(57)【要約】【課題】少量の塗布液の吐出量で、塗布液を基板表面上に均一に塗布することができる、塗布液塗布装置及び塗布液塗布方法の提供。【解決手段】本発明の実施形態に係る塗布液塗布装置は、基板を搭載する支持台１と、基板２の表面上に塗布液を吐出する塗布液吐出手段４と、を備える。塗布液吐出手段は、ノズル８に塗布液を供給する塗布液供給ライン１０及びバルブ制御部５を有する。塗布液供給ラインは、供給管６と、第１のバルブＶ１と、第２のバルブＶ２と、を有する。第１のバルブは、バルブ制御部からの信号により切り換えられる、塗布液のノズルへの供給を遮断する第１の状態と塗布液をノズルへ供給する第２の状態と、を有する。第２のバルブは、第１のバルブとは独立してバルブ制御部からの信号により切り換えられる、塗布液の流量を減少させる第３の状態と塗布液の流量を維持する第４の状態と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機構を有し、基板を搭載するための支持台と、
前記支持台の回転軸上に沿って、前記支持台に搭載された基板の表面上に塗布液を吐出する塗布液吐出手段と、
を備え、
前記塗布液吐出手段は、
前記基板の前記表面に向かって前記塗布液を吐出するノズルと、
前記ノズルに前記塗布液を供給する少なくとも１つの塗布液供給ラインと、
バルブ制御部と、
バルブ制御情報記憶部と、
を有し、
前記塗布液供給ラインは、
前記ノズルに前記塗布液を供給する供給管と、
前記供給管内の前記塗布液の最大流量を調節する最大流量調節手段と、
前記最大流量調節手段と前記ノズルとの間の前記供給管の一部に設けられ、前記バルブ制御情報記憶部に記憶されているバルブ制御データに基づいた前記バルブ制御部からの信号により切り換えられる、前記供給管内で前記塗布液の前記ノズルへの供給を遮断する第１の状態と前記供給管内で前記塗布液を前記ノズルへ供給する第２の状態と、を有する第１のバルブと、
前記第１のバルブと前記最大流量調節手段との間の前記供給管の一部に設けられ、前記第１のバルブとは独立して、前記バルブ制御情報記憶部に記憶されているバルブ制御データに基づいた前記バルブ制御部からの信号により切り換えられる、前記供給管内の前記塗布液の流量を減少させる第３の状態と前記供給管内の前記塗布液の流量を維持する第４の状態と、を有する第２のバルブと、
を有し、
前記塗布液供給ラインは、前記供給管に沿って前記第２のバルブを複数直列に有し、
前記複数の第２のバルブは、互いに独立して前記バルブ制御部の信号により、前記第３の状態または第４の状態に切り換えられ、
前記塗布液吐出手段は、前記塗布液供給ラインを並列に複数有し、
前記複数の塗布液供給ラインは、前記ノズルに前記塗布液を供給し、
前記複数の塗布液供給ラインでは、互いに独立して前記バルブ制御部の信号により、前記第１のバルブが前記第１の状態若しくは前記第２の状態に、または、前記第２のバルブが前記第３の状態若しくは第４の状態に、切り換えられ、
前記ノズルから吐出される前記塗布液の吐出レートの時間に対するプロファイルは、前記バルブ制御部及び前記バルブ制御情報記憶部により、前記塗布液供給ラインの前記第１のバルブの前記第１の状態若しくは前記第２の状態の切り換え、または前記第２のバルブの前記第３の状態若しくは第４の状態の切り換え、を所定の時間ごとに実施することにより決められる、塗布液塗布装置。
【請求項２】
回転機構を有し、基板を搭載するための支持台と、
前記支持台の回転軸上に沿って、前記支持台に搭載された基板の表面上に塗布液を吐出する塗布液吐出手段と、
を備え、
前記塗布液吐出手段は、
前記基板の前記表面に向かって前記塗布液を吐出するノズルと、
前記ノズルに前記塗布液を供給する少なくとも１つの塗布液供給ラインと、
バルブ制御部と、
バルブ制御情報記憶部と、
を有し、
前記塗布液供給ラインは、
前記ノズルに前記塗布液を供給する供給管と、
前記供給管内の前記塗布液の最大流量を調節する最大流量調節手段と、
前記最大流量調節手段と前記ノズルとの間の前記供給管の一部に設けられ、前記バルブ制御情報記憶部に記憶されているバルブ制御データに基づいた前記バルブ制御部からの信号により切り換えられる、前記供給管内で前記塗布液の前記ノズルへの供給を遮断する第１の状態と前記供給管内で前記塗布液を前記ノズルへ供給する第２の状態と、を有する第１のバルブと、
前記第１のバルブと前記最大流量調節手段との間の前記供給管の一部に設けられ、前記第１のバルブとは独立して、前記バルブ制御情報記憶部に記憶されているバルブ制御データに基づいた前記バルブ制御部からの信号により切り換えられる、前記供給管内の前記塗布液の流量を減少させる第３の状態と前記供給管内の前記塗布液の流量を維持する第４の状態と、を有する第２のバルブと、
を有する、塗布液塗布装置。
【請求項３】
前記塗布液供給ラインは、前記供給管に沿って前記第２のバルブを複数直列に有する請求項２記載の塗布液塗布装置。
【請求項４】
前記複数の第２のバルブは、互いに独立して前記バルブ制御部の信号により、前記第３の状態または第４の状態に切り換えられる、請求項３記載の塗布液塗布装置。
【請求項５】
前記塗布液吐出手段は、前記塗布液供給ラインを並列に複数有し、
前記複数の塗布液供給ラインは、前記ノズルに前記塗布液を供給する請求項２〜４のいずれか１つに記載の塗布液塗布装置。
【請求項６】
前記複数の塗布液供給ラインでは、互いに独立して前記バルブ制御部の信号により、前記第１のバルブが前記第１の状態若しくは前記第２の状態に、または、前記第２のバルブが前記第３の状態若しくは第４の状態に、切り換えられる請求項５記載の塗布液塗布装置。
【請求項７】
前記ノズルから吐出される前記塗布液の時間に対する吐出レートプロファイルは、前記バルブ制御部及び前記バルブ制御情報記憶部により、前記塗布液供給ラインの前記第１のバルブの前記第１の状態若しくは前記第２の状態の切り換え、または前記第２のバルブの前記第３の状態若しくは第４の状態の切り換え、を所定の時間ごとに実施することにより決められる請求項２〜６のいずれか１つに記載の塗布液塗布装置。
【請求項８】
回転機構を有し、基板を搭載するための支持台と、前記支持台の回転軸上に沿って、前記支持台に搭載された前記基板の表面上に塗布液を吐出する塗布液吐出手段と、を備えた塗布液塗布装置を用いて、前記基板の前記表面上に前記塗布液を塗布する方法において、
前記支持台を回転させて第１の回転速度に達するように加速させるとともに、前記塗布液吐出手段から前記基板の前記表面上に前記塗布液を第１の吐出レートで第１の時間吐出する工程と、
前記支持台の前記第１の回転速度を維持し、前記第１の吐出レートから前記第１の吐出レートより低い第２の吐出レートに遷移させながら、前記塗布液を前記塗布液吐出手段から前記基板の前記表面上に第２の時間吐出する工程と、
前記塗布液を前記塗布液吐出手段から前記基板の前記表面上に前記第２の吐出レートで第３の時間吐出する工程と、
前記塗布液吐出手段から前記塗布液の吐出を停止し、前記支持台の回転を停止する工程と、
を備えた塗布液塗布方法。
【請求項９】
前記塗布液吐出手段は、
前記基板の前記表面に向かって前記塗布液を吐出するノズルと、
前記ノズルに前記塗布液を供給する少なくとも１つの塗布液供給ラインと、
バルブ制御部と、
を有し、
前記塗布液供給ラインは、
前記ノズルに前記塗布液を供給する供給管と、
前記供給管内の前記塗布液の最大流量を調節する最大流量調節手段と、
前記最大流量調節手段と前記ノズルとの間の前記供給管の一部に設けられ、前記バルブ制御部からの信号により切り換えられる、前記供給管内で前記塗布液の前記ノズルへの供給を遮断する第１の状態と前記供給管内で前記塗布液を前記ノズルへ供給する第２の状態と、を有する第１のバルブと、
前記第１のバルブと前記最大流量調節手段との間の前記供給管の一部に設けられ、前記第１のバルブとは独立して前記バルブ制御部からの信号により切り換えられる、前記供給管内の前記塗布液の流量を減少させる第３の状態と前記供給管内の前記塗布液の流量を維持する第４の状態と、を有する第２のバルブと、
を有し、
前記第１の吐出レートから前記第１の吐出レートより低い前記第２の吐出レートに遷移させながら、前記塗布液を前記塗布液吐出手段から前記基板の前記表面上に前記第２の時間吐出する前記工程では、前記第２の時間内で、前記バルブ制御部により、前記塗布液供給ラインの前記第１のバルブの前記第１の状態若しくは前記第２の状態の切り換え、または前記第２のバルブの前記第３の状態若しくは第４の状態の切り換え、を所定の時間ごとに実施することにより、前記吐出液は前記第１の吐出レートから前記第２の吐出レートに遷移しながら前記ノズルから吐出される請求項８記載の塗布液塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、塗布液塗布装置及び塗布液塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスのうちのリソグラフィ工程では、フォトレジスト液が回転する基板上に吐出されて、フォトレジスト液が基板の回転による遠心力で基板表面上を拡散する。これにより、フォトレジスト液が基板表面上に塗布される。基板は、半導体基板、ガラス基板、サファイア基板、その他絶縁体基板等が用いられる。このリソグラフィ工程は、半導体装置の製造方法に用いられるだけでなく、フォトマスク、液晶表示器、光ディスクなどの製造方法にも用いられる。すなわち、フォトレジスト液は、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示器用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板上に、半導体装置の製造工程と同様に塗布される。また、リソグラフィ工程では、フォトレジスト液以外に、現像液、リンス液等の薬液も基板表面上に塗布される。製造コスト削減のため、これら薬液の基板上への吐出量の削減が望まれる。特に、フォトレジスト液は高価なため、製造コスト削減のためにフォトレジスト液の使用量削減が望まれる。しかしながら、フォトレジスト液の基板上への吐出量を減らすと、フォトレジスト液が基板表面上に均一に塗布されないという問題を生じる。他の薬液に関しても同様である。少量のフォトレジスト液の吐出量で、フォトレジスト液を基板表面上に均一に塗布することができる、塗布液塗布装置及び塗布液塗布方法が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
少量の塗布液の吐出量で、塗布液を基板表面上に均一に塗布することができる、塗布液塗布装置及び塗布液塗布方法の提供。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態に係る塗布液塗布装置は、回転機構を有し基板を搭載するための支持台と、支持台の回転軸上に沿って支持台に搭載された基板の表面上に塗布液を吐出する塗布液吐出手段と、を備える。塗布液吐出手段は、基板の表面に向かって塗布液を吐出するノズルと、ノズルに塗布液を供給する少なくとも１つの塗布液供給ラインと、バルブ制御部と、バルブ制御情報記憶部と、を有する。塗布液供給ラインは、ノズルに塗布液を供給する供給管と、供給管内の塗布液の最大流量調節手段と、第１のバルブと、第２のバルブと、を有する。第１のバルブは、最大流量調節手段とノズルとの間の供給管の一部に設けられる。第１のバルブは、バルブ制御情報記憶部に記憶されているバルブ制御データに基づいたバルブ制御部からの信号により切り換えられ、供給管内で塗布液の前記ノズルへの供給を遮断する第１の状態と供給管内で塗布液をノズルへ供給する第２の状態と、を有する。第２のバルブは、第１のバルブと最大流量調節手段との間の供給管の一部に設けられる。第２のバルブは、第１のバルブとは独立して、バルブ制御情報記憶部に記憶されているバルブ制御データに基づいたバルブ制御部からの信号により切り換えられ、供給管内の塗布液の流量を減少させる第３の状態と供給管内の塗布液の流量を維持する第４の状態と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る塗布液塗布装置の模式的構成図。
【図２】第１の実施形態に係る塗布液塗布装置により吐出される塗布液の吐出レートの時間に対するプロファイルの一例。
【図３】第１の実施形態に係る塗布液塗布装置により吐出される塗布液の吐出レートの時間に対するプロファイルの別の一例。
【図４】第１の実施形態に係る塗布液塗布装置を用いた塗布液塗布方法を説明する図。
【図５】比較例に係る塗布装置を用いた塗布液塗布方法を説明する図。
【図６】第１の実施形態及び比較例に係るフォトレジスト膜の膜厚均一性を模式的に比較した図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。実施形態中の説明で使用する図は、説明を容易にするための模式的なものであり、図中の各要素の形状、寸法、大小関係などは、実際の実施においては必ずしも図に示されたとおりとは限らず、本発明の効果が得られる範囲内で適宜変更可能である。実施の形態は、半導体製造プロセスのリソグラフィ工程を例に説明するが、フォトマスク、液晶表示器、光ディスクなどの製造工程に適用可能である。また、実施の形態は、塗布液が、一例として、フォトレジスト液である場合で説明されるが、塗布液が、現像液、リンス液等の薬液である場合でも、実施形態は適用可能である。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態に係る塗布液塗布装置及び塗布液塗布方法を説明する。図１は本実施形態に係る塗布液塗布装置の要部の概要を示す模式的構成図である。図２は、本実施形態に係る塗布液塗布装置により基板表面上に吐出される塗布液の吐出レートの時間に対するプロファイルの一例である。図３は、本実施形態に係る塗布液塗布装置により基板表面上に吐出される塗布液の吐出レートの時間に対するプロファイルの別の一例である。図４は、本実施形態に係る塗布液塗布装置を用いた塗布液塗布方法を説明する図である。図５は、比較例に係る塗布液塗布装置を用いた塗布液塗布方法を説明する図である。図６は、本実施形態及び比較例に係るフォトレジスト膜の膜厚均一性を模式的に比較した図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係る塗布液塗布装置は、基板２を搭載するための支持台１と、塗布液吐出手段４と、を備える。支持台１は、回転機構を有し、図示しない回転制御部により回転速度が制御される。塗布液吐出手段４は、支持台１に搭載された基板２の表面上に塗布液３を吐出する。
【００１０】
塗布液吐出手段４は、ノズル８と、少なくとも１つの塗布液供給ライン１０と、バルブ制御部５と、バルブ制御情報記憶部３０と、を有する。本実施形態に係る塗布液塗布装置は、一例として、塗布液供給ライン１０及び塗布液供給ライン２０の、２つの塗布液供給ラインを有する。塗布液供給ライン１０及び塗布液供給ライン２０は、並列にノズル８に接続される。ノズル８は、基板２の表面に向かって塗布液３を吐出する。
【００１１】
塗布液供給ライン１０及び塗布液供給ライン２０は、ノズル８に塗布液３を供給する。塗布液供給ライン１０は、ノズル８に塗布液３を供給する供給管６と、供給管６内の塗布液３の最大流量を調節する最大流量調節手段Ｃ１と、第１のバルブＶ１と、第２のバルブＶ２と、を有する。
【００１２】
供給管６内の塗布液３の最大流量を調節する最大流量調節手段Ｃ１は、例えば、塗布液３が充填された図示しない充填容器から供給管６に塗布液３を供給するポンプである。しかしながら、これに限定されない。供給管６内の塗布液３の流量を制御することができるものであればよく、例えば、充填容器と供給管６との間に設けられ、バルブの開いた度合いを表すバルブの開度により塗布液３の流量を制御するバルブでもよい。
【００１３】
第１のバルブＶ１は、最大流量調節手段Ｃ１とノズル８との間の供給管６の一部に設けられる。第１のバルブＶ１は、バルブ制御情報記憶部３０に記憶されているバルブ制御データに基づいて、バルブ制御部５からの信号により切り換えられる、第１の状態及び第２の状態を有する。第１のバルブＶ１が第１の状態のとき、第１のバルブＶ１は全閉となり、供給管６内で塗布液３のノズル８への供給が遮断される。第１のバルブが第２の状態のとき、第１のバルブＶ１は全開となり、後述の第２のバルブＶ２が無いとした場合は、塗布液３が、最大流量調節手段Ｃ１により調節された最大流量で、供給管６内でノズル８へ供給される。すなわち、第１のバルブが第２の状態のとき、供給管６内の塗布液３の流量が維持される。
【００１４】
第２のバルブＶ２は、第１のバルブＶ１とは独立して、バルブ制御情報記憶部３０に記憶されているバルブ制御データに基づいて、バルブ制御部５からの信号により切り換えられる、第３の状態及び第４の状態を有する。第２のバルブが第３の状態のとき、バルブの開度に応じて、第２のバルブＶ２により、供給管６内の塗布液の流量が減少する。第２のバルブが第４の状態のとき、第２のバルブは全開となり、前述の第１のバルブＶ１が無いとした場合は、塗布液３が、最大流量調節手段Ｃ１により調節された最大流量で、供給管６よりノズル８へ供給される。言い換えると、第２のバルブが第４の状態のとき、前述の第１のバルブＶ１が無いとした場合は、供給管６内の塗布液３の流量が維持される。すなわち、第２のバルブＶ２が第３の状態のとき、供給管６の塗布液３の流量は低くなり、第２のバルブが第４の状態のとき、供給管６の塗布液３の流量は高くなる。
【００１５】
塗布液供給ライン２０も、塗布液供給ライン１０と同様に、ノズル８に塗布液３を供給する供給管７と、供給管７内の塗布液３の最大流量を調節する最大流量調節手段Ｃ２と、第１のバルブＶ３と、第２のバルブＶ４と、を有する。最大流量調節手段Ｃ２は、塗布液供給ライン１０の最大流量調節手段Ｃ１と同様のものであり、同様な働きをする。第１のバルブＶ３及び第２のバルブＶ４は、それぞれ、第１の塗布液供給ライン１０の第１のバルブＶ１及び第２のバルブＶ２と同様のものであり、同様の働きをする。
【００１６】
本実施形態に係る塗布液塗布装置の塗布液吐出手段４は、上述したように、第１の塗布液供給ライン１０と第２の塗布液供給ライン２０とを並列に有する。第１の塗布液供給ライン１０に設けられた第１のバルブＶ１及び第２のバルブＶ２、並びに第２の塗布液供給ライン２０に設けられた第１のバルブＶ３及び第２のバルブＶ４は、それぞれ、独立にバルブ制御部５により制御される。従って、第１の塗布液供給ライン１０の第１のバルブＶ１及び第２の塗布液供給ライン２０の第１のバルブＶ３は、それぞれ、独立して、第１の状態または第２の状態となることができる。同様に、第１の塗布液供給ライン１０の第２のバルブＶ２及び第２の塗布液供給ライン２０の第２のバルブＶ４は、それぞれ、独立して、第３の状態または第４の状態となることができる。
【００１７】
第１の塗布液供給ライン１０では、第１のバルブＶ１を第１の状態または第２の状態とし、第２のバルブＶ２を第３の状態または第４の状態とすることにより、塗布液の流量Ｒ１を、ゼロから最大流量調節手段Ｃ１により調節された最大流量まで、離散的に変化させることができる。同様にして、第２の塗布液供給ライン２０では、第１のバルブＶ３を第１の状態または第２の状態とし、第２のバルブＶ４を第３の状態または第４の状態とすることにより、塗布液の流量Ｒ２を、ゼロから最大流量調節手段Ｃ２により調節された最大流量まで、離散的に変化させることができる。
【００１８】
第１の塗布液供給ライン１０により供給される塗布液３と第２の塗布液供給ライン２０により供給される塗布液３とが合流してノズル８から吐出される。ノズル８から吐出される塗布液の吐出レートＲ３は、第１の塗布液供給ライン１０の塗布液３の流量Ｒ１及び第２の塗布液供給ライン２０の塗布液３の流量Ｒ２の和となる。
【００１９】
第１の塗布液供給ライン１０及び第２の塗布液供給ライン２０の各バルブＶ１〜Ｖ４の状態の組み合わせを時間に対して変更することにより、塗布液吐出手段４から吐出される塗布液の吐出レートの時間に対するプロファイルを任意に作り出すことができる。表１に、各バルブＶ１〜Ｖ４の状態を時間に対して変更した一例を示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
ここで、第１の塗布液供給ライン１０の第１のバルブＶ１及び第２の塗布液供給ラインの第１のバルブＶ３において、バルブが全閉となった第１の状態をＯＦＦで表し、バルブが全開となった第２の状態をＯＮで表した。第１の塗布液供給ライン１０の第２のバルブＶ２及び第２の塗布液供給ラインの第２のバルブＶ４において、バルブが所定の開度で開いた状態である第３の状態をＬＯＷで表し、バルブが全開となった状態である第４の状態をＨＩＧＨで表した。バルブの開度が０％で全閉を表し、バルブの開度が１００％で全開を表す。
【００２２】
説明を容易にするために、最大流量調節手段Ｃ１により調節された第１の塗布液供給ライン１０の最大流量と、最大流量調節手段Ｃ２により調節された第２の塗布液供給ライン２０の最大流量とは、同一流量であるものとする。また、第１の塗布液供給ライン１０の第１のバルブＶ１がＯＮの状態で、第２のバルブＶ２がＨＩＧＨの状態からＬＯＷの状態に切り替わると、第１の供給ラインの塗布液３の流量Ｒ１は、第１の塗布液供給ライン１０内の最大流量の７５％減少するものとする。第２の塗布液供給ライン２０の第２のバルブＶ４に関しても同様である。すなわち、第２のバルブＶ２またはＶ４が単独でＨＩＧＨの状態からＬＯＷの状態に切り替わると、ノズル８から吐出される塗布液の吐出レートＲ３は、ノズル８から吐出される塗布液３の最大吐出レートの３７．５％減少する。
【００２３】
また、第１の塗布液供給ラインにおいて、第２のバルブＶ２がＬＯＷの状態で、第１のバルブＶ１がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わると、第１の塗布液供給ライン１０が遮断されるため、第１の塗布液供給ラインの塗布液３の流量Ｒ１は、第１の塗布液供給ライン１０の最大流量の残りの２５％が減少する。第２の塗布液供給ライン２０の第１のバルブＶ３に関しても同様である。すなわち、第１の塗布液供給ライン１０の第２のバルブＶ２がＬＯＷの状態で、第１のバルブＶ１がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わると、ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートＲ３は、ノズル８から吐出される塗布液３の最大吐出レートの１２．５％減少する。第２の塗布液供給ライン２０の第２のバルブＶ４がＬＯＷの状態で、第１のバルブＶ３がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わった場合も同様に、ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートＲ３は、ノズル８から吐出される塗布液３の最大吐出レートの１２．５％減少する。
【００２４】
表１に示したように各時間ごとに各バルブＶ１〜Ｖ４の状態を実施しすることにより、図２に示したように、塗布液供給手段４より基板２の表面上に吐出される塗布液３の時間に対する吐出レートプロファイルが得られる。グラフの横軸は時間で、縦軸はノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートである。吐出レートは、ノズル８から吐出される塗布液の最大吐出レートに対する割合で表した。ノズル８から吐出される塗布液の最大吐出レートに対する割合を、表１にも示した。ノズル８から吐出される塗布液３の最大吐出レートとは、第１の塗布液供給ライン１０内の塗布液３の最大流量と第２の塗布液供給ライン２０内の塗布液３の最大流量との和であり、第１の塗布液供給ライン１０内の塗布液の最大流量の２倍である。
【００２５】
ここで、破線の棒グラフで示した量は、第１の塗布液供給ライン１０及び第２の塗布液供給ライン２０のそれぞれのバルブＶ１〜Ｖ４の状態を変化させた時の、ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートの減少量を表す。また、実線のグラフは、バルブＶ１〜Ｖ４の状態変化により、実際にノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートの時間に対する変化、すなわち、時間に対するプロファイルである。
【００２６】
表１に示したように、時刻ｔ０では、本実施形態に係る塗布液塗布装置の塗布液供給手段４の各バルブＶ１〜Ｖ４は、全て全開状態である。すなわち、第１の塗布液供給ライン１０の第１のバルブＶ１及び第２の塗布液供給ライン２０の第１のバルブＶ３は、ともに、ＯＮの状態であり、第１の塗布液供給ラインの第２のバルブＶ２及び第２の塗布液供給ライン２０の第２のバルブＶ４は、ともに、ＨＩＧＨの状態である。このときの塗布液３の吐出レートを第１の吐出レートとする。なお、時刻ｔ０より前の初期状態では、少なくともバルブＶ１及びバルブＶ３は、全て全閉状態である。バルブＶ２及びバルブＶ４は、ＨＩＧＨの状態またはＬＯＷの状態である。
【００２７】
次に、時刻ｔ１において、第２の塗布液供給ライン２０の第２のバルブＶ４をＨＩＧＨの状態からＬＯＷの状態に切り換える。ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートの設定は、表１及び図２に示したように、最大吐出レートの６２．５％になる。従って、ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートが１００％の第１の吐出レートである状態を（ｔ１−ｔ０）の時間だけ維持したことになる。塗布液３が、塗布液吐出手段４から基板２の表面上に第１の吐出レートで（ｔ１−ｔ０）の第１の時間吐出される。実際のノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートは、時間ｔ０で急峻に立ち上がるが、少し遅れて第１の吐出レートに達する。
【００２８】
次に、時刻ｔ２において、第１の塗布液供給ライン１０の第２のバルブＶ２をＨＩＧＨの状態からＬＯＷの状態に切り換える。ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートの設定は、最大吐出レートの２５％になる。すなわち、ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートが６２．５％の状態を（ｔ２−ｔ１）の時間だけ維持したことになる。実際のノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートは、時間ｔ１で急峻に立ち下がるが、少し遅れて最大吐出レートの６２．５％の吐出レートに達する。
【００２９】
次に、時刻ｔ３において、第２の塗布液供給ライン２０の第１のバルブＶ３をＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り換える。ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートの設定は、第２の吐出レートである、最大吐出レートの１２．５％になる。すなわち、ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートが２５％の状態を（ｔ３−ｔ２）の時間だけ維持したことになる。実際のノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートは、時間ｔ２で急峻に立ち下がるが、少し遅れて最大吐出レートの２５％に達する。ノズル８から吐出される塗布液３の塗布レートの時間に対するプロファイルは、第１の吐出レート（１００％）から第２の吐出レート（１２．５％）に遷移する遷移領域を有する。すなわち、遷移領域では、塗布液３は、第１の吐出レートから第２の吐出レートに遷移しながら（ｔ３−ｔ１）の第２の時間、塗布液吐出手段４から基板２の表面上に吐出される。
【００３０】
次に、時刻ｔ４において、第１の塗布液供給ライン１０の第１のバルブＶ１をＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り換える。ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートの設定は、第２の吐出レートからゼロになる。すなわち、ノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートが１２．５％の第２の吐出レートである状態を（ｔ４−ｔ３）の時間だけ維持したことになる。塗布液３は、第２の吐出レートで（ｔ４−ｔ３）の第３の時間、塗布液吐出手段４から基板２の表面上に吐出される。実際のノズル８から吐出される塗布液３の吐出レートは、時間ｔ４で急峻に立ち下がるが、少し遅れてゼロになる。
【００３１】
塗布液供給手段４から吐出される塗布液３の吐出レートの時間に対するプロファイルは、図２に示したとおり、ｔ１〜ｔ４の時間設定、第２のバルブＶ２及びＶ４の第３の状態（ＬＯＷの状態）における開度、及び最大流量調節手段Ｃ１及びＣ２により調整される第１の塗布液供給ライン及び第２の塗布液供給ライン内の塗布液３の最大流量等を、それぞれ、適宜変更することにより、任意のプロファイルに変更することができる。
【００３２】
次に、塗布液供給手段４より基板２の表面上に吐出される塗布液３の吐出レートの時間に対するプロファイルの、本実施形態に係る塗布液塗布装置を用いた別の設定例を表２及び図３に示した。表２に示したように、本設定例では、第１の塗布液供給ライン１０の第２のバルブＶ２をＨＩＧＨの状態からＬＯＷの状態に切り換える時間と、第２の塗布液供給ライン２０の第１のバルブＶ３をＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り換える時間とを入れ替えてある。すなわち、時間ｔ２において、第２の塗布液供給ライン２０の第１のバルブＶ３が、第１の塗布液供給ライン１０の第２のバルブＶ２より先に、ＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わる。その後、時間ｔ３において、第１の塗布液供給ライン１０の第２のバルブＶ２が、ＨＩＧＨの状態からＬＯＷの状態に切り替わる。この点で、塗布液供給手段４の塗布液３の吐出レートの本設定例は、前述の設定例に対して相異する。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
表２に示したように、バルブＶ１〜Ｖ４を各時間に対して設定することにより、図３に示したように、塗布液供給手段４から吐出される塗布液３の吐出レートの時間に対するプロファイルが得られる。図３の塗布液３の吐出レートのプロファイルの方が、図２の塗布液３の吐出レートのプロファイルに比べて、第１の吐出レートから第２の吐出レートへの遷移が緩やかになっている。
【００３５】
本実施形態に係る塗布液塗布装置は、前述したように、塗布液供給手段４に第１の塗布液供給ライン１０と第２の塗布液供給ライン２０とを有する。本発明の実施形態は、これに限定されることなく、塗布液供給手段４は、複数の塗布液供給ラインを有することが可能である。
【００３６】
また、本実施形態に係る塗布液塗布装置は、前述したように、１つの塗布液供給ラインに第２のバルブＶ２（またはＶ４）を１つ有する。しかしながら、本発明の実施形態はこれに限定されない。１つの塗布液供給ラインは、複数の第２のバルブＶ２を直列に有することが可能である。
【００３７】
塗布液塗布装置において、塗布液供給手段４が複数の塗布液供給ラインを有し、各塗布液供給ラインが、第１のバルブＶ１（またはＶ３）と最大流量設定手段Ｃ１（またはＣ２）との間に直列に接続された複数の第２のバルブＶ２（またはＶ４）を有することによって、図２または図３に示された塗布液供給手段４から吐出される塗布液３の吐出レートの時間に対するプロファイルを、さらにきめ細かな形状にすることができる。特に、塗布液供給手段４から吐出される塗布液３の吐出レートが、離散的でなく連続的に且つなめらかに、第１の吐出レートから第２の吐出レートへ遷移するようにすることが可能となる。これにより、塗布液３を塗布液供給手段４から基板２の表面上に効率よく無駄を省いて吐出することが可能となる。
【００３８】
次に、図４〜図６を参照しながら、本実施形態に係る塗布液塗布装置を用いて、塗布液を基板２の表面上に塗布する方法において説明する。塗布液塗布方法は、例として、塗布液としてフォトレジストを用いた場合で説明される。
【００３９】
図４に示したように、本実施形態に係る塗布液塗布装置を用いて、回転する支持台１上に搭載された基板２の表面上にフォトレジスト３を塗布する。
【００４０】
第１の工程では、支持台１を、例えば、処理開始から０．４秒経過時から回転させる。支持台の回転速度が第１の回転速度、例えば、３０００ｒｐｍになるように支持台の回転を急激に加速させる。本実施形態では、支持台１の回転速度は、０．４秒で３０００ｒｐｍに達する。支持台の第１の回転速度は、基板２の表面上に塗布されるフォトレジスト３の膜厚に応じて決定されるが、例えば、２５００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの間で決定される。
【００４１】
ここで、支持台１が回転してから第１の回転速度に達するまでの間に、例えば、処理開始から０．５秒経過時に、塗布液吐出手段４から基板２の表面上にフォトレジスト３が吐出され始める。前述したように、塗布液吐出手段４の第１のバルブ及び第２のバルブＶ１〜Ｖ４を全開にすることにより、フォトレジスト３が塗布液吐出手段４から基板２の表面上に吐出される。フォトレジスト３の吐出レートは、約０．２秒間で第１の吐出レートである０．０５８ｍｌ／秒に達する。その後、フォトレジスト３の吐出レートは、処理開始から０．９秒経過時まで、第１の吐出レートに０．２秒間保持される。フォトレジスト３は、塗布液吐出手段４により基板２の表面上に、第１の吐出レートで、第１の時間（０．４秒間）吐出される。
【００４２】
ここで、フォトレジスト３は、支持台１の回転速度が２０００ｒｐｍ以下で吐出され始めることが望ましい。フォトレジスト３がこれ以上の回転速度で回転する基板２の表面上に滴下されると、フォトレジスト３は、遠心力が強すぎて、基板２の表面からはじき飛ばされてしまう。本実施形態では、支持台１の回転速度が、例えば、約５００ｒｐｍとなった時にフォトレジスト３が基板２の表面に滴下される。
【００４３】
支持台１は、回転速度が第１の回転速度に向かって急激に加速されているので、フォトレジスト３は、基板２の表面上で急激に外周に向かって広がる。このとき、フォトレジスト３の吐出レートが低すぎると、基板２の表面上でフォトレジスト３の供給バランスがくずれるため、フォトレジスト３の塗布ムラが発生する。第１の工程では、フォトレジスト３が基板２の表面を一様に覆うために十分な第１の吐出レートで、フォトレジスト３は、塗布液供給手段４から基板２の表面上に吐出される。
【００４４】
次に、第２の工程では、支持台１の回転速度を上記第１の回転速度に維持しながら、塗布液供給手段４から吐出されるフォトレジスト３の吐出レートを、第２の時間かけて第１の吐出レートから第２の吐出レートに遷移させ、フォトレジスト３を基板２の表面上に吐出する。本実施形態では、第２の吐出レートは、例えば、０．００８ｍｌ／秒である。具体的には、処理開始から０．９秒経過時、塗布液供給手段４の第２の塗布液供給ライン２０の第２のバルブＶ４をＨＩＧＨの状態からＬＯＷの状態に切り換える。処理開始から１．０秒経過時、第２の塗布液供給ライン２０の第１のバルブＶ３をＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り換える。処理開始から１．１秒経過時、第１の塗布液供給ライン１０の第２のバルブＶ２をＨＩＧＨの状態からＬＯＷの状態に切り換える。以上のバルブ状態の変化により、フォトレジスト３の吐出レートが、第２の時間（０．２秒間）をかけて第１の吐出レートから第２の吐出レートに遷移しながら、フォトレジスト３は基板２の表面上に吐出される。
【００４５】
次に、第３の工程では、支持台１の回転速度は第１の回転速度に維持されたまま、かつ、フォトレジスト３の吐出レートは第２の吐出レートである０．００８ｍｌ／秒に維持されたまま、フォトレジスト３が、処理開始から２．３秒経過するまでの第３の時間（１．２秒間）基板２の表面上に吐出される。第１の工程で、フォトレジスト３は、基板２の表面上に全面に均一に塗布されており、フォトレジスト３が広がり易い表面状態になっている。このため、第３の工程では、第１の吐出レートより低い第２の吐出レートで、基板２の表面全面に均一に膜を成長させることができる。
【００４６】
第１の工程では、フォトレジスト３は基板２の表面上を拡散しにくいため、フォトレジスト３の吐出レートを高くする必要がある。しかしながら、第３の工程では、上述したように、基板２の表面上に塗布されたフォトレジスト３上に吐出されたフォトレジスト３は、基板２の表面上を広がり易い。そのため、フォトレジストの無駄を省くために、フォトレジスト３の第２の吐出レートは、基板２の表面上に塗布されたフォトレジスト３の膜厚を均一に維持するために必要最小限のレートに設定される。この吐出レートは、第１の吐出レートに比べて遙かに低い。
【００４７】
次に、第４の工程では、塗布液吐出手段４からフォトレジスト３の吐出を停止し、支持台１の回転を停止する。
【００４８】
以上のようにして、本実施形態に係る塗布液塗布装置を用いてフォトレジスト３を基板２の表面上に塗布する。上記本実施形態に係る塗布液塗布装置を用いた塗布液塗布方法（以下、本実施形態に係る塗布液塗布方法）では、第１の工程で、支持台１の回転速度が第１の回転速度に向かって加速中に、フォトレジスト３が第１の吐出レートで吐出されるように吐出され始める。第１の吐出レートは、フォトレジスト３が基板２の表面を覆うのに十分な吐出レートである。
【００４９】
初期の段階で、フォトレジスト３を高い吐出レートで基板２の表面上に吐出することにより、フォトレジスト３が基板２の表面を均一に覆う。この後、第２の工程で、フォトレジスト３の吐出レートを第２の吐出レートまで減少させる。第２の吐出レートは、基板２の表面上に塗布されたフォトレジストの膜厚を均一に維持するために必要最小限の吐出レートである。この後、第３の工程でフォトレジスト３を第２の吐出レートで吐出しながら基板２の表面上に塗布されたフォトレジスト３の膜厚を均一にする。
【００５０】
このようにフォトレジスト３を塗布液供給手段４により供給することにより、少量のフォトレジスト３の吐出量で、基板２の表面上にフォトレジスト３を塗布することが可能となる。
【００５１】
次に、比較例に係る塗布液塗布方法を図５を参照しながら説明する。比較例に係る塗布液塗布方法においても、支持台１の回転速度の時間に対するプロファイルは上記本実施形態に係る塗布液塗布方法と同じである。また、フォトレジスト３の吐出も、支持台１が第１の回転速度に向かって加速している途中で開始される。しかしながら、フォトレジスト３の吐出レートは、０．０２３ｍｌ／秒で一定である。比較例に係る塗布液塗布方法におけるフォトレジスト３の吐出レートの時間に対するプロファイルは、本実施形態に係る塗布液塗布方法におけるものと違い、第１の吐出レートで塗布液を吐出する工程、第１の吐出レートから第２の吐出レートに塗布液の吐出レートを遷移させる工程、及び第２の吐出レートで塗布液を吐出する工程を有しない。
【００５２】
比較例に係る塗布液塗布方法では、一定のフォトレジスト３の吐出レートでフォトレジスト３を吐出して、基板２の表面上にフォトレジスト３を塗布する。このときのフォトレジスト３の吐出レートは、フォトレジスト３の無駄を省くため、フォトレジスト３が基板２の表面を覆うために必要最小限の吐出レートである。このため、フォトレジスト３が基板２の表面に塗布される初期段階で、フォトレジスト３の膜厚にムラを生じたままフォトレジスト３が基板２の表面上に塗布される。膜厚ムラを抑制するためには、フォトレジストの吐出レートを高くしなければならない。比較例に係る塗布液塗布方法では、本実施形態に係る塗布液塗布方法と比べて、同一のフォトレジスト３の使用量では、基板２の表面上に塗布されたフォトレジスト３の膜厚は均一性に劣ってしまう。
【００５３】
図６に、本実施形態に係る塗布液塗布方法により基板２の表面上に塗布されたフォトレジストの膜厚分布と、比較例に係る塗布液塗布方法により基板２の表面上に塗布されたフォトレジストの膜厚分布とを模式的に比較した。同一のフォトレジスト３の使用量の場合は、比較例に係る塗布液塗布方法では、基板の中心付近から少し外側に離れた領域、及び基板の最外周の領域でフォトレジスト３の膜厚が小さくなってしまう。これは、基板２の表面にフォトレジスト３が塗布された初期の段階では、フォトレジストの供給不足による膜厚のムラが発生するためである。
【００５４】
これに対して、本実施形態に係る塗布液塗布方法では、基板２の表面にフォトレジスト３が塗布された初期の段階において、フォトレジスト３の吐出レートを十分に高くしているため、フォトレジスト３の供給不足が発生しない。そのため、フォトレジスト３の膜厚のムラがほとんど発生しない。フォトレジスト３が基板２の表面を覆った後は、フォトレジスト３の膜厚の均一性を維持するためのフォトレジスト３の吐出レートは、前述したように遙かに低くすることができる。このため、本実施形態では、フォトレジスト３の第２の吐出量を第１の吐出量に比べて遙かに低くしている。また、フォトレジスト３を第２の吐出レートで吐出する時間の方が第１の吐出レートで吐出する時間より長い。この結果、本実施形態に係る塗布液塗布方法では、少量のフォトレジストの吐出量または使用量で、フォトレジスト３を基板２の表面上に均一に塗布することができる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１  支持台
２  基板
３  塗布液
４  塗布液吐出手段
５  バルブ制御部
６  第１の供給管
７  第２の供給管
８  ノズル
１０  第１の塗布液供給ライン
２０  第２の塗布液供給ライン
３０  バルブ制御情報記憶部
Ｃ１、Ｃ２  塗布液の最大流量調節手段
Ｖ１〜Ｖ４  バルブ
Ｒ１  第１の供給管内の塗布液の流量
Ｒ２  第２の供給管内の塗布液の流量
Ｒ３  塗布液吐出レート
【図１】
2014171978.tif 000005
【図２】
2014171978.tif 000006
【図３】
2014171978.tif 000007
【図４】
2014171978.tif 000008
【図５】
2014171978.tif 000009
【図６】
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