(57)【要約】【課題】レジスト膜の十分な平坦性を確保する。【解決手段】レジスト液の塗布工程時には，循環管路８３内の高濃度の溶剤気体がケーシング１７ａ内に供給され，ケーシング１７ａ内の雰囲気は，カップ６２の下方の排気口６４から排気される。このようにケーシング１７ａ内を溶剤気体の雰囲気に維持した状態で，ウェハＷにレジスト液が吐出され，ウェハＷが回転されてウェハＷ上にレジスト膜が形成される。塗布工程が終了すると，ケーシング１７ａ内には，高濃度の溶剤気体が供給され続け，ケーシング１７ａ内の溶剤気体は，上方排気口８１から排気される。こうして，ウェハＷは，塗布工程後に所定時間溶剤気体内に維持される。所定時間の間，ウェハＷ上のレジスト膜から溶剤が揮発することなくレジスト膜が低粘度に維持されるので，レジスト膜がウェハＷ上で流動してレジスト膜の平坦化が図られる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の塗布処理方法であって，
塗布液の溶剤を含む溶剤気体内で基板に塗布液を塗布する第１の工程と，
その後，塗布液の溶剤を含む溶剤気体内で基板を所定時間維持する第２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の工程時には，基板が収容されている処理室内の圧力を前記第１の工程時よりも上げ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の工程時には，基板が収容されている処理室内の温度を前記第１の工程時よりも上げることを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の塗布処理方法。
【請求項４】
前記第１の工程時には，基板が収容された処理室内において，基板の側方から前記溶剤気体を導入しつつ，前記処理室内の雰囲気を基板の下方から排気し，
前記第２の工程時には，前記処理室内において，基板の側方から前記溶剤気体を導入しつつ，前記処理室内の雰囲気を基板の上方から排気す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方法。
【請求項５】
前記第１の工程時には，基板が収容された処理室内において，基板の上方から前記溶剤気体を導入しつつ，前記処理室内の雰囲気を基板の下方から排気し，
前記第２の工程時には，前記処理室内において，基板の側方から前記溶剤気体を導入しつつ，前記処理室内の雰囲気を基板の上方から排気す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方法。
【請求項６】
前記第２の工程時には，前記基板の上方から排気された溶剤気体を所定の溶剤濃度に回復させ，再度前記基板の側方から導入することを特徴とする，請求項４又は５のいずれかに記載の塗布処理方法。
【請求項７】
前記第２の工程時には，基板を振動させることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５又は６のいずれかに記載の塗布処理方法。
【請求項８】
基板の塗布処理装置であって，
塗布処理装置内の雰囲気を維持できる処理容器内には，
基板に塗布液を吐出する塗布液吐出部材と，
基板を保持し回転させる回転保持部材と，
前記回転保持部材に保持された基板の周囲を覆う内容器と，が設けられ，
前記処理容器の側面には，塗布液の溶剤を含む溶剤気体を導入する溶剤気体導入部が設けられ，
前記処理容器の上面と前記内容器には，相互に別系統の排気部がそれぞれ設けられていることを特徴とする，塗布処理装置。
【請求項９】
前記溶剤気体導入部は，循環管路に接続されており，
前記循環管路には，当該循環管路内の気体を循環させるためのファンと，循環管路内に溶剤ミストを供給するための溶剤ミスト供給装置が設けられていることを特徴とする，請求項８に記載の塗布処理装置。
【請求項１０】
前記処理容器の上面に設けられた排気部は，前記循環管路に接続されてい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】
前記処理容器内の溶剤気体の溶剤濃度を測定する濃度センサと，
前記濃度センサの測定結果に基づいて前記溶剤ミスト供給装置から循環管路への溶剤ミストの供給量を制御する制御部と，をさらに備えたことを特徴とする，請求項１０に記載の塗布処理装置。
【請求項１２】
前記溶剤気体導入部は，前記処理容器における対向する両側面に設けられていることを特徴とする，請求項８，９，１０又は１１のいずれかに記載の塗布処理装置。
【請求項１３】
前記溶剤気体導入部に通じる導入管には，当該導入管内を通過する気体中に含まれる不純物を除去するフィルタが設けられていることを特徴とする，請求項８，９，１０，１１又は１２のいずれかに記載の塗布処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の塗布処理方法及び基板の塗布処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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，半導体ウェハ（以下「ウェハ」とする）上にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理が行われる。
【０００３】
このレジスト塗布処理では，通常，回転されたウェハの中心部に所定量のレジスト液を塗布し，遠心力によって当該レジスト液をウェハ全面に拡散することによって所定膜厚のレジスト膜が形成されている。
【０００４】
ところで，レジスト液が塗布されるウェハの下地膜の表面には，通常所定の回路パターンを形成するための凹凸が形成されている。したがって，ウェハ上にレジスト液を塗布すると，当該下地膜の凹部にレジスト液が入り込むので，巨視的には，図１２に示すように凹部の比較的多いところのレジスト膜Ｒが全体的に薄くなり，凹部の少ないところのレジスト膜Ｒが厚くなる。また，微視的には，図１３に示すように凹部のあるところのレジスト膜Ｒが他の部分よりも局所的に薄くなる。このように，ウェハ上のレジスト膜の膜厚は，厳密には均一になっていない。このようなレジスト膜の不均一性をそのまま放置すると，その後の露光処理などの処理がウェハ面内において均一に行われず，高精度の回路パターンが得られなくなる。
【０００５】
そこで，レジスト膜を平坦化するために，ウェハ上にレジスト液を塗布する際に，ウェハ周辺の雰囲気をレジスト液の溶剤気体の雰囲気に維持する塗布処理方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。このように，レジスト液の塗布時にウェハ周辺を溶剤気体の雰囲気に維持すると，レジスト液からの溶剤の揮発が抑制されレジスト液の粘性が低く保たれるので，レジスト液が流動してレジスト膜の平坦性が向上する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−６８６３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，近年回路パターンの線幅の微細化が進み，レジスト膜も薄膜化している。レジスト膜が薄膜化すると，膜厚の僅かな変動であっても，後になってデバイス性能に大きな影響を与えることになる。近年では，例えばレジスト膜の膜厚の高低差が５０ｎｍ以下の高精度の膜厚制御が求められている。上述の塗布処理方法では，未だにこのような基準を満たす十分な結果が得られておらず，さらなる改良が望まれている。
【０００８】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，レジスト膜などの塗布膜の十分な平坦性を確保できるウェハなどの基板の塗布処理方法及び塗布処理装置を提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，基板の塗布処理方法であって，塗布液の溶剤を含む溶剤気体内で基板に塗布液を塗布する第１の工程と，その後，塗布液の溶剤を含む溶剤気体内で基板を所定時間維持する第２の工程と，を有することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば，溶剤気体の雰囲気内で基板に塗布液を塗布した後，引き続き溶剤気体の雰囲気内において基板を所定時間維持するので，基板上の塗布液の溶剤が所定時間蒸発することなく，塗布液の粘性が低い状態に保たれる。この結果，基板上の塗布液が基板表面上で流動する時間が十分に確保され，基板上に形成される塗布膜が十分に平坦化される。
【００１１】
前記第２の工程時には，基板が収容されている処理室内の圧力を前記第１の工程時よりも上げるようにしてもよい。かかる場合，処理室内の圧力上昇によって，基板上の塗布膜の粘性が低い状態に維持されて塗布膜の流動性が向上し，また塗布膜を押しつける力が増大するので，塗布膜の平坦化が，より十分かつ迅速に行われる。また，前記第２の工程時には，基板が収容されている処理室内の温度を前記第１の工程時よりも上げるようにしてもよい。かかる場合，基板上の塗布膜の粘性が低下するので，その分塗布膜の流動が促進され，塗布膜を短時間で平坦化できる。
【００１２】
前記第１の工程時には，基板が収容された処理室内において，基板の側方から前記溶剤気体を導入しつつ，前記処理室内の雰囲気を基板の下方から排気し，前記第２の工程時には，前記処理室内において，基板の側方から前記溶剤気体を導入しつつ，前記処理室内の雰囲気を基板の上方から排気するようにしてもよい。かかる場合，第１の工程時と第２の工程時に，基板の側方から溶剤気体を導入するので，基板の周辺雰囲気を好適に溶剤気体の雰囲気に維持できる。また，溶剤気体の導入部付近で仮に溶剤気体の一部が液化してもその液体が基板上に落下することがなく基板の汚染を防止できる。さらに第１の工程時には，基板の下方から排気するので，例えば塗布時に基板から飛散した塗布液を基板の表面に付着しないように排気できる。第２の工程時には，基板の上方から排気するので，側方から基板の表面付近に供給された溶剤気体を好適に排気することができる。なお，基板の側方には，基板と同程度の高さの側方だけでなく，基板よりも高い位置の側方も含まれる。
【００１３】
前記第１の工程時には，基板が収容された処理室内において，基板の上方から前記溶剤気体を導入しつつ，前記処理室内の雰囲気を基板の下方から排気し，前記第２の工程時には，前記処理室内において，基板の側方から前記溶剤気体を導入しつつ，前記処理室内の雰囲気を基板の上方から排気するようにしてもよい。この場合，第１の工程の塗布時に，基板の上方から溶剤気体が導入され，基板の下方から排気するので，処理室内には，ダウンフローが形成され，基板から飛散する塗布液を基板の表面に付着させることなく適正に排出できる。
【００１４】
前記第２の工程時には，前記基板の上方から排気された溶剤気体を所定の溶剤濃度に回復させ，再度前記基板の側方から導入するようにしてもよい。こうすることにより，基板の側方から導入される溶剤気体の溶剤濃度を長時間高濃度に維持することができ，また溶剤気体の消費量も低減できる。
【００１５】
前記第２の工程時には，基板を振動させるようにしてもよく，この場合，基板上の塗布膜の平坦化をさらに促進できる。
【００１６】
本発明は，基板の塗布処理装置であって，塗布処理装置内の雰囲気を維持できる処理容器内には，基板に塗布液を吐出する塗布液吐出部材と，基板を保持し回転させる回転保持部材と，前記回転保持部材に保持された基板の周囲を覆う内容器と，が設けられ，前記処理容器の側面には，塗布液の溶剤を含む溶剤気体を導入する溶剤気体導入部が設けられ，前記処理容器の上面と前記内容器には，相互に別系統の排気部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば，処理容器の側面から溶剤気体を導入し，処理容器内の雰囲気を内容器から排気することによって処理容器内を溶剤気体の雰囲気に維持することができる。そして，当該溶剤気体の雰囲気内において，塗布液吐出部材から基板に塗布液を吐出し，当該基板を回転させて基板上に塗布液を塗布することができる。また，処理容器の側面から溶剤気体を導入し，処理容器の上面から排気することによって，塗布液が塗布された基板を溶剤気体内で所定時間維持することができる。この時，基板上に塗布された塗布液は，所定時間粘性の低い状態が維持されるので，基板上の塗布液の流動が促進され，塗布膜の平坦化が図られる。また，排気部が処理容器の上面と内容器にそれぞれ別系統で設けられ，前記塗布時とその後の前記溶剤気体内での維持時に処理容器内の雰囲気を別の排気部から排気できる。塗布時には，内容器から排気して，基板から飛散する塗布液を確実に回収することができる。塗布後の溶剤気体内での維持時には，処理容器の上面から排気し，例えばその排気された溶剤気体を再度導入溶剤気体として利用することができる。
【００１８】
前記溶剤気体導入部は，循環管路に接続されており，前記循環管路には，当該循環管路内の気体を循環させるためのファンと，循環管路内に溶剤ミストを供給するための溶剤ミスト供給装置が設けられていてもよい。かかる発明によれば，循環管路において気体を循環させならが，その気体内に溶剤ミストを供給できるので，循環管路内に高濃度の溶剤気体を創出することができる。そして，その高濃度の溶剤気体を溶剤気体導入部から処理容器内に導入し，基板を高濃度の溶剤気体内に維持することができる。この結果，基板上の塗布液の粘性が低く抑えられ，塗布膜の平坦化を図ることができる。
【００１９】
前記処理容器の上面に設けられた排気部は，前記循環管路に接続されていてもよい。かかる場合，処理容器の排気部から循環管路に送られ，循環管路から処理容器の溶剤気体導入部へ送られる，循環する流路を形成できる。この流路によって，処理容器から排気された溶剤気体を，循環管路において濃度回復させ，再度処理容器内に供給することができる。したがって，高い溶剤気体濃度を維持しつつ溶剤気体の消費量を低減することができる。
【００２０】
前記塗布処理装置は，前記処理容器内の溶剤気体の溶剤濃度を測定する濃度センサと，前記濃度センサの測定結果に基づいて前記溶剤ミスト供給装置から循環管路への溶剤ミストの供給量を制御する制御部と，をさらに備えていてもよい。かかる場合，例えば処理容器内の溶剤気体を所定の溶剤濃度に調整し，基板を所定の濃度の溶剤気体内に維持することができる。
【００２１】
前記溶剤気体導入部は，前記処理容器における対向する両側面に設けられていてもよく，この場合，処理容器内に保持された基板に対し均等に溶剤気体が供給され，基板上の塗布膜の平坦化が基板面内で均等に行われる。
【００２２】
また，前記溶剤気体導入部に通じる導入管には，当該導入管内を通過する気体中に含まれる不純物を除去するフィルタが設けられていてもよく，処理容器内に導入される溶剤気体に含まれる塵埃などの不純物を除去し，清浄な溶剤気体内で基板を平坦化することができる。
【００２３】
【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方法が実施される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。
【００２４】
塗布現像処理システム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塗布現像処理システム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，塗布現像処理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，この処理ステーション３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。
【００２５】
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５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７が搬送路８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。
【００２６】
ウェハ搬送体７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７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に属するエクステンション装置３２に対してもアクセスできるように構成されている。
【００２７】
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。この塗布現像処理システム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は塗布現像処理システム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，インターフェイス部４に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群Ｇ５を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装置１３は，これらの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５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，処理装置群の数は，任意に選択可能である。
【００２８】
第１の処理装置群Ｇ１では，例えば図２に示すように，塗布処理装置としてのレジスト塗布装置１７と，露光後にウェハＷを現像処理する現像処理装置１８とが下から順に例えば２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２にも同様に，レジスト塗布装置１９と現像処理装置２０とが下から順に例えば２段に配置されている。
【００２９】
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，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置３１，ウェハＷの受け渡しを行うためのエクステンション装置３２，レジスト液中の溶剤を蒸発させるための減圧乾燥装置３３及びプリベーキング装置３４，現像処理後の加熱処理を行うポストベーキング装置３５が下から順に例えば６段に積み重ねられている。
【００３０】
第４の処理装置群Ｇ４では，例えばクーリング装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，クーリング装置４３，露光後の加熱処理を行うポストエクスポージャーベーキング装置４４，４５，ポストベーキング装置４６が下から順に例えば７段に積み重ねられている。
【００３１】
インターフェイス部４の中央部には，図１に示すように例えばウェハ搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０はＸ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されており，第４の処理装置群Ｇ４に属するエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない露光装置に対してアクセスして，各々に対してウェハＷを搬送できるように構成されている。
【００３２】
次に，上述したレジスト塗布装置１７の構成について説明する。図４は，レジスト塗布装置１７の構成を模式的に示した説明図である。
【００３３】
レジスト塗布装置１７は，例えば図４に示すように外部と雰囲気を遮断できる処理容器としてのケーシング１７ａを有し，ケーシング１７ａ内には，処理室Ｓが形成されている。ケーシング１７ａ内の中央部には，ウェハＷを保持し，回転させる回転保持部材としてのスピンチャック６０が設けられている。スピンチャック６０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６０は，ウェハＷを水平に吸着保持することができる。
【００３４】
スピンチャック６０は，当該スピンチャック６０を所定の回転速度で回転させるモータなどの回転駆動部６１を備えている。回転駆動部６１は，例えばスピンチャッ６０の下方に配置されている。
【００３５】
スピンチャック６０の外方には，ウェハＷから飛散したレジスト液，洗浄液等を受け止め，回収するための内容器としてのカップ６２が設けられている。カップ６２は，上面が開口した略円筒形状を有し，スピンチャック６０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。例えばカップ６２の下面には，回収したレジスト液等を排液する排液口６３と，カップ６２内の雰囲気を排気する排気部としての排気口６４が設けられている。排液口６３は，ケーシング１７ａの下面に接続された排液管６５に通じており，排気口６４は，ケーシング１７ａ下面に接続された排気管６６に通じている。排気管６６は，例えばこの塗布現像処理システム１が設置された工場の排気系に連通している。排気管６６には，排気バルブ６７が設けられており，この排気バルブ６７によって排気管６６からの排気量を適宜調整できる。
【００３６】
カップ６２の内側であって，スピンチャック６０に保持されたウェハＷの裏面側には，ウェハＷの裏面に純水等の洗浄液を供給してウェハＷの裏面を洗浄する洗浄液供給ノズル６８が設けられている。カップ６２の外方であって，カップ６２とケーシング１７ａの側面との隙間には，遮蔽板６９が設けられており，カップ６２の上方からカップ６２の下方に排気される気体は全てカップ６２内を通過する。
【００３７】
ウェハＷに塗布液としてのレジスト液を供給する塗布液吐出部材であるレジスト液供給ノズル７０は，ノズルアーム７１によって保持されている。ノズルアーム７１は，例えばカップ６２の外方からカップ６２の内側まで進退可能であり，レジスト液供給ノズル７０は，ウェハＷの中心部上方まで移動できる。これによりレジスト液供給ノズル７０は，ウェハＷの中心部に対しレジスト液を吐出することができる。
【００３８】
例えばカップ６２の上面の開口部付近には，濃度センサ７２が設けられており，この濃度センサ７２によって，ケーシング１７ａ内の溶剤気体の溶剤濃度を測定できる。濃度センサ７２の測定結果は，例えば後述する気化器９１から噴霧される溶剤ミストの供給量を制御する制御部９６に出力できる。
【００３９】
ケーシング１７ａの側面には，２つの溶剤気体導入部としての溶剤気体導入口８０が形成されている。溶剤気体導入口８０は，例えばカップ６２を挟んだ両側に対向するように形成され，例えばカップ６２の上面よりも僅かに高い位置に配置されている。したがって，カップ６２内のスピンチャック６０に保持されたウェハＷの側方から，例えばレジスト液の溶剤を含む溶剤気体を導入することができる。
【００４０】
ケーシング１７ａの上面の中央部には，前記カップ６２の排気口６４と別系統の排気部としての上方排気口８１が形成されている。上方排気口８１は，カップ６２の真上に開口し，スピンチャック６０に保持されたウェハＷの上方からケーシング１７ａ内の雰囲気を排気できる。
【００４１】
上述の各溶剤気体導入口８０は，導入管８２によって環状の循環管路８３に接続されている。導入管８２と循環管路８３との接続部には，例えば切り替えバルブ８４が設けられており，この切り替えバルブ８４により循環管路８３から導入管８２への溶剤気体の供給を動停止させることができる。
【００４２】
循環管路８３は，循環管路８３内の気体を循環させるためのファン９０と，循環管路８３内に溶剤ミストを供給する溶剤ミスト供給装置としての気化器９１が設けられている。気化器９１は，例えば図５に示すように液体溶剤供給装置９２からのレジスト液の液体溶剤と窒素ガス供給装置９３からの窒素ガスとを混合し，この混合により生成された溶剤ミストをノズル９４から循環管路８３の溶剤ミスト供給部Ａに噴霧できるようになっている。これにより，循環管路８３内において気体を循環させながら，当該気体に所定量の溶剤ミストを噴出して，循環管路８３内に溶剤気体を創出することができる。
【００４３】
循環管路８３内には，循環管路８３内の溶剤気体の溶剤濃度を測定する管内濃度センサ９５が設けられている。管内濃度センサ９５の測定結果は，例えば制御部９６に出力できる。制御部９６は，例えば管内濃度センサ９５の測定結果に基づいて，液体溶剤供給装置９２からの液体溶剤の供給量と，窒素ガス供給装置９３からの窒素ガスの供給量を調節し，ノズル９４から噴霧される溶剤ミストの供給量を制御できる。したがって，制御部９６による溶剤ミストの供給量の制御により，循環管路８３内の溶剤気体の濃度を設定できる。
【００４４】
上述したケーシング１７ａの上方排気口８１は，図４に示すように排気管１００によって循環管路８３に接続されている。この排気管１００により，ケーシング１７ａ，排気管１００，循環管路８３（溶剤ミスト供給部Ａ），導入管８２，溶剤気体導入口８０及びケーシング１７ａを順に流れる還路が形成され，ケーシング１７ａ内から排気された溶剤気体を循環管路８３内で濃度を回復し，再度ケーシング１７ａ内に供給することができる。上述の気化器９１の制御部９６は，例えばケーシング１７ａ内の上記濃度センサ７２の測定結果に基づいても，気化器９１からの溶剤ミストの供給量を制御できる。この結果，排気管１００から循環管路８３を通ってケーシング１７ａに戻される溶剤気体に所定量の溶剤ミストを補充して，ケーシング１７ａ内の溶剤気体中の溶剤濃度を所定の溶剤濃度に維持できる。
【００４５】
排気管１００には，バルブ１０１が設けられており，このバルブ１０１によって，循環管路８３への排気量を調整することができる。
【００４６】
導入管８２には，図示しない工場の給気系に接続された例えばエア供給管１１０が接続されており，このエア供給管１１０から導入管８２を通じてケーシング１７ａ内にエアを供給することができる。エア供給管１１０と導入管８２との接続部には，切り替えバルブ１１１が設けられており，エア供給管１１０からのエアと循環管路８３からの溶剤気体を選択的にケーシング１７ａ内に供給できる。さらに，導入管８２には，ケーシング１７ａ内に供給される気体に含まれる塵埃等の不純物を除去するフィルタ１１２が設けられている。
【００４７】
なお，排気バルブ６７，バルブ１０１の開閉度や切り替えバルブ８４，１１１の切り替えは，例えばレジスト塗布装置１７全体を制御する主制御部１２０により制御されている。
【００４８】
次に，以上のように構成されているレジスト塗布装置１７で行われるレジスト塗布処理について，塗布現像処理システム１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。
【００４９】
先ず，ウェハ搬送体７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に属するエクステンション装置３２に搬送される。次いでウェハＷは，主搬送装置１３によってアドヒージョン装置３１に搬入され，ウェハＷ上にレジスト液の密着性を向上させる，例えばＨＭＤＳが塗布される。次にウェハＷは，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，例えばレジスト塗布装置１７に搬送される。
【００５０】
レジスト塗布装置１７においてレジスト塗布処理が終了したウェハＷは，主搬送装置１３によって減圧乾燥装置３３に搬送され，レジスト膜中の溶剤が蒸発された後，プリベーキング装置３４，エクステンション・クーリング装置４１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。さらにウェハＷは，ウェハ搬送体５０によって周辺露光装置５１，露光装置（図示せず）に順次搬送され，露光処理が施される。そして露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体５０によりエクステンション装置４２に搬送され，その後，主搬送装置１３によってポストエクスポージャーベーキング装置４４，クーリング装置４３，現像処理装置１８，ポストベーキング装置４６及びクーリング装置３０に順次搬送され，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，エクステンション装置３２を介してカセットＣに戻され，一連の塗布現像処理が終了する。
【００５１】
次に，上述のレジスト塗布処理のプロセスについて詳しく説明する。先ず，循環管路８３では，ファン９０が稼動し，循環管路８３内に気体，例えば窒素ガスの循環気流が形成される。そして，この循環気流中に気化器９１から所定量の溶剤ミストが供給される。このときの溶剤ミストの供給量は，管内濃度センサ９５の測定結果に基づいて制御部９６により調整される。こうして循環管路８３内には，高濃度，例えば９５〜１００％程度の溶剤濃度の溶剤気体が創出される。
【００５２】
ケーシング１７ａでは，前記冷却処理の終了したウェハＷが処理室Ｓ内に搬送され，スピンチャック６０に吸着保持される。そして，排気バルブ６７が開放された状態で，切り替えバルブ８４が切り替えられて，図６に示すように循環管路８３内の高濃度の溶剤気体が導入管８２，溶剤気体導入口８０を通じてケーシング１７ａ内に供給される。導入管８２を通る雰囲気は，フィルタ１１２によって不純物が除去されてからケーシング１７ａ内に供給される。総てウェハＷの側方から供給された溶剤気体は，カップ６２の上面からカップ６２内を通り，排気口６４を通じて排気管６６から排気される。こうしてウェハＷの周辺には，溶剤気体のダウンフローが形成され，ウェハＷの周辺が高濃度の溶剤気体の雰囲気に置換される。
【００５３】
ケーシング１７ａ内が溶剤気体の雰囲気に置換されると，レジスト液の塗布工程（第１の工程）が行われる。レジスト液の塗布工程では，先ずレジスト液供給ノズル７０がウェハＷの中央部の上方に移動し，ウェハＷの中心部に所定量のレジスト液が吐出される。続いてウェハＷは，スピンチャック６０により所定の速度で回転され，このウェハＷの回転により，レジスト液がウェハＷの表面の全面に拡散される。このとき，ケーシング１７ａ内の雰囲気が高濃度の溶剤気体の雰囲気に維持されているので，レジスト液中の溶剤の蒸発が防止される。また，ウェハＷから飛散するレジスト液のミストは，気流に従ってカップ６２内に収容され，下方から排出される。
【００５４】
ウェハＷの全面にレジスト液が拡散すると，ウェハＷは，さらに高速度で回転され，ウェハＷの表面に形成されるレジスト膜の膜厚が調整される。この膜厚の調整が終了すると，ウェハＷの回転が停止され，レジスト液の塗布工程が終了する。
【００５５】
レジスト液の塗布工程が終了すると，排気バルブ６７が閉鎖され，バルブ１０１が開放され，図７に示すようにケーシング１７ａ内にウェハＷの周辺から上方に向かう上昇気流が形成される。ケーシング１７ａ内の溶剤気体は，排気管１００，循環管路８３（溶剤ミスト供給部Ａ），導入管８２，溶剤気体導入口８０，ケーシング１７ａの順に流れて循環する。一旦ケーシング１７ａ内を通過した溶剤気体は，溶剤濃度が低下しており，循環する溶剤気体は，循環管路８３の溶剤ミスト供給部Ａにおいて溶剤ミストが補充され，濃度が回復されて，再びケーシング１７ａ内に戻される。この際の溶剤ミストの補充量は，ケーシング１７ａ内の濃度センサ７２の測定結果により制御部９６が調整し，ケーシング１７ａ内の溶剤濃度が所定の高濃度に維持される。また，排気管１００におけるバルブ１０１の開閉度は，ケーシング１７ａ内の圧力がレジスト塗布工程時よりも例えば１．３３×１０２Ｐａ〜２．６７×１０２Ｐａ（１〜２ｔｏｒｒ）程度上昇するように調整される。
【００５６】
ケーシング１７ａ内が高濃度の溶剤気体の雰囲気に維持され，圧力が上昇されると，この雰囲気下でウェハＷが所定時間，例えば１〜６０ｍｉｎ程度維持される，維持工程（第２の工程）が行われる。この維持工程では，所定時間レジスト膜からの溶剤の揮発が抑制され粘性が低い状態が保たれる。この結果，図８に示すようにウェハ表面の凹凸に対応してレジスト膜Ｒの厚くなっている部分がより薄い部分に流動し均されて，レジスト膜Ｒが平坦化される。なお，この維持工程の時間は，スループットの観点から５ｍｉｎ以下が好ましい。
【００５７】
レジスト膜が平坦化され，維持工程が終了すると，例えばバルブ１０１が閉鎖され，排気バルブ６７が開放され，さらに切り替えバルブ８４と１１１が切り替えられて，エア供給管１１０からのエアがケーシング１７ａ内に供給される。そして，ケーシング１７ａ内がエア雰囲気に置換されると，ウェハＷが回転され，洗浄液供給ノズル６８からウェハＷの裏面に純水等の洗浄液が供給されて，ウェハＷの裏面が洗浄される。その後洗浄液の供給が停止され，ウェハＷが引き続き回転されて，ウェハＷが乾燥される。
【００５８】
ウェハＷが乾燥すると，ウェハＷの回転が停止され，ウェハＷがスピンチャック６０から主搬送装置１３に受け渡され，ケーシング１７ａ外に搬出される。こうして一連のレジスト塗布処理が終了する。
【００５９】
以上の実施の形態によれば，レジスト液の塗布工程を溶剤気体内で行った後，ウェハＷを所定時間溶剤気体内で維持する維持工程を行ったので，レジスト膜が所定時間低粘度に維持され，レジスト膜が流動する時間が確保される。この結果，レジスト膜の盛り上がった部分が低い部分に流れ，平坦で所定膜厚のレジスト膜が形成される。
【００６０】
また，ウェハＷを所定時間溶剤気体内に維持する工程を，塗布工程時よりも高い圧力内で行ったので，レジスト膜の流動性が増大し，レジスト膜の平坦化をより短時間で十分に行うことができる。
【００６１】
塗布工程時と維持工程時には，ウェハＷの側方から溶剤気体を供給するようにしたので，ウェハＷの周辺雰囲気を効率的かつ確実に溶剤気体の雰囲気にすることができる。また，ケーシング１７ａ内に供給される高濃度の溶剤気体の一部が仮に溶剤気体導入口８０付近で凝縮しても，その液体がウェハＷに落下することがなく，ウェハＷの汚染を防止できる。塗布工程時には，ケーシング１７ａ内の雰囲気をウェハＷの下方から排気したので，ウェハＷから飛散したレジスト液のミストをウェハ表面に再付着しないように排気することができる。また，維持工程時には，ケーシング１７ａ内の雰囲気を，塗布工程時の排気と別系統のウェハＷの上方から排気するようにしたので，維持工程時の汚染のない溶剤気体を循環管路８３に戻すことができる。そして，その溶剤気体を循環管路８３において濃度回復させ，ケーシング１７ａに導入したので，ケーシング１７ａ内を高濃度の溶剤気体の雰囲気に維持し易く，また溶剤気体の消費量も低減できる。
【００６２】
レジスト塗布装置１７は，溶剤気体導入口８０に連通する循環管路８３を備えたので，循環管路８３内で気体を循環させながら，循環管路８３内に溶剤ミストを供給することにより高濃度の溶剤気体を得ることができる。また，ケーシング１７ａの上方排気口８１と循環管路８３を接続したので，ケーシング１７ａ内から排気された溶剤気体を循環管路８３に戻して，濃度回復させて，再度ケーシング１７ａに送ることができる。
【００６３】
また，溶剤気体導入口８０をケーシング１７ａの両側に対向するように設けたので，ウェハＷの表面に偏りなく溶剤気体を供給し，ウェハ表面の全体のレジスト膜の平坦化を行うことができる。さらに，導入管８２にフィルタ１１２を取り付けたので，ケーシング１７ａ内に供給される気体から不純物が除去され，ウェハＷの汚染を防止できる。特にケーシング１７ａ内の溶剤気体を再利用する場合には，導入管８２を通過する度に不純物が除去されるので，その効果は大きい。
【００６４】
以上の実施の形態では，塗布工程後の維持工程時に，ケーシング１７ａ内の圧力を上昇させたが，ケーシング１７ａ内に供給される溶剤気体の温度を上げてケーシング１７ａ内の温度を上昇させるようにしてもよい。かかる場合，例えば図９に示すように気化器９１の液体溶剤供給装置９２に，ヒータなどを備えた温度調節部１３０を設けて，気化器９１から噴出される溶剤ミストの温度を調節できるようにしてもよい。維持工程時には，ケーシング１７ａ内から循環管路８３に戻された溶剤気体内に，温度調節部１３０により昇温された溶剤ミストが噴霧される。こうすることにより，再びケーシング１７ａ内に戻される溶剤気体の温度が上昇し，この結果ケーシング１７ａ内の温度が上昇する。この維持工程時のケーシング１７ａ内の温度は，例えば塗布工程時の温度が２３℃の場合，例えば２４〜１００℃程度に昇温される。かかる場合，ケーシング１７ａ内のウェハＷが昇温された溶剤気体内に曝されるので，レジスト膜の温度が上昇し，レジスト膜の粘性がさらに低下する。この結果，レジスト膜の流動性が増大し，より短時間でレジスト膜の平坦化が図られる。
【００６５】
以上の実施の形態では，レジスト液の塗布工程時にケーシング１７ａの側面から溶剤気体を導入し，ケーシング１７ａの下面から排気していたが，ケーシング１７ａの上面から溶剤気体を導入し，下面から排気してもよい。かかる場合，例えば図１０に示すように循環管路８３に，ファン９０と逆方向に向けて送風するファン１４０を設けるようにしてもよい。塗布工程時には，ファン９０を停止し，ファン１４０を稼働して，循環管路８３内の溶剤気体は，排気管１００側に送られて，上方排気口８１からケーシング１７ａ内に供給される。ケーシング１７ａ内に供給された溶剤気体は，カップ６２，排気口６４を通ってケーシング１７ａの下方の排気管６６から排気される。維持工程時には，ファン１４０を停止し，ファン９０を稼働して，前記実施の形態と同様に溶剤気体は，導入管８２を通じて溶剤気体導入口８０からケーシング１７ａ内に供給される。ケーシング１７ａ内に供給された溶剤気体は，上方排気口８１から排気される。こうした場合，塗布工程時に，上方から下方に向かう滑らかなダウンフローが形成されるので，ウェハＷの周辺に飛散するレジスト液のミストが重力に従って好適に排出される。したがって，レジスト液のミストによりウェハＷの汚染がより確実に防止される。
【００６６】
以上の実施の形態において，塗布後の維持工程時に，ウェハＷを振動させてもよい。この場合，例えば図１１に示すようにスピンチャック６０内にピエゾ素子などの振動部材１５０を設けるようにしてもよい。かかる場合，ウェハＷ上のレジスト膜に振動が付加され，レジスト膜の流動が促されるので，レジスト膜の平坦化がより短時間で行われる。
【００６７】
以上の実施の形態において，レジスト液の塗布工程と維持工程は，同じ装置内で行っていたが，処理室内を溶剤気体の雰囲気に維持できる別の装置で行ってもよい。また，塗布工程時に処理室内に供給される溶剤気体の溶剤種類と，維持工程時に供給される溶剤気体の溶剤種類を変えてもよい。
【００６８】
以上の実施の形態は，回転されたウェハＷにレジスト液を塗布して，レジスト液を拡散させることによりレジスト膜を形成する，いわゆるスピンコーティング法による塗布処理であったが，本発明は，レジスト液を吐出している状態のレジスト液供給ノズルをウェハ表面上で移動させ，ウェハ表面に満遍なくレジスト液を塗布する，いわゆる一筆書きの要領の塗布方法にも適用できる。
【００６９】
また，以上の実施の形態は，本発明をレジスト膜を形成する塗布処理装置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ＳＯＤ，ＳＯＧ膜等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。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば，基板上の塗布膜が十分に平坦化されるので，塗布後に塗布膜に対する高精度の処理が可能になり，基板製品の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかるレジスト塗布処理が行われ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】図１の塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１の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模式的に示す説明図である。
【図５】循環管路への溶剤ミストの供給機構を示す説明図である。
【図６】塗布工程時のレジスト塗布装置内の溶剤気体の流れの様子を示す説明図である。
【図７】維持工程時のレジスト塗布装置内の溶剤気体の流れの様子を示す説明図である。
【図８】レジスト膜が平坦化される様子を示すウェハの縦断面図である。
【図９】液体溶剤供給装置に温度調節部を設けた場合の循環管路への溶剤ミストの供給機構を示す説明図である。
【図１０】循環管路に別のファンを設けた場合のレジスト塗布装置の構成の概略を示す説明図である。
【図１１】スピンチャックに振動部材を設けた場合のカップ内の構成を示す説明図である。
【図１２】従来の塗布方法で形成されたレジスト膜の様子を巨視的に見たときのウェハの縦断面図である。
【図１３】従来の塗布方法で形成されたレジスト膜の様子を微視的に見たときのウェハの縦断面図である。
【符号の説明】
１    塗布現像処理システム
１７    レジスト塗布装置
１７ａ  ケーシング
６２    カップ
６４    排気口
８０    溶剤気体導入口
８１    上方排気口
８３    循環管路
Ｓ    処理室
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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