(57)【要約】【課題】ウェハに斑なく，均一に塗布液を塗布する。【解決手段】塗布液吐出ノズル６０がノズルホルダ６１に対して揺動自在に取り付けられる。塗布液吐出ノズル６０は，揺動駆動部により往復揺動できる。ウェハＷを保持し回転させるスピンチャック５０が備えられる。そして塗布液吐出ノズル６０をスピンチャック５０上のウェハＷの中心部上方に移動させる。ウェハＷを低速度で回転させる。塗布液吐出ノズル６０を往復揺動させ，この状態でウェハＷに対して塗布液を吐出する。これによりウェハＷの中心部を中心とする円形領域に塗布液が供給される。その後ウェハＷを高速度で回転させ，ウェハＷ上の塗布液がウェハＷ全面に広げられる。塗布液が初め円形領域に供給され，その後にウェハＷ全面に広げられるので，塗布液が広げられる面積が小さくなり，拡散時にできる塗布斑が抑制される。【選択図】　図４
2004055685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって，
基板を保持する基板保持部材と，
前記基板保持部材を回転させる回転駆動部と，
前記基板保持部材に保持された基板に対し，往復揺動しながら塗布液を吐出するノズルと，を備えたことを特徴とする，塗布処理装置。
【請求項２】
基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって，
基板を保持する基板保持部材と，
前記基板保持部材に保持された基板に対し，往復揺動しながら塗布液を吐出するノズルと，
前記基板保持部材と前記ノズルとを所定の方向に相対的に移動させる駆動部と，を備えたことを特徴とする，塗布処理装置。
【請求項３】
前記基板保持部材を回転させる回転駆動部を備えたことを特徴とする，請求項２に記載の塗布処理装置。
【請求項４】
前記ノズルの材質には，磁性を有するものが用いられ，
前記ノズルは，ノズル保持部に保持されており，
前記ノズル保持部には，前記ノズルの側方に位置する側部が形成され，当該側部は，ソレノイドになっており，
前記ノズルは，前記ノズル保持部のソレノイドの電磁力によって揺動できることを特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の塗布処理装置。
【請求項５】
前記ノズルは，ノズル保持部に保持されており，
前記ノズル保持部は，前記ノズルの側方に位置する側部と，当該側部と前記ノズルとを連結する弾性体とを備え，
前記ノズルは，前記ノズル保持部の弾性体の弾性力によって揺動できることを特徴とする，請求項１，２，３又は４のいずれかに記載の塗布処理装置。
【請求項６】
前記ノズルを揺動させるための揺動駆動部を備え，
前記揺動駆動部は，カバーに覆われて，かつノズルを保持するノズル保持部に取り付けられていることを特徴とする，請求項１，２，３，４又は５のいずれかに記載の塗布処理装置。
【請求項７】
前記ノズルの揺動角度を変更可能な制御部を備えたことを特徴とする，請求項１，２，３，４，５又は６のいずれかに記載の塗布処理装置。
【請求項８】
前記ノズルの揺動速度を変更可能な制御部を備えたことを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６又は７のいずれかに記載の塗布処理装置。
【請求項９】
基板に塗布液を吐出するノズルを用いて行われる基板の塗布処理方法であって，
ノズルを基板の中心部に対向する位置に移動させる工程と，
基板を相対的に低速度で回転させた状態で，ノズルを往復揺動させながら前記基板に対して塗布液を吐出して，基板の中心部を中心とする円形領域に塗布液を供給する工程と，
前記円形領域に塗布液の供給された基板を相対的に高速度で回転させて，前記塗布液を基板全面に広げる工程と，を有することを特徴とする，塗布処理方法。
【請求項１０】
基板に塗布液を吐出するノズルを用いて行われる基板の塗布処理方法であって，
ノズルを基板に対向する位置に移動させる工程と，
その後，ノズルから前記基板に塗布液を吐出しながらノズルを往復揺動させた状態で，当該ノズルと基板とを相対的に移動させて，基板の中心部を含む所定領域に塗布液を供給する工程と，
前記所定領域に塗布液の供給された基板を回転させ，前記塗布液を基板全面に広げる工程と，を有することを特徴とする，塗布処理方法。
【請求項１１】
前記所定領域が円形領域になるように，前記ノズルと基板とを相対的に移動させることを特徴とする，請求項１０に記載の塗布処理方法。
【請求項１２】
塗布液が基板全面に広げられた後，前記ノズルから前記基板に対し部分的に塗布液を吐出する工程を有することを特徴とする，請求項９，１０又は１１のいずれかに記載の塗布処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の塗布処理装置及び塗布処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程において，例えばＳＯＤ（Ｓｐｉｎ　ｏｎ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜形成システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳＯＤ膜形成システムでは，半導体ウェハ（以下，ウェハ）上に塗布液をスピンコートし，当該ウェハに加熱処理等の物理的処理や化学的処理を施して層間絶縁膜を形成している。
【０００３】
上述のスピンコートは，ＳＯＤ膜形成システムに搭載された塗布処理装置において行われ，塗布処理装置は，例えばウェハを保持し回転させるスピンチャックや，ウェハの中心部の上方まで移動しウェハに塗布液を吐出するノズル等を備えている。塗布液には，例えば有機溶媒にて稀釈された絶縁膜材料が用いられる。そして，スピンコートでは，例えばノズルからウェハの中心部に所定量の塗布液が吐出される。その後ウェハが回転され，その遠心力によってウェハ中心部の塗布液が外周部側に広げられ，塗布液がウェハ全面に塗布される。この塗布液の広がりによって，ウェハ上に後に層間絶縁膜となる塗布膜が形成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，近年，生産効率の向上等を図るため，ウェハの大口径化が図られている。このような大口径のウェハの場合に，従来と同じようなスピンコートを行うと，ウェハの中心部に塗布された塗布液がより広範囲に渡って広げられることになる。この結果，ウェハ上の塗布膜に，ウェハ中心部から外周部に向かう放射状の模様が現れて，ウェハ上に塗布斑が形成される。また，ウェハが大口径の場合，ウェハ中心部と外周部との周速度の差が大きくなるので，例えばウェハＷ中心部と外周部での溶剤の揮発量が相違し，ウェハの中心部側と外周部側とで形成される塗布膜の膜厚が大きく異なってくる。また，外周部の周速度が高速になり，風きりによる膜斑が生じる。このような塗布斑や膜厚の不均一性は，製品不良を招くものであり，好ましくない。
【０００５】
一方，塗布斑ができないように，多量の塗布液をウェハの中心部に吐出すると，ウェハから飛散される塗布液の量も多くなり，高価な塗布液の消費量が増大し，コストが増大する。
【０００６】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，口径の大きなウェハ等の基板に対しても，斑なく，均一に塗布液を塗布できる塗布処理装置及び塗布処理方法を提供することその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば，基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって，基板を保持する基板保持部材と，前記基板保持部材を回転させる回転駆動部と，前記基板保持部材に保持された基板に対し，往復揺動しながら塗布液を吐出するノズルと，を備えたことを特徴とする塗布処理装置が提供される。
【０００８】
この塗布処理装置によれば，基板を回転させた状態で，往復揺動しているノズルから基板に対し塗布液を吐出することができる。こうすることにより，例えば基板の中心部周辺の円形領域に塗布液を供給できる。そして塗布液が円形状に塗布された基板を高速回転させて，当該塗布液を基板全面に広げることができる。かかる場合，基板上の幅のある円形領域に塗布液が供給されるので，その後の回転で塗布液が広げられる面積が少なくて済む。それ故塗布液を回転させて広げても，放射状の模様が現れることがなく，塗布斑を抑制できる。また，塗布液の広がる面積が小さく，塗布液が基板全面に広がりやすくなるので，その分，この塗布液を低速回転で広げることができる。この結果，速度差に起因する基板の中心部と外周部との溶剤の揮発量の差が減少し，基板上に均一な膜厚の塗布膜が形成できる。さらに，塗布液が基板中心部を中心とする円形状に吐出されるので，その後の回転により塗布液が基板面内に均一に広げられる。したがって，この発明によれば，基板が大口径であっても，基板上に塗布液が斑なく，均一に塗布できる。
【０００９】
請求項２の発明によれば，基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって，基板を保持する基板保持部材と，前記基板保持部材に保持された基板に対し，往復揺動しながら塗布液を吐出するノズルと，前記基板保持部材と前記ノズルとを所定の方向に相対的に移動させる駆動部と，を備えたことを特徴とする塗布処理装置が提供される。
【００１０】
この塗布処理装置によれば，ノズルを往復揺動させ，さらにノズルから塗布液を吐出しながら，当該ノズルと基板とを相対的に移動させて，基板上の所定領域に塗布液を塗布できる。これにより，例えば基板全面に塗布液を供給できる。この場合，従来のように基板上の塗布液を回転により広げる必要がないので，この塗布液の広がり時にできる塗布斑の発生を防止できる。また，この塗布処理装置によれば，基板上の中心部を含む所定領域に塗布液を供給することができる。この場合，塗布処理装置が前記基板保持部材を回転させる回転駆動部を備えていてもよく，この回転駆動部によって，所定領域に塗布液の供給された基板を回転させて，当該塗布液を基板全面に広げることができる。かかる場合も，上述したように塗布液が広げられる範囲が狭くなるので，基板上に塗布斑ができるのを抑制できる。
【００１１】
前記ノズルの材質には，磁性を有するものが用いられ，前記ノズルは，ノズル保持部に保持されており，前記ノズル保持部には，前記ノズルの側方に位置する側部が形成され，当該側部は，ソレノイドになっており，前記ノズルは，前記ノズル保持部のソレノイドの電磁力によって揺動できてもよい。また，前記ノズルは，ノズル保持部に保持されており，前記ノズル保持部は，前記ノズルの側方に位置する側部と，当該側部と前記ノズルとを連結する弾性体とを備え，前記ノズルは，前記ノズル保持部の弾性体の弾性力によって揺動できてもよい。
【００１２】
前記塗布処理装置は，前記ノズルを揺動させるための揺動駆動部を備え，前記揺動駆動部は，カバーに覆われて，かつノズルを保持するノズル保持部に取り付けられていてもよい。かかる場合，揺動駆動部がノズル保持部に取り付けられるので，ノズルと揺動駆動部が近くなり，ノズルと揺動駆動部とを連動させる機構が簡略化できる。さらに，揺動駆動部がカバーで覆われているので，揺動駆動部から発生したパーティクルが装置内に飛散することを防止できる。したがって，基板に不純物が付着することが防止される。
【００１３】
前記塗布処理装置は，前記ノズルの揺動角度を変更可能な制御部を備えていてもよい。この制御部により，例えば塗布液を吐出しながら揺動しているノズルが基板上を相対的に移動しているときに，適宜ノズルの揺動角度を変えていくことにより，基板上の所定形状の領域に塗布液を供給できる。したがって，基板を回転させなくても，基板上の円形領域に塗布液を塗布することもできる。また，塗布処理装置は，前記ノズルの揺動速度を変更可能な制御部を備えていてもよい。この制御部によって，例えば往復揺動しているノズルが基板方向に対して最大角度に近づいたときに，揺動速度を下げ，そのノズルの角度が小さくなったときに，揺動速度を上げるようにする。こうすることにより，基板上に常に一定量の塗布液が滴下され，基板上に均一な塗布液が供給できる。
【００１４】
請求項９の発明によれば，基板に塗布液を吐出するノズルを用いて行われる基板の塗布処理方法であって，ノズルを基板の中心部に対向する位置に移動させる工程と，基板を相対的に低速度で回転させた状態で，ノズルを往復揺動させながら前記基板に対して塗布液を吐出して，基板の中心部を中心とする円形領域に塗布液を供給する工程と，前記円形領域に塗布液の供給された基板を相対的に高速度で回転させて，前記塗布液を基板全面に広げる工程と，を有することを特徴とする塗布処理方法が提供される。
【００１５】
かかる塗布処理方法によれば，初めに基板上の円形領域に塗布液が供給されるので，その後の高速回転によって塗布液の広げられる範囲が狭くなる。この結果，基板上に上述したような放射状の塗布斑ができることを抑制できる。特に基板の中心部を含む円形領域に塗布液が供給されるので，回転によって塗布液が放射状に偏りなく広がり，基板面内に均一な塗布膜を形成できる。
【００１６】
請求項１０の発明によれば，基板に塗布液を吐出するノズルを用いて行われる基板の塗布処理方法であって，ノズルを基板に対向する位置に移動させる工程と，その後，ノズルから前記基板に塗布液を吐出しながらノズルを往復揺動させた状態で，当該ノズルと基板とを相対的に移動させて，基板の中心部を含む所定領域に塗布液を供給する工程と，前記所定領域に塗布液の供給された基板を回転させ，前記塗布液を基板全面に広げる工程と，を有することを特徴とする塗布処理方法が提供される。
【００１７】
この塗布処理方法によっても，上記塗布処理方法と同様に，基板の回転工程時に塗布液が広げられる範囲が狭くなるので，塗布斑の発生を抑制できる。したがって，基板上に斑なく，均一に塗布液を塗布できる。なお，前記所定領域が円形領域になるように，前記ノズルと基板とを相対的に移動させるようにしてもよい。
【００１８】
前記塗布処理方法において，塗布液が基板全面に拡散された後，前記ノズルから前記基板に対し部分的に塗布液を吐出してもよい。塗布液を塗布した後，塗布液が乾燥した状態で，下地パターン段差等の影響により，塗布膜の表面に段差が現れることがある。本発明のように基板に対し部分的に塗布液を塗布することにより，例えば下地パターンの低い部分に予め塗布液を補充しておくことができる。したがって，最終的に基板上に平らな塗布膜を形成できる。塗布膜が平らになると，例えば塗布膜を露光処理する際に，光の焦点を基板全面に渡って正確に合わせることができ，露光処理が適切に行われる。このように必要に応じて塗布液を基板に対し部分的に吐出することにより，基板処理を基板面内において均一に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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ＳＯＤ膜形成システム１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，ＳＯＤ膜形成システム１の正面図であり，図３は，ＳＯＤ膜形成システム１の背面図である。このＳＯＤ膜形成システム１は，例えばウェハＷ上に低誘電率の層間絶縁膜（Ｌｏｗ―Ｋ膜）を形成するための処理システムである。
【００２０】
ＳＯＤ膜形成システム１は，図１に示すように，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部からＳＯＤ膜形成システム１に対して搬入出したり，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，ＳＯＤ膜形成工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。
【００２１】
カセットステーション２では，載置部となるカセット載置台１０上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）とカセット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）に対して移送可能なウェハ搬送体１１が搬送路１２に沿って移動自在に設けられており，各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【００２２】
ウェハ搬送体１１は，ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体１１は，後述するように処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するトランジッションステージ３１に対してもアクセスできるように構成されている。
【００２３】
処理ステーション３では，その中心部に主搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を構成している。このＳＯＤ膜形成システム１においては，４つの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が配置されており，第１及び第２の処理装置群Ｇ１，Ｇ２は，ＳＯＤ膜形成システム１の正面側に配置され，第３の処理装置群Ｇ３は，カセットステーション２に隣接して配置され，第４の処理装置群Ｇ４は，主搬送装置１３は挟んで，第３の処理装置群Ｇ３の反対側に配置されている。主搬送装置１３は，これらの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４内に配置されている後述する各種処理装置に対して，ウェハＷを搬入出可能である。なお，処理装置群の数や配置は，ウェハＷに施される処理の種類によって異なり，任意に選択可能である。
【００２４】
第１の処理装置群Ｇ１では，例えば図２に示すように本実施の形態にかかる塗布処理装置１７，１８が下から順に２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２には，例えば塗布処理装置１７等で用いられる塗布液等が貯蔵され，当該塗布液等の供給源となる処理液キャビネット１９と，塗布処理装置２０とが下から順に２段に配置されている。
【００２５】
第３の処理装置群Ｇ３では，例えば図３に示すように，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３０，ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジッションステージ３１，ウェハＷを低温で加熱処理する低温加熱処理装置３２，ウェハＷを硬化処理するＤＬＣ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｏｗ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　Ｈｏｔｐｌａｔｅ　Ｃｕｒｅ）装置３３，３４が下から順に例えば５段に積み重ねられている。
【００２６】
第４の処理装置群Ｇ４では，例えばクーリング装置４０，４１，低温加熱処理装置４２，ウェハＷを低酸素雰囲気に維持して加熱処理する低酸素加熱処理装置４３，４４が下から順に例えば５段に積み重ねられている。
【００２７】
次に，上述した塗布処理装置１７の構成について詳しく説明する。図４は，塗布処理装置１７の構成の概略を示す縦断面の説明図であり，図５は，塗布処理装置１７の横断面の説明図である。
【００２８】
塗布処理装置１７は，例えば図４に示すようにケーシング１７ａを有し，このケーシング１７ａ内には，ウェハＷを保持し，回転させるための基板保持部材としてのスピンチャック５０が設けられている。スピンチャック５０は，例えばウェハＷが保持される保持部５０ａと，この保持部５０ａを下方から支持する垂直シャフト５０ｂによって主に構成されている。
【００２９】
保持部５０ａの上面は，水平に形成されており，当該上面には，例えばウェハＷを吸着するための図示しない吸引口が設けられている。これにより，スピンチャック５０は，ウェハＷを水平に吸着保持することができる。垂直シャフト５０ｂは，例えばスピンチャック５０の下方に設けられたモータ等を備えた回転駆動部５１に連動しており，この回転駆動部５１によって所定の回転速度で回転できる。したがって，スピンチャック５０に保持されたウェハＷは，回転駆動部５１によって所定の速度で回転できる。また，回転駆動部５１は，例えば垂直シャフト５０ｂを上下動させるシリンダを備えており，スピンチャック５０全体を上下動させることができる。なお，回転駆動部５１の動作は，制御部Ｋにより制御されている。
【００３０】
スピンチャック５０の外方には，ウェハＷから飛散した塗布液等を受け止め，回収するためのカップ５２が設けられている。カップ５２は，上面が開口した略円筒形状を有し，スピンチャック５０上のウェハＷの外方と下方とを囲むように形成されている。カップ５２の下面５２ａには，回収した塗布液等を排液する排液管５３とカップ５２内の雰囲気を排気する排気管５４とが接続されている。
【００３１】
図５に示すようにカップ５２の外方，例えばＹ方向負方向側（図５の下方向側）の外方には，ノズル待機部Ｔ１が設置されている。ノズル待機部Ｔ１には，例えば第１のノズルバス５５が設置されている。この第１のノズルバス５５には，例えば図示しない溶剤蒸気噴出口が設けられており，第１のノズルバス５５内を溶剤雰囲気にできる。したがって，待機中の後述する塗布液吐出ノズル６０や溶剤吐出ノズル６６を溶剤雰囲気に維持することができる。また，ノズル待機部Ｔ１には，溶剤により塗布液吐出ノズル６０の先端を洗浄する機構や，塗布液吐出ノズル６０から少量の液体を定期的に吐出し，塗布液吐出ノズル６０の先端の付着物を洗い落とす機構を設けてもよい。
【００３２】
塗布液を吐出するノズルとしての塗布液吐出ノズル６０は，例えば図４，５に示すようにノズル保持部としてのノズルホルダ６１に保持されている。塗布液吐出ノズル６０は，ノズルホルダ６１のＹ方向負方向側に，吐出口６０ａが下方向に向くように保持されている。この吐出口６０ａは，例えば直径５０μｍ〜２０００μｍの口径を有し，吐出口６０ａからの吐出量は，吐出流量を変えることによって制御されている。例えば図６に示すように塗布液吐出ノズル６０は，揺動軸である水平シャフト６２に支持されている。水平シャフト６２は，Ｙ方向に沿って水平に設けられており，ノズルホルダ６１を貫通して，ノズルホルダ６１のＹ方向正方向側にある揺動駆動部６３に接続されている。水平シャフト６２は，ノズルホルダ６１に対して回転自在に貫通している。つまり，水平シャフト６２に支持された塗布液吐出ノズル６０は，ノズルホルダ６１に対して揺動自在に取り付けられている。そして，塗布液吐出ノズル６０の揺動は，Ｘ−Ｚ面内で行われる。
【００３３】
揺動駆動部６３は，カバー６４で覆われており，例えばこのカバー６４はノズルホルダ６１のＹ方向正方向側の側面に固着されている。揺動駆動部６３は，例えば油圧式揺動モータを備えている。この油圧式揺動モータは，油圧によって従動節を所定の揺動速度，揺動角度で往復揺動できるものである。すなわち，揺動駆動部６３は，水平シャフト６２を介して塗布液吐出ノズル６０を所定の角度，所定の速度で往復揺動させることができる。揺動駆動部６３の動作は，例えば図４，５に示すように制御部Ｋに制御されている。したがって，制御部Ｋの設定に従って，塗布液吐出ノズル６０は揺動できる。
【００３４】
塗布液吐出ノズル６０は，塗布液供給管６５によって図示しない塗布液供給装置に連通しており，塗布液吐出ノズル６０からは，所定のタイミングで所定の流量の塗布液を吐出させることができる。この塗布液吐出ノズル６０から吐出される塗布液は，例えば絶縁膜材料であるシロキサン系ポリマーとその溶剤とが混合されたものである。
【００３５】
ノズルホルダ６１には，図４に示すように塗布液の溶剤を吐出する溶剤吐出ノズル６６が取り付けられている。溶剤吐出ノズル６６は，例えば溶剤供給管６７によって図示しない溶剤供給装置に接続されている。
【００３６】
ノズルホルダ６１は，搬送手段であるノズルアーム７０に支持されている。図５に示すようにケーシング１７ａ内には，Ｙ方向に沿ってノズル待機部Ｔ１からカップ５２付近まで延びるレール７１が敷設されている。ノズルアーム７０は，駆動部としてのアーム駆動部７２によりレール７１上をＹ方向に移動できる。したがって，ノズルアーム７０は，ノズルホルダ６１に保持された塗布液吐出ノズル６０や溶剤吐出ノズル６６をノズル待機部Ｔ１からウェハＷの中心部上方まで搬送できる。アーム駆動部７２の動作は，例えば制御部Ｋにより制御されている。したがって，ノズルアーム７０は，制御部Ｋの設定に従って所定のタイミングで所定位置まで塗布液吐出ノズル６０や溶剤吐出ノズル６６を搬送する。
【００３７】
ノズルアーム７０は，図示しないシリンダ等によりＸ方向に伸縮自在である。これにより，溶剤吐出ノズル６６や塗布液吐出ノズル６０の位置をウェハＷの中心部上方に合わせることができる。また，ノズルアーム７０は，Ｚ方向にも上下動できる。これにより，塗布液吐出ノズル６０や溶剤吐出ノズル６６と，スピンチャック５０上のウェハＷとの距離を調整できる。このようにノズルアーム７０は，Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に三次元に移動できる。なお，ノズルアーム７０のＹ方向，Ｚ方向の移動も制御部Ｋで制御している。
【００３８】
図５に示すように例えばケーシング１７ａ内のカップ５２のＹ方向正方向側には，サブノズル８０の待機部Ｔ２が設置されている。サブノズル８０は，ウェハＷの外縁部に塗布液の溶剤を吐出するものである。待機部Ｔ２には，例えば溶剤雰囲気に維持できる第２のノズルバス８１が設けられている。サブノズル８０は，例えば回動アーム８２に保持されている。回動アーム８２は，例えば回転軸である支柱８３に取り付けられており，支柱８３は，図示しないモータにより回転できる。そして，支柱８３を回転させることによって回動アーム８１を回動させて，サブノズル８０を，待機部Ｔ２とカップ５２内のウェハ外縁部との間で往復させることができる。
【００３９】
また，ケーシング１７ａの上部には，温度及び湿度が調節され，清浄化された窒素ガス，不活性気体，エア等の気体をカップ５２内に供給するダクト９０が接続されており，ウェハＷの塗布処理時に当該気体を供給し，カップ５２内を所定の雰囲気に維持することができる。
【００４０】
次に，以上のように構成されている塗布処理装置１７の作用について，ＳＯＤ膜形成システム１で行われるＳＯＤ膜形成工程のプロセスと共に説明する。
【００４１】
先ず，ウェハ搬送体１１によりカセットＣから未処理のウェハＷが１枚取り出され，第３の処理装置群Ｇ３に属するトランジッションステージ３１に搬送される。次いで，ウェハＷは主搬送装置１３によってクーリング装置３０に搬送され，所定の温度に冷却される。所定温度に冷却されたウェハＷは，主搬送装置１３によって，塗布処理装置１７に搬送される。
【００４２】
この塗布処理装置１７において塗布膜が形成されたウェハＷは，主搬送装置１３によって低温加熱処理装置３２又は４２，低酸素加熱処理装置４３又は４４に順次搬送され，塗布膜内の溶剤を揮発した後に，ＤＬＣ装置３３に搬送される。
【００４３】
ＤＬＣ装置３３でキュア処理が施されたウェハＷは，トランジッションステージ３１に戻され，その後ウェハＷは，ウェハ搬送体１１によってカセットＣに搬送されて，一連のＳＯＤ膜形成工程が終了する。
【００４４】
次に，上述の塗布処理装置１７で行われる塗布処理プロセスについて説明する。先ず，ウェハＷが塗布処理装置１７に搬入される前に，ダクト９０から例えば温度２３℃，湿度４５％に調節された清浄なエアが供給され始め，その一方でカップ５２の排気管５４から排気が開始される。これによって，カップ５２内が所定の雰囲気に維持されると共に，塗布処理中に発生するパーティクルを除去できる。
【００４５】
そして，前処理であるクーリング装置３０における冷却処理が終了すると，ウェハＷは，主搬送装置１３によってケーシング１７ａ内に搬送され，予めカップ５２の上方で待機していたスピンチャック５０に受け渡される。続いてスピンチャック５０が下降し，ウェハＷがカップ５２内に収容される。ウェハＷがカップ５２内に収容されると，ノズル待機部Ｔ１で待機していた溶剤吐出ノズル６６が，ノズルアーム７０によってウェハＷの中心部の上方まで移動する。そして，溶剤吐出ノズル６６からウェハＷの中心部に所定量の溶剤が吐出される。
【００４６】
ウェハＷ上に所定量の溶剤が吐出されると，回転駆動部５１によってウェハＷが回転され，ウェハＷ上の溶剤がウェハ全面に広げられる。その後，さらにウェハＷを回転し続けることにより，ウェハＷ上の溶剤が乾燥又は振り切られる。この溶剤の供給，乾燥により，ウェハＷ上に付着していた塵埃等の不純物が除去され，ウェハＷの塗布液に対する濡れ性が向上する。
【００４７】
次に，ノズルアーム７０によりノズルホルダ６１がＸ方向に移動され，図４，５に示すように塗布液吐出ノズル６０がウェハＷの中心部の上方に移動する。塗布液吐出ノズル６０がウェハＷの中心部上方に位置すると，塗布液吐出ノズル６０が，図７に示すように揺動駆動部６３によりＸ方向に往復揺動する。この時の揺動角度は，例えば塗布液吐出ノズル６０から吐出される塗布液がウェハＷの直径の半分程度の領域に滴下されるように設定する。例えばウェハＷの直径が３０ｃｍの場合，１５ｃｍの直径上に塗布液が滴下される。また，塗布液吐出ノズル６０の揺動周波数は，例えば３〜３０Ｈｚ程度に設定する。
【００４８】
塗布液吐出ノズル６０の揺動が開始されると，例えばウェハＷが低速度，例えば５〜５０ｒｐｍ程度で回転され始める。そして，回転されたウェハＷ上に，揺動している塗布液吐出ノズル６０から線状の塗布液が吐出される。所定時間塗布液を吐出し続けると，図８に示すようにウェハＷの中心部を中心とする円形領域Ｒに塗布液が塗布される。なお，例えばウェハＷの直径が３０ｃｍの場合，円形領域Ｒの直径は１５ｃｍ程度になる。
【００４９】
所定時間塗布液が吐出され，ウェハＷの円形領域Ｒに塗布液が供給されると，塗布液の吐出が停止され，塗布液吐出ノズル６０の揺動が停止される。その後塗布液吐出ノズル６０はノズル待機部Ｔ１に戻される。一方，ウェハＷは，高速度，例えば５００〜２０００ｒｐｍ程度で回転され，ウェハＷ上の塗布液がウェハＷ全面に広げられる。その後，所定時間ウェハＷを回転し続けることにより，ウェハＷ上に所定膜厚の塗布膜が形成される。
【００５０】
ウェハＷ上に所定膜厚の塗布膜が形成されると，ウェハＷが再び低速度で回転され，待機部Ｔ２で待機していたサブノズル８０がウェハＷの外縁部上に移動する。そして，ウェハＷの外縁部に対して溶剤を吐出し，ウェハＷの外縁部の塗布膜が除去される。このウェハＷ外縁部の塗布膜の除去が終了すると，サブノズル８０が待機部Ｔ２に退避し，ウェハＷの回転が停止される。その後，スピンチャック５０上のウェハＷが主搬送装置１３に受け渡され，主搬送装置１３によって次工程の行われる低温加熱処理装置３２に搬送される。
【００５１】
以上の実施の形態によれば，ウェハＷを回転させた状態で，塗布液吐出ノズル６０を往復揺動させ，塗布液を吐出できるので，ウェハＷの中心部を中心とする円形領域Ｒに塗布液を供給できる。こうすることによって，その後に塗布液を広げる面積が減少し，ウェハＷ上に塗布液の斑ができるのを抑制できる。また，予め円形領域Ｒに塗布液が供給されるので，ウェハＷの回転によって塗布液をウェハ全面に広げやすくなるので，低回転の塗布が実現できる。この結果，速度の差に起因するウェハＷの中心部と外周部との溶剤の揮発量の差を抑えることができ，ウェハＷの中心部と外周部に斑のない同じ膜厚の塗布膜が形成できる。さらに，塗布斑を防止するために多量の塗布液をウェハＷ中心部に吐出する必要がなく，その分塗布液の消費量を低減することができる。
【００５２】
また，ノズルホルダ６１に取り付けられた揺動駆動部６３がカバー６４で覆われているので，ウェハＷ上の揺動駆動部６３から発生した塵埃等の不純物が処理中のウェハＷに付着することがなく，ウェハＷの汚染を防止できる。
【００５３】
前記実施の形態では，塗布液吐出ノズル６０の揺動は，揺動モータを備えた揺動駆動部６３を用いて行っていたが，他の機構を用いて行ってもよい。図９は，かかる一例を示すものであり，ノズルアーム７０に保持されるノズルホルダ１００は，例えば側方から見て開口部が下方に位置する略コ字形状に形成されており，水平の上部１００ａと，当該上部１００ａの両端からそれぞれ下方に向かって形成された側部１００ｂ，１００ｃとで主に構成されている。ノズルホルダ１００は，磁性のある材質，例えばステンレス鋼で形成されている。塗布液吐出ノズル１０１は，吐出口１０１ａを下方に向けた状態で，水平軸１０２を介して上部１００ａに回動自在に取り付けられている。また，塗布液吐出ノズル１０１は，側部１００ｂ，１００ｃに挟まれている。塗布液吐出ノズル１０１は，細長形状を有し，磁性のある材質，例えば鉄で形成されている。また，塗布液吐出ノズル１０１内には，吐出口１０１ａから図示しない塗布液供給装置に連通する塗布液供給管１０３が貫通している。
【００５４】
ノズルホルダ１００の一の側部１００ｂには，弾性体であるバネ１０４の一端が接続されており，このバネ１０４の他の一端は，塗布液吐出ノズル１０１の側面に接続されている。したがって，塗布液吐出ノズル１０１が一方向に揺動すると，バネ１０４の復元力により塗布液吐出ノズル１０１が逆方向に付勢されるようになっている。ノズルホルダ１００の他の側部１００ｃには，電源１０５に接続されたコイル１０６が巻かれている。つまり，塗布液吐出ノズル１０１の側方に位置する側部１００ｃは，ソレノイドになっている。側部１００ｃの下端部には，塗布液吐出ノズル１０１側である内側に突出した凸部１００ｄが形成されている。したがって，凸部１００ｄと塗布液吐出ノズル１０１とは近接している。
【００５５】
そして，電源１０５によってコイル１０６に，例えばＯＮ・ＯＦＦを繰り返す矩形波状の電流を流すと，先ずコイル１０６に電流が流れ，側部１００ｃに電磁力が生じ，塗布液吐出ノズル１０１が凸部１００ｄに引きつけられる。コイル１０６に電流が流れなくなると，凸部１００ｄの引力がなくなり，バネ１０４の弾性力と慣性力により塗布液吐出ノズル１０１が側部１００ｂ側に移動する。そして，再びコイル１０６に電流が流れると，塗布液吐出ノズル１０１が再び側部１００ｃ側に移動する。かかる動作を繰り返すことにより，塗布液吐出ノズル１０１は往復揺動する。そして，上述した実施の形態と同様に塗布液と吐出しながら，塗布液吐出ノズル１０１が揺動し，ウェハＷが回転することにより，ウェハＷ上の中心付近の円形領域に塗布液を供給できる。なお，塗布液吐出ノズル１０１の揺動角度や揺動角速度は，例えばコイル１０６に流れる電流の大きさを変えることにより制御できる。なお，塗布液吐出ノズル１０１に一定の極の磁性を持たせ，ソレノイドである側部１００ｂに異なる極の磁性を交互に生じさせて，その反引力によって塗布液吐出ノズル１０１を揺動させてもよい。この場合，バネ１０４がなくてもよい。また，揺動方法として，パルスモータ（ステップ回転式）を用いてもよい。
【００５６】
上述の実施の形態では，塗布液吐出ノズル６０をウェハＷの中心部上方で揺動させ，ウェハＷを回転させることにより，ウェハＷ上の円形領域Ｒに塗布液を供給していたが，ウェハＷの回転を停止した状態で，塗布液を吐出した塗布液吐出ノズル６０を揺動させ，当該塗布液吐出ノズル６０の位置を一定の水平方向にずらしていくことにより，ウェハＷ上の所定領域に塗布液を供給するようにしてもよい。かかる場合，例えば塗布液吐出ノズル６０の揺動に合わせて，塗布液吐出ノズル６０をＹ方向に移動させる。例えば塗布液吐出ノズル６０が最大角度になる度に，ノズルアーム７０がＹ方向正方向に所定距離ずつ移動する。こうすることにより，塗布液の軌跡が略矩形波形状になり，図１０に示すようにウェハＷ上の中心部付近に長方形状の塗布領域Ｒ１が形成される。この場合においても，その後塗布液を広げる範囲が狭くなるので，塗布斑の発生を抑制できる。
【００５７】
なお，前記例において，塗布液吐出ノズル６０の位置がＹ方向にずらされる度に，逐次塗布液吐出ノズル６０の揺動角度を変えていき，図１１に示すように最終的に塗布液がウェハＷの中心部を中心とする円形領域Ｒ２に供給されるようにしてもよい。例えば塗布液吐出ノズル６０の揺動角度の変更は，制御部Ｋによって行われる。塗布液吐出ノズル６０がウェハＷ上をＹ方向に移動していく間に，初め塗布液吐出ノズル６０の揺動角度を徐々に増大させ，その後減少させる。こうすることにより，ウェハＷ上の円形領域Ｒ２に塗布液を供給できる。
【００５８】
また，上記例では，塗布液吐出ノズル６０側をＹ方向に徐々に移動させていたが，ウェハＷ側を移動させてもよい。図１２，１３は，かかる一例を示すものであり，スピンチャック５０は，Ｙ方向に向けて敷設されたレール１１０上に移動自在に置かれている。スピンチャック５０には，レール１１０上を移動するためのモータ等を備えた水平駆動部１１１が設けられている。そして，ウェハＷ上に塗布液を塗布する際には，塗布液吐出ノズル６０が同じ位置で往復揺動しながら，塗布液を吐出し，その揺動に合わせてスピンチャック５０をＹ方向に所定距離ずつずらしていく。こうすることにより，前記実施の形態と同様にウェハＷ上の所定領域に塗布液を供給できる。その後，ウェハＷが高速度で回転され，ウェハＷ上の塗布液が拡散されて，ウェハＷ上に斑のない塗布膜が形成される。かかる例では，塗布液吐出ノズル６０が移動しないので，塗布液吐出ノズル６０に接続された塗布液供給管６６が塗布時に動かされず，塗布液吐出ノズル６０から安定した塗布液が吐出できる。
【００５９】
なお，以上の実施の形態では，揺動する塗布液吐出ノズル６０によってウェハ上の一部の領域に塗布液を吐出していたが，ウェハＷの全面に吐出するようにしてもよい。かかる場合，ウェハＷを回転させて塗布液を広げる工程が必要ないので，回転塗布によって生じる塗布斑が完全に防止できる。また，この際，塗布液吐出ノズル６０の一往復中に，制御部Ｋによって塗布液吐出ノズル６０の揺動速度を変動させてもよい。例えば塗布液吐出ノズル６０の下方向となす角度が大きくなるにつれて，揺動速度を遅くする。逆に，塗布液吐出ノズル６０の下方向となす角度が小さくなるにつれ，揺動速度を速くする。こうすることにより，ウェハＷ表面上には，常に同じ量の塗布液が滴下されるので，ウェハＷ面内に均一な膜厚の塗布膜を形成できる。
【００６０】
また，塗布液吐出ノズル６０を用いて，ウェハＷ上の所定箇所に部分的に塗布液を吐出するようにしてもよい。例えばウェハＷ上に塗布液が供給された後に，塗布液吐出ノズル６０が下地パターンの低い部分に移動し，当該下地パターンの低い部分に塗布液を供給する。こうすることによって，下地パターンの低い部分に塗布液が追加され，最終的にウェハＷ上に平坦な塗布膜が形成される。この結果，例えばウェハＷ全面に対して施される処理がウェハＷ面内において均等に行われ，ウェハＷ面内に均質なデバイスを形成できる。なお，ＳＯＤ膜形成システム１内に，膜厚測定器を設け，その膜厚の測定結果をフィードバックし，ウェハＷ上の所定箇所に部分的に塗布液を吐出するようにしてもよい。また，本実施の形態では，中心に円形の吐出口がある一般的なノズルを用いたが，例えば長方形の吐出口や複数の吐出口のあるノズルであってもよい。
【００６１】
以上の実施の形態は，本発明を層間絶縁膜を形成するための塗布液の塗布処理装置１７に適用したものであったが，本発明は，他の種の膜，例えば絶縁膜であるＳＯＧ膜，保護膜であるポリイミド膜，フォトレジスト膜等を形成するための塗布液の塗布処理装置にも適用できる。また，本発明は，ウェハＷ以外の基板例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板，マスク基板，レクチル基板等の塗布処理装置にも適用できる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば，塗布液を基板上に斑なく均一に塗布できるので，基板全面に所定膜厚の塗布膜が形成され，歩留まりの向上が図られる。また，少量の塗布液で基板上に塗布膜を形成できるので，コストの削減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる塗布処理装置が搭載されたＳＯＤ膜形成システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】図１のＳＯＤ膜形成システムの正面図である。
【図３】図１のＳＯＤ膜形成システムの背面図である。
【図４】塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図５】図４の塗布処理装置の横断面の説明図である。
【図６】塗布液吐出ノズルが揺動する機構を説明するための説明図である。
【図７】塗布液吐出ノズルから塗布液を吐出している様子を示す説明図である。
【図８】塗布液が円形状の領域に塗布された様子を示すウェハの平面図である。
【図９】塗布液吐出ノズルを揺動させるための機構の一例を示す説明図である。
【図１０】塗布液が長方形状の領域に塗布された様子を示すウェハの平面図である。
【図１１】塗布液が円形状の領域に塗布された様子を示すウェハの平面図である。
【図１２】スピンチャックを移動させるレールを設けた場合の塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図１３】図１２の塗布処理装置の横断面の説明図である。
【符号の説明】
１　　ＳＯＤ膜形成システム
１７　　塗布処理装置
５０　　スピンチャック
６０　　塗布液吐出ノズル
６１　　ノズルホルダ
６３　　揺動駆動部
７０　　ノズルアーム
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】
2004055685.tif 000009
【図８】
2004055685.tif 000010
【図９】
2004055685.tif 000011
【図１０】
2004055685.tif 000012
【図１１】
2004055685.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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