(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平に保持する保持部と、
前記基板の表面の中心部に塗布液を供給するノズルと、
塗布液を基板の周縁部に遠心力により広げて基板全体に塗布膜を形成するために、前記保持部を鉛直な軸周りに回転させる回転機構と、
前記保持部に保持され、回転する基板における径方向の異なる位置に互いに独立した強度で電磁波を照射できるように構成され、前記塗布膜に含まれる分子が互いに結合する温度に前記塗布膜全体を加熱するための電磁波照射部と、
塗布液の種類及び基板の回転速度の推移パターンを含む複数の処理レシピと、基板の径方向における照射強度の比率を特定する複数のデータと、の対応関係を記憶した記憶部と、
前記処理レシピを選択するための設定部と、
前記設定部により選択された処理レシピと前記対応関係とに基づいて前記径方向における電磁波の照射強度の比率を決定し、決定した前記比率に基づいて前記基板に電磁波を照射するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記電磁波照射部は、塗布膜の形成後に基板を回転させながら当該基板を第１の温度で加熱するために第１の照射強度で電磁波を照射し、然る後、基板を回転させながら基板を前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱するために第２の照射強度で電磁波を照射することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記電磁波照射部は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
【請求項４】
保持部により基板を水平に保持する工程と、
ノズルにより、前記保持部に保持された基板の表面の中心部に塗布液を供給する工程と、
前記保持部を鉛直な軸回りに回転させて塗布液を基板の周縁部へ遠心力により広げ、基板全体に塗布膜を形成する工程と、
塗布液の種類及び基板の回転速度の推移パターンを含む複数の処理レシピと、基板の径方向における照射強度の比率を特定する複数のデータと、の対応関係を記憶した記憶部を用い、選択された処理レシピと前記対応関係とに基づいて前記径方向における電磁波の照射強度の比率を決定する工程と、
決定した前記比率に基づいて、電磁波照射部により、前記保持部に保持された基板に向けて電磁波を照射し、前記塗布膜に含まれる分子が互いに結合する温度に前記塗布膜全体を加熱する工程と、を備えたことを特徴とする塗布方法。
【請求項５】
前記塗布膜全体を加熱する工程は、
塗布膜の形成後に基板を回転させながら当該基板を第１の温度で加熱する工程と、
次いで、基板を回転させながら、基板を第１の温度よりも高い第２の温度で加熱する工程と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の塗布方法。
【請求項６】
基板に対する塗布処理を行う塗布装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶され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４または５に記載の塗布方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
【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塗布装置、塗布方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の一つであるフォトリソグラフィー工程においては、塗布モジュールを用いて半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にレジスト液などの各種の塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程が含まれる。この塗布膜の形成は、高速回転するウエハの中心部にノズルから塗布液を吐出して、当該塗布液を遠心力により周縁部へ広げる、いわゆるスピンコーティングにより行われる。このように塗布膜が形成されたウエハは、加熱モジュールに搬送されて例えば６０〜９０秒程度加熱処理を受ける。この熱処理により前記溶剤の揮発がさらに進行すると共に塗布液中の分子同士が化学反応を起こして互いに結合する。
【０００３】
しかし、この一連の塗布及び加熱処理ではモジュール間でウエハを搬送する時間を要することになり、スループットの向上を図りにくい。また、塗布モジュールからのウエハの搬出は、塗布膜の流動性が高いと行えないため、塗布モジュールでは塗布液の供給後にウエハを回転させて塗布液中の溶剤を揮発させる処理が行われる。つまり、塗布モジュール及び加熱モジュールの夫々で溶剤の除去処理を行うことになる。このようなことからもスループットの向上を図りにくいという問題がある。また、ウエハが搬送されるモジュール間の雰囲気が乱れると、ウエハに形成された塗布膜に影響を与えてしまい、塗布膜の性質が劣化してしまうおそれがある。
【０００４】
特許文献１には光照射によりウエハを加熱して溶剤を蒸発させる塗布装置について記載されている。しかし特許文献１ではこの光照射を行った塗布膜の仕上がりと、当該光照射を行わずに基板の回転により溶剤を揮発させた塗布膜の仕上がりとを比較していることから、この光照射では上記の加熱モジュールで行う処理に相当する比較的高温の加熱処理が行われていない。また、特許文献２ではウエハの径方向に加熱されたガスを供給する塗布装置について記載されている。しかしこの特許文献２の手法では、ガスの吐出によりウエハの周囲の排気流が乱れ、塗布膜の厚さがウエハの各部でばらついてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２２７９１（段落００１６）
【特許文献２】特開昭６１−１３１５２９（第１図）
【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、その目的は、基板に塗布液を塗布して塗布膜を形成し、さらに前記塗布膜を加熱する処理に要する時間を短くすることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の塗布装置は、
基板を水平に保持する保持部と、
前記基板の表面の中心部に塗布液を供給するノズルと、
塗布液を基板の周縁部に遠心力により広げて基板全体に塗布膜を形成するために、前記保持部を鉛直な軸周りに回転させる回転機構と、
前記保持部に保持され、回転する基板における径方向の異なる位置に互いに独立した強度で電磁波を照射できるように構成され、前記塗布膜に含まれる分子が互いに結合する温度に前記塗布膜全体を加熱するための電磁波照射部と、
塗布液の種類及び基板の回転速度の推移パターンを含む複数の処理レシピと、基板の径方向における照射強度の比率を特定する複数のデータと、の対応関係を記憶した記憶部と、
前記処理レシピを選択するための設定部と、
前記設定部により選択された処理レシピと前記対応関係とに基づいて前記径方向における電磁波の照射強度の比率を決定し、決定した前記比率に基づいて前記基板に電磁波を照射するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の塗布方法は、
保持部により基板を水平に保持する工程と、
ノズルにより、前記保持部に保持された基板の表面の中心部に塗布液を供給する工程と、
前記保持部を鉛直な軸回りに回転させて塗布液を基板の周縁部へ遠心力により広げ、基板全体に塗布膜を形成する工程と、
塗布液の種類及び基板の回転速度の推移パターンを含む複数の処理レシピと、基板の径方向における照射強度の比率を特定する複数のデータと、の対応関係を記憶した記憶部を用い、選択された処理レシピと前記対応関係とに基づいて前記径方向における電磁波の照射強度の比率を決定する工程と、
決定した前記比率に基づいて、電磁波照射部により、前記保持部に保持された基板に向けて電磁波を照射し、前記塗布膜に含まれる分子が互いに結合する温度に前記塗布膜全体を加熱する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
基板に対する塗布処理を行う塗布装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布方法を実施するためのものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、塗布液を基板に塗布するための保持部に保持された基板に向けて電磁波を照射する電磁波照射部が設けられ、前記電磁波により前記塗布液に含まれる分子が互いに結合する温度に塗布膜全体が加熱される。従って、基板に塗布液の塗布を行う装置と塗布液が塗布された基板の加熱処理を行う装置との間で前記基板を搬送する必要が無いので、処理に要する時間の短縮化を図ることができ、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るレジスト塗布装置を示す縦断断面図である。
【図２】前記レジスト塗布装置の平面図である。
【図３】前記レジスト塗布装置の加熱部を示す平面図及び制御系や処理レシピを説明するブロック図である。
【図４】前記加熱部に含まれるＬＥＤの縦断側面図である。
【図５】膜厚分布と各ＬＥＤからの照射強度の分布との対応の概略を示す説明図である。
【図６】膜厚分布と各ＬＥＤからの照射強度の分布との対応の概略を示す説明図である。
【図７】膜厚分布と各ＬＥＤからの照射強度の分布との対応の概略を示す説明図である。
【図８】前記レジスト塗布装置による塗布処理のフロー図である。
【図９】前記塗布処理のフロー図である。
【図１０】前記塗布処理のフロー図である。
【図１１】前記塗布処理のフロー図である。
【図１２】前記塗布処理における基板の回転速度の変化及びＬＥＤからの照射強度の変化を示すグラフ図である。
【図１３】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図１４】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図１５】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図１６】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図１７】ＬＥＤが設けられたアームの斜視図である。
【図１８】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図１９】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図２０】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図２１】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図２２】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図２３】他のＬＥＤの構成を示す縦断側面図である。
【図２４】他のＬＥＤの構成を示す縦断側面図である。
【図２５】他のＬＥＤの構成を示す縦断側面図である。
【図２６】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図２７】ＬＥＤの配置の他の例を示す概略平面図である。
【図２８】ＬＥＤの配置を説明するための説明図である。
【図２９】他のレジスト塗布装置を示す縦断側面図である。
【図３０】上記のレジスト塗布装置を含む塗布、現像装置の平面図である。
【図３１】前記塗布、現像装置の斜視図である。
【図３２】前記塗布、現像装置の縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の塗布装置に係るレジスト塗布装置１について図１、図２を参照しながら説明する。このレジスト塗布装置１では、ウエハＷにレジスト液を塗布した後に加熱処理を行うため、装置を構成する各部はこの加熱処理に対して耐熱性を有するように構成される。図１、図２は夫々レジスト塗布装置１の縦断側面、横断平面を示している。図１中の１１は筐体であり、ウエハＷの搬入出口１２を備えている。搬入出口１２は、シャッタ１３によりウエハＷの搬送時以外は閉じられる。なお、図示内容を分かり易くするために図１における搬入出口１２及びシャッタ１３の位置は図２における位置と変えて表している。
【００１４】
筐体１１内の上部には給気ポート１４と、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１５とが設けられ、給気ポート１４からファンフィルタユニット１５に供給されたエアが清浄化されて下方に供給される。筐体１１内の下部には第１の排気ポート１６が設けられる。これら給気ポート１４と第１の排気ポート１６とにより筐体１１内に下降気流が形成される。
【００１５】
筐体１１内には基板の保持部をなすスピンチャック２１が設けられている。スピンチャック２１は、真空吸着によりウエハＷを水平に保持するように構成されており、回転モータなどを含む回転機構である回転駆動部２２により鉛直回りに回転できるようになっている。スピンチャック２１の外側には排液をガイドするためのガイドリング２３が設けられている。このガイドリング２３は、スピンチャック２１に保持されるウエハＷの周縁部の下方から外周側に向かって下がるように傾斜しており、このガイドリング２３の外周縁は下方側に屈曲して延びている。前記スピンチャック２１の周囲には、当該スピンチャック２１及びガイドリング２３を囲むカップ２４が設けられている。
【００１６】
このカップ２４は、その側周面と前記ガイドリング２３の外周縁との間に排液路２５を形成するように設けられている。カップ２４の下方側は、ガイドリング２３の外周縁部分と共に屈曲路を形成して気液分離部を構成している。また前記カップ２４の底部の内側領域には第２の排気ポート２６が形成されており、前記第２の排気ポート２６によりスピンチャック２１に載置されたウエハＷの周囲の雰囲気が排気される。これら第２の排気ポート２６及び前記第１の排気ポート１６からの排気により、ウエハＷの加熱時に発生したレジストの気化成分はウエハＷの周囲から除去される。前記カップ２４の底部の外側領域にはカップ２４内の排液を除去するための排液ポート２７が形成されている。
【００１７】
カップ２４内には図示しない３本の昇降ピンが、スピンチャック２１を囲む位置に昇降自在に設けられている。筐体１１の外には搬入出口１２を介してウエハＷを筐体１１の内外で搬送する図示しない搬送アームが設けられており、この搬送アームとスピンチャック２１との間におけるウエハＷの受け渡しは、前記昇降ピンを介して行われる。なお、この搬送アームとスピンチャック２１とのウエハＷの受け渡しは、図示しない昇降機構によりスピンチャック２１を昇降させることで行えるようにしてもよい。
【００１８】
また、スピンチャック２１に保持されるウエハＷの下方には、裏面側からウエハＷを加熱する裏面側加熱部３１が設けられている。この裏面側加熱部３１は、スピンチャック２１の外側且つガイドリング２３の内側の領域に設けられている。図３には裏面側加熱部３１と、後述する表面側加熱部４１との平面図を示している。裏面側加熱部３１は、スピンチャック２１の回転軸を中心として同心円状に配列された多数のＬＥＤ（発光ダイオード）３２を備えている。
【００１９】
前記回転軸から同じ距離に設けられた各ＬＥＤ３２を同じ列に属するＬＥＤとする。そして、説明の便宜上、ＬＥＤ３２の各列に内側から外側に向けて符号を付し、夫々列Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・Ｐ（ｍ−１）、Ｐｍ（ｍは整数）と記載する。列Ｐｍは最も外側の列であり、ウエハＷの周縁部下方に位置している。図３では各ＬＥＤ３２について属する列の符号を記載しているが、すべてのＬＥＤ３２について前記列の符号を示すと、図が煩雑化するため一部のＬＥＤ３２についてのみ属する列の符号を示している。この例ではウエハＷの径方向に見て、隣り合う各列Ｐは等間隔に配置されている。また、各列Ｐ内の隣り合う各ＬＥＤ３２は等間隔に配置されている。
【００２０】
図４はＬＥＤ３２の縦断側面図を示している。ＬＥＤ３２は上方に向かって開口した筒状体３２１と、筒状体３２１内に設けられた光源３２２と、筒状体３２１の開口部を塞ぐシールド部材３２３と、を備えている。光源３２２は、ウエハＷの材料であるシリコンの吸収波長帯域である赤外線を発する。シールド部材３２３は、光源３２２にレジスト液が付着することを防ぐために設けられており、前記赤外線は、このシールド部材３２３を透過してウエハＷの裏面に照射される。そして、ウエハＷの赤外線を照射された領域が加熱される。
【００２１】
図３に戻って、各ＬＥＤ３２は点灯コントローラ３０に接続されている。後述の制御部６から出力される制御信号に基づいて、点灯コントローラ３０は列ＰごとにＬＥＤ３２に供給する電流値を調整し、各ＬＥＤ３２はこの供給電流に応じた強度で赤外線を照射する。つまり、同じ列Ｐに属するＬＥＤ３２は互いに同じ強度で赤外線を照射し、異なる列に属するＬＥＤ３２間では互いに同じ強度または異なる強度でウエハＷに赤外線を照射することができる。各ＬＥＤ３２は直上に赤外線を照射するため、ＬＥＤ３２の各列Ｐの位置と、ウエハＷの加熱される領域とは互いに対応する。
【００２２】
ＬＥＤ３２は冷却ジャケット３３上に設けられており、この冷却ジャケット３３には図１に示すように温調水の流路３４が設けられている。この温調水により冷却ジャケット３３を介して下側ＬＥＤ３２が温調される。それによって、ＬＥＤ３２が使用により過度に発熱して、後述するウエハＷの温度制御の精度が低下することが防がれる。
【００２３】
スピンチャック２１に載置されたウエハＷの上方には表面側加熱部４１が設けられている。この表面側加熱部４１は裏面側加熱部３１と略同様に構成されており、以下この裏面側加熱部３１との差異点を中心に説明する。表面側加熱部４１は多数のＬＥＤ４２を備え、各ＬＥＤ４２はスピンチャック２１の回転軸を中心として同心円状に配列されている。ただし、図３に示した例では最も回転軸に近い位置にあるＬＥＤ４２は２個のみ、つまり回転軸を挟むように設けられている。
【００２４】
上記のＬＥＤ３２と同様に前記回転軸から同じ距離に設けられた各ＬＥＤ４２を同じ列に属するＬＥＤとする。そして、説明の便宜上、ＬＥＤ４２の各列に内側から外側に向けて符号を付し、図３に示したように夫々列Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３・・・Ｑ（ｎ−１）、Ｑｎ（ｎは整数）と記載する。列Ｑ１は上記の回転軸を挟む２個のＬＥＤ４２からなり、スピンチャック２１上に設けられている。また列Ｑｎは最も外側の列であり、ウエハＷの周縁部上方に位置している。裏面側加熱部３１の列Ｐと同様に、ウエハＷの径方向に見て隣り合う各列Ｑは等間隔に設定されており、各列Ｑにおける隣り合う各ＬＥＤ４２は等間隔に設定されている。
【００２５】
ＬＥＤ４２は、筒状体３２１が下方に向けて開口することにより下方に赤外線を照射することを除いてＬＥＤ３２と同じ構成である。図４ではＬＥＤ４２の各部にＬＥＤ３２の各部と同じ符号を付し、説明を省略する。また、前記光源３２２から照射される赤外線について補足すると、この赤外線はウエハＷに供給されたレジスト液を透過し、ウエハＷに吸収されて、当該ウエハＷを加熱する波長域を備える。ただし、前記赤外線は、レジスト液に吸収されて当該レジスト液を直接加熱する波長域を備えていてもよい。
【００２６】
図３に戻って、各ＬＥＤ４２は前記点灯コントローラ３０に接続されている。裏面側加熱部３１と同様に点灯コントローラ３０は、列Ｑごとに各ＬＥＤ４２への電流値の供給を調整し、各ＬＥＤ４２はこの供給電流に応じた強度でウエハＷの表面に赤外線を照射する。各ＬＥＤ４２は直上に赤外線を照射するため、ＬＥＤ４２の列Ｑの位置と、ウエハＷの加熱される領域とは互いに対応する。各ＬＥＤ４２は、冷却ジャケット４３上に設けられている。この冷却ジャケット４３は冷却ジャケット３３と同様に温調水の流路４４を備え、ＬＥＤ４２を冷却し、ウエハＷの温度制御の精度が低下することを防ぐ
【００２７】
レジスト塗布装置１は、ウエハＷ表面にレジスト液を供給するレジスト液ノズル５１Ａを備えている。このレジスト液ノズル５１Ａは、レジスト液供給管５２Ａ及び図示しないバルブや流量調整部等を含む供給機器群を介してレジスト液供給源５３Ａに接続されている。レジスト液ノズル５１Ａは、図２に示すように水平方向に伸びたアーム５４Ａを介して移動機構５５Ａに接続されている。前記アーム５４Ａは移動機構５５Ａにより横方向に沿って設けられたガイドレール５０に沿って、カップ２４の外側に設けられた待機位置５６ＡからウエハＷ上に移動できると共に上下方向に移動できるように構成されている。
【００２８】
また、レジスト塗布装置１はウエハＷ表面に溶剤例えばシンナーを供給するための溶剤ノズル５１Ｂを備えている。シンナーは、ウエハＷ上でのレジスト液の濡れ広がりを向上させるプリウエット処理を行うために用いられる。溶剤ノズル５１Ｂは、溶剤供給管５２Ｂ及び図示しないバルブや流量調整部等を含む供給機器群を介して溶剤供給源５３Ｂに接続されている。このような違いを除いて、溶剤ノズル５１Ｂは、レジスト液ノズル５１Ａと同様に構成されており、アーム５４Ａに相当するアーム５４Ｂを介して移動機構５５Ｂに接続される。移動機構５５Ｂは、移動機構５５Ａと同様に溶剤ノズル５１Ｂを上下方向及び横方向に移動させる。
【００２９】
また、レジスト塗布装置１は、後述する当該装置の一連の動作を制御する例えばコンピュータからなる制御部６を備えている。この制御部６は、図３に示すようにＣＰＵ６１、処理レシピ格納部６２及び設定部６３が接続されるバス６４により構成される。また、制御部６はプログラム６５を備えている。プログラム６５は前記回転駆動部２２、供給機器群及び各ＬＥＤ３２、４２の点灯等の動作を制御するためのステップ群が含まれる。当該プログラム６５及び処理レシピ格納部６２に含まれる処理レシピは、例えばフレキシブルディスク（ＦＤ）、メモリーカード、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、ハードディスク等の記憶媒体に格納されて、制御部６にインストールされる。制御部６は、処理レシピ格納部６２にインストールされた処理レシピに基づいて、プログラム６１に則り、当該レジスト塗布装置１の動作を制御する。
【００３０】
処理レシピは、レジスト塗布装置１における処理を行うために必要なパラメータを設定するための情報が書き込まれたデータであり、塗布処理ごとに処理レシピが存在する。図３では模式的にｋ個（ｋは整数）の処理レシピ１〜ｋが記憶部であるレシピ格納部６２に格納されている状態を示している。パラメータとしてはレジストの種類、回転速度の推移パターン（プロファイル）、レジストの吐出量、レジスト吐出のタイミング、カップ内の排気量、プリウエットのための溶剤の吐出量、溶剤の吐出のタイミングなどである。これら塗布処理を行うためのパラメータを塗布処理パラメータと記載する。なお、回転速度の推移パターンとは基準となる時点例えばウエハＷがスピンチャック２１に保持された時点を基準にして各時刻と基板の回転速度との関係、つまりウエハＷの回転速度の時間的推移を示すデータ（例えば後述の図１２を参照）である。
【００３１】
そして、前記処理レシピは、各塗布処理パラメータに対応付けられて夫々記憶された加熱処理パラメータを含んでいる。この加熱処理パラメータは、具体的には、裏面側加熱部３１の各列Ｐの照射強度の比率及び表面側加熱部４１の各列Ｑの照射強度の比率である。
【００３２】
つまり、塗布処理パラメータが異なると、各列Ｐ１〜Ｐｍ及び各列Ｑ１〜Ｑｎの照射強度の比率が異なるように処理が行われる。一例として、図３中の処理レシピ１ではＰ１：Ｐ２：Ｐｍ：Ｑ１：Ｑ２：Ｑｎ＝８５：８２：７１：８０：７８：７１の強度比率で照射が行われるものとする。そして、処理レシピ１とは異なる塗布処理パラメータを含むレジスト及び回転速度の推移パターンで処理を行う処理レシピｋでは、Ｐ１：Ｐ２：Ｐｍ：Ｑ１：Ｑ２：Ｑｎ＝９０：８８：７４：８２：８０：７４の強度比率で照射が行われるものとしている。
【００３３】
このように処理レシピごとに照射強度の比率を変える理由について説明する。図５は、スピンコーティング法により形成されたレジスト膜Ｒの膜厚分布を模式的に示しており、この図５に示すようにウエハＷの中心部から周縁部に向かって径方向に見て、順に凸状領域Ｌ１、凹状領域Ｌ２、凸状領域Ｌ３が形成される。このような膜厚分布になる理由は推測ではあるが、以下のように考えられる。スピンコーティング法の場合、ウエハＷの中央部にあるレジスト液に作用する遠心力は小さいため、膜厚は大きめになると考えられるが、ウエハＷの周縁部に向かうとレジスト液に作用する遠心力が大きく、膜厚が小さめになる。さらにウエハＷの周縁部に向かうと遠心力はさらに大きくなるが、その一方で、レジスト液が中央部から周縁部に拡散する過程において溶剤の揮発によりレジスト液が高濃度化し、膜厚が大きくなる。
【００３４】
そして、このようなレジスト液の挙動は、塗布処理パラメータが異なると若干変化する。つまり、各領域Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の径方向の幅及び各領域におけるレジストの膜厚の大きさは処理レシピごとに変化する。そこで、この実施形態では、膜厚分布に応じて膜厚が大きい領域ほど赤外線の照射強度を大きくし、高温で加熱する。高温で加熱される領域は、低温で加熱される領域よりもレジスト液中に含まれる成分の気化が促進され、加熱処理前に比べて加熱処理後の膜厚の低下量が大きくなる。図５及び後述の図７では、矢印の線の種類でＬＥＤの各列の照射強度を示しており、実線の矢印＞鎖線の矢印＞点線の矢印の順で照射強度が大きい。それによって、図６に示すように処理後のレジスト膜Ｒを平坦化させる。なお、この例では裏面側加熱部３１からスピンチャック２１に保持されるウエハＷの中央部へ赤外線の照射が行われないので、表面側加熱部４１の前記中央部に赤外線を照射するＬＥＤ４２の出力は、他のＬＥＤ４２、３２の出力に比べて大きく設定されている。
【００３５】
処理レシピとＬＥＤの照射強度の分布との関係の一例について述べる。例えばレジスト液の粘度が高いと、周方向に拡散し難いことから前記図５に示すように凹状領域Ｌ２ウエハＷの中央部側に寄りがちである。逆に、レジスト液Ｒ１の粘度が低いと、図７に示すように膜厚分布の凹状領域Ｌ２はウエハＷの周縁側に寄りがちになる。処理レシピにおけるその他の項目である、例えばウエハＷの回転速度やレジスト液の吐出時間についても、ウエハＷの回転速度が低いほどあるいはレジスト液の吐出時間が短いほど、図７に示すように凹状領域Ｌ２はウエハＷの中心寄りになり、逆に前記回転速度が高いほどあるいは前記吐出時間が長いほど、図５に示すように凹状領域Ｌ２が周縁部よりになる。
【００３６】
従って、処理レシピを設定する際には、例えば予め加熱処理パラメータを含まない処理レシピを用いてレジスト液をウエハＷに塗布し、得られたレジスト膜Ｒについて膜厚計によりウエハＷの面内の膜厚分布を求め、この膜厚分布に基づいて加熱処理パラメータを設定することになる。
【００３７】
次に、上述の実施形態における作用について、図８〜図１２を参照しながら説明する。図８〜図１１は本実施形態の作用フローを説明する概要図である。図１２はウエハＷの回転速度の時間的推移パターンを示すグラフであり、以下に述べる動作が実行される前に、例えばオペレータにより設定部６３から処理レシピが選択されており、プログラムがその処理レシピの内容を読み込んで当該内容に対応するステップが順次実行されることになる。
【００３８】
先ず、図示しない搬送アームによりウエハＷが筐体１１内に搬入され、図示しない昇降ピンを介してその裏面側の中心部がスピンチャック２１に吸着保持される。次に、待機位置５６Ｂにあった溶剤ノズル５１ＢをウエハＷの中心部上に移動させた後、溶剤ノズル５１ＢによりウエハＷにシンナーＴを供給する。
【００３９】
その後、スピンチャック２１によりウエハＷを例えば５００ｒｐｍの回転速度で回転させ、ウエハＷ上のシンナーＴをウエハＷの表面全体に拡散させる。この間に、溶剤ノズル５１Ｂは待機位置５３Ｂに戻り、待機位置５６Ａにあったレジスト液ノズル５１ＡをウエハＷの中心部上に移動させる（図８）。ウエハＷの回転速度を一旦低下させた後、レジスト液ノズル５１ＡからウエハＷの中心部にレジスト液Ｒ１の吐出が開始され（図９）、このとき、ウエハＷの回転速度を例えば２０００ｒｐｍのＶ１まで上昇させる。ウエハＷの中央部に供給されたレジスト液Ｒ１は遠心力によりウエハＷの表面全体に拡散され、レジスト膜Ｒが形成される（図１２中レジスト液塗布工程Ｓ１）。
【００４０】
レジスト液Ｒ１の吐出を終えた後、レジスト液Ｒ１の吐出開始から例えば１〜３秒経過すると、回転速度がＶ１から低速の例えば１００ｒｐｍのＶ２に減速され、ウエハＷ上に拡散したレジスト膜Ｒは大まかに均され平坦化される（図１０及び図１２中平坦化工程Ｓ２）。なお、回転速度をＶ１からＶ２に減速し始める時点とレジスト液Ｒ１の吐出停止とのタイミングが同時であってもよい。この平坦化工程Ｓ２は例えば１〜２秒間実行され、レジスト膜Ｒの流動性が低下する。この平坦化工程Ｓ２の終了時点では、ウエハＷ上のレジスト膜Ｒは大まかには平坦化されているが、図５及び図７でも説明したように凹凸の分布が形成されている。図１０には矢印の先の円内にこの平坦化工程終了時のレジスト膜Ｒの状態を示しており、当該レジスト膜Ｒには溶剤Ｒ０が比較的多く含まれ、その溶剤Ｒ０中にはポリマーＲ２が分散して存在する。
【００４１】
次に、ウエハＷは中速の例えば１５００ｒｐｍ程度の回転速度Ｖ４に加速されると共に表面側加熱部４１の各列ＱのＬＥＤ４２及び裏面側加熱部３１の各列ＰのＬＥＤ３２から、図１１に矢印で示すように赤外線が照射される。（図１２中加熱工程Ｓ３）。これら各列ＰＱからの赤外線の照射は、既に選択された処理レシピに設定されている強度比で行われる。そして、図１２の下側のグラフに示すようにこの強度比を保ったまま各ＬＥＤ３２、４２の出力レベルが次第に上昇する。ウエハＷの回転により形成される気流の作用と赤外線の照射によるウエハＷの加熱とにより、レジスト膜Ｒ中において溶剤Ｒ０の揮発が進行する。
【００４２】
各ＬＥＤ３２、４２の出力が所定のレベルになると、出力レベルの上昇が停止し、ウエハＷは所定の温度例えば１００℃〜１２０℃で加熱される。それによって、溶剤がＲ０の揮発がさらに進行し、図１１の円内に示すようにポリマーＲ２同士の結合が形成される。また、レジスト膜Ｒの膜厚の大きい領域は小さい領域に比べて高い温度で加熱されることで、前記溶剤を含む各種の成分の揮発量が大きくなることにより、当該レジスト膜Ｒが平坦化される。赤外線の照射開始から例えば２０秒〜３０秒経過後、前記赤外線の照射が停止すると共にウエハＷの回転が停止され、スピンチャック２１上から図示しない昇降ピン及び搬送アームを介して筐体１１の外に搬出される。
【００４３】
上述のレジスト塗布装置１では、既述のように、レジスト液がウエハＷ全体に供給された後、ウエハＷがスピンチャック２１に保持された状態のままＬＥＤ３２、４２によりレジスト膜Ｒの分子同士の結合反応が起こる温度にレジスト膜Ｒを加熱している。従って、レジスト液の塗布後、前記加熱を行うための装置にウエハＷを搬送して処理を行う必要が無いのでスループットの低下を抑えることができる。また、そのように装置間の搬送工程を行わないようにすることで、装置間の雰囲気の影響によりレジスト膜の膜質の低下を抑えることができる。また、この例では、ウエハＷの表面及び裏面に、当該ウエハＷの径方向及び周方向に沿って多数のＬＥＤ３２、４２を配置しているので、より確実に処理時間の短縮化を図ることができる。また、レジスト塗布装置１では処理レシピ毎に各ＬＥＤの照射強度の分布を設定し、ウエハＷの面内で均一性高くレジスト膜の膜厚を制御できるため有利である。
【００４４】
上記の加熱工程Ｓ３において、ウエハＷを回転速度Ｖ３で回転させてレジスト膜Ｒ中の溶剤Ｒ０を除去し、その後に各ＬＥＤにより加熱処理を行ってもよい。このようにしても装置間におけるウエハＷの搬送が必要ないためスループットの向上を図ることができるが、上記のように回転により生じる気流による乾燥と、ＬＥＤの加熱とを並行して行うことでスループットをより高くすることができるので好ましい。なお、このレジスト塗布装置１では多数のＬＥＤにより、ウエハＷの周方向及び径方向に照射領域が配列されることから、ＬＥＤによる加熱処理時にウエハＷを回転させなくてもよい。この場合、赤外線が照射されないＬＥＤの照射領域と照射領域との間はウエハＷの伝熱により加熱される。
【００４５】
また、回転速度をＶ２からＶ３に変更した初期では、レジスト膜Ｒには溶剤Ｒ０が多く含まれるため流動性が比較的高く、この段階においても回転の遠心力の作用によりウエハＷの面内でレジスト膜Ｒの厚さが若干均される。急激にレジスト膜Ｒを加熱して溶剤を揮発させると、この回転による均しが起こりにくくなり、膜厚分布の均一性が低下してしまうので上記の加熱工程Ｓ３では、徐々に各ＬＥＤ３２、４２の照射強度を大きくしている。なお、照射強度は段階的に上昇させてもよい。
【００４６】
上記のＬＥＤ３２、４２による加熱処理開始のタイミングとしては、処理時間を短縮化する観点から早く行う程有効であるが、レジスト液塗布工程Ｓ１、平坦化工程Ｓ２中に加熱処理が行われると、レジスト膜Ｒの周縁への広がり及び平坦化を妨げるおそれがあるので、上記のように平坦化工程Ｓ２の終了と同時に行うか、あるいはウエハＷの回転速度をＶ３に上昇させた後に行うことが好ましい。
【００４７】
なお、上述の実施形態で、加熱処理パラメータについては、塗布処理パラメータを格納している記憶領域とは別の記憶領域に塗布処理パラメータと対応付けて書き込んでおき、処理レシピを選択し、塗布処理パラメータが決定されたときにその記憶領域から加熱処理パラメータを読み出すようにしてもよい。
【００４８】
ＬＥＤ３２の配置の例としては上記の例に限られない。図１３〜図１６は、ＬＥＤ配置の他の例を示した模式図である。例えば図１３に示すように平面で見てスピンチャック２１を挟んで左右両側に、ウエハＷの径方向に沿って直線状に配置してもよいし、図１４に示すように左右のいずれか一方に前記径方向に直線状に配置してもよい。また、図１５に示すように平面視十字状に配置してもよいし、図１６に示すようにスピンチャック２１から放射状広がるように配置してもよい。
【００４９】
ＬＥＤ４２は図１７に示すようにアーム５４Ａに設けられていてもよく、この例ではアーム５４Ａの下方に当該アーム５４Ａの長さ方向に沿って配列されている。このようにアーム５４ＡにＬＥＤ４２を設けた場合、レジスト液をウエハＷに供給した後、図１８に概略的に示すようにアーム５４ＡはＬＥＤ４２がウエハＷの半径上に位置するように移動し、赤外線の照射が行われる。
【００５０】
図１９〜図２１ではＬＥＤ４２の更に他の配置例を示している。図１９に示した例ではＬＥＤ４２を回転するウエハＷの直径に沿って配列している。図２０に示した例ではＬＥＤ４２を前記ウエハＷの半径上に配列している。図２１ではアーム５４Ａ及び冷却ジャケット４３に夫々ＬＥＤ４２を設け、ウエハＷの直径方向に沿った領域が加熱されるように構成している。既述の各図で説明したＬＥＤ３２、４２の配置は互いに組み合わせて構成することができる。例えばＬＥＤ３２は図１５に示したように十字状に配置し、ＬＥＤ４２は図１８に示したようにウエハＷの半径上に直線状に配置してもよい。
【００５１】
図１３〜図２１に示したＬＥＤ３２、４２の配置では、既述の実施形態の作用で説明したようにウエハＷの回転中に赤外線の照射を行い、前記回転によりウエハＷの周方向に赤外線が照射される領域が移動することでウエハＷ全体を加熱する。このようにスピンチャック２１の回転を利用することで、装置に搭載するＬＥＤの数を抑え、装置の低コスト化を図ることができる。このようにウエハＷ全体を加熱することができればよいため、ＬＥＤ３２、４２の配置としては、直線状に配置することに限られず、図２２に示すように周方向にずれた位置に配置してもよい。図２２中の点線は、各ＬＥＤ４２が夫々ウエハＷの中心から離れていることを明確にするための仮想線である。また、ウエハＷ表面側から照射される赤外線はスピンチャック２１に遮られないため、裏面側のＬＥＤ３２を用いず、ウエハＷ表面側のＬＥＤ４２のみを用いてウエハＷの加熱処理を行ってもよい。なお、図１３〜図２２の各図はＬＥＤ３２、４２の配列方向を概略的に示したものであるため、ＬＥＤ３２、４２の数はこの例に限られない。
【００５２】
ＬＥＤ３２及びＬＥＤ４２の照射口の形状としては既述の例には限られない。例えば、前記照射口は図２３に示すように光源３２２から遠ざかるに従って拡径されるように構成してもよいし、逆に図２４に示すように縮径されるように構成してもよい。また、図２５に示すように段部３２４を備え、この段部３２４により基部側（光源３２２側）では口径が小さく、開口端側では口径が大きくなるように構成してもよい。
【００５３】
上記の第１の実施形態では、隣接するＬＥＤ３２の間隔及び隣接するＬＥＤ４２の間隔を互いに等間隔に設定したが、このように等間隔に設定することには限られない。図２６、図２７は、ＬＥＤ３２、ＬＥＤ４２が等間隔に設定されていない配置の一例である。図２８は、図２６のＬＥＤ３２と図２７のＬＥＤ４２とを重ね合わせて見た図である。このように重ね合わせると、各ＬＥＤはウエハＷに対して互いに等間隔に配置され、各ＬＥＤの出力を均一に設定することでウエハＷの面内を均一性高く加熱することができる。これら図２６、図２７に示すようにＬＥＤを配置した場合にも既述の実施形態と同様、各ＬＥＤの照射強度が夫々異なるように設定してもよい。
【００５４】
レジスト膜を形成する塗布装置について説明したが塗布液についてはレジスト液に限られず、反射防止膜形成用の薬液であってもよい。そのように反射防止膜形成用の薬液を塗布する場合には、赤外線の照射により前記薬液中の溶剤が除去されると共に、薬液中の反射防止膜を構成する分子同士が化学反応を起こし、架橋されて互いに結合する温度に加熱される。さらに、上記の各例ではスピンコーティングによりレジスト膜Ｒを形成しているが、このような成膜手法に限られない。例えばレジスト液ノズル５１Ａを駆動機構に接続し、レジスト液を吐出させながらウエハＷに対して水平方向に移動させて、ウエハＷ全体にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成してもよい。
【００５５】
ウエハＷ及び塗布液の加熱源としては例えばハロゲンランプであってもよいが、ＬＥＤは発熱量がハロゲンランプよりも小さいため、加熱時にウエハＷの温度を精度高く制御することができ、上記のように膜厚の均一性を高くすることができる。また、この装置において加熱源としては、ウエハＷまたは塗布液が吸収する波長を有し、前記塗布液を加熱するか、あるいはウエハＷを介して塗布液を加熱することができる電磁波を照射するものが用いられる。従って、前記加熱源は、ＬＥＤやハロゲンランプのように赤外線を照射するものには限られず、例えばマイクロ波を照射するように構成してもよい。
【００５６】
図２９は、マイクロ波によりウエハＷ表面のレジスト液及びウエハＷを構成するシリコンを加熱するレジスト塗布装置の一例である。このレジスト塗布装置７の筐体７１にはマグネトロン７２が設けられる。筐体１１の内壁は例えば金属により構成され、マグネトロン７２から放射されたマイクロ波を反射する。これによってマイクロ波がカップ２４内のスピンチャック２１上のウエハＷ全体に供給される。なお、カップ２４内の排気ポート及び排液ポートの図示は省略している
【００５７】
筐体７１にはノズル搬送口７３が設けられ、当該ノズル搬送口７３はマイクロ波が筐体７１外への放射されることを防ぐシャッタ７４により開閉自在に構成される。筐体７１外にはアーム５４Ａの基端側に接続され、当該アーム５４Ａを回動させる回動機構７５が設けられている。そして、レジスト液ノズル５１Ａは、回動機構７５によりノズル搬送口７３を介して筐体７１の内外を移動自在に構成される。ウエハＷにレジスト塗布後、ノズル及び配管中のレジスト液が加熱されないようにレジスト液ノズル５１Ａは筐体７１外に退避し、ウエハＷの加熱処理が行われる。均一性高く加熱を行うために、加熱処理中ウエハＷは例えばスピンチャック２１により回転される。
【００５８】
次に塗布、現像装置に上述したレジスト塗布装置１を適用した一例について簡単に説明する。図３０は塗布、現像装置１０１に露光装置Ｃ４が接続されたシステムの平面図であり、図３１は同システムの斜視図である。また図３２は同システムの縦断面図である。この装置にはキャリアブロックＣ１が設けられており、その載置台１０２上に載置された密閉型のキャリアＣから受け渡しアーム１０３がウエハＷを取り出して処理ブロックＳ２に受け渡し、処理ブロックＳ２から受け渡しアーム１０３が処理済みのウエハＷを受け取ってキャリアＣに戻すように構成されている。
【００５９】
前記処理ブロックＳ２は、図３１に示すようにこの例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト膜の塗布を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される保護膜の形成を行うための第４のブロック（ＩＴＣ層）Ｂ４を、下から順に積層して構成されている。
【００６０】
第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３は、塗布ユニット１０４を備えている。塗布ユニット１０４は、ウエハＷを処理するレジスト塗布モジュール１０５が３箇所設けられ、各レジスト塗布モジュール１０５はウエハＷに独立して処理を行う。このレジスト塗布モジュール１０５が上記のレジスト塗布装置１に相当する。また、第３のブロックＢ３にはレジスト塗布後に周縁露光を行う周縁露光モジュール１０６と、各モジュールでウエハＷを受け渡す搬送アームＡ３が設けられる。図中１０７は、搬送アームＡ３のガイドである。
【００６１】
第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２及び第４のブロック（ＩＴＣ層）Ｂ４は、塗布ユニット１０４の塗布モジュール１０５において各々反射防止膜を形成するための薬液及び露光装置Ｃ４における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を供給することを除いて第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３と同様に構成される。また、第２のブロックＢ２及び第４のブロックＢ４は、搬送アームＡ３に相当する搬送アームＡ２、Ａ４を備えている。
【００６２】
一方、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については図３２に示すように一つのＤＥＶ層Ｂ１内に塗布ユニット１０４に対応する現像ユニットが２段に積層されている。そして当該ＤＥＶ層Ｂ１内には、上記の搬送アームＡ２〜Ａ４に対応する搬送アームＡ１が設けられ、これら２段の現像ユニットにウエハＷを搬送する。つまり２段の現像ユニットに対して搬送アームＡ１が共通化されている構成となっている。また、搬送アームＡ１のガイド１０７に沿って露光後のウエハＷを加熱する加熱モジュールが設けられている。
【００６３】
更に処理ブロックＣ２には、図３０及び図３２に示すように棚ユニットＵ５が設けられ、キャリアブロックＣ１からのウエハＷは前記棚ユニットＵ５の一つの受け渡しモジュール、例えば第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２の対応する受け渡しモジュールＣＰＬ２に、前記棚ユニットＵ５の近傍に設けられた昇降自在な第１の受け渡しアームＤ１によって順次搬送される。第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２内の搬送アームＡ２は、この受け渡しモジュールＣＰＬ２からウエハＷを受け取って塗布モジュール１０５に搬送し、ウエハＷに反射防止膜が形成される。
【００６４】
その後、ウエハＷは棚ユニットＵ５の受け渡しモジュールＢＦ２、受け渡しアームＤ１、棚ユニットＵ５の受け渡しモジュールＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、レジスト膜が形成される。然る後ウエハＷは、搬送アームＡ３により周縁露光モジュール１０６に搬送され、周縁露光処理を受ける。更にウエハＷは、搬送アームＡ３→棚ユニットＵ５の受け渡しモジュールＢＦ３→受け渡しアームＤ１を経て棚ユニットＵ５における受渡しユニットＢＦ３に受け渡される。さらに、ウエハＷは受け渡しモジュールＣＰＬ４を介して搬送アームＡ４により第４のブロック（ＩＴＣ層）Ｂ４に搬入されて保護膜が形成された後、搬送アームＡ４により受け渡しモジュールＴＲＳ４に受け渡される。
【００６５】
一方ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しモジュールＣＰＬ１１から棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しモジュールＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するためのシャトル１０９が設けられている。保護膜が形成されたウエハＷは、受け渡しアームＤ１を介して棚ユニットＵ５の受け渡し部１１１にてシャトル１０９に受け渡され、棚ユニットＵ６の受け渡し部１１２に搬送され、インターフェイスブロックＣ３に取り込まれる。なお図３２中のＣＰＬが付されている受け渡しモジュールは温調用の冷却ユニットを兼ねており、ＢＦが付されている受け渡しモジュールは複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。
【００６６】
次いで、ウエハＷはインターフェイスアーム１１３により露光装置Ｃ４に搬送され、ここで液浸露光処理が行われた後、棚ユニットＵ６の受け渡しモジュールＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＣ２に戻される。戻されたウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１の搬送アームＡ１により加熱モジュール→現像モジュールの順に搬送されて現像処理を受け、棚ユニットＵ５の受け渡しモジュールＴＲＳ１に受け渡される。その後、ウエハＷは受け渡しアーム１０３を介してキャリアＣに戻される。このようにウエハＷは、第２〜第４の単位ブロックＢ２〜Ｂ４における各塗布モジュールで処理された後、加熱モジュールへ搬送されることなく、後段のモジュールへ搬送される。従って、スループットの向上を図ることができる。ただし、本発明では、塗布モジュールで処理後、加熱モジュールへの搬送及び当該加熱モジュールでの加熱処理を禁止するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
Ｗ        ウエハ
１        レジスト塗布装置
２１      スピンチャック
３１      裏面側加熱部
３２      ＬＥＤ
４１      裏面側加熱部
４２      ＬＥＤ
５１Ａ    レジスト液ノズル
６        制御部
【図１】
0005655690.tif 000002
【図２】
0005655690.tif 000003
【図３】
0005655690.tif 000004
【図４】
0005655690.tif 000005
【図５】
0005655690.tif 000006
【図６】
0005655690.tif 000007
【図７】
0005655690.tif 000008
【図８】
0005655690.tif 000009
【図９】
0005655690.tif 000010
【図１０】
0005655690.tif 000011
【図１１】
0005655690.tif 000012
【図１２】
0005655690.tif 000013
【図１３】
0005655690.tif 000014
【図１４】
0005655690.tif 000015
【図１５】
0005655690.tif 000016
【図１６】
0005655690.tif 000017
【図１７】
0005655690.tif 000018
【図１８】
0005655690.tif 000019
【図１９】
0005655690.tif 000020
【図２０】
0005655690.tif 000021
【図２１】
0005655690.tif 000022
【図２２】
0005655690.tif 000023
【図２３】
0005655690.tif 000024
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
0005655690.tif 000027
【図２７】
0005655690.tif 000028
【図２８】
0005655690.tif 000029
【図２９】
0005655690.tif 000030
【図３０】
0005655690.tif 000031
【図３１】
0005655690.tif 000032
【図３２】
0005655690.tif 000033