JP2020181855A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面周縁部に形成される塗布膜の凸部を除去し、当該塗布膜を基板面内で均一に形成する。【解決手段】基板を処理する基板処理方法であって、（ａ）スピン塗布法により基板の表面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程において基板の表面周縁部に形成された前記塗布膜の凸部に対し、前記塗布液の溶剤を供給する工程と、（ｃ）前記溶剤の供給を停止した状態で、基板を回転させ、前記凸部の頂点を基板の径方向外側に移動させる工程と、を有し、前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行う。【選択図】図５

Description

本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。

特許文献１には、ウェハの表面にノズルから塗布液を吐出して塗布膜を形成した後、当該ウェハの表面のうち周縁部に対してノズルから有機溶剤を吐出し、さらにウェハを短時間且つ高速回転させる方法が開示されている。

特開２０１７−１９１８５３号公報

本開示にかかる技術は、基板の表面周縁部に形成される塗布膜の凸部を除去し、当該塗布膜を基板面内で均一に形成する。

本開示の一態様は、基板を処理する基板処理方法であって、（ａ）スピン塗布法により基板の表面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程において基板の表面周縁部に形成された前記塗布膜の凸部に対し、前記塗布液の溶剤を供給する工程と、（ｃ）前記溶剤の供給を停止した状態で、基板を回転させ、前記凸部の頂点を基板の径方向外側に移動させる工程と、を有し、前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行う。

本開示によれば、基板の表面周縁部に形成される塗布膜の凸部を除去し、当該塗布膜を基板面内で均一に形成することができる。

本実施形態にかかる塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 本実施形態にかかる塗布処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 塗布処理の各工程におけるウェハ上の液膜の状態を模式的に示す説明図である。 従来の塗布処理方法を行った場合の、ウェハの表面周縁部における液膜状態を示す説明図である。 第１の実施形態にかかる塗布処理方法を行った場合の、ウェハの表面周縁部における液膜状態を示す説明図である。 ループ回数を変化させた場合の、ウェハの表面周縁部における塗布膜の膜厚変化を示すグラフである。 溶剤の供給時間を変化させた場合の、ウェハの表面周縁部における塗布膜の膜厚変化を示すグラフである。 溶剤の供給位置を変化させた場合の、ウェハの表面周縁部における塗布膜の膜厚変化を示すグラフである。 第２の実施形態にかかる塗布処理方法を行った場合の、ウェハの表面周縁部における液膜状態を示す説明図である。 第３の実施形態にかかる塗布処理方法を行った場合の、ウェハの表面周縁部における液膜状態を示す説明図である。 第４の実施形態にかかる塗布処理方法を行った場合の、ウェハの表面周縁部における液膜状態を示す説明図である。

半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィー処理では、基板としての半導体ウェハ（以下、ウェハという。）上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。

上述したレジスト塗布処理では、回転中のウェハの中心部にノズルからレジスト液を供給し、遠心力によりウェハ上でレジスト液を拡散することよってウェハ上にレジスト液を塗布する、いわゆるスピン塗布法が多く用いられている。

ところで、近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の製造するにあたり、例えば２０μｍ〜８０μｍ程度の膜厚の大きいレジスト膜をウェハの表面に形成することがある。この際、レジスト膜の材料としては、例えば１０００ｃｐ〜１００００ｃｐ程度の高い粘度のレジスト液が用いられる。

このように高膜厚のレジスト膜を形成する際に高粘度のレジスト液を用いた場合、ウェハの表面でレジスト液が流動し難く、当該ウェハの表面周縁部において凸状の盛り上がり（いわゆるハンプ）が生じてレジスト膜が特に厚くなる。そこで、例えば上述した特許文献１に記載された方法では、ウェハの表面のうち周縁部に対してノズルから有機溶剤を吐出することで、レジスト膜の周縁部のハンプを除去することを図っている。またその後、ウェハを短時間且つ高速回転させる（いわゆるショートスピン）ことにより、レジスト膜の表面に残っている有機溶剤及び有機溶剤によって溶解した残渣が、レジスト膜の表面から排出される。

また、半導体デバイスの製造工程では、ウェハの表面にデバイスを形成した後、当該デバイスを保護する保護膜を形成する。この保護膜も例えば２０μｍ〜８０μｍ程度の高膜厚であり、また保護膜の材料には例えば１０００ｃｐ〜１００００ｃｐ程度の高い粘度の塗布液、例えば感光性ポリイミドが用いられる。

そして、スピン塗布法により高粘度の塗布液を用いて高膜厚の保護膜を形成する場合、上述したレジスト膜と同様に、やはりウェハの表面周縁部にハンプが生じる。この対策としては、例えば、ウェハの表面周縁部への有機溶剤の供給及びショートスピンによってハンプを除去することが考えられる。

しかしながら、このように有機溶剤を用いてレジスト膜や保護膜などの塗布膜のハンプを除去する場合、当該有機溶剤の供給時間や供給位置を最適化するのは困難である。すなわち、有機溶剤の供給時間や供給位置を変化させると、周縁部における塗布膜の膜厚が複雑に変化し、その挙動の予測が難しいため、試行錯誤を繰り返して有機溶剤の供給時間や供給位置を設定する必要がある。したがって、従来の塗布膜形成方法には改善の余地がある。

そこで、本開示にかかる技術は、基板の表面周縁部に形成される塗布膜の凸部を除去し、当該塗布膜を基板面内で均一に形成する。

以下、本実施形態にかかる基板処理装置及び基板処理方法を、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜塗布処理装置１の構成＞
図１は、本実施形態にかかる基板処理装置としての塗布処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、本実施形態にかかる塗布処理装置１の構成の概略を示す横断面図である。本実施形態の塗布処理装置１では、スピン塗布法によってウェハの表面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する。以下では、塗布膜がウェハＷの表面に形成されたデバイス（図示せず）を保護する保護膜であり、塗布液が例えば１０００ｃｐ〜１００００ｃｐ程度の高粘度の感光性ポリイミドである場合について説明する。

図１に示すように塗布処理装置１は、内部を閉鎖可能な処理容器１０を有している。図２に示すように処理容器１０の側面には、ウェハＷの搬入出口１１が形成され、搬入出口１１には、開閉シャッタ１２が設けられている。

図１に示すように処理容器１０内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させる基板保持部としてのスピンチャック２０が設けられている。スピンチャック２０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック２０上に吸着保持できる。

スピンチャック２０の下方には、例えばモータなどを備えたチャック駆動部２１が設けられている。スピンチャック２０は、チャック駆動部２１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部２１には、例えば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２０は昇降自在になっている。

スピンチャック２０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ２２が設けられている。カップ２２の下面には、回収した液体を排出する排出管２３と、カップ２２内の雰囲気を排気する排気管２４が接続されている。

図２に示すようにカップ２２のＸ方向負方向（図２の下方向）側には、Ｙ方向（図２の左右方向）に沿って延伸するレール３０が形成されている。レール３０は、例えばカップ２２のＹ方向負方向（図２の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図２の右方向）側の外方まで形成されている。レール３０には、例えば２本のアーム３１、３２が取り付けられている。

図１及び図２に示すように第１のアーム３１には、ウェハＷに塗布液を供給する塗布液供給部としての塗布液ノズル４０が支持されている。第１のアーム３１は、図２に示すノズル駆動部４１により、レール３０上を移動自在である。これにより、塗布液ノズル４０は、カップ２２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部４２からカップ２２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、第１のアーム３１は、ノズル駆動部４１によって昇降自在であり、塗布液ノズル４０の高さを調整できる。

図１に示すように塗布液ノズル４０には、当該塗布液ノズル４０に塗布液を供給する供給管４３が接続されている。供給管４３は、内部に塗布液を貯留する塗布液供給源４４に連通している。また、供給管４３には、塗布液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群４５が設けられている。

図１及び図２に示すように第２のアーム３２には、塗布液の溶剤、例えばシンナーを供給する溶剤供給部（第１の溶剤供給部）としての第１の溶剤ノズル５０が支持されている。第２のアーム３２は、図２に示すノズル駆動部５１によってレール３０上を移動自在であり、第１の溶剤ノズル５０を、カップ２２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部５２からカップ２２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、ノズル駆動部５１によって、第２のアーム３２は昇降自在であり、第１の溶剤ノズル５０の高さを調節できる。なお、本実施形態では、レール３０、第２のアーム３２及びノズル駆動部５１が、本開示における移動機構を構成している。

図１に示すように第１の溶剤ノズル５０には、当該第１の溶剤ノズル５０に溶剤を供給する供給管５３が接続されている。供給管５３は、内部に溶剤を貯留する溶剤供給源５４に連通している。また、供給管５３には、溶剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群５５が設けられている。

なお、本実施形態では、塗布液ノズル４０を支持する第１のアーム３１と第１の溶剤ノズル５０を支持する第２のアーム３２はそれぞれ同じレール３０に取り付けられていたが、別々のレールに取り付けられていてもよい。また、塗布液ノズル４０と第１の溶剤ノズル５０はそれぞれ別々のアーム３１、３２に支持されていたが、同じアームに支持されていてもよい。

図１に示すようにスピンチャック２０の下方には、塗布液の溶剤、例えばシンナーを供給する他の溶剤供給部（第２の溶剤供給部）としての第２の溶剤ノズル６０が設けられている。第２の溶剤ノズル６０は、スピンチャック２０に保持されたウェハＷに対し、例えば２箇所に設けられている。

第２の溶剤ノズル６０には、当該第２の溶剤ノズル６０に溶剤を供給する供給管６１が接続されている。供給管６１は、内部に溶剤を貯留する溶剤供給源６２に連通している。また、供給管６１には、溶剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群６３が設けられている。なお、本実施形態では、溶剤供給源５４と溶剤供給源６２は別々に設けられていたが、共通の溶剤供給源を用いてもよい。

以上の塗布処理装置１には、図１に示すように制御部１００が設けられている。制御部１００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、塗布処理装置１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、塗布処理装置１の動作を制御して、塗布処理装置１における後述の塗布処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御部１００にインストールされたものであってもよい。

＜塗布処理装置１の動作＞
次に、以上のように構成された塗布処理装置１において行われる塗布処理について説明する。本実施形態の塗布処理では、ウェハＷ上に例えば２０μｍ〜８０μｍ程度の高膜厚の塗布膜を形成する。図３は、塗布処理の各工程におけるウェハＷ上の液膜の状態を模式的に示している。

塗布処理装置１に搬入されたウェハＷは、先ず、スピンチャック２０に吸着保持される。続いて第１のアーム３１により待機部４２の塗布液ノズル４０がウェハＷの中心部の上方まで移動する。このとき、第１の溶剤ノズル５０は待機部５２に待機している。

次に、図３（ａ）に示すようにウェハＷを回転させた状態で、塗布液ノズル４０からウェハＷの中心部に塗布液Ｌが供給される。そうすると、ウェハＷの回転による遠心力により、塗布液ＬはウェハＷ上を拡散し、図３（ｂ）に示すようにウェハＷの表面に塗布膜Ｆが形成される。なお、塗布液Ｌの供給が終了すると、塗布液ノズル４０は待機部４２に移動する。

ここで、高粘度の塗布液Ｌを用いた場合、ウェハＷの表面で塗布液Ｌが流動し難く、当該ウェハＷの表面周縁部において、平面視環状に、凸状の盛り上がり（以下、ハンプＨという。）が生じて塗布膜Ｆが厚くなる。特に高膜厚の塗布膜Ｆを形成する場合、塗布液Ｌの供給量が多い分、このハンプＨも大きくなる。そこで、塗布膜Ｆをウェハ面内で均一に形成すべく、ハンプＨを除去するため、当該ハンプＨに対して塗布液Ｌ（塗布膜Ｆ）の溶剤を供給する。

具体的には、第２のアーム３２により待機部５２の第１の溶剤ノズル５０がウェハＷの周縁部の上方まで移動する。続いて、図３（ｃ）に示すように第１の溶剤ノズル５０から、すなわちウェハＷの表面側からハンプＨに対して溶剤Ｓ１が供給される。この際、第２の溶剤ノズル６０から、すなわちウェハＷの裏面側からもハンプＨに対して溶剤Ｓ２を供給してもよい。そして、図３（ｄ）に示すように溶剤Ｓ１（溶剤Ｓ２）によりハンプＨが溶解して除去される。なお、このハンプＨの除去処理については、後述において詳細に説明する。

こうしてウェハ面内で均一な膜厚の塗布膜Ｆが形成され、塗布処理装置１における一連の塗布処理が終了する。

＜ハンプＨの除去処理＞
次に、上述したウェハＷの表面周縁部のハンプＨの除去処理について説明する。なお、本実施形態において周縁部とは、例えばウェハＷの半径が１５０ｍｍの場合に、当該ウェハＷの中心から半径１４０ｍｍより外側の範囲の円環部をいう。

（従来の方法）
本実施形態のように高粘度の塗布液Ｌを用いて高膜厚の塗布膜Ｆを形成する場合、ハンプＨが大きくなる。このため、従来の特許文献１に記載された塗布処理方法のように、単にハンプＨへの溶剤を供給する工程（以下、溶剤供給工程という場合がある。）と、ウェハＷを短時間且つ高速回転させる工程（以下、ショートスピン工程という場合がある。）とを行うだけでは、当該ハンプＨを完全に除去するのが難しかった。この点について、図４を用いて説明する。図４は、従来の塗布処理方法を行った場合の、ウェハＷの表面周縁部における液膜状態を示す。

図４（ａ）に示すように塗布処理を行うと、ウェハＷの表面周縁部に塗布膜ＦのハンプＨが形成される。その後、図４（ｂ）に示すようにウェハＷを回転させながら、第１の溶剤ノズル５０からハンプＨに溶剤Ｓを供給すると、ハンプＨの全周に亘って溶剤Ｓが供給される。そして、この溶剤ＳによってハンプＨの一部が溶解する。以下、このハンプＨにおいて溶解した部分を残渣Ｍという。その後、ウェハＷを短時間（例えば０．５秒間）且つ高速回転（例えば１０５０ｒｐｍ）させると、図４（ｃ）に示すように塗布膜Ｆの表面に残っている溶剤Ｓ及び残渣Ｍが、遠心力により、塗布膜Ｆの表面から排出される。

しかしながら、このように単に溶剤供給工程とショートスピン工程を行っただけでは、図４（ｃ）に示すようにハンプＨが小さくなるものの、依然としてハンプＨが残る。図４（ａ）に示した元々のハンプＨが大きいため、１回の溶剤Ｓの供給だけでは除去しきれない。加えて、図４（ｃ）に示したように、ハンプＨの外側の残渣Ｍは塗布膜Ｆの表面から排出されるが、ハンプＨの内側の残渣Ｍは外側に向かって流れ（図４（ｃ）中の矢印参照）、塗布膜Ｆの表面に留まって再びハンプＨを形成する。したがって、溶剤供給工程とショートスピン工程を行うと、ハンプＨはその頂点位置が径方向外側に移動しつつ、ウェハＷの表面周縁部に残存する。

（第１の実施形態）
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、溶剤供給工程とショートスピン工程を繰り返し行うことを想到した。以下の説明においては、溶剤供給工程とショートスピン工程の連続した１回の処理をループ処理（Ｌｏｏｐ処理）といい、ループ処理の繰り返し回数をループ回数という場合がある。図５は、第１の実施形態にかかる塗布処理方法を行った場合の、ウェハＷの表面周縁部における液膜状態を示す。

図５（ａ）に示すように塗布処理を行うと、ウェハＷの表面周縁部に塗布膜ＦのハンプＨが形成される。なお、塗布処理終了時において、第１の溶剤ノズル５０は、例えばウェハＷの外縁部から１ｍｍの位置に移動して配置されている。

その後、図５（ｂ）に示すようにウェハＷを回転させながら、第１の溶剤ノズル５０からハンプＨに溶剤Ｓを供給すると、ハンプＨの全周に亘って溶剤Ｓが供給される。この際、溶剤Ｓの供給位置は例えばウェハＷの外縁部から７ｍｍであり、溶剤供給工程において、第１の溶剤ノズル５０はこの溶剤Ｓの供給位置まで移動する。また、溶剤Ｓの供給時間は例えば１０秒であり、ウェハＷの回転速度は例えば２００ｒｐｍである。そして、溶剤ＳによってハンプＨの一部が溶解する。

なお、溶剤供給工程におけるウェハＷの回転速度は５００ｒｐｍ以下が好ましく、また溶剤Ｓの供給時間は１０秒以下が好ましい。塗布膜Ｆの目標膜厚は高膜厚であるため、溶剤Ｓによって溶解させ過ぎないようにするには、ウェハＷの回転速度と溶剤Ｓの供給時間を低くするのが良い。

その後、溶剤Ｓの供給を停止するとともに、ウェハＷの回転を加速させる。そして、ウェハＷを短時間且つ高速回転させる。この際、ウェハＷの回転時間は例えば０．５秒であり、回転速度は例えば２０００ｒｐｍである。ショートスピン工程を行うと、図５（ｃ）に示すように塗布膜Ｆの表面に残っている溶剤Ｓ及び残渣Ｍが、遠心力により、塗布膜Ｆの表面から排出される。そして、ハンプＨはその頂点位置が径方向外側に移動しつつ、しかも小さくなる。なお、ショートスピン工程では、第１の溶剤ノズル５０は、例えば元のウェハＷの外縁部から１ｍｍの位置に戻っている。

なお、ショートスピン工程におけるウェハＷの回転速度は２０００ｒｐｍ以下が好ましい。例えば、２０００ｒｐｍを超える回転速度でウェハＷを高速回転すると、残渣Ｍが移動しやすくなり、残存するハンプＨが大きくなる。また、ウェハＷを高速回転させると、塗布膜Ｆ中に気泡が発生しやすくなる。そこで、本実施形態ではウェハＷの回転速度を２０００ｒｐｍとしている。

図４に示したように従来の塗布処理方法では、溶剤供給工程とショートスピン工程を１回で終了していたが、本実施形態では、これら溶剤供給工程とショートスピン工程を繰り返し行う。すなわち、図５（ｄ）に示す溶剤供給工程と図５（ｅ）に示すショートスピン工程のループ処理を繰り返し行う。各ループ処理における溶剤供給工程とショートスピン工程はそれぞれ、図５（ｂ）と図５（ｃ）を用いて説明した方法と同じである。

なお、ループ処理間、すなわちショートスピン工程が終了してから次の溶剤供給工程を行うまでの間、ウェハＷの回転は継続した状態で、その回転速度を５００ｒｐｍ以下にするのが好ましい。ループ処理間でウェハＷを高速回転させると、塗布膜Ｆの膜厚が全体的に小さくなるおそれがある。

そして、図５（ｄ）と図５（ｅ）に示したようにループ処理を繰り返し行うと、ループ処理毎にハンプＨの頂点位置が径方向外側に移動しつつ、徐々にハンプＨが除去される。その結果、図５（ｆ）に示すように塗布膜Ｆの周縁部を平坦化することができる。したがって、本実施形態によれば、ウェハＷの表面に均一な膜厚の塗布膜Ｆを形成することができる。

また、図４に示した従来の塗布処理方法では、溶剤Ｓの供給時間や溶剤Ｓの径方向供給位置を変化させると、周縁部における塗布膜Ｆの膜厚が複雑に変化し、その挙動の予測が難しい試行錯誤を繰り返して有機溶剤の供給時間や供給位置を設定する必要があった。このため、これら溶剤Ｓの供給時間や供給位置の最適化して条件出しをするのは困難であった。

この点、本実施形態のようにループ処理を繰り返し行う方法では、条件出しの際のパラメータを最小限にすることができ、処理条件の最適化を簡易的にできる。具体的に条件出しの際のパラメータは、ループ回数、溶剤Ｓの供給時間、溶剤Ｓの径方向供給位置の３つである。図６〜図８はそれぞれ、ループ回数、溶剤Ｓの供給時間、溶剤Ｓの供給位置を変化させた場合の、ウェハＷの表面周縁部における塗布膜Ｆの膜厚変化を示すグラフである。図６〜図８において、横軸はウェハＷの径方向位置を示し、縦軸は塗布膜Ｆの膜厚を示す。本実施形態では、ウェハＷの半径は１５０ｍｍであり、横軸１５０ｍｍの位置はウェハＷの外縁部を示す。

図７に示すように、ループ回数を５回で一定にし、溶剤Ｓの供給位置をウェハＷの外縁部から７ｍｍの位置に一定にした条件で、溶剤Ｓの供給時間を４秒、５秒、６秒、７秒に変化させる。かかる場合、溶剤Ｓの供給時間を長くすると、溶剤Ｓの供給位置より径方向外側における塗布膜Ｆの膜厚が減少する。

図８に示すように、ループ回数を４回で一定にし、溶剤Ｓの供給時間を４秒で一定にした条件で、溶剤Ｓの供給位置をウェハＷの外縁部から５ｍｍ、７ｍｍ、９ｍｍに変化させる。かかる場合、溶剤Ｓの供給位置を径方向内側に移動させるにつれ、ハンプＨの頂点位置も径方向内側に移動する。

このように溶剤Ｓの供給時間又は供給位置を変化させると、周縁部における塗布膜Ｆの膜厚が複雑に変化する。

一方、図６に示すように、溶剤Ｓの供給時間を４秒で一定にし、溶剤Ｓの供給位置をウェハＷの外縁部から７ｍｍの位置に一定にした条件で、ループ回数を４回、５回、６回に変化させる。かかる場合、ループ回数を増やすと、周縁部における塗布膜Ｆの膜厚が全体的に減少する。すなわち、溶剤Ｓの供給時間又は供給位置を変化させた場合のように、塗布膜Ｆが局所的に変化するのではなく、ループ回数を制御することで、周縁部における塗布膜Ｆを全体的に変化させることができる。

以上により、溶剤Ｓの供給時間と供給位置に応じてループ回数を制御することで、周縁部における塗布膜Ｆを全体的に変化させて、ハンプＨを除去することができる。このように本実施形態では、条件出しの最適化を簡易的に行うことができる。

次に、ハンプＨの除去処理の他の実施形態について説明する。上記第１の実施形態ではループ処理を繰り返し行ったが、他の第２〜第４の実施形態でもループ処理を繰り返し行ったうえで、さらに異なる処理を行う。以下の説明においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態にかかる塗布処理方法を行った場合の、ウェハＷの表面周縁部における液膜状態を示す。上記第１の実施形態では、ループ処理における溶剤供給工程を行う際、ウェハＷの表面側からハンプＨに溶剤Ｓを供給したが、第２の実施形態では、ウェハＷの表面側と裏面側の両方からハンプＨに溶剤Ｓを供給する。

図９（ｂ）に示すようにウェハＷを回転させながら、ウェハＷの表面側の第１の溶剤ノズル５０からハンプＨに溶剤Ｓ１を供給するとともに、ウェハＷの裏面側の第２の溶剤ノズル６０からハンプＨに溶剤Ｓ２を供給する。この際、溶剤Ｓ１と溶剤Ｓ２の供給時間はともに例えば１０秒であり、ウェハＷの回転速度は例えば２００ｒｐｍである。第１の溶剤ノズル５０からの溶剤Ｓ１は、ハンプＨの上部を溶解させる。図９（ｂ）では、溶剤Ｓ１によって溶解した部分を残渣Ｍ１で図示している。第２の溶剤ノズル６０からの溶剤Ｓ２は、ウェハＷの裏面から外側面に沿って表面に回り込み、ハンプＨの下部を溶解させる。特に溶剤供給工程では、ウェハＷを低速回転させているため、裏面側からの溶剤Ｓ２は表面側のハンプＨに回り込みやすい。図９（ｂ）では、溶剤Ｓ２によって溶解した部分を残渣Ｍ２で図示している。

その後、溶剤Ｓ１と溶剤Ｓ２の供給を停止し、ウェハＷを短時間且つ高速回転させる。この際、ウェハＷの回転時間は例えば０．５秒であり、回転速度は例えば２０００ｒｐｍである。ショートスピン工程を行うと、図９（ｃ）に示すように塗布膜Ｆの表面に残っている溶剤Ｓ１、Ｓ２及び残渣Ｍ１、Ｍ２が、遠心力により、塗布膜Ｆの表面から排出される。そして、ハンプＨはその頂点位置が径方向外側に移動しつつ、しかも小さくなる。

その後、図９（ｄ）に示す溶剤供給工程と図９（ｅ）に示すショートスピン工程のループ処理を繰り返し行う。各ループ処理における溶剤供給工程とショートスピン工程はそれぞれ、図９（ｂ）と図９（ｃ）を用いて説明した方法と同じである。そしてループ処理を繰り返し行うと、ループ処理毎にハンプＨの頂点位置が径方向外側に移動しつつ、徐々にハンプＨが除去される。その結果、図９（ｆ）に示すように塗布膜Ｆの周縁部を平坦化することができる。

本実施形態においても、ウェハＷの表面に均一な膜厚の塗布膜Ｆを形成することができる。しかも、各ループ処理において溶剤供給工程を行う際、ウェハＷの表面側と裏面側の両方からハンプＨに溶剤Ｓ１、Ｓ２を供給するので、ハンプＨの溶解度をより向上させることができる。特に溶剤供給工程では、ウェハＷを低速回転させ、且つ溶剤Ｓ１、Ｓ２の供給時間が短いため、溶剤Ｓ１、Ｓ２によるハンプＨの溶解度向上の効果は大きい。さらにハンプＨの溶解度が向上するので、残渣Ｍ１、Ｍ２の流動性が高くなり、ショートスピン工程において残渣Ｍ１、Ｍ２を排出しやすくなる。したがって、塗布膜Ｆの平坦性をさらに向上させることができる。

なお、本実施形態ではハンプＨに対して、溶剤Ｓ１と溶剤Ｓ２を同時に供給していたが、その供給タイミングは異なっていてもよい。例えば、第１の溶剤ノズル５０からハンプＨに溶剤Ｓ１を供給した後、第２の溶剤ノズル６０からハンプＨに溶剤Ｓ２してもよい。かかる場合でも、ハンプＨを溶剤Ｓ１と溶剤Ｓ２の両方で溶解させることができる。ただし、溶剤Ｓ１と溶剤Ｓ２を同時に供給することで、ハンプＨの溶解度は高くなる。

また、本実施形態において、第１の溶剤ノズル５０から溶剤Ｓ１を供給する位置と、第２の溶剤ノズル６０から溶剤Ｓ２を供給する位置とは、周方向にずれていてもよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。図１０は、第３の実施形態にかかる塗布処理方法を行った場合の、ウェハＷの表面周縁部における液膜状態を示す。第３の実施形態では、ループ処理を繰り返し行うにあたり、溶剤供給工程毎における溶剤Ｓの供給位置を径方向内側から外側に移動させる。

図１０（ａ）に示すように塗布処理を行った後、ウェハＷの表面外周部にはハンプＨが幅広で径方向内側まで広がっている。なお、このハンプＨの形状及び位置は、塗布液Ｌの種類に応じて決定される。

また、塗布処理終了時において、第１の溶剤ノズル５０は、例えばウェハＷの外縁部から１ｍｍの位置に配置されている。以下、この第１の溶剤ノズル５０の位置をホーム位置Ｐ０という。

その後、図１０（ｂ）に示すように、ウェハＷを回転させながら、第１の溶剤ノズル５０からハンプＨに溶剤Ｓを供給する。この際、溶剤Ｓの供給位置Ｐ１は、例えばウェハＷの外縁部から７ｍｍである。すなわち、この溶剤供給工程では、第１の溶剤ノズル５０は、ホーム位置Ｐ０から供給位置Ｐ１に移動し、さらに供給位置Ｐ１からホーム位置Ｐ０に戻る。そして、このホーム位置Ｐ０→供給位置Ｐ１→ホーム位置Ｐ０の移動中、第１の溶剤ノズル５０から溶剤Ｓを供給する。

なお、本実施形態の溶剤供給工程では、第１の溶剤ノズル５０の移動中も溶剤Ｓを供給していたが、第１の溶剤ノズル５０が供給位置Ｐ１に停止している場合のみ、溶剤Ｓを供給してもよい。ただし、第１の溶剤ノズル５０が供給位置Ｐ１に停止した状態から溶剤Ｓを供給し始めると、ハンプＨの一箇所へ影響が大きく溶剤Ｓが飛び散る（スプラッシュ）おそれもある。そこで、第１の溶剤ノズル５０を径方向外側から内側に移動させる際にも溶剤Ｓを供給することで、かかるスプラッシュを確実に防止することができる。

その後、溶剤Ｓの供給を停止し、ウェハＷを短時間且つ高速回転させる。ショートスピン工程を行うと、図１０（ｃ）に示すように塗布膜Ｆの表面に残っている溶剤Ｓ及び残渣Ｍが、遠心力により、塗布膜Ｆの表面から排出される。そして、ハンプＨはその頂点位置が径方向外側に移動しつつ、しかも小さくなる。なお、ショートスピン工程では、第１の溶剤ノズル５０はホーム位置Ｐ０に戻っている。

そして、本実施形態では、図１０（ｂ）に示す溶剤供給工程と図１０（ｃ）に示すショートスピン工程のループ処理を２回繰り返す。

その後、図１０（ｄ）に示す溶剤供給工程を行う。この際、溶剤Ｓの供給位置Ｐ２を供給位置Ｐ１より外側にし、例えばウェハＷの外縁部から５ｍｍとする。また、この溶剤供給工程でも、第１の溶剤ノズル５０は、ホーム位置Ｐ０から供給位置Ｐ２に移動し、さらに供給位置Ｐ２からホーム位置Ｐ０に戻る。そして、このホーム位置Ｐ０→供給位置Ｐ２→ホーム位置Ｐ０の移動中、第１の溶剤ノズル５０から溶剤Ｓを供給する。

その後、図１０（ｅ）に示すショートスピン工程を行う。そして、図１０（ｄ）に示す溶剤供給工程と図１０（ｅ）に示すショートスピン工程のループ処理を３回繰り返す。

本実施形態では、このように溶剤Ｓの供給位置を径方向内側（供給位置Ｐ１）から外側（供給位置Ｐ２）に移動させることで、図１０（ａ）に示した幅広で径方向内側に広がるハンプＨに対して、先に内側部分のハンプＨを除去し、その後全体的にならしてハンプＨを除去することができる。換言すれば、塗布処理後のハンプＨの形状に応じて、溶剤Ｓの供給位置を調整することで、当該ハンプＨを適切に除去することができる。

しかも、ループ処理を繰り返し行うと、ハンプＨは頂点位置が径方向外側に移動する。この点、溶剤Ｓの供給位置を径方向内側から外側に移動させることで、ハンプＨに対して溶剤Ｓを確実に供給することができる。

そしてその結果、図１０（ｆ）に示すように塗布膜Ｆの周縁部を平坦化することができる。したがって、本実施形態によれば、ウェハＷの表面に均一な膜厚の塗布膜Ｆを形成することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。図１１は、第４の実施形態にかかる塗布処理方法を行った場合の、ウェハＷの表面周縁部における液膜状態を示す。上記第３の実施形態では、溶剤供給工程毎における溶剤Ｓの供給位置を径方向内側から外側に移動させたが、第４の実施形態では、溶剤供給工程毎における溶剤Ｓの供給位置を径方向外側から内側に移動させる。

図１１（ａ）に示すように塗布処理を行った後、ウェハＷの表面外周部にはハンプＨが幅狭で径方向外側にのみ存在している。

その後、図１１（ｂ）に示すように、ウェハＷを回転させながら、第１の溶剤ノズル５０からハンプＨに溶剤Ｓを供給する。この際、溶剤Ｓの供給位置Ｐ３は、例えばウェハＷの外縁部から３ｍｍである。そして、第１の溶剤ノズル５０は、ホーム位置Ｐ０から供給位置Ｐ３に移動し、さらに供給位置Ｐ３からホーム位置Ｐ０に移動し、移動中に溶剤Ｓを供給する。

その後、溶剤Ｓの供給を停止し、ウェハＷを短時間且つ高速回転させる。ショートスピン工程を行うと、図１１（ｃ）に示すように塗布膜Ｆの表面に残っている溶剤Ｓ及び残渣Ｍが、遠心力により、塗布膜Ｆの表面から排出される。そして、ハンプＨはその頂点位置が径方向外側に移動しつつ、しかも小さくなる。なお、ショートスピン工程では、第１の溶剤ノズル５０はホーム位置Ｐ０に戻っている。

そして、本実施形態では、図１１（ｂ）に示す溶剤供給工程と図１１（ｃ）に示すショートスピン工程のループ処理を２回繰り返す。

その後、図１１（ｄ）に示す溶剤供給工程を行う。この際、溶剤Ｓの供給位置Ｐ４を供給位置Ｐ３より内側にし、例えばウェハＷの外縁部から７ｍｍとする。また、この溶剤供給工程でも、第１の溶剤ノズル５０は、ホーム位置Ｐ０から供給位置Ｐ４に移動し、さらに供給位置Ｐ４からホーム位置Ｐ０に移動し、移動中に溶剤Ｓを供給する。

その後、図１０（ｅ）に示すショートスピン工程を行う。そして、図１０（ｄ）に示す溶剤供給工程と図１０（ｅ）に示すショートスピン工程のループ処理を３回繰り返す。

本実施形態では、このように溶剤Ｓの供給位置を径方向外側（供給位置Ｐ３）から内側（供給位置Ｐ４）に移動させることで、図１１（ａ）に示した幅狭で径方向外側にのみにあるハンプＨに対して、先に外側部分のハンプＨを除去し、その後全体的にならしてハンプＨを除去することができる。換言すれば、塗布処理後のハンプＨの形状に応じて、溶剤Ｓの供給位置を調整することで、当該ハンプＨを適切に除去することができる。

そしてその結果、図１１（ｆ）に示すように塗布膜Ｆの周縁部を平坦化することができる。したがって、本実施形態によれば、ウェハＷの表面に均一な膜厚の塗布膜Ｆを形成することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

上述した実施形態では、ウェハの表面に保護膜を形成する例について説明したが、本開示は、ウェハの表面に他の塗布液、例えばレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する塗布処理にも適用できる。また、上述した実施形態は、ウェハに塗布処理を行う例であったが、本開示は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。

（１）基板を処理する基板処理方法であって、
（ａ）スピン塗布法により基板の表面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程において基板の表面周縁部に形成された前記塗布膜の凸部に対し、前記塗布液の溶剤を供給する工程と、
（ｃ）前記溶剤の供給を停止した状態で、基板を回転させ、前記凸部の頂点を基板の径方向外側に移動させる工程と、を有し、
前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行う、基板処理方法。
前記（１）によれば、（ｂ）工程と（ｃ）工程の連続したループ処理を繰り返し行うと、ループ処理毎に凸部の頂点位置が径方向外側に移動しつつ、徐々に凸部が除去される。その結果、塗布膜の周縁部を平坦化することができ、基板の表面に均一な膜厚の塗布膜Ｆを形成することができる。また、このようにループ処理を繰り返し行うと、条件出しの際のパラメータを最小限にすることができ、処理条件の最適化を簡易的にすることができる。

（２）前記（ｂ）工程において、基板の表面側から前記凸部に前記溶剤を供給し、さらに基板の裏面側から前記凸部に前記溶剤を供給する、前記（１）に記載の基板処理方法。
前記（２）によれば、基板の表面側と裏面側の両方から凸部に溶剤を供給するため、凸部の溶解度をより向上させることができる。さらに凸部の溶解度が向上するため、凸部が溶解した残渣の流動性が高くなり、（ｃ）工程において残渣を排出しやすくなる。したがって、塗布膜の平坦性をさらに向上させることができる。

（３）前記（ｂ）工程において、基板の表面側からの前記溶剤の供給と、基板の裏面側からの前記溶剤の供給とを同時に行う、前記（２）に記載の基板処理方法。

（４）前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行うにあたり、前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給位置を基板の径方向に移動させる、前記（１）〜（３）のいずれか１に記載の基板処理方法。
前記（４）によれば、凸部の形状に応じて、（ｂ）工程における溶剤の供給位置を基板の径方向に移動させるため、当該凸部を適切に除去することができる。

（５）前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給位置を基板の径方向内側から外側に移動させる、前記（４）に記載の基板処理方法。

（６）前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給位置を基板の径方向外側から内側に移動させる、前記（４）に記載の基板処理方法。

（７）前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給時間と供給位置に応じて、前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程の繰り返し回数を制御して、前記塗布膜の膜厚を制御する、前記（１）〜（６）のいずれか１に記載の基板処理方法。

（８）前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給は、基板を回転させながら行われ、
前記（ｃ）工程における基板の回転速度は、前記（ｂ）工程における基板の回転速度より大きく、
前記（ｃ）工程における基板の回転速度は２０００ｒｐｍ以下である、前記（１）〜（７）のいずれか１に記載の基板処理方法。

（９）前記塗布液の粘度は１０００ｃｐ〜１００００ｃｐである、前記（１）〜（８）のいずれか１に記載の基板処理方法。

（１０）基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
基板を保持して回転させるように構成される基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に対して塗布液を塗布するように構成される塗布液供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の周縁部に対して基板の表面側から前記塗布液の溶剤を供給するように構成される溶剤供給部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
（ａ）スピン塗布法により基板の表面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程において基板の表面周縁部に形成された前記塗布膜の凸部に対し、前記塗布液の溶剤を供給する工程と、
（ｃ）前記溶剤の供給を停止した状態で、基板を回転させ、前記凸部の頂点を基板の径方向外側に移動させる工程と、を有し、
前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行うように、前記基板保持部、前記塗布液供給部及び前記溶剤供給部を制御するように構成される、基板処理装置。

（１１）前記基板保持部に保持された基板の周縁部に対して基板の裏面側から前記溶剤を供給するように構成される他の溶剤供給部材をさらに有し、
前記制御部は、前記（ｂ）工程において、基板の表面側から前記凸部に前記溶剤を供給し、さらに基板の裏面側から前記凸部に前記溶剤を供給するように、前記溶剤供給部と前記他の溶剤供給部を制御するように構成される、前記（１０）に記載の基板処理装置。

（１２）前記溶剤供給部を水平方向に移動させるように構成される移動機構をさらに有し、
前記制御部は、前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行うにあたり、前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給位置を基板の径方向に移動させるように、前記溶剤供給部と前記移動機構を制御するように構成される、前記（１０）又は（１１）に記載の基板処理装置。

１ 塗布処理装置
２０ スピンチャック
４０ 塗布液ノズル
５０ 第１の溶剤ノズル
１００ 制御部
Ｗ ウェハ

Claims (12)

1. 基板を処理する基板処理方法であって、
   （ａ）スピン塗布法により基板の表面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程において基板の表面周縁部に形成された前記塗布膜の凸部に対し、前記塗布液の溶剤を供給する工程と、
   （ｃ）前記溶剤の供給を停止した状態で、基板を回転させ、前記凸部の頂点を基板の径方向外側に移動させる工程と、を有し、
   前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行う、基板処理方法。
2. 前記（ｂ）工程において、基板の表面側から前記凸部に前記溶剤を供給し、さらに基板の裏面側から前記凸部に前記溶剤を供給する、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記（ｂ）工程において、基板の表面側からの前記溶剤の供給と、基板の裏面側からの前記溶剤の供給とを同時に行う、請求項２に記載の基板処理方法。
4. 前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行うにあたり、前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給位置を基板の径方向に移動させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給位置を基板の径方向内側から外側に移動させる、請求項４に記載の基板処理方法。
6. 前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給位置を基板の径方向外側から内側に移動させる、請求項４に記載の基板処理方法。
7. 前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給時間と供給位置に応じて、前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程の繰り返し回数を制御して、前記塗布膜の膜厚を制御する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
8. 前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給は、基板を回転させながら行われ、
   前記（ｃ）工程における基板の回転速度は、前記（ｂ）工程における基板の回転速度より大きく、
   前記（ｃ）工程における基板の回転速度は２０００ｒｐｍ以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
9. 前記塗布液の粘度は１０００ｃｐ〜１００００ｃｐである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
10. 基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
    基板を保持して回転させるように構成される基板保持部と、
    前記基板保持部に保持された基板に対して塗布液を塗布するように構成される塗布液供給部と、
    前記基板保持部に保持された基板の周縁部に対して基板の表面側から前記塗布液の溶剤を供給するように構成される溶剤供給部と、
    制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    （ａ）スピン塗布法により基板の表面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、
    （ｂ）前記（ａ）工程において基板の表面周縁部に形成された前記塗布膜の凸部に対し、前記塗布液の溶剤を供給する工程と、
    （ｃ）前記溶剤の供給を停止した状態で、基板を回転させ、前記凸部の頂点を基板の径方向外側に移動させる工程と、を有し、
    前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行うように、前記基板保持部、前記塗布液供給部及び前記溶剤供給部を制御するように構成される、基板処理装置。
11. 前記基板保持部に保持された基板の周縁部に対して基板の裏面側から前記溶剤を供給するように構成される他の溶剤供給部材をさらに有し、
    前記制御部は、前記（ｂ）工程において、基板の表面側から前記凸部に前記溶剤を供給し、さらに基板の裏面側から前記凸部に前記溶剤を供給するように、前記溶剤供給部と前記他の溶剤供給部を制御するように構成される、請求項１０に記載の基板処理装置。
12. 前記溶剤供給部を水平方向に移動させるように構成される移動機構をさらに有し、
    前記制御部は、前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程を繰り返し行うにあたり、前記（ｂ）工程における前記溶剤の供給位置を基板の径方向に移動させるように、前記溶剤供給部と前記移動機構を制御するように構成される、請求項１０又は１１に記載の基板処理装置。

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