(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハの表面にレジスト液を塗布する塗布処理において、塗布液の省液化を図る。【解決手段】先ず、ウェハがスピンチャックに保持される（Ｓ１）。その後、ウェハＷが回転され（Ｓ２）、その回転されたウェハの表面に液体窒素が供給される（Ｓ３）。この液体窒素の供給は、冷却用ノズルから液体窒素を吐出した状態で、冷却用ノズルをウェハの表面の外周部上から中央部上まで移動させることにより行われる。この液体窒素の供給により、ウェハを周辺エアの露点温度以下に冷却し、ウェハの表面に水分を結露させることができる。その後、ウェハの表面にレジスト液が塗布される（Ｓ４）。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に塗布液を塗布する塗布処理方法であって、
基板を保持する第１の工程と、
基板をその周辺雰囲気の露点温度以下に冷却し、基板の表面に結露させる第２の工程と、
露点温度以下に冷却された前記基板を回転させ、その基板の表面に塗布液を塗布する第３の工程と、を有することを特徴とする、塗布処理方法。
【請求項２】
前記第２の工程において、基板を回転させ、その基板に冷却用ノズルから冷却用の液体を供給することにより、基板を冷却し、
前記液体の供給の際には、前記冷却用ノズルによる基板表面への液体の供給位置を、基板の外周部から中央部に向かって移動させて、基板の表面の全面に液体を供給することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、基板の裏面に冷却用の液体を供給することにより、基板を冷却することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。
【請求項４】
前記液体は、液体窒素であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の塗布処理方法。
【請求項５】
前記第２の工程において、基板の裏面に冷却用の冷却板を接触させることにより、基板を冷却することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の塗布処理方法を、コンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の塗布処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】
基板の表面に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
基板を保持して回転させる回転機構と、
基板の表面に冷却用の液体を供給して基板を冷却する冷却用ノズルと、
前記液体を吐出している前記冷却用ノズルを、基板の表面の外周部上から中央部上に移動させる移動機構と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項９】
基板の表面に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
基板を保持して回転させる回転機構と、
基板の裏面に冷却用の液体を供給して基板を冷却する液体供給部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項１０】
基板の裏面との間に隙間を形成した状態で、前記基板の裏面に対向配置される対向板をさらに有し、
前記液体供給部は、前記基板の裏面と前記対向板との隙間に前記液体を供給することを特徴とする、請求項９に記載の塗布処理装置。
【請求項１１】
前記液体供給部は、前記対向板に設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載の塗布処理装置。
【請求項１２】
前記回転機構に保持された基板を収容して、当該基板の周囲を囲む基板収容部をさらに有し、
前記基板収容部には、基板の表面の雰囲気を排気する排気口が形成されていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の塗布処理装置。
【請求項１３】
前記排気口は、前記基板収容部における基板表面の外方の位置に形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の塗布処理装置。
【請求項１４】
前記液体は、液体窒素であることを特徴とする、請求項８〜１３のいずれかに記載の塗布処理装置。
【請求項１５】
基板の表面に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
基板を保持して回転させる回転機構と、
基板の裏面に接触して基板を冷却する冷却板と、
前記冷却板を昇降させる昇降機構と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項１６】
前記回転機構は、基板の外周部を保持する保持部材と、前記保持部材を回転させる回転駆動部を有することを特徴とする、請求項８〜１５のいずれかに記載の塗布処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布処理方法、プログラム、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び塗布処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ウェハの表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する塗布処理が行われている。
【０００３】
上述の塗布処理は、通常レジスト塗布装置において行われ、回転されたウェハ表面の中央部に所定量のレジスト液を供給し、遠心力によって当該レジスト液をウェハの表面全面に拡散することによって行われている。
【０００４】
ところで、塗布処理に用いられるレジスト液は非常に高価であり、レジスト液の省液化を図ることが望まれている。そこで、従来より、レジスト液を塗布する直前にウェハの表面に溶剤を供給するプリウェット処理が行われている（特許文献１参照）。このプリウェット処理によって、ウェハの表面とレジスト液との濡れ性が向上し、少量のレジスト液でもウェハの表面の全面に拡散するので、レジスト液の使用量を低減できる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２６０７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウェハの大口径化に伴い、従来のプリウェット処理を行ってもなお、比較的多量のレジスト液が必要になってきている。このため、塗布処理におけるレジスト液の使用量をさらに低減する技術が望まれている。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェハなどの基板の表面にレジスト液などの塗布液を塗布する塗布処理において、塗布液の省液化を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、基板の表面に塗布液を塗布する塗布処理方法であって、基板を保持する第１の工程と、基板をその周辺雰囲気の露点温度以下に冷却し、基板の表面に結露させる第２の工程と、露点温度以下に冷却された前記基板を回転させ、その基板の表面に塗布液を塗布する第３の工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、基板の表面に塗布液を塗布する前に基板をその周辺雰囲気の露点温度以下に冷却して、基板の表面に結露させることができるので、基板の表面と塗布液との間の界面エネルギーが低下し、基板の表面の塗布液に対する濡れ性が飛躍的に向上する。この結果、塗布液が基板の表面上で拡散しやすくなり、より少量の塗布液であっても基板の表面の全面に塗布することができる。また、基板が冷却されているので、基板に供給された塗布液も低温に維持され、塗布液の粘性が低い状態に維持される。これによっても、塗布液が基板の表面上で拡散しやすくなり、塗布液の使用量をさらに低減できる。
【００１０】
前記第２の工程において、基板を回転させ、その基板に冷却用ノズルから冷却用の液体を供給することにより、基板を冷却し、前記液体の供給の際には、前記冷却用ノズルによる基板表面の前記液体の供給位置を、基板の外周部から中央部に向かって移動させて、基板の表面の全面に液体を供給するようにしてもよい。
【００１１】
前記第２の工程において、基板の裏面に冷却用の液体を供給することにより、基板を冷却してもよい。
【００１２】
前記液体は、液体窒素であってもよい。
【００１３】
前記第２の工程において、基板の裏面に冷却用の冷却板を接触させることにより、基板を冷却するようにしてもよい。
【００１４】
別の観点による本発明によれば、上述の塗布処理方法を、コンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。
【００１５】
別の観点による本発明によれば、上述の塗布処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１６】
別の観点による本発明は、基板の表面に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板を保持して回転させる回転機構と、基板の表面に冷却用の液体を供給して基板を冷却する冷却用ノズルと、前記液体を吐出している前記冷却用ノズルを、基板の表面の外周部上から中央部上に移動させる移動機構と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、別の観点による本発明は、基板の表面に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板を保持して回転させる回転機構と、基板の裏面に冷却用の液体を供給して基板を冷却する液体供給部と、を有することを特徴とする。
【００１８】
前記塗布処理装置は、基板の裏面との間に隙間を形成した状態で、前記基板の裏面に対向配置される対向板をさらに有し、前記液体供給部は、前記基板の裏面と前記対向板との隙間に前記液体を供給するようにしてもよい。
【００１９】
前記液体供給部は、前記対向板に設けられていてもよい。
【００２０】
前記塗布処理装置は、前記回転機構に保持された基板を収容して、当該基板の周囲を囲む基板収容部をさらに有し、前記基板収容部には、基板の表面の雰囲気を排気する排気口が形成されていてもよい。
【００２１】
前記排気口は、前記基板収容部における基板表面の外方の位置に形成されていてもよい。
【００２２】
前記液体は、液体窒素であってもよい。
【００２３】
別の観点による本発明は、基板の表面に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板を保持して回転させる回転機構と、基板の裏面に接触して基板を冷却する冷却板と、前記冷却板を昇降させる昇降機構と、を有することを特徴とする。
【００２４】
前記回転機構は、基板の外周部を保持する保持部材と、前記保持部材を回転させる回転駆動部を有していてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、基板の表面に塗布される塗布液の省液化を図ることができるので、例えば塗布処理装置のランニングコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい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り、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。
【００２７】
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したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりする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多段に配置している処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられている露光装置（図示せず）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４とを一体に接続した構成を有している。
【００２８】
カセットステーション２では、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（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。またウェハ搬送体７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側の後述する第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスできる。
【００２９】
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側から第１の処理装置群Ｇ１、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１０が設けられている。第１の搬送装置１０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１１が設けられている。第２の搬送装置１１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。
【００３０】
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２０、２１、２２、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２３、２４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３０〜３４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４０、４１がそれぞれ設けられている。
【００３１】
例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温調装置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、精度の高い温度管理下でウェハ温度を調節する高精度温調装置６２〜６４及びウェハＷを高温で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。
【００３２】
第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温調装置７０、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーク装置７１〜７４及び現像処理後のウェハ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。
【００３３】
第５の処理装置群Ｇ５では、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温調装置８０〜８３、露光後ベーク（ポストエクスポージャーベーク）装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
【００３４】
図１に示すように第１の搬送装置１０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１１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。
【００３５】
インターフェイスステーション４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体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体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４に隣接した図示しない露光装置と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００３６】
塗布現像処理システム１の天井部には、図２に示すようにエア供給装置１１０が設置されており、塗布現像処理システム１内に所定の温度、湿度に調整された清浄エアを供給し、各ステーション２、３、４内にダウンフローを形成できる。
【００３７】
次に、上述したレジスト塗布装置２０〜２２の構成について詳しく説明する。図４は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す垂直断面の説明図であり、図５は、レジスト塗布装置２０の構成の概略を示す水平断面の説明図である。
【００３８】
図４に示すようにレジスト塗布装置２０は、ケーシング２０ａを有し、当該ケーシング２０ａ内には、ウェハＷを保持して回転させる回転機構としてのスピンチャック１２０が設けられている。スピンチャック１２０は、例えばウェハＷより熱伝導性の低い材質、例えばＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン)やカーボン添加の導電性ＰＥＥＫにより形成されている。スピンチャック１２０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１２０上に吸着できる。スピンチャック１２０は、例えばスピンチャック１２０に内蔵されたモータなどの回転駆動部１２１により、ウェハＷを所定の速度で回転させることができる。
【００３９】
例えばスピンチャック１２０の周囲には、基板収容部としてのカップ１３０が設けられている。カップ１３０は、例えば熱伝導性の低い材質、例えばフッ素系の樹脂により形成されている。カップ１３０は、外カップ１３１と内カップ１３２を備えている。外カップ１３１と内カップ１３２は、それぞれが略円筒状に形成され、同心円状に外側と内側の２重に配置されている。外カップ１３１は、カップ１３０の底面の高さからスピンチャック１２０上のウェハＷの上方の高さまで形成された垂直壁１３１ａを備えている。内カップ１３２は、スピンチャック１２０上のウェハＷの外周部の下方の位置に垂直壁１３２ａを備えている。外カップ１３１と内カップ１３２との間の中央部付近には、円筒状の仕切板１３３が形成されている。この仕切板１３３によって、カップ１３０の底部に外カップ１３１側の液体回収部１３４と内カップ１３２側の気体回収部１３５が形成されている。仕切板１３３は、カップ１３０の底面から上方向に所定高さに形成され、仕切板１３３の上方において液体回収部１３４と気体回収部１３５が連通している。
【００４０】
内カップ１３２の垂直壁１３２ａの上端部には、ウェハＷの外周部の裏面付近から斜め下の外側に傾斜し、先端が液体回収部１３４内に通じるガイド壁１３２ｂが接続されている。液体回収部１３４の下面には、排液管１３６が接続され、気体回収部１３５の下面には、排気管１３７が接続されている。かかる構成により、ウェハＷから飛散した液体は、ガイド壁１３２ｂと外カップ１３１の垂直壁１３１ａとの間を通って液体回収部１３４に回収され、排液管１３６から排液される。また、ウェハＷの周辺雰囲気は、ガイド壁１３２ｂによって液体回収部１３４に送られた後、仕切板１３３の上方を越えて気体回収部１３５内に流れ、排気管１３７から排気される。
【００４１】
図５に示すように例えばカップ１３０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１３０のＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方からカップ１３０のＹ方向負方向（図５の左方向）側の端部付近まで形成されている。レール１４０には、アーム１４１が設けられ、アーム１４１には、レジスト液供給用ノズル１４２が支持されている。アーム１４１は、例えばモータなどの駆動部１４３によってレール１４０上を移動自在であり、レジスト液供給用ノズル１４２をカップ１３０の外方に設置された待機部１４４からカップ１３０内のウェハＷ上に移送することができる。また、アーム１４１は、例えば駆動部１４３によって上下方向に移動自在であり、レジスト液供給用ノズル１４２を昇降できる。
【００４２】
レジスト液供給用ノズル１４２は、例えば図４に示すように供給管１５０によってレジスト液供給源１５１に連通している。供給管１５０には、バルブ１５２が設けられており、このバルブ１５２の開閉動作により所定のタイミングでレジスト液供給用ノズル１４２からレジスト液を吐出することができる。
【００４３】
スピンチャック１２０に保持されたウェハＷの上方には、冷却用ノズル１６０が配置されている。冷却用ノズル１６０は、供給管１６１によって冷却用の液体の貯留瓶１６２に接続されている。本実施の形態において貯留瓶１６２には、冷却用の液体として例えば約−２００℃の液体窒素が貯留されている。供給管１６１には、例えば外側の管を真空にできる金属製の２重管が用いられている。これにより、液体窒素が冷却用ノズル１６０に移送されるまでの液体窒素の温度を維持して液体窒素の揮発を防止できる。供給管１６１は、例えば冷却用ノズル１６０が接続されている先端部から水平方向に延びて貯留瓶１６２の上方まで到達し、その後下方に直角に屈折して貯留瓶１６２内に進入している。供給管１６１の屈折部分には、例えばモータなどの回動駆動部１６３が取り付けられており、貯留瓶１６２内に進入する供給管１６１の垂直部分を回転軸として、図５に示すように供給管１６１を水平方向に回動させることができる。これにより、冷却用ノズル１６０は、ウェハＷの表面上においてウェハＷの径方向に移動できる。なお、本実施の形態においては、例えば供給管１６１と回動駆動部１６３により、冷却用ノズル１６０の移動機構が構成されている。
【００４４】
貯留瓶１６２から冷却用ノズル１６０への液体窒素の供給圧力には、貯留瓶１６２内の液体窒素の自己揮発圧力が用いられる。図４に示すように供給管１６２には、バルブ１６４が設けられており、バルブ１６４が開放されると、貯留瓶１６２の液体窒素が冷却用ノズル１６０に圧送される。
【００４５】
貯留瓶１６２には、貯留瓶１６２内の気圧を測定する気圧計１６５と、貯留瓶１６２内に窒素ガスを供給するガス供給管１６６が設けられている。気圧計１６５には、ガス抜き機能が設けられており、貯留瓶１６２内の圧力が規定値より大きくなると、貯留瓶１６２内のガスを抜いて圧力を下げることができる。また、ガス供給管１６６は、窒素ガスの供給源（図示せず）に連通しており、貯留瓶１６２の圧力が規定値よりも低下すると、貯留瓶１６２内に窒素ガスを補充して圧力を回復することができる。これにより、貯留瓶１６２内の圧力（液体窒素の供給圧力）を一定に維持することができる。
【００４６】
上述のスピンチャック１２０の回転駆動動作、冷却用ノズル１６０の回動動作、バルブ１５２、１６４の開閉動作などの駆動系の動作の制御は、制御部１７０により行われる。制御部１７０は、例えば汎用のコンピュータにより構成され、メモリに記録されたプログラムＰを実行することにより、スピンチャック１２０等の動作を制御して、後述する塗布処理を実現できる。なお、本実施の形態における塗布処理を実現するためのプログラムＰは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体により制御部１７０にインストールされたものであってもよい。
【００４７】
レジスト塗布装置２１、２２の構成は、上述のレジスト塗布処理２０と同じであるので、説明を省略する。
【００４８】
次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置２０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。
【００４９】
ウェハ処理が開始されると、塗布現像処理システム１内にはダウンフローが形成され、塗布現像処理システム１内は、所定の温度（例えば２３℃）、湿度（例えば４５％Ｒｈ）のエア雰囲気に維持される。先ず図１に示すウェハ搬送体７によって、カセット載置台５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に属する温調装置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１０によって例えばボトムコーティング装置２３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１０によって熱処理装置６５、高精度温調装置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１０によって例えばレジスト塗布装置２０に搬送される。
【００５０】
図６は、このレジスト塗布装置２０における塗布処理プロセスの一例を示すフローチャートである。レジスト塗布装置２０内は、上述のダウンフローのエア雰囲気に維持されている。レジスト塗布装置２０にウェハＷが搬入されると、ウェハＷは、スピンチャック１２０に吸着保持される（図６の工程Ｓ１）。次に、スピンチャック１２０によりウェハＷの回転が開始される（図６の工程Ｓ２）。このとき、冷却用ノズル１６０がウェハＷの外周部の上方に移動する。ウェハＷの回転が開始された後に、冷却用ノズル１６０からウェハＷの表面に約−２００℃の液体窒素が吐出される。
【００５１】
冷却用ノズル１６０は、図７に示すように低温の液体窒素を吐出しながら、ウェハＷの表面の外周部上から中心部上まで移動する。こうしてウェハＷの表面の全面に液体窒素が供給される（図６の工程Ｓ３）。この液体窒素の供給により、ウェハＷが周辺エアの露点温度例えば１０℃（レジスト塗布装置１０内の温度が２３℃、湿度が４５％Ｒｈの場合）以下の例えば１０℃〜−２０℃程度にまで冷却される。なお、このときのウェハＷの温度は、レジスト液とそれに含まれる溶剤が凝固しない温度（レジスト液及びその溶剤の融点より高い温度）に維持される。このウェハＷの冷却により、図８に示すようにウェハ周辺のエアに含まれる水分ＢがウェハＷの表面に結露する。
【００５２】
冷却用ノズル１６０は、ウェハＷの表面の中央部まで移動した後、液体窒素の供給を停止する。そして、回動駆動部１６３により供給管１６１を回動して、冷却用ノズル１６０がカップ１３０の外方に退避する。
【００５３】
ウェハＷが低温に維持された状態で、レジスト液供給用ノズル１４２がウェハＷの中央部の上方に移動し、レジスト液供給用ノズル１４２から回転中のウェハＷの表面の中央部に所定量のレジスト液が供給される（図６の工程Ｓ４）。レジスト液は、ウェハＷの回転によってウェハＷの表面の全面に拡散され、ウェハＷの表面にレジスト膜が形成される。
【００５４】
その後、ウェハＷは高速で回転されてレジスト膜の膜厚調整と乾燥が行われた後、ウェハＷの回転が停止される（図６の工程Ｓ５）。ウェハＷの回転が停止されると、ウェハＷは、外部の第１の搬送装置１０に受け渡され、その第１の搬送装置１０によってレジスト塗布装置２０から搬出されて、一連の塗布処理が終了する。なお、この一連の塗布処理は、例えば制御部１７０が、プログラムＰを実行してスピンチャック１２０の回転駆動動作、冷却用ノズル１６０の回動動作、バルブ１５２、１６４の開閉動作などを制御することにより実現されている。
【００５５】
レジスト膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置１０によってプリベーク装置７１に搬送され、プリベーキング処理される。続いてウェハＷは，第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９１，高精度温調装置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４のウェハ搬送体１０１によって図示しない露光装置に搬送され，露光される。露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体１０１によって例えば露光後ベーク装置８４に搬送され，ポストエクスポージャーベーキング処理され、その後第２の搬送装置１１によって高精度温調装置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３０に搬送され，ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。現像されたウェハＷは，第２の搬送装置１１によってポストベーク装置７５に搬送されポストベーキング処理される。その後ウェハＷは，高精度温調装置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１０によってトランジション装置６１に搬送され，ウェハ搬送体７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。
【００５６】
以上の実施の形態によれば、ウェハＷの表面にレジスト液を塗布する前にウェハＷを周辺エアの露点温度以下に冷却して、ウェハＷの表面に結露させたので、ウェハＷとレジスト液との間の界面エネルギーが低下し、ウェハＷのレジスト液に対する濡れ性を飛躍的に向上できる。この結果、少量のレジスト液を用いてウェハＷの表面の全面にレジスト液を塗布することができる。また、ウェハＷが冷却されているので、ウェハＷに供給されたレジスト液も低温になり、レジスト液の粘性が低い状態に維持される。この結果、ウェハＷの表面上のレジスト液がさらに拡散しやすくなり、より少量のレジスト液であってもウェハＷの表面の全体に塗布され、レジスト液の省液化が図られる。
【００５７】
また、以上の実施の形態では、ウェハＷを冷却する際に、冷却用ノズル１６０から液体窒素を吐出しながら、冷却用ノズル１６０をウェハＷの外周部上から中央部上に向けて移動させた。この場合、冷却用ノズル１６０の移動に伴い、ウェハＷは外周部から中心部に向けて冷却されていく。冷却用ノズル１６０からウェハＷ上に供給された液体窒素は、ウェハＷの遠心力により供給位置より外側に流れるので、冷却用ノズル１６０の位置より外側のウェハ領域には、液体窒素が継続して供給される。それ故、冷却用ノズル１６０が上方を通過したウェハ領域が、所定の低温度に維持される。これにより、冷却用ノズル１６０が中央部に移動し終えたときに、ウェハ面内の温度が均一に維持され、ウェハＷの表面全面において斑なく結露する。この結果、ウェハ全面においてレジスト液が斑なく均一に塗布される。また、ウェハＷが外側から冷却され、外側から熱収縮されるので、ウェハＷにかかる応力を外側に逃がすことができ、熱収縮によるウェハＷの破損も防止できる。
【００５８】
以上の実施の形態において、ウェハＷに液体窒素を供給しウェハＷを冷却する際に、ウェハＷの表面上の雰囲気を排気するようにしてもよい。かかる場合、例えば図９に示すように外カップ１３１の垂直壁１３１ａの内側に排気口１８０が形成される。排気口１８０は、例えばスピンチャック１２０上のウェハＷの高さよりわずかに高い位置に形成される。排気口１８０は、例えば垂直壁１３１ａの周方向の複数箇所に等間隔で形成される。各排気口１８０は、例えば外カップ１３１の内部を通過する排気管１８１によってカップ１３０の外部の負圧発生装置１８２に接続されている。
【００５９】
そして、例えば冷却用ノズル１６０からウェハＷに液体窒素を供給する際には、排気口１８０からウェハＷの表面付近の雰囲気が排気される。こうすることにより、例えば液体窒素が揮発して生成された低温の窒素ガスが周辺部材に接触したり付着することがなく、周辺部材の温度変動や汚染を抑制できる。
【００６０】
以上の実施の形態において、液体窒素をウェハＷの表面に供給していたが、ウェハＷの裏面に供給してもよい。図１０は、かかる一例を示すものである。この例のレジスト塗布処理１９０は、例えば略円筒状で中空のスピンチャック１９１を備えている。スピンチャック１９１の上部は、下部に比べて径が大きくなっている。スピンチャック１９１の最上部には、例えば内側に回動する複数の保持部材１９２が取り付けられている。保持部材１９２の上端部には、ウェハＷが載置される段部１９２ａが形成されている。各保持部材１９２は、ウェハＷが段部１９２ａに載置されると、例えばウェハＷの重さにより内側に回動し、ウェハＷの外周部を外側から保持してウェハＷを固定することができる。
【００６１】
スピンチャック１９１の上部の内部には、ウェハＷの裏面に対向する対向板１９３が設けられている。対向板１９３は、例えばウェハＷより僅かに小さい、ウェハＷと同等の径を有する円板形状に形成されている。対向板１９３は、スピンチャック１９１に保持されたウェハＷの裏面側に、当該ウェハＷとの間に隙間Ｄができるように配置されている。例えば対向板１９３の上面の中央部には、液体窒素の液体供給部としての液体窒素供給口１９４が形成されている。
【００６２】
液体窒素供給口１９４には、供給管１９５が接続されている。供給管１９５は、対向板１９３の内部を上下方向に貫通し、その後スピンチャック１９１の回転軸を通り、スピンチャック１９１の下面から外部に出て液体窒素の供給源１９６に接続されている。供給管１９５には、バルブ１９７が設けられており、液体窒素を所定のタイミングで供給することができる。スピンチャック１９１の下部には、例えば水平方向にベルト１９８が掛けられており、このベルト１９８を回転駆動部としてのモータ１９９により回転させることによりスピンチャック１９１を回転できる。
【００６３】
バルブ１９７の開閉動作や、スピンチャック１９１の回転動作は、上記実施の形態と同様に制御部１７０により制御される。レジスト塗布装置１９０のその他の構成については、上記レジスト塗布装置１２０と同様であるので、同じ符号を用いて説明を省略する。
【００６４】
そして、塗布処理時には、ウェハＷが図１０に示すように保持部材１９２によりスピンチャック１９１に保持されると、スピンチャック１９１によりウェハＷが回転される。その後、液体窒素供給口１９４から液体窒素が吐出され、図１１に示すようにウェハＷの裏面と対向板１９３との隙間Ｄに液体窒素Ｎが充填される。こうすることにより、ウェハＷが周辺エアの露点温度以下に急冷される。その後、レジスト液供給用ノズル１４２からウェハＷの表面の中央部にレジスト液が供給され、ウェハＷの表面にレジスト膜が形成される。
【００６５】
この例においても、ウェハＷの表面にレジスト液を塗布する前にウェハＷを周辺エアの露点温度以下に冷却して、ウェハＷの表面に結露させることができるので、ウェハＷのレジスト液に対する濡れ性を飛躍的に向上し、少ない量のレジスト液を用いてウェハＷの表面の全面にレジスト液を塗布することができる。また、ウェハＷに供給されたレジスト液も低温になり、レジスト液の粘性が低い状態に維持されるので、少量のレジスト液であってもウェハＷの表面の全体に適正にレジスト液を塗布できる。
【００６６】
また、ウェハＷの裏面に液体窒素を供給してウェハＷを冷却するので、例えばウェハＷの表面に既に形成されている膜構造に液体窒素が直接触れずにウェハＷを冷却できる。
【００６７】
前記実施の形態では、ウェハＷの裏面に液体窒素を供給してウェハＷを冷却していたが、ウェハＷの裏面に低温の冷却板を接触させてウェハＷを冷却してもよい。図１２は、かかる一例を示すものであり、例えばレジスト塗布装置２００には、上述の対向板１９３に代えて冷却板２０１が設けられる。冷却板２０１は、熱伝導性の高い材質、例えばアルミにより形成されている。冷却板２０１は、ウェハＷと同等の大きさの円板形状を有する。
【００６８】
冷却板２０１の下面の中央部には、スピンチャック１９１の内部を軸方向に貫通するロッド２０２が接続されている。ロッド２０２は、シリンダなどの昇降駆動部２０３により上下動でき、冷却板２０１を昇降できる。冷却板２０１の内部には、冷媒が流通する管路２０４が形成されている。管路２０４には、スピンチャック１９１の内部を通ってスピンチャック１９１の下面から外部の図示しない冷媒供給源に通じる循環路２０５が接続されている。循環路２０５を通じて管路２０４に冷媒を供給することにより、冷却板２０１を所定の低温度に維持することができる。なお、冷媒としては、例えばフッ素系不活性液体などの不活性冷媒が用いられる。また、本実施の形態においては、例えばロッド２０２及び昇降駆動部２０３により昇降機構を構成している。また、レジスト塗布装置２００のその他の構成については、上述のレジスト塗布装置１９０と同様であるので、同じ符号を用いて説明を省略する。
【００６９】
そして、塗布処理時には、ウェハＷが保持部材１９２によりスピンチャック１９１に保持されると、図１３に示すように冷却板２０１が上昇し、冷却板２０１がウェハＷの裏面に接触される。冷却板２０１は、冷媒Ｅにより予め例えば−２０℃〜１０℃以下の低温に維持されており、冷却板２０１が接触したウェハＷは、周辺エアの露点温度以下に冷却される。このとき、周辺エアの水分がウェハＷの表面に結露する。そして、ウェハＷが十分に冷却されると、冷却板２０１が下降し、ウェハＷの裏面から離隔される。ウェハＷが冷却板２０１から離された後、スピンチャック１９１によりウェハＷが回転され、レジスト液供給用ノズル１４２からウェハＷの表面の中央部にレジスト液が供給され、ウェハＷの表面にレジスト膜が形成される。
【００７０】
この例においても、ウェハＷの表面にレジスト液を塗布する前にウェハＷを周辺エアの露点温度以下に冷却して、ウェハＷの表面に結露させることができるので、ウェハＷのレジスト液に対する濡れ性を飛躍的に向上し、少ない量のレジスト液を用いてウェハＷの表面の全面にレジスト液を塗布することができる。また、ウェハＷに供給されたレジスト液も低温になり、レジスト液を粘性の低い状態に維持できるので、少量のレジスト液であってもウェハＷの表面の全体に適正にレジスト液を塗布できる。
【００７１】
また、冷却板２０１をウェハＷの裏面に接触させてウェハＷを冷却するので、例えばウェハＷの表面に既に形成されている膜構造に直接触れずに、ウェハＷを冷却することができる。
【００７２】
また、冷却板２０１が昇降できるので、冷却後に冷却板２０１がウェハＷから離れて、ウェハＷの回転を妨げることがない。
【００７３】
以上の実施の形態では、ウェハＷを冷却してウェハＷの表面に結露させていたが、その際により結露が生じやすいように、ウェハＷの周辺雰囲気の湿度を上昇させるようにしてもよい。例えばウェハＷを冷却する際に、他の工程時のエア（上述のダウンフローのエア）よりも湿度の高いエアを供給してもよい。
【００７４】
上述の実施の形態のウェハＷの表面側に液体窒素を供給する例において、前記実施の形態のようにウェハＷの外周部を保持部材１９２で保持してウェハＷを回転させるようにしてもよい。
【００７５】
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）膜などの塗布液の塗布処理にも適用できる。また、上記実施の形態では、冷却用の液体として液体窒素を用いていたが、二酸化炭素など他の液体であってもよい。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。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、基板に塗布される塗布液の省液化を図る際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本実施の形態における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。
【図２】塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】レジスト塗布装置の構成の概略を示す垂直断面の説明図である。
【図５】レジスト塗布装置の構成の概略を示す平面図である。
【図６】レジスト塗布処理のプロセスを示すフロー図である。
【図７】冷却用ノズルがウェハ上を移動する様子を示す説明図である。
【図８】ウェハの表面に結露が生じた様子を示す説明図である。
【図９】排気口を備えたレジスト塗布装置の構成を示す垂直断面の説明図である。
【図１０】ウェハの裏面と対向する対向板を備えたレジスト塗布装置の構成を示す垂直断面の説明図である。
【図１１】対向板とウェハの裏面との間に液体窒素が充填された状態を示す説明図である。
【図１２】ウェハの裏面に接触する冷却板を備えたレジスト塗布装置の構成を示す垂直断面の説明図である。
【図１３】冷却板をウェハの裏面に接触させた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１    塗布現像処理システム
２０  レジスト塗布装置
１２０  スピンチャック
１４２  レジスト液供給用ノズル
１６０  冷却用ノズル
Ｗ    ウェハ
【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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