(57)【要約】【課題】ウエハＷにスピンコーティングにより塗布膜を形成するにあたり、平坦性の高い塗布膜を得ることのできる技術を提供することにある。またこの技術を利用することにより、基板の周縁露光を良好に行うことができる基板処理方法及び基板処理装置を提供すること。【解決手段】  ウエハＷにスピンコーティングを行ったときにウエハＷの周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に溶剤を供給し、溶剤の供給部位をウエハＷの中心部寄りに移動させている。ウエハＷを回転させたときに塗布膜は周縁に近いほど多くの溶剤が供給されていて粘度が下がっていることから、盛り上がり部分３９の流動性が高くなる。このためウエハＷの回転による振り切り処理により、周縁部においても平坦性の高い塗布膜が得られると共に、塗布膜の平坦化を行うときに盛り上がり部分３９に気泡が入りにくくなる。【選択図】図３
2014011420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
その後、基板の中心部に供給された塗布液を基板の回転による遠心力により広げて当該基板に塗布膜を形成する工程と、
この工程により基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に、基板が回転している状態で、溶剤ノズルから溶剤を供給すると共に当該盛り上がり部分に沿って溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させ、これにより当該盛り上がり部分の粘度を下げる工程と、
続いて基板を回転させて前記盛り上がり部分を振り切って平坦化する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。
【請求項２】
前記盛り上がり部分の粘度を下げる工程における溶剤ノズルの吐出口は、真下または真下よりも基板の径方向外側に向いていることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成方法。
【請求項３】
前記盛り上がり部分を振り切って平坦化する工程における基板の回転数は、１０００ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の塗布膜形成方法。
【請求項４】
前記塗布液の粘度は、１００ｃｐ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
【請求項５】
前記盛り上がり部分の粘度を下げる工程における基板の回転速度は、１００ｒｐｍ以上、３００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
【請求項６】
前記塗布膜の目標膜厚は、２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
【請求項７】
前記塗布膜は、円形の基板に形成された感光性の膜であって、パターン露光を行った後の基板に対して現像を行う基板処理方法において、
感光性の膜を得るための塗布液を用いて請求項１ないし６のいずれか一項に記載した塗布膜形成方法を実施する工程と、
現像液により基板の周縁部の塗布膜を除去するために、基板を回転させて前記盛り上がり部分を振り切って平坦化した後、基板の周縁部の塗布膜に全周に亘って露光する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。
【請求項８】
水平に保持された基板に対して、処理液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし７のいずれか一項に記載された塗布膜形成方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項９】
円形の基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
基板に塗布膜を形成するために塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
前記塗布膜の粘度を下げるための溶剤を基板に供給する溶剤ノズルと、
基板の中心部に塗布液を供給すると共に基板を回転させて遠心力により塗布液を広げて基板に塗布膜を形成するステップと、このステップにより基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に、基板が回転している状態で、溶剤ノズルから溶剤を供給すると共に当該盛り上がり部分に沿って溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させるステップと、続いて前記盛り上がり部分を振り切るために基板を回転させるステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項１０】
前記溶剤ノズルの吐出口は、真下または真下よりも基板の径方向外側に向いていることを特徴とする請求項９記載の塗布膜形成装置。
【請求項１１】
前記盛り上がり部分を振り切るときの基板の回転数は、１０００ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項９または１０記載の塗布膜形成装置。
【請求項１２】
円形の基板に感光性の膜を形成し、パターン露光を行った後の基板に対して現像を行う基板処理装置において、
請求項９ないし１１のいずれか一項に記載した塗布膜形成装置と、現像液により基板の周縁部の塗布膜を除去するために、基板の周縁部の塗布膜に全周に亘って露光するための周縁露光モジュールと、を含むことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンコーティングにより塗布膜を形成する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面に処理液を塗布し、塗布膜を形成している。レジスト液の塗布は通常スピンコーティング（ウエハを回転させて塗布液をウエハ全面に広げる方法）により行なわれるが、ウエハの周縁部において膜が盛り上がる現象が起こる。このとき塗布膜の盛り上がりは、レジスト液の粘度が大きくなる程、また目標膜厚が大きくなる程顕著になる傾向がある。この要因としては、高い粘度による流動性の低さが挙げられる。
【０００３】
一方ウエハの使用効率を高めるためにウエハ上における半導体デバイスの形成領域として、できるだけ周縁まで利用したいという要請があるが、塗布膜の盛り上がりの程度が大きい場合には、盛り上がり部分は利用できなくなる。またウエハの周縁部に対してパターン露光を行なう前に局所的に露光し、後段の現像処理にて塗布膜を除去し、当該周縁部を有効領域として使用しない場合もある。この場合塗布膜が盛り上がっていると、周縁露光時に塗布膜の底部まで露光が十分に行なわれず、結局良好な処理ができないという不具合が生じる。  
さらにまた例えば半導体デバイスの保護膜などとしてポリイミド膜をウエハ上にスピンコーティングで塗布することが行われているが、ポリイミドは粘度が大きく、例えば数十μｍオーダーの厚膜として塗布する要請もあることから、塗布膜の盛り上がりを低減する手法を検討しなければならない。
【０００４】
特許文献１には、ウエハの周縁部に溶剤を供給し、粘度を下げて、その後ウエハを回転させることにより周縁部を平坦にする技術が記載されている。しかしながら、ウエハの周縁部に溶剤を供給して平坦化をする際に、ウエハの回転速度が遅い場合には、十分に周縁部の平坦化が達成されないおそれがある。一方で高速で回転させた場合には、周縁部の塗布膜に気泡が混入することがある。この気泡は高速回転を続けることにより、除去することはできるが、その場合にはウエハの膜厚が薄くなってしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】平２−１９４８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、基板にスピンコーティングにより塗布膜を形成するにあたり、平坦性の高い塗布膜を得ることのできる技術を提供することにある。またこの技術を利用することにより、基板の周縁露光を良好に行うことができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の塗布膜形成方法は、円形の基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
その後、基板の中心部に供給された塗布液を基板の回転による遠心力により広げて当該基板に塗布膜を形成する工程と、
この工程により基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に、基板が回転している状態で、溶剤ノズルから溶剤を供給すると共に当該盛り上がり部分に沿って溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させ、これにより当該盛り上がり部分の粘度を下げる工程と、
続いて基板を回転させて前記盛り上がり部分を振り切って平坦化する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の塗布膜形成装置は、円形の基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
基板に塗布膜を形成するために塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
前記塗布膜の粘度を下げるための溶剤を基板に供給する溶剤ノズルと、
基板の中心部に塗布液を供給すると共に基板を回転させて遠心力により塗布液を広げて基板に塗布膜を形成するステップと、このステップにより基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に、基板が回転している状態で、溶剤ノズルから溶剤を供給すると共に当該盛り上がり部分に沿って溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させるステップと、続いて前記盛り上がり部分を振り切るために基板を回転させるステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の基板処理装置は、円形の基板に感光性の膜を形成し、パターン露光を行った後の基板に対して現像を行う基板処理装置において、
上述の塗布膜形成装置と、現像液により基板の周縁部の塗布膜を除去するために、基板の周縁部の塗布膜に全周に亘って露光するための周縁露光モジュールと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の記憶媒体は、水平に保持された基板に対して、処理液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布膜形成方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、基板にスピンコーティングを行ったときに基板の周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分に溶剤を供給し、溶剤の供給部位を基板の中心部寄りに移動させている。基板を回転させたときに塗布膜は周縁に近いほど多くの溶剤が供給されていて粘度が下がっていることから、盛り上がり部分の流動性が高くなる。このため基板の回転による振り切り処理により、周縁部においても平坦性の高い塗布膜が得られると共に、塗布膜の平坦化を行うときに盛り上がり部分に気泡が入りにくくなる。塗布膜中に気泡が入り込むと、気泡の除去のために高速回転を長い時間行わなければならず、そのために塗布膜の平均膜厚が予定としている大きさよりも小さくなることが避けにくくなるが、本発明によれば、塗布膜の平均膜厚の低下が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置置を備えた基板処理装置の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置を備えた基板処理装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置の一部を示す斜視図である。
【図５】塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図６】塗布膜形成後のウエハ周縁部の状態を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置の基板周縁部の平坦化の工程を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置の基板周縁部の平坦化工程における溶剤の吐出位置の推移を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置の基板周縁部の平坦化の工程を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置の基板周縁部の平坦化の工程を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置の基板周縁部の平坦化の工程を示す説明図である。
【図１２】基板の周縁露光処理を示す説明図である。
【図１３】他の実施の形態に係る塗布膜形成装置の基板周縁部の平坦化工程における溶剤の吐出位置の推移を示す説明図である。
【図１４】塗布膜形成装置の基板周縁部の平坦化の工程の他の例を示す説明図である。
【図１５】実施例に係る塗布膜形成装置の特性を示す特性図である。
【図１６】実施例に係る基板処理装置を用いて処理を行った基板の周縁部の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置を備えた基板処理装置について図１及び図２を参照しながら説明する。この装置は、キャリアブロックＳ１と、処理ブロックＳ２と、インターフェイスブロックＳ３と、を直線状に接続して構成されている。インターフェイスブロックＳ３には、更に露光ステーションＳ４が接続されている。
【００１４】
キャリアブロックＳ１は、同一のロットの円形の基板であるウエハＷを複数枚含むキャリアＣを装置内に搬入出する役割を有し、キャリアＣの載置台と、開閉部１２と、開閉部１２を介してキャリアＣからウエハＷを搬送するための搬送機構１３とを備えている。  
処理ブロックＳ２はウエハＷに液処理を行うための第１〜第６の単位ブロックＢ１〜Ｂ６が下から順に積層されて構成され、各単位ブロックＢ１〜Ｂ６は、概ね同じ構成である。図２において各単位ブロックＢ１〜Ｂ６に付したアルファベット文字は、処理種別を表示しており、ＢＣＴは反射防止膜形成処理、ＣＯＴはレジスト膜形成処理、ＤＥＶは現像処理を表している。
【００１５】
単位ブロックＢ３には、キャリアブロックＳ１からインターフェイスブロックＳ３へ向かう直線状の搬送領域Ｒ３を移動するメインアームＡ３と、塗布膜形成装置である塗布ユニット１０と、ウエハＷを加熱、冷却するための熱系モジュールを積層した棚ユニットＵ１〜Ｕ５と、周縁露光モジュール４を含む棚ユニットＵ６とを備えている。周縁露光モジュール４は、レジスト塗布後のウエハＷの周縁部を露光するためのものである。  
搬送領域Ｒ３のキャリアブロックＳ１側には、互いに積層された複数のモジュールにより構成されている棚ユニットＵ７が設けられている。搬送機構１３とメインアームＡ３との間のウエハＷの受け渡しは、棚ユニットＵ７のモジュールと受け渡しアーム３０とを介して行なわれる。  
インターフェイスブロックＳ３は、処理ブロックＳ２と露光ステーションＳ４との間でウエハＷの受け渡しを行うためのものであり複数のモジュールが互いに積層された棚ユニットＵ８、Ｕ９、Ｕ１０を備えている。
【００１６】
この基板処理装置では、キャリアＣにより搬送されたウエハＷは受け渡しアーム１３により、処理ブロックＳ２に搬送され、反射防止膜形成（ＢＣＴ）層Ｂ１（Ｂ２）→レジスト膜形成（ＣＯＴ）層Ｂ３（Ｂ４）の順に搬送され、インターフェイスブロックＳ３を介して露光ステーションＳ４へと搬送され露光処理が行われる。露光後のウエハＷはインターフェイスブロックＳ３を介して現像層ＤＥＶＢ５（Ｂ６）へと搬送されて現像処理が行われ、棚ユニットＵ７、受け渡しアーム３０を介してキャリアブロックＳ１のキャリアＣへと戻される。
【００１７】
塗布ユニット１０は、図１に示すように、例えば一列に横並びに配列されたカップモジュール１と、複数のカップモジュール１に共通化され、カップモジュール１の並ぶ方向に移動自在に設けられたノズルユニット５と、各カップモジュール毎に設けられた溶剤ノズルユニット３とを備えている。
【００１８】
カップモジュール１は、図３及び図４に示すようにウエハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持する基板保持部であるスピンチャック２１を備え、スピンチャック２１は回転軸２２を介して回転機構２３と接続されている。スピンチャック２１の周囲にはスピンチャック２１上のウエハＷを囲むようにして、上方側に開口部を備えたカップ体（詳しくはカップ組立体）２４が設けられている。カップ体２４はウエハＷから振り切られた溶剤を受け止め、下部の排液路２５から排出すると共に、下部の排気路２６から排気してミストが処理雰囲気に飛散しないように構成されている。
【００１９】
ノズルユニット５は、図４に示すようにアーム５５、移動体５３、図示しない昇降機構及びガイドレール５４を含む移動機構により、ウエハＷの中央部上方の吐出位置とカップ体２４の外の待機バス５６との間で移動するように構成されている。  
ノズルユニット５の先端部には、シンナーノズル５１と、塗布液ノズルであるレジストノズル５２と、が設けられている。シンナーノズル５１及びレジストノズル５２は、夫々供給管５７、５８を介してシンナー供給機構５３、レジスト供給機構５４に接続されている。シンナー供給機構５３及びレジスト供給機構５４は、例えばポンプ、バルブ、フィルタなどの機器を備えており、シンナーノズル５１及びレジストノズル５２の先端から夫々シンナー及びレジスト液を所定量吐出するように構成されている。本発明の実施の形態では、塗布膜を形成するレジスト液として、例えば１００ｃＰを超える高い粘度を有するレジスト液が用いられ、後述するレジスト塗布工程により、膜厚が８０μｍ程度の厚い塗布膜が形成される。
【００２０】
続いて、溶剤ノズル３について説明する。溶剤ノズル３は、塗布膜形成後のウエハＷの周縁部に向かって溶剤、例えばＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）と、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）と、の７：３混合物を供給する。ここで「シンナー」、「溶剤」の用語に関して述べておくと、ノズルユニット５のノズル５１は、レジスト塗布の前にウエハＷに対してプリウェットを行なうための有機溶剤であるシンナーを吐出するものである。また溶剤ノズル３は、ウエハＷに対してレジスト塗布を行った後に有機溶剤であるシンナーを吐出するものである。本明細書では、記載内容の理解を容易にするために、ノズル５１から吐出する有機溶剤を「シンナー」、溶剤ノズル３から吐出する有機溶剤を「溶剤」という用語を便宜上使用することとする。
【００２１】
溶剤ノズル３は、供給管３７を介して、溶剤供給機構３４と接続されており、ポンプ、フィルタ、バルブなどにより溶剤ノズル３の先端から、所定の量の溶剤を吐出できる用に構成されている。溶剤ノズル３は、ウエハＷの周縁部に溶剤を供給する際に吐出口３０が真下よりもウエハＷの径方向外側に向かって溶剤を吐出するように、斜め下方に向いた角度で設置される。
【００２２】
溶剤ノズル３は支持部であるアーム３１により支持されており、このアーム３１は移動体３３に図示しない昇降機構により昇降されるように設けられている。移動体３３はボールネジ機構などによりガイドレール３５にガイドされるように移動し、溶剤ノズル３が待機バス３６とウエハＷの周縁部の上方領域との間を移動できるように構成されている。移動体３３は、例えば２ｍｍ間隔で、その水平位置を調整可能となっている。そのため移動体３３は、その移動によって、溶剤ノズル３の水平位置及びウエハＷ表面上で溶剤が吐出される位置を例えば２ｍｍ間隔で調整する供給位置変更機構ということができる。
【００２３】
基板処理装置は、例えばコンピュータからなる制御部９を備えている。制御部９は、プログラム格納部を有しており、プログラム格納部には、基板処理装置全体の動作を制御するためのプログラムが格納されている。プログラムは、塗布ユニット１０に着目すると、メインアームＡ３と、スピンチャック２１と、の間のウエハＷの受け渡しや、スピンチャック２１の回転、レジスト液や溶剤のノズルの移動や供給シーケンスが実施されるように命令が組まれた、プログラムが格納される。このプログラムは、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、メモリーカードなどの記憶媒体により格納されて制御部９にインストールされる。
【００２４】
続いて上述の実施の形態の作用について説明するが、基板処理装置における全体のウエハＷの流れについては、既述しているため本発明の塗布膜形成装置に該当する塗布ユニット１０における作用について述べる。  
ＣＯＴ層Ｂ３（Ｂ４）のメインアームＡ３（Ａ４）からウエハＷがスピンチャック２１に受け渡されてウエハＷがスピンチャック２１により水平に保持される。次いでノズルユニット５をウエハＷの中央部上方に移動させると共にウエハＷが停止した状態で、あるいは回転機構２３によりウエハＷが低速で回転している状態でシンナーノズル５１からウエハＷの中心部に溶剤を供給する。これによりウエハＷの全面がシンナーにより濡れた状態となり（プリウェット）、レジスト液が広がりやすくなる。続いて図５に示すように、レジストノズル５からウエハＷにレジスト液３８の吐出を行う。レジスト液３８は、ウエハＷの回転による遠心力によってウエハＷの表面を広がり、塗布膜となる。この際にウエハＷの表面全体に広がったレジスト液には、ウエハＷの周縁との間の表面張力により、図６に示すように、塗布膜の周縁部に、膜厚が盛り上がり部分３９が形成される。
【００２５】
このようにスピンコーティングによりウエハＷに塗布膜（レジスト膜）が形成された後のウエハＷの周縁部の平坦化工程を図７〜図１１を用いて説明する。塗布膜がまだ十分な流動性を有しているうちに、その周縁部に溶剤が供給される。ノズルユニット５がウエハＷの中央部上方から待機バス５６まで退避すると共に、溶剤ノズル３が待機バス３６から、図７に鎖線で示すウエハＷの上方位置Ｐまで移動する。このとき溶剤ノズル３の吐出口３０は真下よりもウエハＷの径方向外側に向いており、位置Ｐにて溶剤ノズル３から溶剤を吐出すると、溶剤の吐出位置は、ウエハＷの周縁の外側１ｍｍの位置となる。なお「溶剤の吐出位置」とは、溶剤ノズル３から吐出された溶剤のウエハＷの表面上あるいは、表面の延長線上の位置を示す。
【００２６】
続いて溶剤ノズル３は、図７に示すように溶剤を吐出した状態で、ウエハＷの中心部寄りに、１ｍｍ／秒の速度で移動し、溶剤の吐出位置が当該ウエハＷの周縁から例えば２ｍｍの位置になったところ（図７の実線位置）で停止する。その後溶剤ノズル３は、当該位置にて５秒間停止して溶剤を供給し続ける。  
図８は、溶剤ノズル３の移動パターンを溶剤の移動パターンとして示すものであり、溶剤ノズル３は、その後溶剤を吐出しながら、ウエハＷの中心部寄りに、例えば２ｍｍずつ段階的に移動して、ウエハＷの周縁から２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ及び１０ｍｍの各位置にて５秒間停止し、しかる後に溶剤を吐出し続けたまま元のＰの位置（図７参照）まで移動する。溶剤ノズル３が前記移動パターンに沿って移動しているとき、ウエハＷは例えば１００ｒｐｍで回転している。
【００２７】
図７、図９及び図１０は、図８に示す前記移動パターンの一部における溶剤ノズル３及び盛り上がり部分３９の状態を示したものであり、溶剤ノズル３の移動に伴って、溶剤が供給され、塗布膜の盛り上がり部分３９内にウエハＷの周縁側から順次滲み込んでいく。なお図７、図９及び図１０中にて、ウエハＷの表面の溶剤が供給された部位はドットを付した。
【００２８】
ウエハＷの周縁部に対して溶剤の供給を終了した後、ウエハＷを１００ｒｐｍの回転速度で５秒間回転させる。その後ウエハＷの回転速度は、３００ｒｐｍに上昇されて５秒程度維持されるが、この３００ｒｐｍで５秒間回転する際に、例えばウエハＷの裏面洗浄工程を行っても良い。
【００２９】
続いて、ウエハＷの回転速度は、例えば２０００ｒｐｍに上昇されて、１秒間維持される。溶剤の供給により粘度が下げられて流動性が増加したレジスト膜の盛り上がり部分３９は、図１１に示すように、２０００ｒｐｍの高速回転により一挙に外周方向へ引き伸ばされて振り切られる。
【００３０】
例えばウエハＷ上のレジスト膜の乾燥の進行により、ウエハＷの周縁部の塗布膜の粘度にムラが生じる場合には、ウエハＷに対して、１０００ｒｐｍ以上もの高速回転を行うと、ウエハＷの周縁部におけるレジスト膜の広がり方が不均一になり、ウエハＷの周縁部に発生している乱流により気流がレジスト膜に取り込まれ易くなってレジスト膜中に気泡が生じることがある。ここで前述のようにウエハＷに供給された溶剤は、ウエハＷの回転による遠心力により、供給された部位よりも外周の部位に広がっていく。そのため既述のように、溶剤の供給位置をウエハＷの周縁部から中心部方向へ移動させながら供給する場合には、外側の膜厚の厚い部位には、内側の部位と比べてより多くの溶剤が供給されることになる。ウエハＷ上のレジスト膜は、ウエハＷ周縁部の外側の領域ほど、より多くの溶剤を供給して粘度を下げているため、周縁部ほど流動性が良くなる。このため上述の処理を行った場合には、溶剤供給後ウエハＷを例えば２０００ｒｐｍで高速回転させて周縁部に乱流が発生していても、周縁部におけるレジスト膜の粘度のムラが少ないので、レジスト膜が高い均一性を持って広がるためレジスト膜中への気流の取り込みが抑えられ、気泡の発生が低減される。
【００３１】
また溶剤の供給位置をウエハＷの内側の領域から外側の領域に移動させた場合には、溶剤の供給される領域は、徐々に外側の領域のみとなるように狭められる。そのためウエハＷの周縁部の内側よりの領域は、概略的な言い方をすれば溶剤の供給を開始した当初しか溶剤が供給されないこととなる。そのためウエハＷの周縁部の内側よりの領域は、溶剤供給後、速やかに乾燥が進行してしまう。それゆえ溶剤の供給終了後、ウエハＷを２０００ｒｐｍで回転させて、周縁部の盛り上がり部分３９を除去しようとする際には、ウエハＷの周縁部の内側よりの領域の流動性が下がってしまっており、ウエハＷの周縁部が高い均一性を持って広がらない。
【００３２】
上述の実施の形態によれば、ウエハＷにスピンコーティングを行ったときにウエハＷの周縁部に形成された塗布膜の盛り上がり部分３９に溶剤を供給し、溶剤の供給部位をウエハＷの中心部寄りに移動させている。ウエハＷを回転させたときに塗布膜は、周縁に近いほど多くの溶剤が供給されていて粘度が下がっていることから、盛り上がり部分の流動性が高くなる。このためウエハＷの回転による振り切り処理により、周縁部においても平坦性の高い塗布膜が得られると共に、塗布膜の平坦化を行うときに盛り上がり部分に気泡が入りにくくなる。塗布膜中に気泡が入り込むと、気泡の除去のために高速回転を長い時間行わなければならず、そのために塗布膜の平均膜厚が予定としている大きさよりも小さくなることが避けにくくなるが、本発明によれば、塗布膜の平均膜厚の低下が抑えられる。
【００３３】
上述の塗布膜形成装置は、１００ｃＰ以上の粘度の塗布液を用いる場合に特に効果が大きい。また塗布膜の目標膜厚が、１μｍ以上の場合に膜の盛り上がりが顕著になることから本発明は特に有効である。また盛り上がり部分３９の振り切り除去を行う際のウエハＷの回転速度は１０００ｒｐｍ以上であることが望ましい。
【００３４】
ここで既述のレジスト膜の盛り上がり部分３９の平坦化処理とウエハＷの周縁露光との関連について述べておく。レジストパターンを形成するプロセスでは、ウエハＷの周縁部、例えば周縁から１．５ｍｍまでの幅で全周に亘って露光し、後工程の現像処理時にて現像液にて周縁部分のレジスト膜を除去する場合があり、上述の実施の形態においても周縁露光をウエハＷに対して行なっている。図１２は周縁露光モジュール４の概略図である。回転台４１により水平に保持されたウエハＷの周縁部に露光部４２より、例えば紫外線が照射される。ウエハＷは周縁部に紫外線を照射された状態で鉛直軸周りに回転され、円形のウエハＷの周縁部が一定の幅で露光される。ウエハＷの周縁部にレジスト膜の盛り上がり部分３９が存在し、盛り上がり部分３９が周縁露光領域よりもウエハＷ中央部側まで広がっていると、その部分はデバイスの形成領域として使用できなくなる。
【００３５】
またウエハＷの周縁露光を行なうにあたって、周縁露光領域にレジスト膜の盛り上がり部分３９が存在すると周縁露光処理を行った場合に、膜厚の盛り上がった部分３９が十分に露光処理が行えず残渣として残ってしまい、例えば露光ステーションＳ４に運ばれた際に残渣の部分が剥落してパーティクルとなるおそれがある。また残渣を十分に除去できるまで周縁露光処理を行うと、露光処理に長い時間を要してしまいスループットに影響が生じる。
【００３６】
上述の実施の形態の手法を採用するとウエハＷの周縁露光処理が行なわれる領域の膜厚の均一性が高いため、周縁露光処理に処理ムラが発生しにくく、レジスト膜の残渣が残らない。更には、膜厚が厚い部位が少ないため周縁露光処理の時間を短く設定することができるため、スループットの低下も抑えることができる。
【００３７】
また上述の実施の形態では、レジスト膜の断面で見たときにレジスト膜の盛り上がり部分３９の頂部を挟んでウエハＷの周縁部からウエハの中心部側に溶剤の吐出位置を間欠的に移動させて５ヶ所で停止させているが、吐出位置の移動パターンはこの例に限られない。例えば、盛り上がり部分の幅寸法が概ね１２ｍｍであれば、図１３に実線で示す溶剤の移動パターンのように、ウエハＷの周縁から、例えば４ｍｍずつ間欠的に吐出位置を移動させ、停止位置を３ヶ所（周縁から４ｍｍ、８ｍｍ、１２ｍｍの位置）としてもよいし、あるいは、例えば６ｍｍずつ間欠的に移動させて停止位置を２ヶ所としてもよい。また図１３中に鎖線で示したように、溶剤を吐出しながら、ウエハＷの周縁から１２ｍｍの位置まで連続的に移動してもよい。さらに溶剤ノズル３の吐出口３０は真下（吐出口３０の軸線とウエハＷとが直交する状態）を向いていてもよい。吐出口３０の向きは、ウエハＷの中央側に向いていることを排除するものではないが、真下あるいは真下よりもウエハＷの周縁側に向いているほうが好ましい。
【００３８】
また本発明は、図１４に示すようにウエハＷの周縁部に対して、ウエハＷの径方向外側に向けてガス、例えば窒素ガスやドライエアー等を吐出しても良い。例えば、ガス供給源６１と接続され、先端からガスを吐出するように構成されたガス吐出ノズル６を設置して、ウエハＷの周縁部に溶剤を供給した後、例えば２０００ｒｐｍで回転させる際に、ウエハＷの周縁部にウエハＷの径方向内側から外側に向けてガスを吹き付けることで、ウエハＷの周縁部の塗布膜が外側方向にスムーズに流れやすくなるため、より平坦化されやすくなる。このガス吐出ノズル６は、独立したノズルでも良いし、溶剤ノズル３と共に設けても良い。
【００３９】
本発明にて用いる塗布液は、レジスト液に限られるものではなく、例えば半導体集積回路素子の保護膜であるポリイミド膜を成膜するためのポリイミド液であってもよい。ポリイミド液は、例えば５００ｃＰの高い粘度を有していることから、スピンコーティングを行なったときにウエハＷの周縁部に塗布膜の盛り上がりが大きくなりやすいことから、本発明は有効である。
【００４０】
［実施例１］
本発明を評価するために本発明の実施の形態に係る塗布ユニット１０を用いて、ウエハ周縁部における塗布膜の平坦化処理を行い、乾燥後の膜厚の測定を行った。いずれの実施例、比較例においても、ウエハＷ（直径３００ｍｍ）に対して、６０００ｃＰの粘度を有するレジストを１５ｍｌ塗布し、３７０ｒｐｍで５５秒回転させて平均膜厚８０μｍとなるように塗布膜形成処理を行った。またウエハＷ周縁部に供給する溶剤として、ＰＧＭＥと、ＰＧＭＥＡと、の７：３混合物を用いた。
（実施例１−１）
溶剤ノズル３から溶剤を吐出するが、吐出位置をウエハＷの周縁から間欠的に移動させたときにおける吐出位置の停止位置を周縁から６、８及び１０ｍｍの位置に設定し、この順に溶剤ノズル３を移動させた。この間ウエハＷは、１００ｒｐｍで回転させた。
（実施例１−２）
溶剤の吐出位置をウエハＷの周縁から４、６、８及び１０ｍｍの位置に設定した他は実施例１−１と同様である。
（実施例１−３）
溶剤の吐出位置をウエハＷの周縁から２、４、６、８及び１０ｍｍの位置に設定した他は実施例１−１と同様である
（比較例１）
溶剤の吐出位置をウエハＷの周縁から４、６、８及び１０ｍｍの位置に設定し、溶剤ノズル３を移動させ、その後溶剤を供給した。
【００４１】
［検証試験］
実施例１−１〜１−３及び比較例１の処理を１００ｒｐｍで回転させた状態で行った後、１０００ｒｐｍで２秒高速回転させ、ウエハＷの周縁部付近の膜厚を求めた。図１５はその結果を示し、ウエハＷの中心からの距離を横軸に、ウエハＷの塗布膜の厚さを縦軸に示した特性図である。  
図１５によれば、比較例１ではウエハＷの中心から１４３ｍｍの位置で膜厚は、最大値９５μｍに達している。またウエハＷの中心から１３８ｍｍの範囲の塗布膜が膜厚８０±６μｍ以内にある。これに対して実施例１−１では、ウエハＷの中心から１４７ｍｍの位置で膜厚は、最大値８７μｍである。またウエハＷの中心から１４５ｍｍの範囲の塗布膜が膜厚８０±６μｍ以内にある。実施例２では、最大膜厚は８１μｍで、ウエハＷの中心から１４７ｍｍの範囲の塗布膜が膜厚８０±６μｍ以内にある。実施例１−２では、最大膜厚は８０μｍで、ウエハＷの中心から１４６ｍｍの範囲の塗布膜が膜厚８０±６μｍ以内にある。
【００４２】
また比較例１と実施例１−３と、において、ウエハＷを１００ｒｐｍで回転させて夫々の処理を行った後、１０００ｒｐｍと、２０００ｒｐｍの回転速度で回転させ、乾燥処理後のウエハＷ周縁部の気泡の発生の有無について調べた。表１は、夫々の比較例１及び実施例１−３の結果を示す。
【００４３】
（表１）
2014011420.tif 000003
表１に示すように、１０００ｒｐｍの回転速度に設定した比較例１と、実施例１−３とは、共に気泡の発生は見られなかった。一方で２０００ｒｐｍの回転速度に設定した比較例１と実施例１−３とにおいては、比較例１では、周縁部に気泡が発生していたが、実施例１−３では、気泡の発生は見られなかった。
【００４４】
実施例の塗布膜の膜厚は、比較例と比べて、６０〜１００％の改善が見られている。また塗布膜の膜厚８０±６μｍ以内の範囲も６％程度拡がっている。また高速回転をさせた場合にも気泡が発生しにくくなっているため、ウエハＷの周縁部に使用できない領域が発生しにくくなっている。さらに溶剤を供給する工程のウエハＷの回転速度は、１００ｒｐｍ程度が望ましいといえる。本発明の実施の形態に係る塗布ユニット１０を用いた場合には、ウエハＷの周縁部を平坦化することができ、更にはウエハＷの周縁部に気泡の発生を抑制できるといえる。
［実施例２］
本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置を備えた基板処理装置の効果を検証するため以下の試験を行った。
【００４５】
塗布膜形成処理は、粘度５２０ｃＰのレジストを塗布し、ウエハＷを８００ｒｐｍで２５秒回転させて、膜厚２０μｍになるよう行った。比較例２として、ウエハＷの周縁部に溶剤を供給しない条件で塗布膜形成処理を行い、周縁露光処理を８秒で１回転の速度で回転させたウエハＷに対して３７５秒行った。また同様のレジスト液を塗布した後、実施例１−１の条件で周縁部に溶剤を供給し、１０００ｒｐｍで回転させて周縁部を平坦化させた。その後、周縁露光処理を８秒で１回転の速度で回転させたウエハＷに対して８０秒、１２０秒及び１６０秒の露光処理を行ったものを夫々実施例２−１、２−２及び２−３と設定した。
［検証試験］
図１６は、比較例２と実施例２−１、２−２及び２−３の夫々の処理を行った後のウエハＷの周縁部を斜め上方から見た様子を模式的に示した図であり、比較例２と夫々の実施例のウエハＷの周縁部のノッチの位置より０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°及び３００°の部位の状態を表したものである。なお露光処理を施さない領域のレジスト膜には、斜線を付し、周縁露光処理後のレジスト膜の残渣をドットによるハッチングにより示した。
【００４６】
比較例２では、３７５秒の周縁露光処理を行ったものの、十分に露光が行われずに、広い範囲でレジスト膜が残渣として残っている。これに対して実施例２−１では、３００°の部位で極少量の残渣がみられるものの、実施例２−２及び実施例２−３では、周縁部にレジスト膜が残渣として残ることはなかった。本発明の実施の形態に掛かる液処理方法を用いて、ウエハＷの周縁部の平坦化を行った場合、１２０秒程度の短い時間の周縁露光処理でもウエハＷの周縁部のレジストを確実に除去できるといえる。
【符号の説明】
【００４７】
１０          塗布ユニット
２２          回転機構
２４          スピンチャック
３            溶剤ノズル
３０          吐出口
３３          移動体
３８          レジスト液
３９          盛り上がり部分
４            周縁露光モジュール
５２          レジストノズル
９            制御部
Ｗ            ウエハ
【図１】
2014011420.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014011420.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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