JP5337180B2 - 塗布処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び塗布処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の塗布処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板の塗布処理装置に関する。

例えば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工程では、例えばウェハ上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成されている。

上述のレジスト塗布処理では、高速回転された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によってウェハの表面にレジスト液を塗布する、いわゆるスピン塗布法が多く用いられている。このスピン塗布法において、レジスト液を均一に塗布する方法として、例えば高速回転のウェハにレジスト液を供給し、その後ウェハの回転を一旦減速して、ウェハ上のレジスト液を平坦化し、その後ウェハの回転を再び上げて、ウェハ上のレジスト液を乾燥させる方法が提案されている（特許文献１）。

特開２００７−１１５９３６号公報

しかしながら、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。かかる観点から、ウェハに対するレジスト液の供給量を減らすことが考えられているが、この場合、従来のように高速回転のウェハの中心にレジスト液を供給すると、レジスト液がウェハの中心から外側方向に急激に広げられ、ウェハの中心付近にスジ状の塗布斑できることがある。このような塗布斑ができると、例えば露光処理における焦点がずれて最終的にウェハ上に所望の寸法のレジストパターンが形成されなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、スピン塗布法を用いてレジスト液などの塗布液をウェハなどの基板に塗布する場合において、塗布液の塗布量を少量にしても、塗布液を基板面内に均一に塗布することをその目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板の塗布処理方法であって、基板を加速回転させた状態で、その基板の中心部にノズルから塗布液を吐出して、基板上に塗布液を塗布する第１の工程と、その後、基板の回転を減速し、引き続き基板を回転させる第２の工程と、その後、基板の回転を加速して、基板上の塗布液を乾燥させる第３の工程と、を有し、前記第１の工程では、基板の回転の加速度を第１の加速度、前記第１の加速度よりも大きい第２の加速度、前記第１の加速度よりも大きく且つ前記第２の加速度よりも小さい第３の加速度の順に変化させ、当該基板を常に加速回転させることを特徴としている。

本発明によれば、第１の工程において基板を常に加速回転させているので、第１の工程の開始時に基板は相対的に低速回転された後、第１の工程の終了時に基板は相対的に高速回転される。このように塗布液が基板の中心部に吐出された直後には、基板の回転速度が低速であるので、基板上の塗布液に強い遠心力がかからない。しかも、このときの基板の回転の加速度が第２の加速度より小さい第１の加速度であるので、基板上の塗布液にかかる遠心力を抑えられる。このため、塗布液が外側方向に均等に拡げられる。その後、第１の加速度よりも大きい第２の加速度で基板を加速回転させているので、基板上の塗布液が滑らかに且つ迅速に拡げられる。その後、第２の加速度よりも小さい第３の加速度で基板を加速回転させているので、基板の外周部に到達した塗布液を滑らかに拡げつつ、塗布液が基板の外部に飛散する量を極めて少量に抑えることができる。しかも、第１の工程では基板を常に加速回転させているので、塗布液を迅速に拡散させることができ、塗布液を基板の表面全面に拡散させるための塗布量を少量に抑えることができる。したがって、本発明によれば、塗布液の塗布量を少量にした場合でも、塗布液を均一に塗布することができる。したがって、基板上により従来よりも薄い塗布膜を形成することができる。また、この塗布処理に要するコストも低廉化することができる。

前記塗布処理方法は、前記第１の工程の前に、基板に塗布液の溶剤を吐出し、基板を回転させながら基板上に溶剤を塗布する第４の工程を有し、前記第４の工程の後であって前記第１の工程の前に基板の回転を減速させ、前記第４の工程における基板の回転速度より低速の回転速度で、前記第１の工程を開始するようにしてもよい。

前記塗布処理方法は、前記第１の工程の前に、基板に塗布液の溶剤を供給し、基板を回転させながら基板上に溶剤を塗布する第４の工程を有し、前記第４の工程における基板の回転速度を維持した状態で、前記第１の工程を開始するようにしてもよい。

前記第１の工程におけるノズルによる塗布液の吐出は、前記第２の工程の途中まで継続して行われるようにしてもよい。

前記第２の工程において、当該第２の工程の途中まで前記塗布液の吐出を行って当該塗布液の吐出を停止した後、基板の回転を減速し、引き続き基板を回転させてもよい。

前記第２の工程におけるノズルによる塗布液の吐出を終了させる際には、ノズルの移動により塗布液の吐出位置が基板の中心部からずらされるようにしてもよい。

前記ノズルの移動は、前記第１の工程の終了と同時に開始するようにしてもよい。なお、ここでいう「同時」には、第１の工程の終了時の前後の０．５秒以内のほぼ同時のものも含まれる。

別な観点による本発明によれば、前記塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

さらに別な観点による本発明は、基板の塗布処理装置であって、基板を保持して回転させる回転保持部と、基板に塗布液を吐出するノズルと、前記回転保持部により基板を加速回転させた状態で、その基板の中心部に前記ノズルから塗布液を吐出して、基板上に塗布液を塗布する第１の工程と、その後、基板の回転を減速し、引き続き基板を回転させる第２の工程と、その後、基板の回転を加速して、基板上の塗布液を乾燥させる第３の工程とを実行し、前記第１の工程では、基板の回転の加速度を第１の加速度、前記第１の加速度よりも大きい第２の加速度、前記第１の加速度よりも大きく且つ前記第２の加速度よりも小さい第３の加速度の順に変化させ、当該基板を常に加速回転させるように、前記回転保持部と前記ノズルの動作を制御する制御部と、を有することを特徴としている。

前記塗布処理装置は、基板に塗布液の溶剤を吐出する他のノズルをさらに有し、前記制御部は、前記第１の工程の前に、基板に塗布液の溶剤を吐出し、基板を回転させながら基板上に溶剤を塗布する第４の工程を実行し、前記第４の工程の後であって前記第１の工程の前に基板の回転を減速させ、前記第４の工程における基板の回転速度より低速の回転速度で、前記第１の工程を開始するように、前記回転保持部、前記ノズル及び前記他のノズルの動作を制御してもよい。

前記塗布処理装置は、基板に塗布液の溶剤を吐出する他のノズルをさらに有し、前記制御部は、前記第１の工程の前に、基板に塗布液の溶剤を供給し、基板を回転させながら基板上に溶剤を塗布する第４の工程を実行し、前記第４の工程における基板の回転速度を維持した状態で、前記第１の工程を開始するように、前記回転保持部、前記ノズル及び前記他のノズルの動作を制御してもよい。

前記第１の工程における前記ノズルによる塗布液の吐出は、前記第２の工程の途中まで継続して行われるようにしてもよい。

前記第２の工程において、当該第２の工程の途中まで前記塗布液の吐出を行って当該塗布液の吐出を停止した後、基板の回転を減速し、引き続き基板を回転させてもよい。

前記塗布処理装置は、前記ノズルを、基板の中心部の上方から基板の径方向に移動させるノズル移動機構をさらに有し、前記制御部は、前記第２の工程における前記ノズルによる塗布液の吐出を終了させる際には、前記ノズルを移動させて塗布液の吐出位置を基板の中心部からずらすように、前記回転保持部、前記ノズル及び前記ノズル移動機構の動作を制御してもよい。

前記ノズルの移動は、前記第１の工程の終了と同時に開始するようにしてもよい。

本発明によれば、スピン塗布法を用いて塗布液を基板に塗布する場合において、塗布液の塗布量を少量にしても、塗布液を基板面内に均一に塗布することができる。

本実施の形態にかかるレジスト塗布装置を搭載した、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。 本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの正面図である。 本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの背面図である。 レジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。 レジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面図である。 レジスト塗布処理の主な工程を示すフロー図である。 レジスト塗布処理の各工程おけるウェハの回転速度と、レジスト液の吐出タイミングを示すグラフである。 他の実施の形態にかかるレジスト塗布処理の各工程おけるウェハの回転速度と、レジスト液の吐出タイミングを示すグラフである。 他の実施の形態にかかるレジスト塗布処理の各工程おけるウェハの回転速度と、レジスト液の吐出タイミングを示すグラフである。 第１のノズルを移動させてレジスト液の吐出位置をウェハの中心部からずらした状態を示す説明図である。 他の実施の形態にかかるレジスト塗布処理の各工程おけるウェハの回転速度と、レジスト液の吐出タイミングを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布処理装置が搭載された塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図である。図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。

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ェハ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との間でウェハ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。

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ェハ搬送装置１２が設けられている。ウェハ搬送装置１２は、カセットＣに収容されたウェハ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内の複数枚のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。またウェハ搬送装置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ェハＷを搬送できる。

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ェハ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ェハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えば本実施の形態にかかる塗布処理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、例えばウェハ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。

例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、ウェハＷを温度調節板上に載置してウェハＷの温度調節を行う温度調節装置６０、ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１、温度調節装置６２〜６４及びウェハ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。

第４の処理装置群Ｇ４には、例えば温度調節装置７０、レジスト塗布処理後にウェハ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ェハ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。

第５の処理装置群Ｇ５には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば温度調節装置８０〜８３、露光後にウェハ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。

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に示すようにウェハ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、例えばウェハ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。

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上を移動するウェハ搬送装置１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送装置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ェハＷを搬送できる。

なお、本実施の形態における露光装置４は、例えば液浸露光処理を行うものであり、ウェハ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ェハＷの表面のレジスト膜を露光できる。

次に、上述したレジスト塗布装置３０〜３２の構成について説明する。図４は、レジスト塗布装置３０の構成の概略を示す縦断面の説明図であり、図５は、レジスト塗布装置３０の構成の概略を示す横断面の説明図である。

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、ウェハ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１３０上に吸着保持できる。

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。

スピンチャック１３０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。

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、例えば二本のアーム１４１、１４２が取り付けられている。

第１のアーム１４１には、図４及び図５に示すように塗布液としてのレジスト液を吐出する第１のノズル１４３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、第１のノズル１４３は、カップ１３２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１４５からカップ１３２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１４１は、ノズル駆動部１４４によって昇降自在であり、第１のノズル１４３の高さを調整できる。なお、本実施の形態においては、上記第１のアーム１４１とノズル駆動部１４４により「ノズル移動機構」が構成されている。

第１のノズル１４３には、図４に示すようにレジスト液供給源１４６に連通する供給管１４７が接続されている。本実施の形態におけるレジスト液供給源１４６には、例えば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のレジスト液が貯留されている。また、供給管１４７には、バルブ１４８が設けられており、このバルブ１４８の開閉により、レジスト液の吐出をＯＮ・ＯＦＦできる。

第２のアーム１４２には、レジスト液の溶剤、例えばシンナーを吐出する第２のノズル１５０が支持されている。第２のアーム１４２は、例えば図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、第２のノズル１５０を、カップ１３２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部１５２からカップ１３２内のウェハ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、第２のノズル１５０の高さを調節できる。

第２のノズル１５０には、図４に示すように溶剤供給源１５３に連通する供給管１５４が接続されている。なお、以上の構成では、レジスト液を吐出する第１のノズル１４３と溶剤を吐出する第２のノズル１５０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、第１のノズル１４３と第２のノズル１５０の移動と吐出タイミングを制御してもよい。

上述のスピンチャック１３０の回転動作、ノズル駆動部１４４による第１のノズル１４３の移動動作、バルブ１４８による第１のノズル１４３のレジスト液の吐出のＯＮ・ＯＦＦ動作、ノズル駆動部１５１による第２のノズル１５０の移動動作などの駆動系の動作は、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処理を実現できる。なお、レジスト塗布装置３０におけるレジスト塗布処理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。

なお、レジスト塗布装置３１、３２の構成は、上述のレジスト塗布装置３０と同じであるので、説明を省略する。

次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置３０で行われる塗布処理プロセスを、塗布現像処理システム１全体で行われるウェハ処理のプロセスと共に説明する。

先ず図１に示すウェハ搬送装置１２によって、カセット載置台１０上のカセットＣ内から未処理のウェハ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。ウェハＷは、処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３に属する温度調節装置６０に搬送され、所定温度に温度調節される。その後ウェハ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。その後ウェハＷは、第１の搬送装置２０によって例えば加熱処理装置６５、温度調節装置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。その後ウェハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばレジスト塗布装置３０に搬送される。

図６は、レジスト塗布装置３０における塗布処理プロセスの主な工程を示すフローチャートである。図７は、この塗布処理プロセスの各工程におけるウェハＷの回転速度と、レジスト液の吐出タイミングを示すグラフである。なお、図７におけるプロセスの時間の長さは、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の時間の長さに対応していない。

先ず、レジスト塗布装置３０に搬入後、ウェハ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。続いて第２のアーム１４２により待機部１５２の第２のノズル１５０がウェハＷの中心部の上方まで移動する。次に、例えばウェハＷが停止している状態で、第２のノズル１５０から所定量の溶剤が吐出され、ウェハＷの中心部に溶剤が供給される（図６及び図７の溶剤吐出工程Ｓ１）。その後、図７に示すようにスピンチャック１３０によりウェハＷが例えば２０００ｒｐｍ程度の第１の速度Ｖ１で回転され、ウェハＷ上の溶剤がウェハＷの表面の全面に拡散されて、ウェハＷの表面に溶剤が塗布される（図６及び図７の溶剤拡散工程Ｓ２）。例えばこのとき、第１のアーム１４１により待機部１４５の第１のノズル１４３がウェハＷの中心部の上方まで移動する。なお、本実施の形態においては、溶剤吐出工程Ｓ１と溶剤拡散工程Ｓ２により、本発明における第４の工程が構成されている。

ウェハＷの表面に溶剤が塗布されると、ウェハＷの回転が第１の速度Ｖ１より低速の例えば３００ｒｐｍ程度の第２の速度Ｖ２に減速される。

その後、バルブ１４８が開放されて、図７に示すように第１のノズル１４３からレジスト液の吐出が開始され、ウェハＷの中心部にレジスト液が供給され始める。こうして、レジスト液の塗布工程Ｓ３（本発明における第１の工程）が開始される。

塗布工程Ｓ３では、先ず、ウェハＷの回転が第２の速度Ｖ２から例えば５００ｒｐｍ程度の第３の速度Ｖ３に加速される（図７の工程Ｓ３−１）。この工程Ｓ３−１では、ウェハの回転の加速度は、例えば５００ｒｐｍ／ｓ以下、より好ましくは１００ｒｐｍ／ｓの第１の加速度である。このようにレジスト液がウェハＷの中心部に吐出された直後には、ウェハＷの回転速度が低速であるので、ウェハＷ上のレジスト液に強い遠心力がかからない。しかも、このときのウェハＷの回転の第１の加速度も小さいので、ウェハＷ上のレジスト液にかかる遠心力を抑えられる。このため、レジスト液が外側方向に均等に拡げられる。

続いて、ウェハＷの回転が第３の速度Ｖ３から例えば３８００ｒｐｍ程度の第４の速度Ｖ４に加速される（図７の工程Ｓ３−２）。この工程Ｓ３−２では、ウェハの回転の加速度は、第１の加速度よりも大きい例えば５０００ｒｐｍ／ｓ〜３００００ｒｐｍ／ｓ、より好ましくは１００００ｒｐｍ／ｓの第２の加速度である。このように第１の加速度よりも大きい第２の加速度でウェハＷを加速回転させているので、ウェハＷ上のレジスト液が滑らかに且つ迅速に拡げられる。

続いて、ウェハＷの回転が第４の速度Ｖ４から例えば４０００ｒｐｍ程度の第５の速度Ｖ５に加速される（図７の工程Ｓ３−３）。この工程Ｓ３−３では、ウェハの回転の加速度は、第２の加速度よりも小さい例えば５００ｒｐｍ／ｓ以下、より好ましくは１００ｒｐｍ／ｓの第３の加速度である。このように第２の加速度よりも小さい第３の加速度で基板を加速回転させているので、基板の外周部に到達した塗布液を滑らかに拡げつつ、塗布液が基板の外部に飛散する量を極めて少量に抑えることができる。

以上のように塗布工程Ｓ３では、ウェハＷの回転の加速度が第１の加速度、第２の加速度、第３の加速度の順に変化し、ウェハＷは常に加速回転する。そして、塗布工程Ｓ３では、ウェハＷの中心部にレジスト液が供給され続ける。そうすると、供給されたレジスト液は遠心力によりウェハＷの表面の全面に拡散されて、ウェハＷの表面にレジスト液が塗布される。

レジスト液の塗布工程Ｓ３が終了すると、図７に示すようにウェハＷの回転が例えば２００ｒｐｍ程度の第６の速度Ｖ６に減速され、ウェハＷ上のレジスト液が均されて平坦化される（図６及び図７の平坦化工程Ｓ４（本発明における第２の工程））。

平坦化工程Ｓ４が終了すると、図７に示すようにウェハＷの回転が例えば１５００ｒｐｍ程度の第７の速度Ｖ７に加速され、ウェハＷ上のレジスト液が乾燥される（図６及び図７の乾燥工程Ｓ５（本発明における第３の工程））。こうして、ウェハＷ上に薄いレジスト膜が形成される。

ウェハＷの乾燥終了後、ウェハＷの回転が停止されて、スピンチャック１３０上からウェハＷが搬出されて、一連のレジスト塗布処理が終了する。

レジスト塗布処理後、ウェハ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。続いてウェハＷは、第２の搬送装置２１によって周辺露光装置９２、温度調節装置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、ウェハＷは、インターフェイスステーション５のウェハ搬送装置１０１によって露光装置４に搬送され、液浸露光される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置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によって温度調節装置８１に搬送されて温度調節される。その後、ウェハＷは、現像処理装置４０に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。現像後、ウェハ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。その後ウェハＷは、温度調節装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハ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、ウェハ搬送装置１２によってカセットＣに戻されて、一連のウェハ処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、塗布工程Ｓ３において、ウェハＷを常に加速回転させているので、レジスト液を迅速に拡散させることができ、レジスト液をウェハＷの表面全面に拡散させるための塗布量を少量に抑えることができる。また、工程Ｓ３−１において、レジスト液がウェハＷの中心部に吐出された直後には、ウェハＷの回転速度が低速であるので、ウェハＷ上のレジスト液に強い遠心力がかからない。しかも、このときのウェハＷの回転の加速度が第２の加速度より小さい第１の加速度であるので、ウェハＷ上のレジスト液にかかる遠心力を抑えられる。このため、従来のようにウェハ上に塗布斑が出現することなく、レジスト液が外側方向に均等に拡げられる。その後工程Ｓ３−２において、第１の加速度よりも大きい第２の加速度でウェハＷを加速回転させているので、ウェハＷ上のレジスト液が滑らかに且つ迅速に拡げられる。その後工程Ｓ３−３において、第２の加速度よりも小さい第３の加速度でウェハＷを加速回転させているので、ウェハＷの外周部に到達したレジスト液を滑らかに拡げつつ、レジスト液がウェハＷの外部に飛散する量を極めて少量に抑えることができる。したがって、本実施の形態によれば、レジスト液の塗布量を少量にした場合でも、レジスト液を均一に塗布することができる。これにより、ウェハＷ上により従来よりも薄い塗布膜を形成することができる。また、この塗布処理に要するコストも低廉化することができる。

以上の実施の形態では、工程Ｓ３−１におけるウェハＷの回転の第１の加速度と、工程Ｓ３−３におけるウェハＷの回転の第３の加速度とは同一であったが、第３の加速度は第１の加速度よりも大きくてもよい。かかる場合、例えば第１の加速度が１００ｒｐｍ／ｓであって、第３の加速度が２００ｒｐｍ／ｓである場合が例示できる。このように第１の加速度が小さいので、工程Ｓ３−１においてウェハＷ上のレジスト液にかかる遠心力をより小さくすることができ、レジスト液を外側方向により確実に均等に拡げられる。また、第３の加速度が第１の加速度よりも大きいので、工程Ｓ３−３においてウェハＷの外周部に到達したレジスト液を滑らかに且つ迅速に拡げることができる。したがって、本実施の形態によれば、従来のウェハ上の塗布斑を確実に無くし、ウェハＷ上にレジスト液を均一に塗布することができる。

以上の実施の形態では、溶剤拡散工程Ｓ２において、ウェハＷを第１の速度Ｖ１で回転させてウェハＷの表面に溶剤を塗布した後、ウェハＷの回転を第２の速度Ｖ２に減速していたが、図８に示すようにウェハＷの回転を減速せずに塗布工程Ｓ３を開始してもよい。かかる場合、ウェハＷの回転を例えば２０００ｒｐｍ程度の第１の速度Ｖ１に維持した状態で、塗布工程Ｓ３が開始される。

塗布工程Ｓ３では、先ず、ウェハＷの回転が第１の速度Ｖ１から例えば２２００ｒｐｍ程度の第８の速度Ｖ８に加速される（図８の工程Ｓ３−１）。この工程Ｓ３−１では、ウェハの回転の加速度は、前記実施の形態と同様に例えば５００ｒｐｍ／ｓ以下、より好ましくは１００ｒｐｍ／ｓの第１の加速度である。続いて、ウェハＷの回転が第８の速度Ｖ８から例えば３８００ｒｐｍ程度の第４の速度Ｖ４に加速される（図８の工程Ｓ３−２）。この工程Ｓ３−２では、ウェハの回転の加速度は、第１の加速度よりも大きい例えば５０００ｒｐｍ／ｓ〜３００００ｒｐｍ／ｓ、より好ましくは１００００ｒｐｍ／ｓの第２の加速度である。続いて、ウェハＷの回転が第４の速度Ｖ４から例えば４０００ｒｐｍ程度の第５の速度Ｖ５に加速される（図８の工程Ｓ３−３）。この工程Ｓ３−３では、ウェハの回転の加速度は、第２の加速度よりも小さい例えば５００ｒｐｍ／ｓ以下、より好ましくは２００ｒｐｍ／ｓの第３の加速度である。

以上のように塗布工程Ｓ３では、ウェハＷの回転の加速度が第１の加速度、第２の加速度、第３の加速度の順に変化し、ウェハＷは常に加速回転する。そして、塗布工程Ｓ３では、ウェハＷの中心部にレジスト液が供給され続ける。そうすると、供給されたレジスト液は遠心力によりウェハＷの表面の全面に拡散されて、ウェハＷの表面にレジスト液が塗布される。

その後、ウェハＷにレジスト液の平坦化工程Ｓ４及びレジスト液の乾燥工程Ｓ５が行われる。なお、本実施の形態における平坦化工程Ｓ４及び乾燥工程Ｓ５は、例えば前記実施の形態の平坦化工程Ｓ４及び乾燥工程Ｓ５と同様のレシピでそれぞれ行われるので説明を省略する。

本実施の形態によれば、溶剤拡散工程Ｓ２でウェハＷの表面に溶剤を塗布した後、ウェハＷの回転を減速せずに塗布工程Ｓ３を開始しているので、塗布工程Ｓ３におけるウェハＷの回転が、前記実施の形態に比して比較的高速に維持される。このため、ウェハ上の塗布液に比較的強い遠心力が作用し、ウェハ面内におけるレジスト液の膜厚均一性をより向上させることができる。

ここで、ウェハＷ上のレジスト液の塗布斑を無くすこと、すなわちレジスト液の被覆性と、ウェハ面内におけるレジスト液の膜厚均一性とは、トレードオフの関係にある。したがって、レジスト液の被覆性を重視する場合には、図７に示した前記実施の形態の方法でレジスト液を塗布するのが好ましい。一方、レジスト液の被覆性が十分に確保されているが、ウェハ面内におけるレジスト液の膜厚均一性を確保したい場合には、図８に示した本実施の形態でレジスト液を塗布するのが好ましい。

また、本実施の形態においても、塗布工程Ｓ３においてウェハＷの回転の加速度を第１の加速度、第２の加速度、第３の加速度の順に変化させ、ウェハＷを常に加速回転させているので、レジスト液は円滑且つ迅速にウェハＷの表面に拡散されて塗布される。

以上の実施の形態において、塗布工程Ｓ３における第１のノズル１４３によるレジスト液の吐出は、図９に示すように平坦化工程Ｓ４の途中まで継続して行われるようにしてもよい。かかる場合、平坦化工程Ｓ４において、ウェハＷの回転が低速なので、ウェハＷ上のレジスト液の乾燥を抑えつつ、平坦化工程Ｓ４で吐出されたレジスト液によって、ウェハＷ上のレジスト液の流動性を向上させることができる。したがって、ウェハＷ上のレジスト液の膜厚をより均一にすることができる。

また、この場合、塗布工程Ｓ３における第１のノズル１４３によるレジスト液の吐出を終了させる際に、第１のノズル１４３を移動させてレジスト液の吐出位置をウェハＷの中心部からずらすようにしてもよい。

例えば、塗布工程Ｓ３の終了と同時に、第１のノズル１４３が、図１０に示すようにレジスト液Ｒを引き続き吐出した状態で、ウェハＷの中心部Ａの上方からウェハＷの径方向に所定距離、例えば３ｍｍ以上、より好ましくは５〜３０ｍｍ程度移動する。これにより、ウェハＷの表面におけるレジスト液の吐出位置ＰがウェハＷの中心部Ａからずらされる。なお、このときのウェハＷの回転速度は、低速の２００ｒｐｍ程度の第６の速度Ｖ６に変更されている。第１のノズル１４３は、ウェハＷの中心部Ａ上方から所定距離ずれたところで停止し、このときバルブ１４８が閉鎖されてレジスト液の吐出が停止される。その後、引き続きウェハＷが第６の速度Ｖ６で回転され、ウェハＷ上のレジスト液が均されて平坦化される。つまりレジスト液の吐出は、レジスト液の塗布工程Ｓ３からレジスト液の平坦化工程Ｓ４の途中まで行われ、その平坦化工程Ｓ４においてレジスト液の吐出が終了する際に、第１のノズル１４３が移動してレジスト液の吐出位置ＰがウェハＷの中心部Ａからずらされる。

本実施の形態によれば、例えば第１のノズル１４３の液切れ時のレジスト液が平坦化工程Ｓ４の低速度で回転しているウェハＷに落下するので、そのレジスト液の急激な乾燥が防止される。加えてそのレジスト液がウェハＷの中心部Ａよりずれた位置Ｐに落下するので、ウェハＷの中心部よりも強い遠心力によりウェハ面内に適正に拡げられる。この結果、第１のノズル１４３の吐出終了時の不安定な量や形のレジスト液が吐出された場合であっても、ウェハＷの中心部Ａ付近に塗布斑ができることなく、少量のレジスト液を使用した場合であっても、最終的にウェハＷの表面の全面において均一なレジスト膜を形成できる。

以上の実施の形態では、第１のノズル１４３の移動開始時が塗布工程Ｓ３の終了と同時であったが、その移動開始タイミングは、塗布工程Ｓ３の終了前であってもよい。こうすることにより、より早い段階で第１のノズル１４３の移動を終了させることができ、その分平坦化工程Ｓ４時のより早い段階でレジスト液の吐出を終了させることができる。この結果、プロセス全体のレジスト液の使用量を減らすことができるので、コストを低減できる。なお、第１のノズル１４３の移動は、ウェハ全面へのレジスト液の拡散を考慮すると、塗布工程Ｓ３の５０％以上が終了した後に開始するとなおよい。

以上の実施の形態の平坦化工程Ｓ４において、図１１に示すように当該平坦化工程Ｓ４の途中まで第１のノズル１４３によるレジスト液の吐出を行って当該レジスト液の吐出を停止した後、ウェハＷの回転を減速し、引き続きウェハＷを回転させてもよい。かかる場合、平坦化工程Ｓ４において、第６の速度Ｖ６でウェハＷを回転させながらレジスト液を吐出する（図１１の工程Ｓ４−１）。続いて、レジスト液の吐出を停止した直後に、ウェハＷの回転が例えば１０ｒｐｍ〜５０ｒｐｍ、より好ましくは１０ｒｐｍの第９の速度Ｖ９に減速され、引き続きウェハＷが第９の速度で回転される（図１１の工程Ｓ４−２）。なお、その他の溶剤吐出工程Ｓ１、溶剤拡散工程Ｓ２、塗布工程Ｓ３、乾燥工程Ｓ５は、前記実施の液体の工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５と同様のレシピでそれぞれ行われるので説明を省略する。

ここで、例えばレジスト液として表面張力が高いレジスト液、例えばシクロヘキサノン等の溶媒を含むレジスト液を用いた場合、レジスト液の吐出終了時に、第１のノズル１４３から球状のレジスト液の液滴が落下する、いわゆる液切れの問題が生じる。かかる場合、上記レジスト液の液滴によって、ウェハＷ上に塗布されたレジスト液が波立ち、当該レジスト液の表面が乱れる。そうすると、ウェハＷ上に塗布斑が生じ、ウェハ面内でレジスト液を均一に塗布することができない。

この点、本実施の形態によれば、工程Ｓ４−１においてレジスト液の吐出を停止した直後に、工程Ｓ４−２においてウェハＷの回転を第９の速度Ｖ９まで減速させているので、当該工程Ｓ４−２においてウェハＷ上のレジスト液の拡散を抑制することができる。そうすると、上述したようにレジスト液の吐出終了時に第１のノズル１４３からレジスト液の液滴が落下した場合でも、ウェハＷ上のレジスト液の表面の乱れを軽減し、ウェハＷ上の塗布斑を抑制することができる。したがって、ウェハ面内におけるレジスト液の膜厚均一性をより向上させることができる。

以上の実施の形態では、乾燥工程Ｓ５が予め設定された一定時間行われていたが、少なくとも乾燥工程Ｓ５時に、センサによりウェハＷ上のレジスト液の膜厚を継続的に検出し、膜厚の変動がなくなった時点で乾燥を終了するようにしてもよい。レジスト液が乾燥すると、膜厚変動が収束し一定になることが確認されているので、この方法によれば、乾燥の終点を正確に把握できる。また、かかる場合、例えばレジスト液の種類やウェハＷの乾燥時の回転速度に応じて、個別に乾燥時間を管理することができるので、従前のように乾燥時間を長めに設定する必要がなく、より早くウェハ処理を次の工程に移行できる。この結果、ウェハ処理のスループットを向上できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば以上の実施の形態では、レジスト液の塗布処理を例に採って説明したが、本発明は、レジスト液以外の他の塗布液、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜などを形成する塗布液の塗布処理にも適用できる。また、以上の実施の形態では、ウェハＷに塗布処理を行う例であったが、本発明は、ウェハ以外の例えば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の塗布処理にも適用できる。

１ 塗布現像処理システム
３０〜３２ レジスト塗布装置
１３０ スピンチャック
１４１ 第１のアーム
１４３ 第１のノズル
１４４ ノズル駆動部
１５０ 第２のノズル
１６０ 制御部
Ｗ ウェハ

Claims (16)

1. 基板の塗布処理方法であって、
   基板を加速回転させた状態で、その基板の中心部にノズルから塗布液を吐出して、基板上に塗布液を塗布する第１の工程と、
   その後、基板の回転を減速し、引き続き基板を回転させる第２の工程と、
   その後、基板の回転を加速して、基板上の塗布液を乾燥させる第３の工程と、を有し、
   前記第１の工程では、基板の回転の加速度を第１の加速度、前記第１の加速度よりも大きい第２の加速度、前記第１の加速度よりも大きく且つ前記第２の加速度よりも小さい第３の加速度の順に変化させ、当該基板を常に加速回転させることを特徴とする、塗布処理方法。
2. 前記第１の工程の前に、基板に塗布液の溶剤を吐出し、基板を回転させながら基板上に溶剤を塗布する第４の工程を有し、
   前記第４の工程の後であって前記第１の工程の前に基板の回転を減速させ、
   前記第４の工程における基板の回転速度より低速の回転速度で、前記第１の工程を開始することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。
3. 前記第１の工程の前に、基板に塗布液の溶剤を供給し、基板を回転させながら基板上に溶剤を塗布する第４の工程を有し、
   前記第４の工程における基板の回転速度を維持した状態で、前記第１の工程を開始することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。
4. 前記第１の工程におけるノズルによる塗布液の吐出は、前記第２の工程の途中まで継続して行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の塗布処理方法。
5. 前記第２の工程において、当該第２の工程の途中まで前記塗布液の吐出を行って当該塗布液の吐出を停止した後、基板の回転を減速し、引き続き基板を回転させることを特徴とする、請求項４に記載の塗布処理方法。
6. 前記第２の工程におけるノズルによる塗布液の吐出を終了させる際には、ノズルの移動により塗布液の吐出位置が基板の中心部からずらされることを特徴とする、請求項４又は５に記載の塗布処理方法。
7. 前記ノズルの移動は、前記第１の工程の終了と同時に開始することを特徴とする、請求項６に記載の塗布処理方法。
8. 請求項１〜７のいずかに記載の塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
10. 基板の塗布処理装置であって、
    基板を保持して回転させる回転保持部と、
    基板に塗布液を吐出するノズルと、
    前記回転保持部により基板を加速回転させた状態で、その基板の中心部に前記ノズルから塗布液を吐出して、基板上に塗布液を塗布する第１の工程と、その後、基板の回転を減速し、引き続き基板を回転させる第２の工程と、その後、基板の回転を加速して、基板上の塗布液を乾燥させる第３の工程とを実行し、前記第１の工程では、基板の回転の加速度を第１の加速度、前記第１の加速度よりも大きい第２の加速度、前記第１の加速度よりも大きく且つ前記第２の加速度よりも小さい第３の加速度の順に変化させ、当該基板を常に加速回転させるように、前記回転保持部と前記ノズルの動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
11. 基板に塗布液の溶剤を吐出する他のノズルをさらに有し、
    前記制御部は、前記第１の工程の前に、基板に塗布液の溶剤を吐出し、基板を回転させながら基板上に溶剤を塗布する第４の工程を実行し、前記第４の工程の後であって前記第１の工程の前に基板の回転を減速させ、前記第４の工程における基板の回転速度より低速の回転速度で、前記第１の工程を開始するように、前記回転保持部、前記ノズル及び前記他のノズルの動作を制御することを特徴とする、請求項１０に記載の塗布処理装置。
12. 基板に塗布液の溶剤を吐出する他のノズルをさらに有し、
    前記制御部は、前記第１の工程の前に、基板に塗布液の溶剤を供給し、基板を回転させながら基板上に溶剤を塗布する第４の工程を実行し、前記第４の工程における基板の回転速度を維持した状態で、前記第１の工程を開始するように、前記回転保持部、前記ノズル及び前記他のノズルの動作を制御することを特徴とする、請求項１０に記載の塗布処理装置。
13. 前記第１の工程における前記ノズルによる塗布液の吐出は、前記第２の工程の途中まで継続して行われることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載の塗布処理装置。
14. 前記第２の工程において、当該第２の工程の途中まで前記塗布液の吐出を行って当該塗布液の吐出を停止した後、基板の回転を減速し、引き続き基板を回転させることを特徴とする、請求項１３に記載の塗布処理装置。
15. 前記ノズルを、基板の中心部の上方から基板の径方向に移動させるノズル移動機構をさらに有し、
    前記制御部は、前記第２の工程における前記ノズルによる塗布液の吐出を終了させる際には、前記ノズルを移動させて塗布液の吐出位置を基板の中心部からずらすように、前記回転保持部、前記ノズル及び前記ノズル移動機構の動作を制御することを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の塗布処理装置。
16. 前記ノズルの移動は、前記第１の工程の終了と同時に開始することを特徴とする、請求項１５に記載の塗布処理装置。
    

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