて排気ダンパ２７の開度を調整して、風切りマークの発生を防止する。つまりカップ２３内の陰圧を大きくすると、カップ２３の外側から空気が入り込み、ウエハＷの表面の気流が乱れ、風切りマークが発生してしまうため、カップ２３内を、ミストは除去するが、外側から空気が入り込まない程度の陰圧例えば大気圧よりも５〜２０Ｐａ程度低い圧力になるように、空気を供給するときには排気ダンパ２７の開度を大きくし、空気を供給しないときには空気を供給するときよりも排気ダンパの開度を小さくするように、カップ２３内の排気コントロールを行う。
【００６１】
こうして所定時間例えば１５秒程度、スピンチャック２及びカバー部材４を共に同じ方向に回転させることにより、レジスト液中の溶剤を十分に揮発させ、残ったレジスト成分によりウエハＷ表面にレジスト膜を形成させる。こうしてレジスト膜が形成された後、空気の供給を停止し、カップ２３内を大気圧よりも５Ｐａ程度低い圧力に保ち、カバー体４及びスピンチャック２の回転を停止して、これらを夫々の受け渡し位置まで上昇させ、図示しない外部の搬送手段にウエハＷを受け渡す（ステップＳ８）。
【００６２】
このような構成においても、レジスト膜の膜厚を調整する段階では、ウエハＷの周囲に囲まれた空間Ｓ１を形成した状態で、当該空間Ｓ１内の雰囲気を空気よりも粘性の低いガスにより置換しているので、既述のように風切りマークの形成が抑えられ、１種類の塗布液を用いた場合でもレジスト膜の膜厚の調整範囲が大きくなる。
【００６３】
またレジスト液中の溶剤を揮発させる段階では、カバー部材４を介してカバー部材４とウエハＷとの間に空気を供給しているため、既述のように、ウエハＷ表面近傍での気流の乱れを抑えると共に、前記溶剤の揮発を促進することができ、前記溶剤の揮発に要する時間を短縮することができる。このため従来と同じ程度の乾燥時間であっても自然乾燥による塗布ムラの発生が抑えられ、面内均一性の良好なレジスト膜を形成することができる。
【００６４】
続いて前記塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置に、露光部（露光装置）を接続したレジストパターン形成システムの一例について簡単に説明する。図９は前記システムの平面図であり、図１０は同システムの斜視図、図１１は同システムの断面図である。この装置には、キャリアブロックＳ１が設けられており、このブロックＳ１では、載置台１０１上に載置された密閉型のキャリア１００から受け渡しアームＣがウエハＷを取り出して、当該ブロックＳ１に隣接された処理ブロックＳ２に受け渡すと共に、前記受け渡しアームＣが、処理ブロックＳ２にて処理された処理済みのウエハＷを受け取って前記キャリア１００に戻すように構成されている。
【００６５】
前記処理ブロックＳ２には、この例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行なうための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行なうための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４を下から順に積層して構成されている。
【００６６】
第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２と第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４とは、各々反射防止膜を形成するための塗布液をスピンコーティングにより塗布する塗布ユニットと、この塗布ユニットにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理ユニット群と、前記塗布ユニットと処理ユニット群との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行なう搬送アームＡ２，Ａ４とにより構成されている。第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３においても、前記塗布液がレジスト液であることを除けば同様の構成である。
【００６７】
一方、第１の処理ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については、図１０及び図１１に示すように、一つのＤＥＶ層Ｂ１内に現像ユニット１０２が２段に積層されている。そして当該ＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像ユニットにウエハＷを搬送するための搬送アームＡ１が設けられている。つまり２段の現像ユニット１０２に対して搬送アームＡ１が共通化されている構成となっている。
【００６８】
さらに処理ブロックＳ２には、図９及び図１１に示すように、棚ユニットＵ５が設けられ、この棚ユニットＵ５の各部同士の間では、前記棚ユニットＵ５の近傍に設けられた昇降自在な第１の受け渡しアームＤ１によってウエハＷが搬送される。
【００６９】
キャリアブロックＳ１からのウエハＷは前記棚ユニットＵ５の一つの受け渡しユニット、例えば第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２の対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に受け渡しアームＣによって順次搬送される。第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２内の搬送アームＡ２は、この受け渡しユニットＣＰＬ２からウエハＷを受け取って各ユニット（反射防止膜ユニット及び加熱・冷却系の処理ユニット群）に搬送し、これらユニットにてウエハＷには反射防止膜が形成される。
【００７０】
その後、ウエハＷは棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ２、受け渡しアームＤ１、棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、レジスト膜が形成される。更にウエハＷは、搬送アームＡ３、棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ３、受け渡しアームＤ１を経て棚ユニットＵ５における受け渡しユニットＢＦ３に受け渡される。なおレジスト膜が形成されたウエハＷは、第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４にて更に反射防止膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハＷは受け渡しユニットＣＰＬ４を介して搬送アームＡ４に受け渡され、反射防止膜が形成された後、搬送アームＡ４により受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。
【００７１】
一方ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームＥが設けられている。レジスト膜やさらに反射防止膜が形成されたウエハＷは、受け渡しアームＤ１により受け渡しユニットＢＦ３、ＴＲＳ４を介して受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、ここからシャトルアームＥにより棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＣＰＬ１２に直接搬送され、インターフェイスブロックＳ３に取り込まれることになる。なお図１１中のＣＰＬが付されている受け渡しユニットは、温調用の冷却ユニットを兼ねており、ＢＦが付されている受け渡しユニットは、複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。
【００７２】
次いで、ウエハＷはインターフェイスアームＢにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＳ２に戻される。戻されたウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１にて現像処理が行われ、搬送アームＡ１により棚ユニットＵ５における受け渡しアームＣのアクセス範囲の受け渡し台に搬送され、受け渡しアームＣを介してキャリア１００に戻される。なお図９においてＵ１〜Ｕ４は各々加熱部と冷却部とを積層した熱系ユニット群である。
【実施例】
【００７３】
図１２に示す実験用の装置を用い、ウエハＷをカバー部材とスピンチャックとにより囲んだ状態でレジスト膜を形成した場合と、カバー部材を用いない場合とにおいて、スピンチャックの回転数とレジスト膜の膜厚との関係を測定し、両者の比較を行った。
【００７４】
先ず実験装置について簡単に説明すると、図１２中９１は、スピンチャックであり、このスピンチャック９１の周縁には全周に亘って側壁部９２が設けられていて、この側壁部９２の上端にカバー部材９３がネジ止めにより取り付けられるように構成されている。ここで、スピンチャック９１の上面とカバー部材９３の下面との距離は５ｍｍ、ウエハＷの表面とカバー部材９３の下面との距離は４ｍｍに設定した。
【００７５】
そしてスピンチャック９１にウエハＷを保持させ、その中央部にレジスト液を供給してから、スピンチャック９１にカバー部材９３を取り付け、ウエハＷを囲まれた空間内に配置した状態でスピンチャックＳを１８００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、４２００ｒｐｍの回転数で回転させ、夫々の場合において所定時間経過後に膜厚を測定した。また同様にカバー部材を設けずに、ウエハの表面側を開放した状態で同様の実験を行った。これらの結果を図１３に示す。図中Ｃｌｏｓｅとはカバー部材９３を設けた場合であり、Ｏｐｅｎとはカバー部材を設けない場合である。この際用いたレジスト液はｋｒＦのレジストであり、その濃度は３ｃｐである。
【００７６】
この結果により、ウエハをカバー部材９３とスピンチャック９１とにより囲んだ場合には、カバー部材９３を用いない場合よりも、レジスト膜の薄膜方向への膜厚範囲を広げられることが確認された。またカバー部材９３を用いない場合には、回転時間を延ばしても膜厚の変化は少ないが、カバー部材９３を用いた場合には回転時間が２０秒を超えてからも膜厚の変化が大きいことが認められ、回転数が同じであっても回転時間を調整することによって膜厚が制御できることが理解される。
【００７７】
但し、上述の実施例においてカバー部材９３を設けた場合には、回転時間５秒経過後にカバー部材を開いてスピンチャック９１の回転を停止し、約６０秒経過後にレジスト膜の状態を目視にて確認したところ、膜ムラの発生が認められた。このことから、カバー部材９３によりウエハＷを囲んだままの状態では前記溶剤の揮発が十分に行われず、膜中に溶剤が残存してしまい、これがスピンチャックの回転停止後に自然揮発して膜ムラの発生を引き起こしていると推測される。
【００７８】
これに基づいて、回転時間１０〜６０秒経過後にカバー部材９３を開き、その後スピンチャック９１を同じ回転数で１０秒程度回転させ、この後レジスト膜の状態を目視にて確認する実験を行ったところ、膜ムラは確認されなかった。このことから、カバー部材９３を開いてスピンチャック９１を回転させると、前記溶剤の揮発が促進され、カバー部材９３を開いてから１０秒程度で十分に膜中の溶剤が揮発することが認められた。またこの際、回転数が３０００ｒｐｍ、４２００ｒｐｍのときには、風切りマークの発生が認められるのに対し、回転数１８００ｒｐｍの場合は風切りマークは確認されなかったことから、回転数が低いほど、風切りマークの形成が抑えることが理解される。
【００７９】
以上において、本発明では、カバー部材４とスピンチャック２とは互いに同期した状態で回転させることが好ましいが、カバー部材４の回転数がスピンチャック２の回転数から予め設定される範囲内の回転数であれば、本発明の効果を得ることができ、回転開始や停止のタイミングがずれていてもよい。
【００８０】
またカバー部材４の形状は、上述の例に限らず、上部板４１がスピンチャック２に載置されたウエハに接近したときに、固定部材と共に又はカバー部材４単独で、スピンチャック２に載置されたウエハの表面及び側方側を覆う形状であればよい。つまりスピンチャック２に載置されたウエハの表面及び側方側を覆う形状であれば、ウエハの周囲に囲まれた空間Ｓ１を形成しなくても、外部からの気流の流入がある程度抑えられ、ウエハ表面における気流の乱れの発生を十分に抑えることができるからである。
【００８１】
またカバー部材４をスピンチャック２に対して相対的に昇降させればよく、例えばスピンチャック２側を昇降させて、カバー部材４をウエハＷに接近させるようにしてもよい。この際はカップ２３も昇降自在に構成し、スピンチャック２と外部の搬送手段との間でウエハＷの受け渡しを行うときにはカップ２３を下降させ、ウエハＷに対して塗布処理を行うときにはカップ２３を上昇させてもよい。
【００８２】
さらにまた本発明のカバー部材４は、スピンチャック２と共通の回転機構により回転させてもよい。さらにまた本発明は、レジスト液の塗布処理以外に、反射防止膜や絶縁材料等の塗布処理に適用することができる。また本発明は、半導体ウエハＷ以外に、例えばＬＣＤ基板、マスク基板などの処理にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る塗布装置を示す断面図である。
【図２】前記塗布装置にて行われる塗布方法を説明するための断面図である。
【図３】前記塗布装置にて行われる塗布方法を説明するための断面図である。
【図４】前記塗布方法を説明するための工程図である。
【図５】前記塗布方法を説明するための、回転数と回転時間との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る塗布装置を示す断面図である。
【図７】前記塗布装置にて行われる塗布方法を説明するための断面図である。
【図８】前記塗布方法を説明するための工程図である。
【図９】前記塗布装置を組み込んだレジストパターン形成装置を示す平面図である。
【図１０】前記レジストパターン形成装置を示す斜視図である。
【図１１】前記レジストパターン形成装置を示す断面図である。
【図１２】実験用の塗布装置を示す断面図である。
【図１３】レジスト液の膜厚と回転数との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００８４】
Ｗ ウエハ
Ｍ１，Ｍ２ モータ（回転機構）
２ スピンチャック
２２、５７ 昇降機構
２３ カップ
３１ 下部板
３２ 壁部材
４ カバー部材
４１ 上部板
４２ 側壁部
５１ 回転保持部
６ 塗布液ノズル
８ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を略水平に保持すると共に、鉛直軸まわりに回転する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の上方側に隙間を介して当該基板と対向する上部板を備え、鉛直軸まわりに回転自在に設けられた、基板よりも大きいカバー部材と、
このカバー部材を前記基板保持部に対して相対的に昇降させる昇降機構と、
前記基板保持部に保持された基板表面に、塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を供給するための塗布液ノズルと、
前記基板保持部及びカバー部材並びに昇降機構の動作を制御する制御部と、を備え、
この制御部は、前記上部板を、前記基板表面に接近させて、前記基板保持部とカバー部材とを同じ方向に回転させることにより、前記基板表面の中心部に供給された塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整するステップと、
次いで前記基板保持部及びカバー部材を、前記ステップよりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させるステップと、を実行するように構成されることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記基板保持部に保持された基板の裏面側にて、基板と隙間を介して基板の周方向に環状に形成された環状部材を含む固定部材を備え、
前記カバー部材は、基板に接近したときに、この固定部材と共に基板を囲むように構成されていることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記基板保持部とは異なる回転機構により回転自在に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の塗布装置。
【請求項４】
前記塗布液ノズルは前記カバー部材に設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記カバー部材を介して、当該カバー部材と前記基板保持部に保持された基板との間に、空気よりも粘性が低い第１の気体を供給する第１の気体供給手段を備え、
前記制御部は、前記カバー部材を塗布膜の膜厚を調整するときの回転数で回転させるときに、前記第１の気体を供給するための制御信号を出力することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の塗布装置。
【請求項６】
前記カバー部材を介して、当該カバー部材と前記基板保持部に保持された基板との間に、前記第１の気体と異なる第２の気体を供給する第２の気体供給手段を備え、
前記制御部は、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させるときに、前記第１の気体に代えて第２の気体を供給するための制御信号を出力することを特徴とする請求項５記載の塗布装置。
【請求項７】
前記基板保持部に保持された基板の側方側及び下方側を覆うカップと、
このカップ内の雰囲気を排気するための排気手段と、
前記カップ内の雰囲気を所定の圧力に調整するために、前記排気手段の排気量を調整する排気量調整部と、を備え、
前記制御部は前記カバー部材を介して気体を供給するときには前記排気量を大きくし、前記カバー部材を介して気体を供給しないときには、カバー部材を介して気体を供給するときよりも前記排気量を小さくするように制御信号を出力することを特徴とする請求項５又は６記載の塗布装置。
【請求項８】
基板を基板保持部に略水平に保持させる工程と、
基板保持部に保持された基板の中心部に塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を供給する工程と、
前記カバー部材を、その上部板が前記基板表面に接近する位置に位置させる工程と、
次いで前記基板保持部とカバー部材とを同じ方向に回転させることにより、基板表面の塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整する工程と、
次いで前記基板保持部及びカバー部材の回転数を前記工程よりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させる工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。
【請求項９】
前記カバー部材を前記塗布膜の膜厚を調整するときの回転数で回転させるときに、このカバー部材と前記基板との間に空気よりも粘性が低い第１の気体を供給することを特徴とする請求項８記載の塗布方法。
【請求項１０】
前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させるときに、前記カバー部材と前記基板との間に、前記第１の気体に代えて、この第１の気体とは異なる第２の気体を供給することを特徴とする請求項８又は９記載の塗布方法。
【請求項１１】
前記基板保持部に保持された基板の側方側及び下方側を覆うカップを備え、 前記カバー部材と基板との間に気体を供給するときには、前記カップ内を大きい排気量で排気し、カバー部材と基板との間に気体を供給しないときには、カバー部材と基板との間に気体を供給するときよりも小さい排気量で前記カップ内を排気して、前記カップ内の圧力を調整することを特徴とする請求項９又は１０記載の塗布方法。
【請求項１２】
基板保持部に略水平に保持された基板の中心部に塗布液を供給し、前記基板保持部を回転させて前記基板の表面に塗布液を塗布する塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項８ないし請求項１１に記載された塗布方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
基板を略水平に保持すると共に、鉛直軸まわりに回転する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の上方側に隙間を介して当該基板と対向する上部板を備え、鉛直軸まわりに回転自在に設けられた、基板よりも大きいカバー部材と、
このカバー部材を前記基板保持部に対して相対的に昇降させる昇降機構と、
前記基板保持部に保持された基板表面に、塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を供給するための塗布液ノズルと、
前記基板保持部及びカバー部材並びに昇降機構の動作を制御する制御部と、を備え、
この制御部は、前記上部板を、前記基板表面に接近させて、前記基板保持部とカバー部材とを同じ方向に回転させることにより、前記基板表面の中心部に供給された塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整するステップと、
次いで前記基板保持部及びカバー部材を、前記ステップよりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させるステップと、を実行するように構成されることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記基板保持部に保持された基板の裏面側にて、基板と隙間を介して基板の周方向に環状に形成された環状部材を含む固定部材を備え、
前記カバー部材は、基板に接近したときに、この固定部材と共に基板を囲むように構成されていることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記基板保持部とは異なる回転機構により回転自在に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の塗布装置。
【請求項４】
前記塗布液ノズルは前記カバー部材に設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記カバー部材を介して、当該カバー部材と前記基板保持部に保持された基板との間に、空気よりも粘性が低い第１の気体を供給する第１の気体供給手段を備え、
前記制御部は、前記カバー部材を塗布膜の膜厚を調整するときの回転数で回転させるときに、前記第１の気体を供給するための制御信号を出力することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の塗布装置。
【請求項６】
前記カバー部材を介して、当該カバー部材と前記基板保持部に保持された基板との間に、前記第１の気体と異なる第２の気体を供給する第２の気体供給手段を備え、
前記制御部は、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させるときに、前記第１の気体に代えて第２の気体を供給するための制御信号を出力することを特徴とする請求項５記載の塗布装置。
【請求項７】
前記基板保持部に保持された基板の側方側及び下方側を覆うカップと、
このカップ内の雰囲気を排気するための排気手段と、
前記カップ内の雰囲気を所定の圧力に調整するために、前記排気手段の排気量を調整する排気量調整部と、を備え、
前記制御部は前記カバー部材を介して気体を供給するときには前記排気量を大きくし、前記カバー部材を介して気体を供給しないときには、カバー部材を介して気体を供給するときよりも前記排気量を小さくするように制御信号を出力することを特徴とする請求項５又は６記載の塗布装置。
【請求項８】
基板を基板保持部に略水平に保持させる工程と、
基板保持部に保持された基板の中心部に塗布膜の成分と溶剤とを含む塗布液を供給する工程と、
前記カバー部材を、その上部板が前記基板表面に接近する位置に位置させる工程と、
次いで前記基板保持部とカバー部材とを同じ方向に回転させることにより、基板表面の塗布液を遠心力により伸展させて塗布膜の膜厚を調整する工程と、
次いで前記基板保持部及びカバー部材の回転数を前記工程よりも低い回転数で回転させながら、前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させて前記塗布膜中の溶剤を揮発させる工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。
【請求項９】
前記カバー部材を前記塗布膜の膜厚を調整するときの回転数で回転させるときに、このカバー部材と前記基板との間に空気よりも粘性が低い第１の気体を供給することを特徴とする請求項８記載の塗布方法。
【請求項１０】
前記カバー部材を前記基板保持部に対して相対的に上昇させるときに、前記カバー部材と前記基板との間に、前記第１の気体に代えて、この第１の気体とは異なる第２の気体を供給することを特徴とする請求項８又は９記載の塗布方法。
【請求項１１】
前記基板保持部に保持された基板の側方側及び下方側を覆うカップを備え、 前記カバー部材と基板との間に気体を供給するときには、前記カップ内を大きい排気量で排気し、カバー部材と基板との間に気体を供給しないときには、カバー部材と基板との間に気体を供給するときよりも小さい排気量で前記カップ内を排気して、前記カップ内の圧力を調整することを特徴とする請求項９又は１０記載の塗布方法。
【請求項１２】
基板保持部に略水平に保持された基板の中心部に塗布液を供給し、前記基板保持部を回転させて前記基板の表面に塗布液を塗布する塗布装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項８ないし請求項１１に記載された塗布方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【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２００９−２７２４９３（Ｐ２００９−２７２４９３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２２５１６（Ｐ２００８−１２２５１６）
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【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２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【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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