(57)【要約】【課題】ウエハＷの中心部に吐出された塗布液を遠心力により広げてレジスト膜を形成するにあたり、ウエハＷに高い面内均一性をもって良好な塗布膜を形成すること。【解決手段】スピンコーティング法において、高速回転によりレジスト液ＲをウエハＷ上に広げた後、低速回転とすることによりウエハＷの中央部分にレジスト液ＲのパドルＰを形成し、次にウエハＷの回転速度を上げてパドルＰを広げ、更にウエハＷの回転速度を落としてレジスト膜を乾燥している。そして高速回転から低速回転に移行するときに緩い減速を行い、続いて急な減速を行っているため、パドルＰの径が大きくなる。従ってその後にウエハＷの回転速度を速くしたときにパドルＰがウエハＷの周縁部まで広がるので、パドルＰの周囲に既に広がっている液膜とパドルＰから広がっていく液が互いに馴染む。この結果、ウエハＷに高い面内均一性をもって良好なレジスト膜を形成することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を鉛直軸周りに回転自在な基板保持部に水平に保持させ、前記基板を第１の回転速度で回転させると共に基板の中心部に塗布液を供給する工程と、
次いで前記基板の回転速度を第１の減速度で減速するステップ及び前記第１の減速度よりも大きな第２の減速度で減速するステップのうちの一方のステップに続いて他方のステップを行うことにより、前記基板の回転速度を第２の回転速度まで減速すると共に、塗布液の供給を停止する工程と、
次に前記基板を前記第２の回転速度で回転させ続けることにより塗布膜の膜厚を調整する工程と、
しかる後、前記基板を前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度で回転させて塗布膜を広げる工程と、
前記塗布液の供給の停止のタイミングは、前記第２の減速度による減速開始時点と第２の回転速度の到達時点から０．５秒経過時点との間に設定されていることを特徴とする塗布膜形成方法。
【請求項２】
前記第１の減速度で減速するステップの後、前記第２の減速度で減速するステップを行う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】
前記第３の回転速度で回転させて塗布膜を広げる工程の後、前記基板を第３の回転速度よりも遅い第４の回転速度で回転させて塗布膜を乾燥させる工程を行う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】
前記第１の減速度は、２５００ｒｐｍ／秒〜３０００ｒｐｍ／秒である請求項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】
前記基板が前記第２の回転速度で回転するときの塗布液の液溜まり部分の直径は、基板の直径の１／４〜２／３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】
前記塗布液の粘度は、２５℃において１ｃＰ〜１０ｃＰである請求項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】
前記第３の回転速度は、７００〜３０００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
【請求項８】
前記第３の回転速度を維持する時間は、０．２〜２５秒であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
【請求項９】
前記第４の回転速度は、５０〜１０００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
【請求項１０】
塗布液の吐出量は、３ｍｌ以下であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
【請求項１１】
目標膜厚は、１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
【請求項１２】
回転自在な基板保持部と、基板保持部に保持された基板に塗布液供給部、を備え、塗布液供給部から基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する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、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の塗布膜形成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１３】
基板を水平に保持し、鉛直軸周りに回転自在な基板保持部と、
基板保持部を回転させるための回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板に対して塗布液を供給するためのノズルと、
前記基板を基板保持部に保持する工程と、次いで前記基板の回転速度を第１の減速度で減速するステップ及び前記第１の減速度よりも大きな第２の減速度で減速するステップのうちの一方のステップに続いて他方のステップを行うことにより、前記基板の回転速度を第２の回転速度まで減速すると共に、塗布液の供給を停止する工程と、次に前記基板を前記第２の回転速度で回転させ続けることにより塗布膜の膜厚を調整する工程と、しかる後、前記基板を前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度で回転させて塗布膜を広げる工程と、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記塗布液の供給の停止のタイミングは、前記第２の減速度による減速開始時点と第２の回転速度の到達時点から０．５秒経過時点との間に設定されていることを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記第１の減速度で減速するステップの後、前記第２の減速度で減速するステップを行うように制御信号を出力することを特徴とする請求項１３記載の塗布膜形成装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記第３の回転速度で回転させて塗布膜を広げる工程の後、前記基板を第３の回転速度よりも遅い第４の回転速度で回転させて塗布膜を乾燥させる工程を行うように制御信号を出力することを特徴とする請求項１３または１４記載の塗布膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程における塗布膜を形成する手法の一つとして、スピンコーティング法が用いられている。特許文献１には、レジスト液の吐出量を少なくするために、基板にレジスト液を吐出する前に溶剤により基板表面をプリウエットする技術が記載されている。また特許文献１には、基板を高速で回転させながらレジスト液を吐出し、次いで基板を急減速して低速で回転させて膜厚の調整を行い、更に回転速度を上げ塗布膜を乾燥させる技術が記載されている。
【０００３】
一方、レジスト液により膜厚の大きい、例えば数１μｍオーダの膜厚のレジスト膜を形成するプロセスが検討されている。このプロセスにおいては、既述のようにレジスト液を基板に吐出した後、基板を急減速することで基板の中央部に液溜まり部分(パドル)が形成されるが、その後、基板の回転速度を速めてパドルを広げ、その回転速度を維持したままにしておくと、厚膜が得られない。そこで本発明者は、基板上にパドルを広げた後、回転速度を落として乾燥することが有効であると考えている。  
しかしながら、レジスト液の吐出量を少なくしていくと、パドルが基板の周縁まで広がり切れず、先に基板の周縁まで広がった液膜とパドルから広がったレジスト液とが馴染まず、そのまま塗布膜が乾燥して塗布むらが生じるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５１３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、基板の中心部に吐出された塗布液を遠心力により広げて塗布膜を形成するにあたり、基板に高い面内均一性をもって良好な塗布膜を形成することが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】
【０００６】
本発明の塗布膜形成方法は、基板を鉛直軸周りに回転自在な基板保持部に水平に保持させ、前記基板を第１の回転速度で回転させると共に基板の中心部に塗布液を供給する工程と、
次いで前記基板の回転速度を第１の減速度で減速するステップ及び前記第１の減速度よりも大きな第２の減速度で減速するステップのうちの一方のステップに続いて他方のステップを行うことにより、前記基板の回転速度を第２の回転速度まで減速すると共に、塗布液の供給を停止する工程と、
次に前記基板を前記第２の回転速度で回転させ続けることにより塗布膜の膜厚を調整する工程と、
しかる後、前記基板を前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度で回転させて塗布膜を広げる工程と、
前記塗布液の供給の停止のタイミングは、前記第２の減速度による減速開始時点と第２の回転速度の到達時点から０．５秒経過時点との間に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の記憶媒体は、回転自在な基板保持部と、基板保持部に保持された基板に塗布液供給部、を備え、塗布液供給部から基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する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、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まれていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の塗布膜形成装置は、基板を水平に保持し、鉛直軸周りに回転自在な基板保持部と、
基板保持部を回転させるための回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板に対して塗布液を供給するためのノズルと、
前記基板を基板保持部に保持する工程と、次いで前記基板の回転速度を第１の減速度で減速するステップ及び前記第１の減速度よりも大きな第２の減速度で減速するステップのうちの一方のステップに続いて他方のステップを行うことにより、前記基板の回転速度を第２の回転速度まで減速すると共に、塗布液の供給を停止する工程と、次に前記基板を前記第２の回転速度で回転させ続けることにより塗布膜の膜厚を調整する工程と、しかる後、前記基板を前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度で回転させて塗布膜を広げる工程と、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記塗布液の供給の停止のタイミングは、前記第２の減速度による減速開始時点と第２の回転速度の到達時点から０．５秒経過時点との間に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明はいわゆるスピンコーティング法において、高速回転により塗布液を基板上に広げた後、低速回転とすることにより基板の中央部分に塗布液のパドル（液溜まり部分）を形成し、次に基板の回転速度を上げてパドルを広げ、更に必要であれば、基板の回転速度を落として塗布膜を乾燥している。そして高速回転から低速回転に移行するときに緩い減速を行い、続いて急な減速を行っているため、パドルの径を大きくすることができる。従ってその後に基板の回転速度を速くしたときにパドルを基板の周縁部まで広げることができるので、パドルの周囲に既に広がっている液膜とパドルから広がっていく液が互いに馴染む。この結果、基板に高い面内均一性をもって良好な塗布膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のレジスト塗布装置の側面図である。
【図２】本発明のレジスト塗布装置の平面図である。
【図３】ウエハの回転速度のプロファイルを示す説明図である。
【図４】本発明の塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図５】本発明の塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図６】本発明の塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図７】本発明の塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図８】本発明の塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図９】本発明の塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図１０】参考例におけるウエハの回転速度のプロファイルを示す説明図である。
【図１１】参考例における塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図１２】参考例における塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図１３】参考例における塗布膜形成方法の塗布膜形成工程を示す説明図である。
【図１４】ウエハの表面に形成されるパドルの説明をする説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態の他の例におけるウエハの回転速度のプロファイルを示す説明図である。
【図１６】実施例にかかる塗布膜の膜厚分布を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の塗布膜形成方法を実施する一例として、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対して塗布液であるレジスト液を塗布する方法について説明する。まずこの方法に用いられるレジスト塗布装置の全体構成について図１、図２を用いて説明すると、レジスト塗布装置は、カップモジュール１とレジスト液ノズル２１と溶剤ノズル３１とを備えている。
【００１２】
カップモジュール１は、外部の搬送機構１０から受け渡されるウエハ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を１１備え、スピンチャック１１は垂直に伸びる回転軸１７を介して回転機構１２と接続されている。回転機構１２は図示しないモータ等の回転駆動源を備えており、所定の速度で回転できるように構成されている。
【００１３】
カップモジュール１には、スピンチャック１１の周囲を囲うようにカップ体１６が設けられる。カップ体１６は、ウエハＷの裏面側周縁部を臨むように配置された環状部材１５と、この環状部材１５の外側に配置された中間カップ４２と、中間カップ４２の上側に配置された外側カップ４０とにより構成されている。
【００１４】
環状部材１５は、段面形状が山形に構成されており、外周縁が下方側に屈曲して伸びている。中間カップ４２は、外側カップ４０と一体化してカップ体１６を構成し、カップ体１６の下部は、環状部材１５の外周縁から落下するレジスト液を受け止めるための凹部４１が周方向にわたって形成された概略リング状に構成されている。カップ体１６の底面における環状部材１５の外周縁の概略下方側の位置には、環状部材１５から落下したレジスト液を排出するための排液路１９が接続されている。排液路１９の開口端に対してウエハＷの中央側に寄った位置には、カップ体１６の内部を介してウエハＷが置かれる処理雰囲気を排気するための排気管１８が接続されている。
【００１５】
中間カップ４２は上方内側に向けて伸び出すと共に、上端部がウエハＷの外周端に近接するように水平に延伸されている。中間カップ４２の基部には、図１に示すように、外側カップ４０及び中間カップ４２の間の雰囲気と中間カップ４２の内側の雰囲気とを連通させるための連通口４４が形成されている。また環状部材１５より突没するように、周方向に３本の昇降ピン１３が設けられており、昇降ピン１３は昇降機構１４により昇降自在に構成されている。
【００１６】
レジスト塗布装置は、レジスト液供給管２２に接続されたレジスト液ノズル２１を備えており、レジスト液供給管２２には上流側から、レジスト液供給源２３、流量調整部２４が設けられている。レジスト液の粘度は、例えば２５℃で１〜１０ｃＰの低粘度のものが用いられ、この例では２．５ｃＰのレジスト液が用いられる。レジスト液ノズル２１は図２に示すように水平方向に伸びるアーム２５を介して、移動体２６、図示しない昇降機構及びガイドレール２０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１６の外の待機バス２７との間で移動するように構成されている。
【００１７】
またレジスト塗布装置は、溶剤供給管３２に接続されたシンナーを吐出する溶剤ノズル３１を備えており、溶剤供給管３２には上流側から、溶剤供給源３３、流量調整部３４が設けられている。溶剤ノズル３１は図２に示すように水平方向に伸びるアーム３５を介して、移動体３６、図示しない昇降機構及びガイドレール３０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１６の外の待機バス３７との間で移動するように構成されている。
【００１８】
レジスト塗布装置には、図１に示すように例えばコンピュータからなる制御部４が設けられている。制御部４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、後述のレジスト塗布装置の作用を実施するためのプログラムが格納されている。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４にインストールされる。
【００１９】
続いてレジスト塗布装置の作用について、説明する。図３はウエハＷの回転速度の経過時間に対するプロファイルを示している。図３のグラフの縦軸の値は、ウエハＷの回転速度ｒｐｍ（回転数／分）であるが、このグラフは本発明の理解を容易にするために、速度パターンを視覚的に記載したものであって、実機における回転速度のパターンを忠実に反映させたものではない。
【００２０】
まず例えば直径３００ｍｍウエハＷがレジスト塗布装置の外部に設けられた搬送機構１０により、レジスト塗布装置に搬入される。ウエハＷは搬送機構１０と昇降ピン１３との協働作用により、スピンチャック１１に載置される。この動作も含めて、一連の動作は制御部４内のプログラムにより実行される。なおここでいうプログラムとは処理手順を記述したレシピも含まれる。ウエハＷがスピンチャック１１に載置されると、ステップＳ１として、図４に示すように溶剤ノズル３１がウエハＷの中心部上方に位置し、溶剤ノズル３１から溶剤、例えばシンナーを１．５秒間供給する。その後図３における時刻ｔ１にてウエハＷを回転させ２０００ｒｐｍの速度で０．５秒間維持する。これによりウエハＷに供給されたシンナー１００はウエハＷの高速回転による遠心力によりウエハＷの中心部から周縁部に向かって展伸され、ウエハＷの表面全体がシンナー１００により濡れた状態となる。
【００２１】
ウエハＷの表面全体にシンナー１００が広がった後、ウエハＷの回転速度を一旦少し落とし、続いて例えば３０００ｒｐｍまで上昇させる。一方溶剤ノズル３１をウエハＷの中心部上方から退避させ、レジスト液ノズル２１をウエハＷの中心部上方に位置させ、３０００ｒｐｍに回転速度に到達した時刻ｔ２にて、図５に示すようにレジスト液ノズル２１からレジスト液ＲをウエハＷの中心部に吐出し始める。ウエハＷの回転は例えば１．０秒間３０００ｒｐｍに維持され、この間レジスト液Ｒは吐出し続けている（ステップＳ２）。このためステップＳ２では、ウエハＷの中心部に吐出されたレジスト液Ｒが遠心力によりウエハＷの表面に沿って中心部から周縁部に向かって順次広がり、先に広がったレジスト液Ｒの上に後続のレジスト液Ｒが積層されて、レジスト液Ｒの液膜が厚くなっていく。
【００２２】
次いでステップＳ３として、レジスト液Ｒを吐出したまま、ウエハＷの回転速度を緩やかに減速させる第１の減速工程を行う。第１の減速工程においては、時刻ｔ３にて、例えばウエハＷの回転速度を第１の減速度、例えば３０００ｒｐｍ／秒の減速度（１秒当たりの回転速度の減速値）で、例えば０．５秒間減速する。この時ウエハＷの回転速度は、３０００ｒｐｍから１５００ｒｐｍまで減速されることになる。
【００２３】
その後ステップＳ４として、ウエハＷの回転速度を急激に減速させる第２の減速工程を行う。第２の減速工程においては、時刻ｔ４にて、例えばウエハＷの回転速度を１５００ｒｐｍの回転速度から第２の減速度、例えば３００００ｒｐｍ／秒の減速度で、例えば１００ｒｐｍまで一気に減速させる。ウエハＷの回転速度が１００ｒｐｍに達した時刻ｔ５の後、ステップＳ５として、ウエハＷの回転速度を１００ｒｐｍで例えば１．０秒間維持するリフロー工程を行う。レジスト液ノズル２１からのレジスト液Ｒの吐出は、例えばウエハＷの回転速度が１００ｒｐｍまで下がった時刻ｔ５にて停止し、時刻ｔ２からｔ５に至るまでのレジスト液Ｒの吐出量（ウエハＷに供給されたレジスト液Ｒの量）は、例えば１ｍｌに設定される。
【００２４】
このようにウエハＷの回転速度を高速（３０００ｒｐｍ）から第１の減速工程である緩い減速、第２の減速工程である急な減速の２段階で低速（１００ｒｐｍ）に落とすと、一気に１段階で低速まで急減速する場合に比べて、リフロー工程においてウエハＷの中央部に形成されるパドル（液溜まり部分）の直径が大きくなる。この理由は次のように推測される。  
第１の減速工程では、ウエハＷの回転速度が下がっていくためレジスト液Ｒに作用する遠心力が弱まっていくが、ウエハＷの中心部へのレジスト液Ｒの吐出が続いているため、図６に示すように、レジスト液ＲはウエハＷの中心部から周縁部に向かって広がっている状態であると考えられる。続いてウエハＷの回転速度を急速に減速することにより、レジスト液Ｒに作用していた展伸力が一気に消失してその反動の表面張力によりレジスト液Ｒがより戻ろうとする。一方、ウエハＷの表面とレジスト液Ｒとの間で密着力が作用しているため、結果として図７に示すようにレジスト液Ｒの上層部分がウエハＷの中央部側に寄って、パドルＰが形成されるものと考えられる。そして急減速の時間が短いことから、レジスト液Ｒのより戻りの程度がそれほど大きくなく、このためウエハＷの中央部に比較的大きなパドルＰ、例えば直径が７５ｍｍ以上のパドルＰが実際に形成される。続いてステップＳ５のリフロー工程において、ウエハＷを１００ｒｐｍの回転速度で回転させることにより、ウエハＷの中央部にパドルＰが形成されたまま液膜の表面が平坦化される。
【００２５】
その後、ステップＳ６として、時刻ｔ６にて、ウエハＷの回転速度を例えば１００００ｒｐｍ／秒の加速度（１秒当たりの回転速度の加速値）で加速して、第３の回転速度、例えば１５００ｒｐｍまで上昇させ、例えば２秒間この状態で維持するレジスト広げ工程を行う。この工程においては、図８に示すようにパドルＰ（詳しくはパドルの液）が周囲の液膜の上に重なるようにウエハＷの周縁に向けて広がる。上述のようにレジスト液Ｒを停止した時に形成されるパドルＰは、７５ｍｍ以上のかなり大きな直径となっている。このパドルＰの直径が小さい場合には、リフロー工程後にウエハＷの回転速度を１５００ｒｐｍまで加速し、レジスト広げ工程として、この回転速度を３０秒間維持しても、パドルＰがウエハＷの表面全体に広がりきらない。このためパドルＰの周囲の液膜Ｒ１と、この液膜Ｒ１の上にパドルＰが広がった上層側の液膜Ｒ２とが、上層側の液膜Ｒ２の縁部近傍において十分馴染まず、そのままレジスト液Ｒを乾燥すると、ウエハＷと同心円状に円形の斑が形成されてしまう。また上層側の液膜Ｒ２をウエハＷの全面に広げるためにウエハＷの回転速度を速くしたり、回転時間を長くした場合には、レジスト膜の膜厚が目標膜厚に比べて薄くなってしまう。これに対して、レジスト液Ｒを停止した時に形成されるパドルＰの直径が７５ｍｍ以上もの大きさであれば、リフロー工程の後、ウエハＷの回転速度を上昇させて、レジスト広げの工程を行った時に、パドルＰの液をウエハＷの表面全体に広げることができる。
【００２６】
その後ステップＳ７として、時刻ｔ７にて、ウエハＷの回転速度を第４の回転速度、例えば６００ｒｐｍに下降させて、例えば１６０秒維持するレジスト乾燥工程を行う。ステップＳ６のレジスト広げ工程において、パドルＰの液がウエハＷの表面全体にまで広がっているため、レジスト乾燥工程において、レジスト液Ｒを乾燥させたときに同心円の斑が形成されず、図９に示すように塗布膜の表面は平坦になる。
【００２７】
ここで参考例として、図１０に示す回転速度のプロファイルのように、ステップＳ２における回転速度（３０００ｒｐｍ）から、ステップＳ５のリフロー工程における回転速度（１００ｒｐｍ）に減速するにあたって、ステップＳ３´として、急速に一気に減速した場合について述べる。この場合には、既述の２段階の減速の手法に比べて、急速な減速により速度の落差が大きく、急速な減速の時間が長くなる。ステップＳ２において図１１に示すようにレジスト液Ｒは、ウエハＷの全面広がっているが、遠心力の急激な減少により、レジスト液Ｒの展伸力消失の反動によるより戻りが大きくなり、図３の回転速度のプロファイルに従ってレジスト液Ｒを塗布した場合に比べて、図１２に示すようにパドルＰの直径が小さくなる。実際この場合にはパドルＰの直径は、５０ｍｍ程度である。
【００２８】
そしてステップＳ５のリフロー工程を経て、ステップＳ６のレジスト液広げ工程を行うと、図１３に示すようにパドルＰの液がウエハＷの周縁まで広がりきらない。そしてレジスト液Ｒは、パドルＰが形成されたまま乾燥が進行してしまい粘度が高くなると、互いに馴染まず、ステップＳ７のレジスト乾燥工程において、レジスト液Ｒを乾燥させたときに、ウエハＷと同心円状に斑が残ると考えられる。
従ってステップＳ５のリフロー時に形成されるパドルＰの直径が重要であると考えられる。パドルＰが十分に大きく形成されること、具体的には、図１４に示すパドルＰの直径ｒ２が７５ｍｍ以上となるように形成されることで、続くステップＳ６で上層側の液膜Ｒ２がウエハＷの周縁部まで広がり、斑が形成されないと考えられる。実際パドルＰの直径ｒ２が７５ｍｍの場合には斑は見られない。従ってリフロー時のパドルＰの直径がウエハＷの直径の１／４以上であれば、塗布膜の斑が発生しない。パドルＰの直径の好ましい上限を規定する意味はないと思われるがパラメータを調整することで、直径３００ｍｍのウエハＷであれば、ウエハＷの直径の１／３までのパドルＰを形成することができる。本発明は基板として角形基板に対しても適用できるが、この場合の基板の径とは、対角線の長さに相当する。なおパドルＰの直径とは、ウエハＷの回転数をステップＳ５の回転数に減速し、レジスト液Ｒの吐出を停止して、上層側の液膜Ｒ２のより戻りが起こり、パドルＰの大きさが一定になった時において、ウエハＷの中心を通る最短の直径とする。
【００２９】
またリフロー工程を設けない場合について述べる。ステップＳ２に続いて、ウエハＷの回転速度を減速せずにレジスト液Ｒの吐出を停止し、レジスト液ＲをウエハＷの周縁まで広げた後、ウエハＷの回転速度を下降させて、レジスト液Ｒの乾燥を行う場合について述べる。レジスト液Ｒの吐出を停止するとともに、ウエハＷの回転速度を下降させないため、より戻りによるパドルＰが形成されない。しかしながらレジスト液Ｒの吐出を停止するときにウエハＷの回転速度が速い場合には、レジスト液Ｒが均一に広がらず斑が形成された。
【００３０】
上述の実施の形態によれば、スピンコーティング法において、高速回転によりレジスト液ＲをウエハＷ上に広げた後、低速回転とすることによりウエハＷの中央部分にレジスト液ＲのパドルＰを形成し、次にウエハＷの回転速度を上げてパドルＰを広げ、更に必要であれば、ウエハＷの回転速度を落としてレジスト膜を乾燥している。そして高速回転から低速回転に移行するときに緩い減速を行い、続いて急な減速を行っているため、パドルＰの径を大きくすることができる。従ってその後にウエハＷの回転速度を速くしたときにパドルＰをウエハＷの周縁部まで広げることができるので、パドルＰの周囲に既に広がっている液膜とパドルＰから広がっていく液が互いに馴染む。この結果、ウエハＷに高い面内均一性をもって良好なレジスト膜を形成することができる。
【００３１】
レジスト液Ｒの吐出停止のタイミングは、ウエハＷの回転速度が１００ｒｐｍに達した瞬間でなくてもよく、リフローの回転速度に達する時点から、０．５秒経過前までの任意の時点であればよい。
さらに図１５に示す回転速度のプロファイルに示すように、第１の減速工程において、急速に減速し、続いて第２の減速工程において、緩やかに減速してもよい。例えば時刻ｔ３から急激に減速することにより、レジスト液Ｒは中心に向けてより戻るが、減速時間が短いため、ウエハＷの高速回転による遠心力の減少が少なくなり、レジスト液Ｒのより戻りは少なくなる。また時刻ｔ４´からは緩減速であるため、より戻りは少なくなり、結果として大きなパドルＰが形成されることになる。このような場合にもリフロー開始時に形成される上層側の液膜Ｒ２のパドルＰの大きさが大きくなるため、レジスト広げ工程にて、ウエハＷの全面に上層側の液膜Ｒ２を広げることができるため、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
上述の実施の形態にかかる塗布膜形成方法において用いられる各パラメータの一例について記載しておくと塗布液の粘度は、例えば１ｃＰ〜１００ｃＰ、塗布膜の目標膜厚は、例えば１μｍ〜１０μｍである。またレジスト広げ工程における第３の回転速度は、７００〜３０００ｒｐｍの回転速度で２０〜２００秒程度の回転時間でレジストを広げることで、パドルをウエハＷの表面に広げることができる。またレジスト乾燥工程における第４の回転速度５０〜１０００ｒｐｍの回転速度（第３の回転速度＞第４の回転速度）で、２０〜２００秒とすることで、レジスト膜の膜厚の低下を抑制することができる。
また第１の減速工程は、３０００ｒｐｍ／秒の減速度で０．５秒に設定したが、１５００〜６０００ｒｐｍ／秒の減速度に設定して、減速時間を０．２〜４秒間減速するようにしてもよい。このように設定した場合にも、第２の減速工程における急激な減速を行う時間が短くなるため、リフロー時のパドルの縮小を抑制することができるため同様の効果を得ることができる。
さらにウエハＷに吐出する塗布液は、レジスト液に限らず、レジスト膜の下層または上層に反射防止膜を形成する薬液や、液浸露光時にレジスト膜を保護する保護膜形成用の薬液であってもよい。
【実施例】
【００３３】
本発明の実施の形態の効果を示すために以下の試験を行った。
[実施例１]
第１の減速工程における減速度を適宜変化させて、レジスト乾燥工程後のレジスト膜の表面の観察と膜厚の測定による面内均一性の評価を行った。膜厚はウエハＷの直径上の各地点において測定した。膜厚は反射率分光法を用いた膜厚測定器により測定した。
図１、図２に示したレジスト塗布装置を用い、ステップＳ３の減速度と、ステップＳ４の減速時間とを変更したことを除いて、図３に示した回転速度のプロファイルに従って、直径３００ｍｍウエハＷの表面にレジスト膜を形成した。ステップＳ３の第１の減速工程における減速時間は０．５秒に設定し、減速度を２０００ｒｐｍ／秒、２５００ｒｐｍ／秒、３０００ｒｐｍ／秒、３５００ｒｐｍ／秒、４０００ｒｐｍ／秒に設定した。ステップＳ４の第２の減速工程の減速度は３００００ｒｐｍ／秒に設定し、減速時間は、１００ｒｐｍまで下降する時間に設定した。
【００３４】
[結果および考察]
減速度を夫々の値に設定した場合における、レジスト乾燥工程後のレジスト膜の表面の様子を表１に示す。
[表１]
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また図１６は、減速度を３０００ｒｐｍ／秒に設定した時のウエハＷの直径上の膜厚分布を示し、横軸にウエハＷの直径における一端からの距離、縦軸にレジスト膜の膜厚を示した特性図である。
【００３５】
この結果によれば、第１の減速工程において、２５００ｒｐｍ／秒および３０００ｒｐｍ／秒の減速度で減速させたときに、レジスト広げ工程において、上層側の液膜Ｒ２がウエハＷの周縁まで広がった。また第１の減速工程における減速度を２０００ｒｐｍ／秒に設定した場合には、レジスト広げ工程において、液切れが起こり、不均一な斑が形成された。第１の減速工程における減速度を３５００ｒｐｍ／秒に設定した場合には、レジスト広げ工程において、上層側の液膜Ｒ２が広がりきらず、レジスト乾燥工程後のウエハＷの表面には、同心円状の斑が形成された。また第１の減速工程における減速度を３５００ｒｐｍ／秒に設定した場合には、レジスト広げ工程において、パドルＰが崩れて筋状の斑が生じた。
【００３６】
また面内均一性の観点からも第１の減速工程において、２５００ｒｐｍ／秒から３０００ｒｐｍ／秒の減速度が好ましかった。さらに図１６に示すように膜厚分布も平坦な分布であった。この結果によれば、第１の減速工程における減速度は２５００〜３０００ｒｐｍ／秒に設定することが好ましいといえる。
【００３７】
[実施例２]
実施例２として、ウエハＷの回転速度を第３の回転速度に上昇させる際の加速度を５０００ｒｐｍ／秒以上と、５０００ｒｐｍ／秒以下とに各々設定して、レジスト乾燥工程後のレジスト膜の表面の観察を行った。第１の減速工程において、３０００ｒｐｍ／秒の減速度で０．５秒間減速して、リフロー工程において、上層側の液膜の直径は７５ｍｍであった。
【００３８】
[結果および考察]
リフロー工程後の加速度を５０００ｒｐｍ／秒以上に設定した場合にレジスト液ＲがウエハＷの表面全体に広がり、加速度を５０００ｒｐｍ／秒以下に設定した場合には、液溜まりが広がりきらなかった。リフロー工程後の、加速度を５０００ｒｐｍ／秒以上に設定することで、レジスト液ＲをウエハＷの表面全体に広げることができると言える。
【符号の説明】
【００３９】
１１                スピンチャック
１２                回転機構
２１                レジスト液ノズル
２６                移動機構
３１                溶剤ノズル
４                  制御部
１００              シンナー
Ｐ                  パドル
Ｒ                  レジスト液
Ｒ１                下層側の液膜
Ｒ２                上層側の液膜
Ｗ                  ウエハ
【図１】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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