(57)【要約】【解決課題】レジスト成分の不均一な分布を緩和あるいは解消して均一な分布とし、それによりレジストパターンの側壁のラフネスの発生を抑えること。【解決手段】塗布液供給路または塗布液ノズルに超音波発振部を設け、塗布液ノズルから塗布液が吐出していないとき、例えば塗布液ノズルがノズルバスに待機しているときあるいは基板の上方位置にて吐出が行われる直前に、超音波発振部を発振させ塗布液を振動させる。また他の手法としては、例えば塗布液供給路に、多数の剪断部材を配列し、塗布液がここを通過するときに剪断により攪拌する。【選択図】      図３
2004214384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布膜成分と溶剤とを含む塗布液を塗布液供給路を介して塗布液ノズルから、基板保持部に保持された基板上に供給して塗布液の液膜を形成する装置において、
塗布液供給路または塗布液ノズルに設けられ、塗布液を振動させるための超音波発振部と、
塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときに前記超音波発振部を発振動作させる制御部と、を備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
超音波発振部は、１回の吐出による吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域に設けられることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
塗布液ノズルは基板上方と待機位置に設けられたノズルバスとの間で移動し、制御部は、塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに超音波発振部を発振動作させることを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置。
【請求項４】
塗布液ノズルは基板上に塗布液を供給する前にダミーディスペンスが行われ、制御部はダミーディスペンスの終了後に超音波発振部の発振指令を出力することを特徴とする請求項３記載の塗布装置。
【請求項５】
基板は前処理ユニットにて前処理が行われた後、基板保持部に搬入され、制御部は、前処理ユニットから搬出されたことを示す信号に基づいて、超音波発振部を発振動作させることを特徴とする請求項３記載の塗布装置。
【請求項６】
制御部は、塗布液ノズルが基板上方に位置しているときに超音波発振部を発振動作させることを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置。
【請求項７】
制御部は、基板が基板保持部に保持されたことを示す信号に基づいて、超音波発振部を発振動作させることを特徴とする請求項６記載の塗布装置。
【請求項８】
塗布液供給路または塗布液ノズルに塗布液攪拌部を設け、
この塗布液攪拌部は、各々流路の径方向に伸び、流路の長さ方向に多数設けられる剪断部材からなり、互いに隣接する剪断部材は径方向の向きが異なることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項９】
塗布膜成分と溶剤とを含む塗布液を塗布液供給路を介して塗布液ノズルから、基板保持部に保持された基板上に供給して塗布液の液膜を形成する方法において、
塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときに、塗布液供給路または塗布液ノズルに存在する塗布液を超音波により振動させる工程と、
次いで塗布液ノズルから塗布液を基板上に吐出させる工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。
【請求項１０】
塗布液を超音波により振動させる工程は、塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに行われ、塗布液ノズルは、超音波による振動が行われた後、ノズルバスから基板上方に移動することを特徴とする請求項９記載の塗布方法。
【請求項１１】
塗布液を超音波により振動させる工程は、ダミーディスペンスの後に行われることを特徴とする請求項１０記載の塗布方法。
【請求項１２】
塗布液を超音波により振動させる工程は、塗布液ノズルが基板上方に位置しているときに行われることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレジスト液を基板に塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハまたは液晶ディスプレイ用ガラス基板などにレジストパターンを形成するためには、基板表面にレジスト液を塗布した後、光、電子線あるいはイオン線などをレジスト膜に照射し、現像することにより得られる。レジスト液はレジスト樹脂を溶剤中に溶解したものであり、レジスト液タンクに貯蔵されている。レジスト膜の塗布方法としては、レジスト液タンク内のレジスト液をチューブ及び塗布液ノズルを介して、例えば回転している基板上に吐出し遠心力により塗布するスピンコーティング法が一般的である。
【０００３】
レジストの一つの種類として、露光されると酸発生剤から酸が発生し、その後加熱されることによりこの酸が拡散して例えば現像液に対して溶解性に変わる化学増幅型のものがある。一方図１３（ａ）及び（ｃ）に示すようにレジストパターン１１の側壁に凹凸部であるラフネス１２が深さ方向及び長さ方向に発生することがあるが、この場合図１３（ｂ）に示すように下地膜１３をエッチングしたときにエッチングより形成された凹部１４の側壁に前記ラフネス１２が転写されてラフネス１５が形成されてしまう。
【０００４】
このように下地膜にラフネス１５が形成されると、例えば配線金属を埋め込む場合には配線金属の線幅が変化してしまうのでその抵抗値にばらつきが生じてしまい、半導体デバイスのパターンがより一層微細化されて配線金属の線幅が更に小さくなると、抵抗値のばらつきが半導体デバイスの特性に影響を及ぼすようになってくる。具体的にはＭＯＳＦＥＴのしきい値電流やドレイン電流に揺らぎが生じ、その特性劣化は実行チャネル長が短くなるほど顕著である。このため今後レジストパターンのラフネスの発生を抑えることが必要であり、本発明者はラフネスの原因が、レジスト膜中におけるレジスト成分の不均一性、例えば酸発生剤及び主鎖がナノレベルで見たときに均一に分散していないことが要因である点に着目している。例えば酸発生剤が均一に分散していないと、露光後の加熱による酸の拡散が不均一になり、また主鎖が均一に分散していないと現像液が供給されたときにおいて現像成分に対する脱保護反応の進み方が不均一になり、結果として現像が均一に行われなくなってラフネスが発生すると考えられる。
【０００５】
レジスト成分の均一性を高めるにはレジスト液を塗布する段階でレジスト成分が均一に分散していなければならず、そのための技術として例えば特許文献１には、レジスト液タンクの底部から循環ポンプでレジスト液を汲み上げ、再びレジスト液タンクの上部に戻すようにして攪拌することが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１５１２９４号公報：段落００１４及び図１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらレジスト液タンク内のレジスト液を循環させる方法では、仮にレジスト液タンク内の上部と下部との濃度差が大きい場合には、両者の濃度差を小さくするという点では有効かもしれないが、微視的な領域においてレジスト成分を均一に分散させるという作用はほとんどない。また通常レイアウトの都合上、レジスト液タンクは塗布液ノズルが配置される領域から離れた所に置かれており、基板の塗布処理のタイミングに応じて、レジスト液がレジスト液タンクと塗布液ノズルとの間のチューブ内を順次塗布液ノズル側（下流側）に移動していくが、このチューブ内でレジスト成分の分散の偏りが起こるおそれがある。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、塗布膜成分が均一に分散した塗布膜を形成することにある。本発明の他の目的は、レジスト成分が均一に分散したレジスト膜を形成することができ、レジストパターンについてラフネス（凹凸部）の発生を抑えることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の塗布装置は、塗布膜成分と溶剤とを含む塗布液を塗布液供給路を介して塗布液ノズルから、基板保持部に保持された基板上に供給して塗布液の液膜を形成する装置において、
塗布液供給路または塗布液ノズルに設けられ、塗布液を振動させるための超音波発振部と、
塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときに前記超音波発振部を発振動作させる制御部と、を備えたことを特徴とする。塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときとは、例えば塗布液を供給するためのポンプの動作が停止しているときである。このように塗布液が静止状態のときに超音波を印加することにより、超音波による塗布液の攪拌が有効に行われ、塗布膜成分が溶剤中に均一に分布するようになる。塗布液が例えばレジスト液であれば、レジスト成分が均一に分布し、その結果露光、現像工程を経て得られたレジストパターンにおける側壁のラフネスを低減できる。
【００１０】
超音波発振部は、１回の吐出による吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域に設けられることが好ましい。１回の吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域とは、塗布液ノズルから次に吐出される塗布液が詰まっている領域であり、この領域に位置する塗布液は、超音波により振動した後、次の吐出動作により基板上に供給されることになる。
【００１１】
本発明は、例えば次のような態様とすることができる。
ａ．塗布液ノズルは基板上方と待機位置に設けられたノズルバスとの間で移動し、制御部は、塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに超音波発振部を発振動作させる。
ｂ．塗布液ノズルは基板上に塗布液を供給する前にダミーディスペンスが行われ、制御部はダミーディスペンスの終了後に超音波発振部の発振指令を出力する。
ｃ．基板は前処理ユニットにて前処理が行われた後、基板保持部に搬入され、制御部は、前処理ユニットから搬出されたことを示す信号に基づいて、超音波発振部を発振動作させる。
ｄ．制御部は、塗布液ノズルが基板上方に位置しているときに超音波発振部を発振動作させる。
ｅ．制御部は、基板が基板保持部に保持されたことを示す信号に基づいて、超音波発振部を発振動作させる。基板が基板保持部に保持されたことを示す信号とは、例えば基板保持部がバキュームチャックである場合には、基板が基板保持部に受け渡されたことを示す信号あるいはバキュームチャックによりチャック動作が行われたことを示す信号である。
【００１２】
また本発明では、塗布液供給路または塗布液ノズルに更に塗布液攪拌部を設け、この塗布液攪拌部は、各々流路の径方向に伸び、流路の長さ方向に多数設けられる剪断部材からなり、互いに隣接する剪断部材は径方向の向きが異なるように構成してもよい。このように構成すれば、塗布液が流れるにつれて順次方向の変わる剪断が行われるので、より一層十分な攪拌が行われ、塗布膜成分が均一に分布するようになる。
【００１３】
本発明の塗布方法は、塗布膜成分と溶剤とを含む塗布液を塗布液供給路を介して塗布液ノズルから、基板保持部に保持された基板上に供給して塗布液の液膜を形成する方法において、
塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときに、塗布液供給路または塗布液ノズルに存在する塗布液を超音波により振動させる工程と、
次いで塗布液ノズルから塗布液を基板上に吐出させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の塗布装置をレジストを塗布する装置に適用した実施の形態について説明するが、塗布装置を説明する前に、当該塗布装置を組み込んだ塗布・現像装置の一例の構成について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたカセットＣを搬入出するためのカセット載置部であり、カセットＣを複数個載置可能な載置部２０ａを備えたカセットステーション２０と、このカセットステーション２０から見て前方の壁面に設けられる開閉部２１と、開閉部２１を介してカセットＣからウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。
【００１５】
カセット載置部Ｂ１の奥側には筐体２２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２、Ａ３はカセット載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理部Ｂ１内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、カセット載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２３により囲まれる空間内に置かれている。また図中２４、２５は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。
【００１６】
液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２６の上に、本発明の実施の形態である塗布装置３、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、その組み合わせは塗布膜形成装置３にて表面に塗布液が塗られたウエハＷを減圧雰囲気下で乾燥し、当該塗布液中に含まれる溶剤を蒸発させるための減圧乾燥装置、ウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。
【００１７】
処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室２７及び第２の搬送室２８からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他、棚ユニットＵ６及びバッファカセットＣ０が設けられている。
【００１８】
この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたカセットＣが載置台２０に載置されると、開閉部２１と共にカセットＣの蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後塗布膜形成装置３にてレジスト液が塗布される。次いでウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは載置台２０上の元のカセットＣへと戻される。
【００１９】
次に上記の塗布装置３について説明する。図３及び図４は夫々塗布装置の断面図及び平面図である。塗布装置３は、基板であるウエハＷをほぼ水平に吸着保持するように構成されると共に駆動部３０により回転自在、昇降自在な基板保持部であるバキュームチャック３１と、このバキュームチャック３１により保持されるウエハＷを囲むように設けられたカップ３２と、前記ウエハＷの裏面側の周縁部に近接してリング状に配置された断面山型の余剰塗布液ガイド体３３と、を備えている。前記ガイド体３３の内方側には、バキュームチャック３１の軸部３１ａを囲むようにプレート３４が設けられると共に、ガイド体３３の外側は下方側に屈曲して、カップ３２の側面との間に吸引路３５を形成するように隙間を介して垂直壁部３６を形成している。吸引路３５の下流側は気液分離部３７が設けられ、ここで分離された排液及び空気は夫々排液路３８及び排気路３９を介して、排出されるようになっている。なおこの他図示しないが、主搬送手段Ａ２（Ａ３）からウエハＷをバキュームチャック３１に受け渡すときあるいはその逆の受け渡しをするときにウエハＷを下面側から支持する昇降ピンが設けられる。
【００２０】
また図４に示すようにカップ３２の外側にはＸ方向に伸びるＸガイド４１に沿ってガイドされるようにノズル搬送機構４２が設けられている。ノズル搬送機構４２は、図５に示すようにノズル保持部４３を備えており、このノズル保持部４３をＹ方向及びＺ方向に移動できるように構成されている。
【００２１】
更にＸガイド４１の端部に対応する位置には、塗布液ノズル５を待機させるための待機部であるノズルバス（ノズル置き場）６が配置されており、この例では複数例えば４個の塗布液ノズル５（５ａ〜５ｄ）を待機させるための４個のノズルバス６（６ａ〜６ｄ）が配置されている。
【００２２】
塗布液ノズル５は、図６に示すように本体部５１と、この本体部５１の側部及び下部に夫々取り付けられた被保持部５２及びノズルチップ５３と、を備えてなり、前記ノズル搬送機構４２のノズル保持部４３が、ノズルバス６（６ａ〜６ｄ）上の塗布液ノズル５（５ａ〜５ｄ）の中から使用するレジスト液に応じた一の塗布液ノズル５を選択してその被保持部５２を例えば連結により保持し、ウエハＷの上方へ搬送する。ノズルチップ５３は本体部５１に対して着脱自在に設けられ、ノズルチップ５３内の流路５３ａ及び本体部５１内の流路５１ａが連通している。流路５１ａの上流側には塗布液供給路をなすフレキシブルな管路５４が接続されている。管路５４の外周には同心円状に二重管５５が設けられており、そのうちの内管路５５ａには上流側から塗布液（レジスト液）を温調するための温調水が供給され、この温調水が先端部で折り返されて外管路５５ｂを通って図示しない温調部に戻るように構成されている。管路５４及び二重管５５からなるチューブ５６には、サックバックバルブＳＶ、空気作動バルブＡＶ、フィルタＦ及び例えばベローズポンプからなるポンプＰが設けられており、管路５４の上流側は塗布液タンクであるレジストタンク５７内に挿入されている。
【００２３】
塗布液ノズル５の本体部５１内には、超音波発振部である例えばピエゾ素子（圧電素子）あるいは水晶振動子などの超音波振動子７が管路５１ａを取り囲むように設けられている。この超音波振動子７は駆動電源部７１から電圧を印加されることにより振動動作するように構成され、その駆動電源部７１は制御部８からの制御信号により制御されるように構成されている。制御部８は塗布液ノズル５に関するプログラムを備えており、このプログラムは、例えば図１に示した主搬送部Ａ２（Ａ３）がウエハＷを塗布装置３のバキュームチャック３１に受け渡したことを示す搬入信号が上位コンピュータから出力されたときに、この搬入信号をトリガーとして駆動電源部７１に振動動作の開始指令を出力するステップと、開始指令が出力されてから所定時間経過後例えば５秒経過後に前記振動動作の停止指令を出力するステップと、その後塗布液ノズル５をノズルバス６からウエハＷの中心部の上方に移動させるステップと、を含んでいる。また制御部は、塗布液供給路に設けられたサックバックバルブＳＶ、空気作動バルブＡＶ及びポンプＰとノズル搬送機構４２の駆動部４２ａを制御する機能を備えている。
【００２４】
ノズルバス６は、図３及び図７（ａ）に示すようにノズル５におけるノズルチップ５３が嵌合される孔部６１及びノズル５から吐出された塗布液を受ける液受け室６２、液受け室６２内の塗布液を排出する排出口６３などを備えている。液受け室６２の外側には、当該液受け室６２を囲こみかつ液受け室６２とほぼ同じ深さの溝６４が形成されており、この溝６４内には塗布液ノズル５からの振動を吸収するための振動吸収材である例えばシリコン液が充填されている。この振動吸収材は超音波振動子７を発振させたときに塗布液ノズル５から伝播する振動を吸収してその振動が他の塗布装置ＣＯＴ、現像ユニットＤＥＶ及び露光部Ｂ４（図１、図２参照）などに伝播しないようにするためのものである。ノズルバス６における振動吸収構造としてはシリコン液を用いることに限らず、振動吸収材である振動吸収樹脂例えばシリコンラバーによりノズルバス６の周り例えば側周面及び底面を覆う構造であってもよいし、ノズルバス６自体を振動吸収性の良い材料例えばマグネシウム合金やマンガン合金などで構成するようにしてもよい。更にはまた図７（ｂ）に示すように、ノズルバス６と当該ノズルバス６が固定される固定部材６５との間に緩衝部材例えばバネ体６６や空気バネなどを介在させる構成であってもよいし、以上述べた振動吸収構造の２種類以上を組み合わせてもよい。
【００２５】
更に塗布液ノズル５またはノズル搬送機構４２についても振動吸収構造を採用することが好ましく、例えばノズル保持部４３の中に横断面に沿って振動吸収材例えば樹脂などを介在してその下側からの振動を上側に伝播しないようにしてもよいし、あるいはＸガイド４１に沿って移動する、Ｚ方向に延びる部材（図５参照）に振動吸収材を介在させてここから外部に振動が伝播するのを抑えるようにしてもよい。
【００２６】
また塗布装置３は、図４に示すように、レジスト塗布の処理雰囲気を区画形成し、装置の外装部を構成する筐体８１と、この筐体８１に形成され、主搬送部Ａ２（Ａ３）の搬送アーム１００が搬入、搬出するための搬送口８２と、Ｘガイド４１に沿って移動し、カップ３２内を洗浄する洗浄ノズル８３を含む洗浄部８４と、を備えている。
【００２７】
次に上述の実施の形態の作用について説明する。図１に示す塗布、現像装置におけるウエハＷの流れについては既に述べているため、ここでは塗布装置３に関連する動作について説明する。図８はレジストの塗布及び前処理についての一般的なフローである。例えば反射防止膜が形成されたウエハＷは図１の例えば棚ユニットＵ１などに設けられている冷却ユニットに搬入され、所定の温度に温調される（ステップＳ１）。一方塗布装置３においてはノズルバス６にて待機している塗布液ノズル５からダミーディスペンスが行われる（ステップＳ２）。レジスト液の供給を停止すると、塗布液ノズル５や塗布液供給路内にレジスト液が残存するが、レジスト液は長時間放置されると乾燥したり変質したりするので、例えばウエハＷのロットの切り替わり時には次のロットの先頭のウエハＷに対してレジスト液を供給する前に例えばノズルバス６内にて１０秒〜３０秒程度のダミーディスペンスを行う。またレジスト液の種類によっては１枚のウエハＷにレジスト液の供給が行われる度毎に数秒のダミーディスペンスを行う場合もあり、図８のフローはこの場合を示している。そしてダミーディスペンスは排出する液の蒸気がウエハＷに悪影響を与えるおそれがあるので、ウエハＷを塗布装置３内に搬入する前に行うことが好ましいとされている。
【００２８】
塗布液ノズル５からダミーディスペンスが行われている間に冷却ユニットでの温調処理が終了し、ウエハＷは主搬送部Ａ２（Ａ３）の搬送アーム１００により冷却ユニットから搬出され（ステップＳ３）、塗布装置３のバキュームチャック３１に受け渡される（ステップＳ４）。その後ノズル搬送機構４２により塗布液ノズル５がノズルバス６からウエハＷの中心部上方に搬送され（ステップＳ５）、塗布液ノズル５から塗布液であるレジスト液が吐出されてウエハＷ上に供給される。
【００２９】
ここで本発明実施の形態では、レジスト液をウエハＷ上に塗布する直前に超音波振動子７を発振させるようにしており、そのタイミングとしては図８に示すように例えば方法１〜４までの４通りがあり、この例では方法１を採用している。その場合のシーケンスは図９に示す通りであり、制御部８内のプログラムにより処理が実行される。即ち制御部８は、主搬送部Ａ２（Ａ３）の搬送アーム１００が塗布装置３のバキュームチャック３１にウエハＷを受け渡したか否かを判断し（ステップＳ１１）、受け渡した旨の信号が例えば上位コンピュータから送信されると、塗布液ノズル５をノズルバス７に置いたまま、超音波振動子７の駆動電源部７１に振動指令を送って超音波振動子７を例えば１５ｋＨｚで５秒間発振動作させ、塗布液ノズル５内及びその近傍のレジスト液を振動させる。（ステップＳ１２）これにより次に吐出されるレジスト液が攪拌され、レジスト成分の均一な分散が行われる。なお搬送アーム１００がバキュームチャック３１にウエハＷを受け渡したことを示す信号の有無を判断する代わりに、バキュームチャック３１がウエハＷのチャック動作（吸引動作）を行ったか否かを判断するようにし、チャック動作信号をトリガとして超音波振動子７を発振させるようにしてもよい。超音波の周波数は上記の値に限られるものではなく、キャビテーションが発生しないで攪拌できる値であればよい。
【００３０】
しかる後、ノズル搬送機構４２により塗布液ノズル５をバキュームチャック３１に保持されたウエハＷの中心部上方に移動させ（ステップＳ１３）、ポンプＰによりレジスト液を送り出すと共に空気作動バルブＡＶ及びサックバックバルブＳＶを開いて塗布液ノズル５から例えばおよそ１ｍｌのレジスト液を突出してウエハＷの中心部に供給する。このときウエハＷは例えば停止しており、レジスト液が供給された後、高速で回転しその遠心力によりレジスト液が広がってレジスト液の液膜が形成される（ステップＳ１４）。
【００３１】
上述の実施の形態によれば、塗布液であるレジスト液を塗布液ノズル５から吐出する直前に、塗布液ノズル５に設けられた超音波振動子７を発振させて当該レジスト液を振動させるようにしているため、レジスト液が静止している状態で超音波が伝播し、レジスト液に対して有効な攪拌が均一に行われる。このため主鎖や酸発生剤などのレジスト成分が微細レベル例えばナノレベルでの凝集や不均一分布が起こっていたとしても、その不均一分布が緩和あるいは解消され、レジスト成分が均一に分布するようになる。そして超音波により攪拌されたレジスト液がその後直ぐにウエハＷ上に塗布されるので、ウエハＷに形成されたレジスト膜中のレジスト成分は均一に分散している。従って露光後にウエハＷに対して行われる現像工程において現像成分に対する脱保護反応の進み方が均一になるし、また例えば化学増幅型のレジスト膜を形成した場合には、露光後の加熱処理時において酸の拡散が均一に進み、この結果現像してレジストパターンを形成したときにレジスト膜のラフネス（凹凸部）の発生が抑えられる。
【００３２】
今後半導体デバイスのパターンがより一層微細化されて配線金属の線幅が更に小さくなると、例えば設計通りの配線抵抗を得るためには、配線金属が埋め込まれるべき凹部の幅について配線の長さ方向あるいは上部から底部に至るまで均一であることが要求されることから、レジスト膜の凹部のラフネスが抑えることができれば、各凹部において設計通りの配線抵抗を得ることができ、その結果配線抵抗のばらつきが低減できて歩留まりの低下を抑えることができる。
【００３３】
以上において、超音波振動子７を設ける部位は、塗布液ノズル５に設けることに限らず、塗布液ノズル５に接続された塗布液の供給路、例えばチューブ５６の周囲に設けてもよい。図１０はこのような例を示しており、図１０（ａ）は供給路５０を囲むように設けられたリング状の超音波振動子７を示す例、図１０（ｂ）は供給路５０を囲むように設けられた複数例えば２個のリング状の超音波振動子７を示す例、図１０（ｃ）は供給路５０を挟むむように互いに対向して設けられた板状の２個の超音波振動子７を示す例である。なお図１０（ｃ）のように板状の超音波振動子７を設ける場合、片方の超音波振動子７のみを設けるようにしてもよい。本発明においては、レジスト液が塗布液ノズル５から吐出する直前に当該レジスト液を振動させることが好ましく、そのため超音波振動子７を設ける位置は、１回の吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域に設けられることが好ましい。上述の例では超音波振動子７を塗布液ノズル７に設けない場合には、ノズルチップ５３の先端の吐出口から１回の吐出量（例えば１ｍｌ）に相当するレジスト液が満たされている領域あるいはその領域を囲む位置に超音波振動子７の全部あるいは一部が設けられていることが好ましい。
【００３４】
ここで図８のフローにおいて方法２及び方法３で超音波振動子７を発振させる例について夫々図１１（ａ）及び（ｂ）を参照しながら述べる。方法２においては、制御部８は塗布液ノズル５がウエハＷの中心部上方に移動したか否かを判断し（ステップＳ２１）、移動が完了すれば超音波振動子７の発振指令を出力し塗布液ノズル５内及びその近傍のレジスト液を振動させる（ステップＳ２２）。その後ウエハＷ上に塗布液ノズル５からレジスト液を供給して既述のようにして液膜を形成する（ステップＳ２３）。
【００３５】
また方法３においては、図１１（ｂ）に示すようにウエハＷが冷却ユニットから搬出されたか否かを判断し（ステップＳ３１）、例えば上位コンピュータから搬出された旨の信号を受信した後、その信号をトリガーとしてノズルバス７内にて待機している塗布液ノズル内の超音波振動子７を発振させ（ステップＳ３２）る。例えば超音波振動を起こしている間にウエハＷは塗布装置３内に搬入され、その後、塗布液ノズル５をウエハＷ上に移動させ（ステップＳ３３）、レジスト液の塗布処理を行う（ステップＳ３４）。
【００３６】
更に本発明においては、超音波を利用して塗布液を攪拌する領域の上流側あるいは下流側において、塗布液供給路または塗布液ノズル５に各々流路の径方向に伸びる剪断部材を流路の長さ方向に多数配列すると共に互いに隣接する剪断部材の径方向の向きが異なるように構成してもよい。図１２はこのような実施の形態を示し、この例では、塗布液供給路９１の一部に塗布液攪拌部９２が設けられる。
【００３７】
この塗布液攪拌部９２は、例えば金属などの筒状体例えば円筒体９０内において長さ方向に領域１と領域２とが交互に配列されている。領域１は例えばスクリュー羽根状に形成された剪断部材９３（９３ａ）が、例えば流路の直径のある向きを０度としたときに径方向の中心線Ｌａが０度に向いている。また領域２は例えばスクリュー羽根状に形成された剪断部材９３（９３ｂ）が、例えば前記０度に対して径方向の中心線Ｌｂが９０度に向いている。つまり剪断部材９３ａ、９３ｂが９０度ずれた状態で交互に配列されている。そして剪断部材９３（９３ａ）及び剪断部材９３（９３ｂ）は、例えばここを通過する時の塗布液の回転方向が同じになるようにスクリューの向きが設定されている。剪断部材９３ａ、９３ｂの間はスペースがあってもよいし、互いに接していてもよい。なお塗布液攪拌部９２は、図１２の例ではフレキシブルなチューブ５６の間に介在されているが、塗布液ノズル５に連結した構成であってもよい。円筒体９０の外周には、既述の温調水が通流する二重管に接続される二重管を配置することが好ましい。
【００３８】
このような構成によれば、レジスト液が流れるにつれて順次方向の変わる剪断が行われるので、この例では２分割、４分割、８分割といった具合に剪断部材９３の個数ｎに対して２ｎ  分割されるので、ｎの数を適切な値に設定することにより攪拌が行われ、超音波の振動により均一になりやすい状態になっているので、超音波振動の印加時間を短縮でき、あるいはより一層の塗布膜成分の均一化が図られる。また剪断部材については９０度づつずらすことに限定されるものではない。
【００３９】
以上において本発明は、基板の回転により塗布液を塗布する装置に限られるものではなく、例えば塗布液ノズルを基板上に一筆書きの要領で移動させながら塗布液を塗布していく装置に対しても適用できる。更に本発明は、被処理基板に半導体ウエハ以外の基板、例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板の塗布処理にも適用できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、塗布液供給路または塗布液ノズルに超音波発振部を設けて塗布液を超音波振動させてから塗布液を基板上に吐出しているため、超音波による塗布液の攪拌が有効に行われ、塗布膜成分が溶剤中に均一に分布するようになる。そして塗布液が例えばレジスト液であれば、レジスト成分が均一に分布し、その結果露光、現像工程を経て得られたレジストパターンにおける側壁のラフネスを低減できる。また他の発明によれば、塗布液供給路または塗布液ノズルに剪断部材を配列しているため、十分な攪拌が行われ、塗布膜成分が均一に分布するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置の一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の塗布装置の実施の形態を示す説明図である。
【図４】本発明の塗布装置の実施の形態を示す平面図である。
【図５】上記の減圧乾燥装置の減圧乾燥の工程を示すフローチャートである。
【図６】ノズル搬送機構を示す斜視図ある。
【図７】ノズルバスを示す斜視図である。
【図８】本発明の塗布装置の実施の形態の動作を示すフロー図である。
【図９】本発明の塗布装置の実施の形態の動作の一例を示すフロー図である。
【図１０】超音波振動子の取り付けの態様を示す斜視図である。
【図１１】本発明の塗布装置の実施の形態の動作の他の例を示すフロー図である。。
【図１２】本発明の他の実施の形態にかかる塗布装置の要部を示す説明図である。
【図１３】従来のレジスト塗布方法により形成されたレジストパターンにラフネスが存在することを示す説明図である。
【符号の説明】
Ｗ      ウェハ
３      塗布装置
３１    バキュームチャック
３２    カップ
４１    Ｘガイド
４２    ノズル搬送機構
４３    ノズル保持部
５      塗布液ノズル
５１    本体部
５３    ノズルチップ
５１ａ、５３ａ、５４    管路
５６    チューブ
６      ノズルバス
６１    孔部
７      超音波振動子
８      制御部
９      塗布液攪拌部
９３（９３ａ、９３ｂ）    剪断部材
【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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