(57)【要約】【課題】被処理基板上に渦巻き状に液体を供給して成膜を行う技術において、被処理基板外への液体の放出を抑制すると共に、均一に液膜を形成する。【解決手段】滴下部から被処理基板上に液体を滴下すると同時に、前記被処理基板を回転させながら、前記被処理基板が１周する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチが変化するように前記滴下部を径方向に移動させ、且つ前記滴下部の前記被処理基板の径方向の移動に伴い、滴下された該液膜が滴下された液膜にかかる遠心力により移動しないように、該基板の回転数、及び該滴下部からの前記液体の供給速度ｖを調整し、前記液膜を形成した後に、前記被処理基板上の最外周部の液膜が遠心力により前記被処理基板外に移動しない最大回転数以下の回転数を用いて前記被処理基板を回転させ、且つ、前記被処理基板の回転は、前記液膜が形成された該基板の上方を略閉空間として行う。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
滴下部から被処理基板上に液体を滴下すると同時に、前記被処理基板を回転させながら、
前記被処理基板が１周する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチが小さく変化するように前記滴下部を前記被処理基板の内周部から該基板の外周部に向けて径方向に移動させ、
且つ前記滴下部の前記被処理基板の径方向の移動に伴い、滴下された液膜がそれにかかる遠心力により移動しないように、該基板の回転数を徐々に下げつつ、該滴下部からの前記液体の供給速度を調整して前記被処理基板上に液膜を形成し、ことを特徴とする液膜形成方法。
【請求項２】
滴下部から被処理基板上に液体を滴下すると同時に、前記被処理基板を回転させながら、
前記被処理基板が１周する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチが小さく変化するように前記滴下部を前記被処理基板の内周部から該基板の外周部に向けて径方向に移動させ、
且つ前記滴下部の前記被処理基板の径方向の移動に伴い、滴下された液膜がそれにかかる遠心力により移動しないように、該基板の回転数を徐々に下げつつ、該滴下部からの前記液体の供給速度を調整して前記被処理基板上に液膜を形成し、
前記滴下部から滴下された液体の一部を前記被処理基板上に供給させずに回収することを特徴とする液膜形成方法。
【請求項３】
前記滴下部から滴下された液体の一部の回収を前記被処理基板中心近傍で行うことを特徴とする請求項２記載の液膜形成方法。
【請求項４】
前記被処理基板中心近傍は、薬液吐出速度及び基板回転数の少なくとも一方が制御限界外となり、この状態で制御を行ったときに前記液膜の膜厚が所望膜厚よりも厚くなる領域であることを特徴とする請求項３記載の液膜形成方法。
【請求項５】
前記液体の一部を回収する工程は、前記滴下部から滴下された液体の側面にガスを噴射し、噴射されたガスを該液体に衝突させることで該滴下された液体の滴下軌道を変更し、該滴下軌道が変更された液体を薬液回収部で回収することで行うことを特徴とする請求項２記載の液膜形成方法。
【請求項６】
滴下軌道が変更された液体を液体回収部で回収する際、前記液体と、該液体と前記ガスとの衝突により生じたミストとを吸引しながら行うことを特徴とする請求項２記載の液膜形成方法。
【請求項７】
滴下部から被処理基板上に液体を滴下すると同時に、前記被処理基板を回転させながら、前記被処理基板が１周する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチが小さく変化するように前記滴下部を前記被処理基板の内周部から該基板の外周部に向けて径方向に移動させ、且つ前記滴下部の前記被処理基板の径方向の移動に伴い、滴下された該液膜が滴下された液膜にかかる遠心力により移動しないように、該基板の回転数を徐々に下げつつ、該滴下部からの前記液体の供給速度を調整して前記被処理基板上に液膜を形成する工程と、
該液膜が形成された該被処理基板を該液膜中の溶剤の処理温度における蒸気圧以下の圧力下に晒して溶剤を乾燥除去して固層を形成する工程とを含む固体膜の形成方法。
【請求項８】
前記液膜を振動させながら前記溶剤を乾燥除去させて、表面が略平坦な固層を形成することを特徴とする請求項７記載の固体膜の形成方法。
【請求項９】
該固体層が、露光工程に用いられる反射防止膜、感光性を有する膜、低誘電体膜、層間絶縁膜、強誘電体膜、電極、パターン転写膜、レーザー光吸収膜、磁性体膜のいずれかであることを特徴とする請求項７記載の固体膜の形成方法。
【請求項１０】
回転する被処理基板に対して径方向に移動しつつ薬液を滴下する滴下部の移動区間の一端を第１の位置として設定する工程と、
前記滴下部が、前記被処理基板の薬液供給領域の最外径に位置する時の前記被処理基板の回転数と該基板への、該滴下部から被処理基板上に滴下された薬液の軌跡において単位長さ当たりの薬液供給量ｑ0を決定する工程と、
前記滴下部が任意の位置に存在する時、被処理基板が１周する毎に生じる前記滴下部の径方向の移動ピッチが変化するように、移動ピッチを設定するステップと、
第１の位置、第１の位置における前記滴下部の移動ピッチ、及び前記薬液供給量ｑ0から、第１の位置における前記滴下部からの薬液供給速度と被処理基板回転数を決定する工程と、
前記滴下部が第１の位置に位置してから前記被処理基板を単位時間回転させたときの回転角と、第１の位置における前記滴下部の移動ピッチとから、単位時間後に前記滴下部が位置する第２の位置を決定する工程と、
第２の位置が移動区間の他端に至るまで、第２の位置を新たな第１の位置として再設定して、第１の位置における前記滴下部からの薬液供給速度と被処理基板回転数の決定，単位時間後に前記滴下部が位置する第２の位置の決定を繰り返し行い、時間に対する前記滴下部の径方向位置と、薬液供給速度と被処理基板回転数のそれぞれの関係を決定する工程とを有し、
決定された関係に基づいて滴下部の径方向位置と、薬液供給速度と被処理基板回転数の制御を行って、前記被処理基板上に液膜の形成を行い、
前記薬液供給速度及び基板回転数が制御限界外となり、前記液膜の膜厚が所望の膜厚より厚くなる領域において、
膜厚が厚くなる直前の最外周の径方向位置ｒcにおける薬液供給速度、基板回転数と略等しくなるように制御を行うと共に、
前記滴下部の径方向のガス噴射ノズル位置ｒにおいて、１／ｒcにｒを乗じた値を１から除した値で示される遮断率Ｃで、該滴下部から吐出された薬液を遮断することを特徴とする液膜形成方法。
【請求項１１】
前記薬液の遮断は前記滴下部と前記被処理基板との間に配置されるガス噴射ノズルから噴射されるガスにより行われ、
前記ガス噴射ノズルの配置位置の決定は、
前記ガス噴射ノズルの外径Ｄと、１本のガス噴射ノズルから噴射されるガスにより前記薬液が径方向に遮断される薬液有効遮断幅ｓとを設定する工程と、
薬液供給開始位置又は薬液遮断を行う最外周位置を基準位置ｐとして、薬液有効遮断幅ｓを遮断単位幅Ｐの中間位置ｒiから基準位置ｐを減じたものを２倍した値で除した値と、遮断率Ｃとが等しくなるような中間位置ｒiを決定し、決定された中間位置ｒiに基づいて遮断単位幅Ｐを決定する工程と、
薬液供給開始位置から薬液遮断を行う最外周位置、もしくは、薬液遮断を行う最外周位置から薬液供給開始位置の間にかけて、決定された遮断単位幅Ｐに対応する位置を新たな基準位置に設定しつつ、前記中間位置ｒi及び遮断単位幅Ｐの決定を行う工程と、
決定された遮断単位幅Ｐ及び中間位置ｒiに基づいて、ガス噴射ノズルの配置位置を決定する工程とを含むことを特徴とする請求項１０記載の液膜形成方法。
【請求項１２】
前記薬液有効遮断幅の調整は、前記ガス噴射ノズルの内径の変更及びガス圧力の少なくとも一方の調整により行うことを特徴とする請求項１１記載の液膜形成方法。
【請求項１３】
前記ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項１１記載の液膜形成方法。
【請求項１４】
前記ガス噴射ノズルの位置を、被処理基板の塗布条件に応じて微調整することを特徴とする請求項１１記載の液膜形成装置。
【請求項１５】
前記液体の遮断は、前記滴下部と前記被処理基板との間に複数配置される遮断樋を用いて行われ、
前記遮断樋の配置位置の決定は、
前記遮断樋の径方向の幅ｓを設定する工程と、
薬液供給開始位置又は薬液遮断を行う最外周位置を基準位置ｐとして、薬液有効遮断幅ｓを遮断単位幅Ｐの中間位置ｒiから基準位置ｐを減じたものを２倍した値で除した値と、遮断率Ｃとが等しくなるような中間位置ｒiをを決定し、決定された中間位置ｒiに基づいて遮断単位幅Ｐを決定する工程と、
薬液供給開始位置から薬液遮断を行う最外周位置、もしくは、薬液遮断を行う最外周位置から薬液供給開始位置の間にかけて、決定された遮断単位幅Ｐに対応する位置を新たな基準位置に設定しつつ、前記中間位置ｒi及び遮断単位幅Ｐの決定を行う工程と、
決定された遮断単位幅Ｐ及び中間位置ｒiに基づいて、前記遮断樋の配置位置を決定する工程とを含むことを特徴とする請求項１０記載の液膜形成方法。
【請求項１６】
前記薬液遮断時に、液体に含まれる溶剤を前記遮断樋に流して、前記溶剤と共に前記遮断樋により遮断された液体を液体廃棄部に輸送することを特徴とする請求項１５記載の液膜形成方法。
【請求項１７】
前記遮断樋が、径方向の幅が該遮断樋の幅ｓにほぼ等しい第１の遮断樋と、第１の遮断樋の下方に設けられ、径方向の幅が第１の遮断樋の幅より短い第２の遮断樋とを含んで構成され、
第１の遮断樋により前記薬液を遮断すると共に、第１の遮断樋から溢れた薬液を被処理基板上に溢れされることなく第２の遮断樋で回収し、回収された前記溶液を薬液廃棄部に輸送することを特徴とする請求項１５記載の液膜形成方法。
【請求項１８】
前記薬液遮断時に、前記第１の遮断樋に前記滴下部から滴下された液体に含まれる溶剤をみたしておくことを特徴とする請求項１７記載の液膜形成方法。
【請求項１９】
前記薬液遮断時に、前記滴下部から滴下された液体に含まれる溶剤を第２の樋に流し、前記溶剤と共に前記第２の遮断樋により回収された液体を液体廃棄部に輸送することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の液膜形成方法。
【請求項２０】
前記遮断樋の位置を、被処理基板の塗布条件に応じて微調整することを特徴とする請求項１５記載の液膜形成方法。
【請求項２１】
前記薬液有効遮断幅ｓは、前記薬液遮断により遮断されず被処理基板上に供給された隣接する液体が、該被処理基板上の液体の持つ流動性により互いに接続するのに十分な幅に設定することを特徴とする請求項１１または１５記載の液膜形成方法。
【請求項２２】
回転する被処理基板に対して径方向に移動しつつ薬液を滴下する滴下部の移動区間の一端を第１の位置として設定する工程と、
前記滴下部が、前記被処理基板の薬液供給領域の最外径に位置する時の前記被処理基板の回転数と該基板への、該滴下部から被処理基板上に滴下された薬液の軌跡において単位長さ当たりの薬液供給量ｑ0を決定する工程と、
前記滴下部が任意の位置に存在する時、被処理基板が１周する毎に生じる前記滴下部の径方向の移動ピッチが変化するように、移動ピッチを設定するステップと、
第１の位置、第１の位置における前記滴下部の移動ピッチ、及び前記薬液供給量ｑ0から、第１の位置における前記滴下部からの薬液供給速度と被処理基板回転数を決定する工程と、
前記滴下部が第１の位置に位置してから前記被処理基板を単位時間回転させたときの回転角と、第１の位置における前記滴下部の移動ピッチとから、単位時間後に前記滴下部が位置する第２の位置を決定する工程と、
第２の位置が移動区間の他端に至るまで、第２の位置を新たな第１の位置として再設定して、第１の位置における前記滴下部からの薬液供給速度と被処理基板回転数の決定，単位時間後に前記滴下部が位置する第２の位置の決定を繰り返し行い、時間に対する前記滴下部の径方向位置と、薬液供給速度と被処理基板回転数のそれぞれの関係を決定する工程とを有し、
決定された関係に基づいて滴下部の径方向位置と、薬液供給速度と被処理基板回転数の制御を行って、前記被処理基板上に液膜の形成を行い、
且つ前記移動区間の一端が薬液供給開始位置及び終了位置のいずれかであって、それに対応して滴下部の移動区間の他端が薬液供給終了位置及び開始位置となるように時間に対する滴下部の径方向位置と、薬液供給速度と被処理基板回転数のそれぞれの関係を決定し、前記関係に基づき滴下部の径方向位置と、薬液供給速度と被処理基板回転数の制御を行い、
且つ前記薬液供給速度と基板回転数とが制御限界外となり所望の液膜厚より液膜が厚くなる領域において、
液厚が厚くなり始める最外周の径方向位置ｒcにおける、被処理基板が1回転する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチと略等しくなるように、前記滴下部の制御を行うことを特徴とする液膜形成方法。
【請求項２３】
被処理基板が載置され、回転駆動系を有する被処理基板載置台と、
前記被処理基板の周囲を囲むように構成された円柱状の処理室と、
前記被処理基板に対して液体を連続的に吐出する滴下部と、
前記滴下部を被処理基板の径方向に移動させる滴下部駆動機構と、
前記滴下部と前記被処理基板との間に配置され、前記滴下部から吐出された薬液が通過するスリットが設けられた天板と、
前記天板と前記滴下部との間に配置され、前記被処理基板の径方向の薬液遮断率に応じて複数配置された薬液部分遮断機構とを具備してなることを特徴とする液膜形成装置。
【請求項２４】
前記薬液部分遮断機構が、前記薬液遮断率に応じて複数配置され、吐出された液体に対してガスを噴射して薬液の吐出軌道を変化させるガス噴射ノズルと、
吐出された液体を前記各ガス噴射ノズルと挟むように配置され、該ガス噴射ノズルにより軌道が変化された液体を吸引して回収する液体回収機構とを具備してなることを特徴とする請求項２３に記載の液膜形成装置。
【請求項２５】
前記ガス噴射ノズルの配置位置の決定は、
前記ガス噴射ノズルの外径Ｄと、１本のガス噴射ノズルから噴射されるガスにより前記薬液が径方向に遮断される薬液有効遮断幅ｓとを設定する工程と、
薬液供給開始位置又は薬液遮断を行う最外周位置を基準位置ｐとして、薬液有効遮断幅ｓを遮断単位幅Ｐの中間位置ｒiから基準位置ｐを減じたものを２倍した値で除した値と、遮断率Ｃとが等しくなるような中間位置ｒiを決定し、決定された中間位置ｒiに基づいて遮断単位幅Ｐを決定する工程と、
薬液供給開始位置から薬液遮断を行う最外周位置、もしくは、薬液遮断を行う最外周位置から薬液供給開始位置の間にかけて、決定された遮断単位幅Ｐに対応する位置を新たな基準位置に設定しつつ、前記中間位置ｒi及び遮断単位幅Ｐの決定を行う工程と、
決定された遮断単位幅Ｐ及び中間位置ｒiに基づいて、ガス噴射ノズルの配置位置を決定する工程とを含むことを特徴とする請求項２４に記載の液膜形成装置。
【請求項２６】
前記各ガス噴射ノズルの外径が同一であり、薬液遮断幅に応じて内径が選択されていることを特徴とする請求項２４記載の液膜形成装置。
【請求項２７】
前記ガス噴射ノズルが、２段に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の液膜形成装置。
【請求項２８】
前記ガス噴射ノズルの径方向の位置を微調整する位置調整機構を更に具備することを特徴とする請求項２４に記載の液膜形成装置。
【請求項２９】
前記ガス噴射ノズルは、開閉により断続的にガス噴射を行わせる弁を具備することを特徴とする請求項２４記載の液膜形成装置。
【請求項３０】
前記ガス噴射ノズルの上流側には、変形自在管が接続され、
前記薬液部分遮断機構が、前記変形自在管の一部を押しつぶすことが可能な加圧機構をさらに具備してなることを特徴とする請求項２４記載の液膜形成装置。
【請求項３１】
前記加圧機構がピエゾ素子を用いていることを特徴とする請求項３０記載の成膜装置。
【請求項３２】
前記薬液部分遮断機構が、前記被処理基板の径方向の薬液遮断率に応じて複数配置された遮断樋で構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の液膜形成装置。
【請求項３３】
前記被処理基板の径方向薬液遮断率に応じた遮断樋の配置が、
前記遮断樋の径方向の幅ｓを設定する工程と、
薬液供給開始位置又は薬液遮断を行う最外周位置を基準位置ｐとして、薬液有効遮断幅ｓを遮断単位幅Ｐの中間位置ｒiから基準位置ｐを減じたものを２倍した値で除した値と、遮断率Ｃとが等しくなるような中間位置ｒiを決定し、決定された中間位置ｒiに基づいて遮断単位幅Ｐを決定する工程と、
薬液供給開始位置から薬液遮断を行う最外周位置、もしくは、薬液遮断を行う最外周位置から薬液供給開始位置の間にかけて、決定された遮断単位幅Ｐに対応する位置を新たな基準位置に設定しつつ、前記中間位置ｒi及び遮断単位幅Ｐの決定を行う工程と、
決定された遮断単位幅Ｐ及び中間位置ｒiに基づいて、前記遮断樋の配置位置を決定する工程とを含むことを特徴とする請求項３２記載の液膜形成装置。
【請求項３４】
前記遮断樋内を流れる薬液の下流には、薬液回収部が配置されていることを特徴とする請求項３２記載の液膜形成装置。
【請求項３５】
前記遮断樋には薬液を遮断している間、前記遮断樋内に前記薬液に含まれる溶剤を流す溶剤供給機構を更に具備することを特徴とする請求項３２に記載の液膜形成装置。
【請求項３６】
前記遮断樋は、径方向の幅が該遮断樋の幅ｓにほぼ等しい第１の遮断樋と、第１の遮断樋の下方に設けられ、径方向の幅が第１の遮断樋の幅より短い第２の遮断樋とを含んで構成されていることを特徴とする請求項３２に記載の液膜形成装置。
【請求項３７】
被処理基板に対する薬液の遮断情報に基づき、前記遮断樋の位置を調整する位置調整機構を更に具備することを特徴とする請求項３２に記載の液膜形成装置。
【請求項３８】
請求項１２〜１４の何れかに記載された固体膜の形成方法を用いて、半導体基板上に固体膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板に対して液体を渦巻き状に滴下して成膜を行う液膜形成方法、及びこれを用いた固体膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィプロセスで従来から行われてきた回転塗布法は基板に滴下した液体の殆どを基板外に排出し、残りの数％で成膜するため、使用する薬液の無駄が多く、排出された薬液が多いことから環境にも悪影響を及ぼしていた。また、方形の基板や１２インチ以上の大口径の円形基板では、基板の外周部で乱気流が生じその部分で膜厚が不均一になるという問題が生じていた。
【０００３】
薬液を無駄にせず基板全面に均一に塗布する手法として特開平２−２２０４２８号公報には一列に配置した多数のノズルよりレジストを滴下し、その後方よりガスまたは液体を成膜面に吹き付けることで均一な膜を得る手法が記載されている。また、特開平６−１５１２９５号公報では棒に多数の噴霧口を設け、それよりレジストを基板上に滴下し均一な膜を得ることを目的としている。更に特開平７−３２１００１号にレジストを噴霧するための多数の噴出孔が形成されたスプレーヘッドを用い、基板と相対的に移動して塗布する手法が記載されている。これらいずれの塗布装置においても滴下あるいは噴霧ノズルを横一列に複数配置し、それを基板表面にそってスキャンさせて均一な膜を得ることを目的としている。
【０００４】
これら複数のノズルを持つ装置を用いた塗布法の他に一本の液体吐出ノズルを用い、被処理基板上を走査させることで液膜を形成する手法が有る。この手法ではノズルの操作法次第では基板１枚あたりの処理時間が長くなったり、薬液の使用量が膨大になったりするという問題が生じていた。
【０００５】
これらの問題を解決する成膜方法として、特開２０００−７７３２６号公報には、渦巻き状に薬液を供給して塗布を行う手法が開示されている。この中で、“塗布条件としてウェハを低速（例えば２０〜３０ｒｐｍ）で回転させつつノズルユニットをこのウェハの直径方向（例えばＸ方向）に移動させることで塗布を行うようにすることが好ましい。”ということが記載されている。また、“ウェハとノズルユニットの相対速度を一定に保つことが重要である。”ことが記載されている。すなわち、ノズルの線速度を一定にすることが記載されている。
【０００６】
ノズルユニットを一定の速度で移動させた場合、線速度を一定にするためには、ノズル外周部に対してその内側での回転数を大きくしなければならない。例えば、２００ｍｍウェハで考えた場合、半径１００ｍｍでの回転数を３０ｒｐｍとしても、回転数が径の逆数に比例し半径１ｍｍ以下の部分では３０００ｒｐｍ以上で回転させる必要がある。３０００ｒｐｍでウェハを回転させた場合、基板中心から液塗布を開始したとしても、薬液が瞬時に基板外に放出されてしまう。
【０００７】
また、ウェハを低速で一定の回転数で回転させた場合、基板中心でのノズル移動速度はきわめて速く、塗布後に振動を与えて液体の移動を生じさせたとしても、移動しきれず結局中央部では塗布されない領域が生じ、均一な膜を形成することができないという問題があった。このように、線速度一定にして薬液を吐出させると、液膜が形成されないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、被処理基板を回転させつつ薬液を滴下して被処理基板上に渦巻き状に薬液を供給して液膜の成膜を行う技術において、被処理基板に対する滴下ノズルの線速度を一定にすると、薬液が基板外に放出されてしまう、或いは均一に液膜が形成されないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、被処理基板上に渦巻き状に液体を供給して成膜を行う技術において、被処理基板外への液体の放出を抑制すると共に、均一に液膜を形成し得る液膜形成方法，固体膜の形成方法，液膜形成装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【００１１】
（１）本発明に係わる液膜形成方法は、滴下部から被処理基板上に液体を滴下すると同時に、前記被処理基板を回転させながら、前記被処理基板が１周する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチが小さく変化するように前記滴下部を前記被処理基板の内周部から該基板の外周部に向けて径方向に移動させ、且つ前記滴下部の前記被処理基板の径方向の移動に伴い、滴下された液膜がそれにかかる遠心力により移動しないように、該基板の回転数を徐々に下げつつ、該滴下部からの前記液体の供給速度を調整して前記被処理基板上に液膜を形成し、前記液膜を形成した後に、前記被処理基板上の最外周部の液膜が遠心力により前記被処理基板外に移動しない最大回転数以下の回転数を用いて前記被処理基板を回転させ、且つ、前記被処理基板の回転は、前記液膜が形成された該基板の上方を略閉空間として行うことを特徴とする。
【００１２】
（２）本発明に係わる固体膜の形成方法は、滴下部から被処理基板上に液体を滴下すると同時に、前記被処理基板を回転させながら、前記被処理基板が１周する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチが小さく変化するように前記滴下部を前記被処理基板の内周部から該基板の外周部に向けて径方向に移動させ、且つ前記滴下部の前記被処理基板の径方向の移動に伴い、滴下された該液膜が滴下された液膜にかかる遠心力により移動しないように、該基板の回転数を徐々に下げつつ、該滴下部からの前記液体の供給速度を調整して前記被処理基板上に液膜を形成する工程と、該液膜が形成された該被処理基板を該液膜中の溶剤の処理温度における蒸気圧以下の圧力下に晒して溶剤を乾燥除去して固層を形成する工程とを含む。
【００１３】
（３）本発明に係わる液膜形成装置は、被処理基板が載置され、回転駆動系を有する被処理基板載置台と、前記被処理基板の周囲を囲むように構成された円柱状の処理室と、前記被処理基板に対して液体を連続的に吐出する滴下部と、前記滴下部を被処理基板の径方向に移動させる滴下部駆動機構と、前記滴下部と前記被処理基板との間に配置され、前記滴下部から吐出された薬液が通過するスリットが設けられた天板と、前記天板と前記滴下部との間に配置され、前記被処理基板の径方向の薬液遮断率に応じて複数配置された薬液部分遮断機構とを具備してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、前記被処理基板が１周する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチが変化するように前記滴下部を径方向に移動させると共に、前記滴下部の前記被処理基板の径方向の移動に伴い、滴下された該液膜が滴下された液膜にかかる遠心力により移動しないように、該基板の回転数、及び該滴下部からの前記液体の供給速度を調整することによって中心部付近及び外周部において液膜が移動せず、被処理基板の中心部で液膜が形成されない領域が生じさせることなく、均一な液膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は本発明に用いる成膜装置の概略構成を示す構成図である。  
図１に示すように、被処理基板１００が設置される被処理基板保持部１２０は、基板１００中心で回転する駆動系１２１に接続されている。また、被処理基板１００の上方には、薬液を吐出しつつ、ノズル駆動系１２３により径方向に移動可能な薬液供給ノズル（滴下部）１２２が設置されている。薬液供給ノズル１２２には、薬液供給管１２４を介して薬液供給ノズル１２２に薬液を供給する薬液供給ポンプ１２５が接続されている。薬液供給ノズル１２２からの薬液吐出速度の制御は、薬液供給ポンプ１２５からの薬液供給圧力を制御して行った。
【００１７】
薬液供給ノズル１２２は、例えば図２に示すような構成である。図２に示すように、薬液供給ノズル１２２は、図示されない薬液供給ポンプに接続された薬液供給管１２４から供給された薬液が一旦貯蔵する薬液槽２０１と、薬液槽２０１内の薬液が吐出される薬液吐出口２０２とを含んで構成される。
【００１８】
薬液供給ノズル１２２は、ノズル駆動系１２３により被処理基板１００のほぼ中央から移動を開始し、薬液を被処理基板１００上に連続的に供給しながら被処理基板１００の略エッジ部分まで移動する。薬液供給は、薬液供給ノズルが被処理基板１００のエッジに到達した段階で終了する。薬液供給ノズルの移動開始位置及び移動終了位置には、薬液遮断機構１２６ａ，１２６ｂが設けられている。移動開始位置の薬液遮断機構１２６ａは、基板保持部１２０の回転数、ノズル駆動系１２３の移動速度、薬液供給ノズル１２２からの薬液吐出速度が塗布開始時に必要な所定の値になるまで、薬液供給ノズル１２２から吐出された薬液を遮断して、薬液が被処理基板１００に到達するのを防ぐ。また、移動終了位置の薬液遮断機構１２６ｂは、被処理基板１００のエッジ部に薬液が供給されない様に、被処理基板１００エッジ部上空に待機し、薬液供給ノズル１２２が被処理基板１００のエッジに来たときに、ノズル１２２から吐出された薬液を遮断して薬液が被処理基板１００に到達するのを防止する。
【００１９】
薬液が被処理基板１００上に供給される間、基板保持部１２０の回転数、ノズル駆動系１２３の移動速度、薬液供給ノズル１２２からの薬液吐出速度は各々、回転駆動制御部１２８、ノズル駆動制御部１２７、薬液供給ポンプ１２５により管理される。なお、これら３つの制御部１２５，１２７，１２８を統括するコントローラ１２９がその上流に配置されている。
【００２０】
コントローラ１２９は、薬液供給ノズル１２２の被処理基板１００上の位置情報に基づき、回転駆動制御部１２８の回転数、ノズル駆動速度、薬液吐出速度を決定し、回転駆動制御部１２８、ノズル駆動制御部１２７、薬液供給ポンプ１２５の各々に司令する。この司令に基づいて各々が動作することで被処理基板１００上には渦巻き状に薬液が供給される。被処理基板１００上に供給された薬液は広がり、隣接する液膜と結合して被処理基板１００上で一つの液膜１０１になる。
【００２１】
液膜１０１が形成された後、該被処理基板１００には液膜中にある溶剤を乾燥除去する工程が行われる。乾燥手法には、加熱、溶剤の飽和蒸気圧以下での減圧乾燥、表面に気流に接触させる手法などが用いられる。
【００２２】
液膜が形成された後、該被処理基板は液膜中にある溶剤を乾燥除去する工程に送られる。乾燥手法には、加熱、溶剤の飽和蒸気圧以下での減圧乾燥、表面に気流に接触させる手法などが用いられる。
【００２３】
以下、この液膜形成手段を膜厚４００ｎｍのＡｒＦ感光性樹脂膜形成に適用した場合について説明する。感光性樹脂溶液には固形分量３%のものを用いた。なお、被処理基板上に、ＡｒＦ露光時に基板面からの反射光を相殺させる反射防止膜が以下と同様の手法で形成されたものを用いた。
【００２４】
説明をわかりやすくするため、以下では被処理基板１００の直径を含む基板保持部１２０の並進駆動方向をＸ軸とし、それと直交する薬液供給ノズル１２２を駆動した際の吐出口の軌跡をＹ軸とする。また、Ｘ軸とＹ軸の交点を装置基準点、円形の被処理基板の中心を基板原点と以下呼ぶことにする。また、装置基準点をＸＹ座標系の原点（０，０）とし、位置の単位はｍｍで表す。
【００２５】
以後、図３に示すように、薬液供給時のノズル移動方向と同じ向きの移動を＋軸、その反対の移動を−軸として説明する。
【００２６】
ノズルの軌跡として基板が１回転する毎の径方向ノズル移動ピッチ変化率ａを０．９９（１％減少）とした。原点を基準とした螺旋の数を周値ｎ（ｎ＞０の実数）と定義する。この周値ｎを用い、ｎ＝１におけるノズル移動ピッチｄ1を用いて、周値ｎにおける径方向ノズル移動ピッチｄnは、
【数１】
2005229115.tif 000003
【００２７】
と表すことができる。  
このときのノズル径方向位置Ｒnは
【数２】
2005229115.tif 000004
【００２８】
と表すことができる。  
以下に、基板外に薬液が排出されることなく、基板面内で液膜分布の偏りのない液膜形成が可能になる条件を説明する。まず、径方向ノズル移動ピッチｄnが変化しない（ａ＝１）場合の条件を説明し、その後、径方向ノズル移動ピッチｄn変化するときの条件を説明する。
【００２９】
ところで径方向ノズル移動ピッチｄnが一定（ａ＝１）の場合には、径ｒにおける面積（Ｓ）変化率は２πｒであるから径方向ｒにおける基板への螺旋の単位長さ当たりの薬液供給量ｑは薬液供給最外径ｒoutとその時の基板への螺旋の単位長さ当たりの薬液供給量ｑnoutを用いて
ｑ＝ｑnout・ｒ/ ｒout    （５）
とすればよい。また、基板中心からの距離ｒにおける薬液供給速度ｖn(cc/min)と基板回転数ｗn（ｒｐｍ）と薬液供給量ｑとの間には、以下の（６）式の関係が成立する。
【００３０】
ｑ=ｖn ／ ｗn    （６）
従って（５），（６）式から、以下の（７）式を満たすように基板中心からの距離ｒにおける薬液供給速度ｖnと基板回転数ｗnを定めれば良い。
【数３】
2005229115.tif 000005
【００３１】
この時、薬液供給速度ｖnと基板回転数ｗnの決定には、以下の３つの方法がある。
【００３２】
（I）薬液供給ノズルの径方向位置（ｒ／ｒout）に応じて、薬液の吐出量と被処理基板の回転数を決定する。
【００３３】
（II）薬液供給ノズルの径方向位置（ｒ/ｒout）に応じて、被処理基板の回転数を決定（吐出量はほぼ一定）。
【００３４】
（III）薬液供給ノズルの径方向位置（ｒ/ｒout）に応じて、薬液の吐出量を決定（回転数はほぼ一定）。
【００３５】
先ず、（I）の方法による薬液供給速度ｖnと基板回転数ｗnの決定について説明する。
【００３６】
距離ｒにおける薬液供給速度ｖnと基板回転数ｗnとは、係数ｂを用いてそれぞれ以下の（８），（９）式のように表すことができる。
【数４】
2005229115.tif 000006
【００３７】
一方、基板中心からの距離ｒにおける微小単位面積にある液膜にかかる遠心力Ｆは液体の比重ｃを用いて、
【数５】
2005229115.tif 000007
【００３８】
と表せる。  
ここでＣ＝ｃ（ｑnout／２πｒout）と置き、遠心力Ｆが一定になるｒと基板回転数ｗnの関係を求めると、
【数６】
2005229115.tif 000008
【００３９】
となる。  
（９）式と（１１）式とからｒoutにおける基板回転数ｗnoutを、広がった液膜に流動性を生じる下限の遠心力Ｆと定数Ｃ及び係数ｂ（通常は１）を用いて
ｗnout≦（Ｆ／Ｃ）1/2×ｂ    (12)
のように定めることで、基板外に薬液が排出されることなく、基板面内で液膜分布の偏りのない液膜形成が可能になる。なお、基板回転数ｗnと基板への薬液供給速度ｖnは（６）式と以下の（１３）式を満たす組み合わせであれば如何なる値に設定しても良い。
【数７】
2005229115.tif 000009
【００４０】
本実施形態では径方向ノズル移動ピッチｄnは一定ではなく等比級数的に変化しているので（８），（９）式は
【数８】
2005229115.tif 000010
【００４１】
と、それぞれおきかえられる。式（８'）、（９'）を用いて、且つ、広がった液膜に流動性が生じないような遠心力Ｆに調整することで、本発明の趣旨を達成することができる。
【００４２】
次に、（II）の方法による薬液供給速度ｖnと基板回転数ｗnの決定について説明する。  
係数ｂ（通常は１）を用いて距離ｒにおける薬液供給速度ｖnと基板回転数ｗnは
【数９】
2005229115.tif 000011
【００４３】
と表せる。（１４），（１５）は基板１周毎に生じる径方向ノズルピッチが一定であるときの値であるが、本発明ではｄｎは一定ではなく等比級数的に変化しているので（１４），（１５）式は
【数１０】
2005229115.tif 000012
【００４４】
と、それぞれおきかえられる。（１６），（１７）式を用い、且つ広がった液膜に流動性が生じないような遠心力Ｆに調整することで、本発明の趣旨を達成することができる。
【００４５】
次に、（III）の方法による薬液供給速度ｖnと基板回転数ｗnの決定について説明する。
【００４６】
係数ｂ（通常は１）を用いて距離ｒにおける薬液供給速度ｖnと基板回転数ｗnは
【数１１】
2005229115.tif 000013
【００４７】
と表せる。（１８），（１９）式は基板１周毎に生じる径方向ノズルピッチが一定であるときの値であるが、本発明ではｄnは一定ではなく等比級数的に変化しているので（１８），（１９）式は、
【数１２】
2005229115.tif 000014
【００４８】
と、それぞれおきかえられる。（２０），（２１）を用いて、且つ、広がった液膜に流動性が生じないような遠心力Fに調整することで、本発明の趣旨を達成することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
本実施形態ではコンパクトディスク（ＣＤ）へのレーザー反応膜の塗布方法に関して説明する。レーザー反応膜として青色半導体レーザーでの加工を考慮し４００〜５５０ｎｍに吸収を持つ色素を有機溶剤に溶かしたものを用いた。なお、溶液中の固形分濃度は３％とした。コンパクトディスクの塗布領域は中心から径１９ｍｍより外側の領域である（外形５５．４ｍｍ）。この基板に対する塗布はｄ1＝１．５、ａ＝０．９９５の条件下で行った。即ち薬液供給ノズルの軌跡Ｓnを
【数１３】
2005229115.tif 000015
【００５０】
としｎを１４．０５２８２から４１．７２９４９の間で変化させた。実際に塗布を行う場合には、上記ノズル径方向位置Ｒn、薬液供給速度ｖn、基板回転数ｗnのそれぞれを時間に対する関係に表現しておく必要がある。その手順を図４のフローチャートを用いて説明する。図４は、第１の実施形態に係わる、時間に対するノズル径方向位置Ｒn、薬液供給速度ｖn、基板回転数ｗnの関係を求める方法を示すフローチャートである。
【００５１】
（ステップＳ１０１）
まず、被処理基板の最内周Ｒninを薬液供給ノズルの移動区間の演算開始位置（第１の位置）として設定する。
【００５２】
（ステップＳ１０２）
Ｒnout＝５５．４における基板回転数ｗnout＝１０７．６ｒｐｍ、薬液吐出圧力（薬液供給速度）ｖnoutをまず設定する。ここで定める回転数と吐出圧力は、塗布時に基板外に薬液が放出されないように調整されている。
【００５３】
基板外周部で薬液が飛散しない回転数の算出方法を説明する。停止状態から回転数を回転加速度１ｒｐｍ／ｓｅｃで徐々に回転数を上げて、薬液が基板外に飛散する回転数を求めた。
【００５４】
（ステップＳ１０３）
薬液供給ノズルの径方向の軌跡、即ちノズル位置Ｒnにおけるノズル移動ピッチを設定する。本実施形態では、等比級数の初項ｄ1を１．５、変化率ａを０．９９５とした。
【数１４】
2005229115.tif 000016
【００５５】
（ステップＳ１０４）
ノズル位置Ｒninをノズル位置Ｒiに設定する。  
なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の順序は順不同で、ここで記載された順序に限られるものではない。
【００５６】
（ステップＳ１０５）
設定された初項ｄ1、変化率ａ、及び（２２）式を用いて、コンパクトディスクの最内周Ｒi（Ｒnin＝１９ｍｍ）に相当する周値ｉを求める。本実施形態の場合、コンパクトディスクの最内周Ｒnin＝１９ｍｍに相当する周値ｎは、1４．０５２８２であった。
【００５７】
（ステップＳ１０６）
Ｒnout＝５５．４における基板回転数ｗnout及び薬液吐出圧力ｖnout、並びに（８'），（９'）式を用いて、周値ｉ（＝１４．０５２８２）での薬液吐出圧力ｖi（ｖ14.05282）、基板回転数ｗi（ｗ14.05282）を求める。
【００５８】
一方、基板の最外周Ｒnoutに相当する周値ｎoutはｎout＝４１．７２９４９となる。即ち基板中心から１９ｍｍの位置を始点とした薬液供給ノズルの螺旋の軌跡は、基板上を２７．６７６７周して基板エッジに達することになる。
【００５９】
（ステップＳ１０７）
周値ｉが、ｉ≧４１．７２９４９の条件を満たしているかの判定を行う。ｉ≧４１．７２９４９でないと判定された場合は、ステップＳ１０８を実行する。
【００６０】
（ステップＳ１０８）
０．０５秒間（単位時間）に変化する周値Δｉを求め、０．０５秒後の周値ｉ'＝ｉ＋Δｉを求める。そして、求められた周値ｉ'に相当する薬液供給ノズル径方向位置Ｒi'を算出する。
【００６１】
基板は時間ｔ秒で基板が回転数ｗnで回転しているとき、時間ｔ秒から時間ｔ＋０．０５秒までの間に基板は、
Δｎ＝ｗn ／６０×０．０５（回転）
だけ回転する。
【００６２】
以下に、具体例を用いて説明する。基板回転数ｗ14.05282＝１８０ｒｐｍとした場合、基板は０．１５回転する。従って、基板回転数ｗ14.05282で０．０５秒回転した後の周値ｎは、ｎ'＝１４．０５２８２＋０．１５＝１４．２０２８２、になる。ｎ'＝１４．２０２８２に相当するＲ14.20282は式（２２）からＲ14.20282＝１９．２１１２［ｍｍ］となる。
【００６３】
（ステップＳ１０９）
そして、０．０５秒後のノズル位置Ｒi'（第２の位置）を新たにＲi（第１の位置）として再設定する。
【００６４】
（ステップＳ１０６）
そして、Ｒnout＝５５．４における基板回転数ｗnout及び薬液吐出圧力ｖnout、並びに（８'），（９'）式を用いて、ノズル位置Ｒi（周値ｉ）での薬液吐出圧力ｖi、基板回転数ｗiを求める。
【００６５】
（ステップＳ１０７）
ｉ≧４１．７２９４９であると判定されるまで、ステップＳ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１０６を繰り返し行う。
【００６６】
以上の説明した手順により、時間に対する、前記滴下部の径方向位置，薬液吐出圧力（薬液供給速度），被処理基板回転数のそれぞれの関係を決定することができる。任意の時間ｔ秒からｔ＋０．０５秒までの間はＲn，ｖn，ｗnはそれぞれ一定であるとみなす。
【００６７】
そして、求められた関係に基づいて、薬液供給ノズルの径方向位置と、薬液吐出圧力と被処理基板回転数の制御を行って、前記被処理基板上に液膜の形成を行う。
【００６８】
以上示した手順は最内周部で機器に対して矛盾が生じない場合に適用できる。しかし、本実施形態の装置では、吐出圧力を制御することよって、薬液供給速度の制御を行っている。ところが、最内周における吐出圧力が制御可能な圧力範囲の下限である２ｋｇＦ／ｃｍ2 より小さくなってしまうため制御不能となった。この場合、基板外周部から時間に対する薬液供給ノズル位置、薬液供給速度（薬液吐出圧力）、基板回転数を決めていくと良い。
【００６９】
以下に、外周部から時間に対する薬液供給ノズル位置、薬液供給速度（薬液吐出圧力）、基板回転数の求め方を図５，６を参照して説明する。図５，６は、第１の実施形態に係わる、時間に対するノズル径方向位置Ｒn、薬液吐出圧力ｖn、基板回転数ｗnの関係を求める方法を示すフローチャートである。
【００７０】
（ステップＳ２０１）
まず、被処理基板の最外周Ｒnoutを薬液供給ノズルの移動区間の演算開始位置（第１の位置）として設定する。
【００７１】
（ステップＳ２０２〜Ｓ２０６）
ステップＳ２０２〜Ｓ２０６は、前に説明したステップＳ１０２〜Ｓ１０６と同様なので説明を省略する。ただし、ステップＳ２０４において、ノズル位置Ｒnoutをノズル位置Ｒiに設定する。
【００７２】
（ステップＳ２０７）
算出された基板回転数ｗiと薬液吐出圧力ｖiが制御範囲内に有るか判定を行う。
【００７３】
（ステップＳ２０８）
ステップＳ２０７において、基板回転数ｗiと薬液吐出圧力ｖiが制御範囲内にないと判定された場合、式（８'）（９'）のｂを適当に調整して、基板回転数ｗiと薬液吐出圧力ｖiを算出し、基板回転数ｗiと薬液吐出圧力ｖiが制御範囲内に収まっているか判定する。
【００７４】
（ステップＳ２０９）
ステップＳ２０８の判定の結果、基板回転数ｗn"と薬液吐出圧力ｖn"が制御範囲内に収められない場合、設定した薬液供給ノズル径方向位置より内側を塗布不能領域として、終了する。
【００７５】
（ステップＳ２１０）
ステップＳ２０７において、回転数ｗi及び吐出量ｖiが制御範囲内にあると判定された場合、周値ｉが、ｉ＜１４．０５２８２の条件を満たしているかの判定を行う。ｉ＜１４．０５２８２でないと判定された場合は、ステップＳ２１１を実行する。
【００７６】
（ステップＳ２１１）
０．０５秒間（単位時間）に変化する周値Δｉを求め、０．０５秒前の周値ｉ'＝ｉ＋Δｉを求める。そして、求められた周値ｉ'に相当する薬液供給ノズル径方向位置Ｒi'を算出する。
【００７７】
（ステップＳ２１２）
そして、０．０５秒後のノズル位置Ｒi'（第２の位置）を新たにＲi（第１の位置）として再設定する。
【００７８】
（ステップＳ２０６）
そして、Ｒnout＝５５．４における基板回転数ｗnout及び薬液吐出圧力ｖnout、並びに（８'），（９'）式を用いて、ノズル位置Ｒi（周値ｉ）での薬液吐出圧力ｖi、基板回転数ｗiを求める。
【００７９】
ｉ＜１４．０５２８２であると判定されるまで、或いは塗布不能領域と判定されるまでＳ２０６，Ｓ２０７，Ｓ２１１，Ｓ２１２を繰り返し行う。
【００８０】
以上説明した手順で求められた、時間に対する薬液ノズルの径方向の位置、薬液吐出圧力、基板回転数の関係を図７に示す。図７（ａ）はプロセス時間に対する基板中心からのノズル位置を示す図、図７（ｂ）はプロセス時間に対する基板回転数を示す図、図７（ｃ）はプロセス時間に対する薬液吐出圧力を示す図である。
【００８１】
なお、上述の時間に対する薬液供給ノズルの径方向位置、薬液吐出圧力、被処理基板回転数の決定法は薬液供給ノズルの径方向移動が周値に対する等比級数的な移動の場合だけでなく、薬液供給ノズルの径方向移動が一定である場合にたいしても適用できる。
【００８２】
プロセス時間０〜０．８秒の間で薬液吐出圧力が一定になっているのは吐出圧力制御下限が２ｋｇＦ／ｃｍ2 が限界であることによる。この領域では式（８'）で薬液吐出圧力ｖの値が一定になるようにｂの値を変化させて、それに応じて（９'）により基板回転数を設定している。また、同様にプロセス時間１２秒以降でも薬液吐出圧力が一定になっている。これは吐出圧力の上限値が３．５ｋｇＦ／ｃｍ2 であったため、（８'）式で最大吐出圧力に対応する最大薬液吐出圧力ｖmaxを超えないようにｂの値を変化させたことによる。このように薬液供給速度と基板回転数は基本的に式（８'）、（９'）により制御を行い、装置の制約に応じて適時ｂの値を変更すると良い。
【００８３】
図７のそれぞれの制御パターンに応じて図１に示される装置を用いて基板中心からのノズルの位置、基板回転数、ノズルからの薬液供給速度を調整し、円形基板上に厚さ１０μｍの液状塗布膜を形成した。塗布膜形成の後、減圧下で溶剤を除去して、さらにベーキングを行って円形基板上に膜厚０．３μｍで、膜厚均一性１％以下の色素膜を形成した。なお、本発明では中心に近いほど従い薬液供給ノズルにより薬液を滴下した軌跡の幅が広がることになるが塗布終了後にこれらの軌跡が広がるものの互いに接続しない場合には閉空間あるいは溶剤の雰囲気で満たされた空間で塗布基板を保持し、液膜が十分に広がりレベリングされるのを待った後に減圧などの乾燥工程に移動させることが望ましい。また、乾燥速度の速い溶剤を用いる場合には塗布そのものを溶剤雰囲気下で行うことが望ましい。上記レベリングは、前記被処理基板上の最外周部の液膜が遠心力により前記被処理基板外に移動しない最大回転数以下の回転数以下で行うことが好ましい。回転数は、液体の表面張力と界面張力、遠心力のバランスにより、プロファイルが決定される。このとき微小な凹凸が残る場合がある（特に基板の外周部に残る）。この場合、液膜の粘度を高くしていく過程で、音波・超音波などを用いて液膜に対して振動を与えると凹凸を限りなく小さくできる。
【００８４】
また、乾燥を行う前段階で、表面張力により液が内側に移動して、基板エッジ部分の液膜厚が薄くなる場合がある。このような場合には、乾燥の直前で基板の上方を開放系として、基板を１５０〜２００ｒｐｍ程度で回転させることで、基板中心で上方から基板面に向かい、さらに基板外周方向に向かう気流を生じさせることで、内側に移動している液膜を外側に引っ張るとよい。直ちに乾燥を行うことで、エッジ部分でも膜厚変動の小さい良好な膜厚均一性をえることができる。
【００８５】
本実施形態はコンパクトディスクの塗布に関するものであるが、これに限るものではなく、ＤＶＤディスク、ミニディスクなどドーナツ状の基板及び、円形の半導体ウェハ上への塗布へも適用できる。また、材料もレーザー光吸収材料に限るものではなく、磁性体が含まれる液体、金属材料が含まれる液体の塗布に対しても適用可能である。
【００８６】
また、塗布条件も（１２）式のようにＷnoutを設定し、（８'），（９'）式により薬液供給速度とそれに対応した薬液吐出圧力、基板回転数、（３）式により基板中心に対する薬液供給ノズルの位置を定め、制御を行いさえすれば、如何なる制御を行っても良い。また、液吐出圧力と基板回転数はパラメータｈにより、薬液供給ノズル位置については複数の領域に分けてｄ1、ａ、ｎを調整して制御を行っても構わない。
【００８７】
（第３の実施形態）
本実施形態は半導体基板の層間絶縁膜を塗布で形成する手法に関する。
【００８８】
配線が形成された基板を図１に示す塗布装置にセットした。この基板への塗布を薬液供給ノズルの軌跡としてd1=１．５ｍｍ、ａ＝０．９９５となるよう（１５）式のように定めた。
【数１５】
2005229115.tif 000017
【００８９】
しかし、この塗布条件では径７．６ｍｍより内側で膜厚異常が生じたため、径７．６ｍｍ以内では膜厚異常を解消するためｄ0=４．２２、ａ＝０．８４４となるよう（２４）式のように定めた。
【数１６】
2005229115.tif 000018
【００９０】
つまり、径７．６ｍｍより内側では、（２４）式の制御式に基づいて処理時間に対する薬液供給ノズル位置、基板回転数、薬液吐出圧力を算出し、径７．６ｍｍより外側では（２３）式の制御式に基づいて処理時間に対する薬液供給ノズル位置、基板回転数、薬液吐出圧力を算出した。  
径７．６ｍｍより内側では周値ｎは０．５≦ｎ≦３．００であり、径７．６ｍｍより外側では周値ｎは６．１１≦ｎ≦８０．４である。
【００９１】
これを元に算出した処理時間に対する薬液供給ノズル位置、基板回転数、薬液吐出圧力の関係を図８に示す。図８（ａ）はプロセス時間に対する基板中心からのノズル位置を示す図、図８（ｂ）はプロセス時間に対する基板回転数を示す図、図８（ｃ）はプロセス時間に対する薬液吐出圧力を示す図である。
【００９２】
また、滴下される径７．６ｍｍより内側と外側の薬液供給ノズルの軌跡を図９に示す。図９は、図８に示すプロセス時間に対する基板中心からのノズル位置，基板回転数，及び薬液吐出圧力に基づいて滴下される薬液供給ノズルの軌跡を示す図である。図９において、６０１は径７．６ｍｍより内側の軌跡を示し、６０２は径７．６ｍｍより外側の軌跡を示し、６０３は径７．６ｍの内側の軌跡と外側の軌跡との接続点と基板中心とを直径とする真円を示している。
【００９３】
図８（ｃ）に示すプロセス時間と薬液吐出圧力との関係において、プロセス時間０〜１．７秒の間で吐出圧力が一定になっているのは吐出圧力制御下限が２ｋｇＦ／ｃｍ2 が限界であることによる。この領域では式（８'）で薬液吐出圧力ｖの値が一定になるようにｂの値を変化させて、それに応じて（９'）により基板回転数を設定している。また、同様にプロセス時間８．５秒以降でも吐出圧力が一定になっている。これは吐出圧力の上限値が３．５ｋｇＦ／ｃｍ2 であったため、（８'）式で最大吐出圧力に対応する最大薬液吐出圧力ｖmaxを超えないようにｂの値を変化させたことによる。このように薬液供給速度と基板回転数は基本的に式（８'）、（９'）により制御を行い、装置の制約に応じて適時ｂの値を変更すると良い。
【００９４】
図８に示したそれぞれの制御パターンに応じて図１に示される装置を用いて基板中心からのノズルの位置、基板回転数、ノズルからの薬液供給速度を調整し、円形基板上に厚さ２０μｍの液状塗布膜を形成した。塗布膜形成の後、減圧下で溶剤を除去して、さらにベーキングを行って円形基板上に膜厚１μｍで、膜厚均一性１％以下の層間絶縁膜を形成した。なお、本発明では中心に近づくに従い薬液供給ノズルにより薬液を滴下した軌跡の幅が広がることになるが塗布終了後にこれらの軌跡が広がるものの互いに接続しない場合には閉空間あるいは溶剤の雰囲気で満たされた空間で塗布基板を保持し、液膜が十分に広がりレベリングされるのを待った後に減圧などの乾燥工程に移動させることが望ましい。また、乾燥速度の速い溶剤を用いる場合には塗布そのものを溶剤雰囲気下で行うことが望ましい。上記レベリングは液体の表面張力と界面張力、遠心力のバランスにより、プロファイルが決定される。このとき微小な凹凸が残る場合がある。この場合、液膜の粘度を高くしていく過程で、音波・超音波などを用いて液膜に対して振動を与えると凹凸を限りなく小さくできる。
【００９５】
また、乾燥を行う前段階で、表面張力により液が内側に移動して、基板エッジ部分の液膜厚が薄くなる場合がある。このような場合には、乾燥の直前で基板の上方を開放系として、基板を前記被処理基板上の最外周部の液膜が遠心力により前記被処理基板外に移動しない最大回転数以下の回転数、例えば７０〜２００ｒｐｍ程度で回転させることで、基板中心で上方から基板面に向かい、さらに基板外周方向に向かう気流を生じさせることで、内側に移動している液膜を外側に引っ張るとよい。直ちに乾燥を行うことで、エッジ部分でも膜厚変動の小さい良好な膜厚均一性をえることができる。
【００９６】
本実施形態では中心部の塗布を別な等比級数関数により薬液供給ノズルを移動させながら行ったが、十分に広がる性質の薬液であれば、基板の中心に所望量滴下することも可能である。この場合、中心に滴下した後、基板を回転させて略径７．６ｍｍの位置まで液膜を広げた後、（２３）式に従い薬液供給ノズルを移動させつつ、ノズルの位置に対応した薬液供給速度（圧力）と基板回転数を与えると良い。
【００９７】
本実施形態は円形半導体基板の層間絶縁膜塗布に関するものであるが、これに限るものではなく、反射防止膜、感光性材料膜、強誘電体膜、平坦化膜など円形の半導体ウェハ上へのあらゆる塗布膜形成にも適用できる。
【００９８】
また、塗布条件も（１２）式のようにＷnoutを設定し、（８'），（９'）式により薬液供給速度とそれに対応した薬液吐出圧力、基板回転数、（３）式により基板中心に対する薬液供給ノズルの位置を定め、制御を行いさえすれば、如何なる制御を行っても良い。また、液吐出圧力と基板回転数はパラメータｈにより、薬液供給ノズル位置については複数の領域に分けてｄ1、ａ、ｎを調整して制御を行っても構わない。
【００９９】
本実施形態では螺旋上に滴下した液線が被処理基板上で液体の流動性により広がり、被処理基板のエッジ部分を除く全面への液膜形成を可能にするものであるが、場合によっては中心部で線状のまま液体が残る場合がある。その場合は中心部の薬液供給ノズルの径方向移動ピッチと変化率を小さくし、滴下時に過剰となる薬液を、連続滴下している薬液の側面からガスを照射するか、薬液そのものを吸引するか、シャッターなどを挿入して物理的に遮断するなどして、単位面積あたりの薬液供給量を調整すると良い。
【０１００】
（第４の実施形態）
上記パラメータの決定法に基づき、コンパクトディスク（ＣＤ）へのレーザー反応膜の塗布方法に関して説明する。レーザー反応膜として青色半導体レーザーでの加工を考慮し４００〜７００nmに吸収を持つ色素を有機溶剤に溶かしたものを用いた。なお、溶液中の固形分濃度は２％とした。コンパクトディスクの塗布領域は中心から径１９ｍｍより外側の領域である（外形５５．４ｍｍ）。この基板に対する塗布はｄ1＝１．６５、ａ＝０．９９５の条件下で行った。即ち薬液供給ノズルの軌跡Ｓnを
【数１７】
2005229115.tif 000019
【０１０１】
としｎを１４．２０２から４１．７２９の間で変化させた。実際に塗布を行う場合には、吐出位置Ｒn、吐出量ｖn、回転数ｗnをそれぞれを時間に対する関係で表現しておく必要がある。その手順を、図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０は、本発明の第４の実施形態に係わる処理時間に対するノズル径方向位置Ｒn、薬液供給速度ｖn、基板回転数ｗnの関係を求める方法を示すフローチャートである。
【０１０２】
（ステップＳ３０１）
最外周吐出位置Ｒnout＝５５．４ｍｍにおける回転数ｗnout＝６１．２６ｒｐｍ，吐出圧ｖnout（＝２ｋｇＦ／ｃｍ2 ：薬液供給ノズルの吐出加減圧）をまず設定する。ここで定める回転数と吐出量は、塗布時に基板外に薬液が放出されないように調整されている。また、各制御パラメータは、薬液供給ノズルの径方向位置（ｒ/ｒout）に応じて、被処理基板の回転数を決定（吐出量一定）する（II）の方法により決定した。
【０１０３】
（ステップＳ３０２）
薬液供給ノズルの径方向の軌跡、即ちノズル位置Ｒnにおけるノズル移動ピッチを設定する。本実施形態では、等比級数の初項ｄ1を１．５、変化率ａを０．９９５とした。
【０１０４】
（ステップＳ３０３）
設定された初項ｄ1、変化率ａ、及び（２５）式を用いて、コンパクトディスクの最内周Ｒin（Ｒnin＝１９ｍｍ）に相当する周値ｎinを求める。本実施形態の場合、コンパクトディスクの最内周Ｒnin＝１９ｍｍに相当する周値ｎは、１４．４７５９６になる。
【０１０５】
一方、基板の最外周Ｒnoutに相当する周値ｎoutはｎout＝４６．８６６９１となる。即ち基板中心から１９ｍｍの位置を始点とした薬液供給ノズルの螺旋の軌跡は、基板上を３２．３９０９４（＝ｎout−ｎin）周して基板エッジに達することになる。
【０１０６】
（ステップＳ３０４）
Ｒnin＝１９ｍｍにおける基板回転数ｗnout及び薬液吐出圧力ｖnout（＝２ｋｇＦ／ｃｍ2 ：薬液供給ノズルの吐出加減圧）、並びに（１６），（１７）式を用いて、周値ｉ（＝１４．４７５９６）での、基板回転数ｗi（ｗ14.47596）を求める。
【数１８】
2005229115.tif 000020
【０１０７】
この時、薬液吐出圧力が変化しないように、係数ｂを調整する。即ち、（１６）式において、ｖn＝２ｋｇＦ／ｃｍ2 を代入し、薬液吐出圧力が変化しない係数ｂを求める。そして、求められた係数ｂを（１７）式に代入して基板回転数ｗnを求める。
【０１０８】
（ステップＳ３０５）
周値ｉが、ｉ≧４６．８６６９１の条件を満たしているかの判定を行う。ｉ≧４６．８６６９１でないと判定された場合は、ステップＳ１０８を実行する。
【０１０９】
（ステップＳ３０６）
０．０５秒間（単位時間）に変化する周値Δｉを求め、０．０５秒後の周値ｉ'＝ｉ＋Δｉを求める。そして、求められた周値ｉ'に相当する薬液供給ノズル径方向位置Ｒi'を算出する。任意の時間ｔ秒からｔ＋０．０５秒までの間はＲn、ｖn、ｗnはそれぞれ一定であるとみなす。
【０１１０】
基板は時間ｔ秒で基板が回転数ｗnで回転しているとき、時間ｔ秒から時間ｔ＋０．０５秒までの間に基板は、
【数１９】
2005229115.tif 000021
【０１１１】
だけ回転する。  
例えば、ｗ14.47596＝１８０ｒｐｍとした場合、０．１５回転する。従ってｗnで０．０５秒回転した後のｎは
【数２０】
2005229115.tif 000022
【０１１２】
になる。ｎ’＝１４．６２５９６に相当するＲ14.62596は式（３）からＲ14.62596＝１９．１９７３３となる。
【０１１３】
（ステップＳ３０７）
そして、０．０５秒後の薬液供給ノズル位置Ｒi'（第２の位置）を新たにノズル位置Ｒi（第１の位置）として再設定する。
【０１１４】
（ステップＳ３０４）
そして、Ｒnout＝５５．４における基板回転数ｗnout及び薬液吐出圧力ｖnout、並びに（８'），（９'）式を用いて、ステップ３０７で新たに設定されたノズル位置Ｒi（周値ｉ）での薬液吐出圧力ｖi、基板回転数ｗiを求める。
【０１１５】
（ステップＳ３０５）
ｉ≧４６．８６６９１であると判定されるまで、ステップＳ３０６，Ｓ３０７，Ｓ３０４を繰り返し行う。
【０１１６】
以上の手順により、時間に対する吐出位置Ｒn、吐出量ｖn、回転数ｗnが表現される。
【０１１７】
これらの手順により得られた処理時間に対する薬液供給ノズルの径方向位置、薬液供給圧力、被処理基板回転数の関係を図１１にそれぞれ記す。図１１（ａ）は処理時間に対する基板中心から径方向のノズル位置を示し、図１１（ｂ）は処理時間に対する薬液吐出圧力を示し、図１１（ｃ）は処理時間に対する基板回転数を示している。
【０１１８】
図１１のそれぞれの制御パターンに応じて図１に示される装置を用いて、薬液供給ノズルからの薬液供給速度を一定にしつつ、基板中心からの薬液供給ノズルの位置、基板回転数を調整し、円形基板上に厚さ２０μｍの液状塗布膜を形成した。塗布膜形成の後、減圧下で溶剤を除去して、さらにベーキングを行って円形基板上に膜厚０．４μｍで、膜厚均一性１％以下の色素膜を形成した。
【０１１９】
被処理基板上に滴下した液体の広がりが遅く、隣接する線と接続しにくい場合には、基板を密閉容器あるいは溶剤雰囲気に置くことで液体を広がらせて、隣接する線を接続するように施すのが望ましい。また、乾燥速度の速い溶剤を用いる場合には塗布そのものを溶剤雰囲気下で行うのが望ましい。上記レベリング中に液体の表面張力と界面張力、遠心力のバランスにより、プロファイルが決定される。このとき微小な凹凸が残る場合がある。この場合、液膜の粘度が増していく過程で、膜厚斑の周期Ｓに対して略Ｓ／２からＳの範囲の波長を含む振動を音波・超音波などを用いて液膜に対して与えることで凹凸を限りなく小さくできる。
【０１２０】
また、乾燥を行う前段階で、表面張力により液が内側に移動して、基板エッジ部分の液膜厚が薄くなる場合がある。このような場合には、乾燥の直前に基板上方を開放して、基板を１５０〜２００ｒｐｍ程度で回転させることで、基板中心上方から基板面に向かい、さらに基板外周方向に向かう気流を生じさせることができ、内側に移動している液膜を外側に引っ張ることができる。その後、乾燥を行うことで、エッジ部分でも膜厚変動の小さい良好な膜厚均一性をえることができる。
【０１２１】
本実施形態はコンパクトディスクの塗布に関して説明した。しかし、、これに限るものではなく、ＤＶＤディスク、ミニディスクなどドーナツ状の基板及び、円形の半導体ウエハ上への塗布へも適用できる。また、材料もレーザー光吸収材料に限るものではなく、磁性体が含まれる液体、金属材料が含まれる液体の塗布に対しても適用可能である。
【０１２２】
また、塗布条件も（１２）式のようにＷnoutを設定し、式（１６）、（１７）により薬液供給速度とそれに対応した薬液吐出圧力、基板回転数、（３）式により基板中心に対する薬液供給ノズルの位置を定め、制御を行いさえすれば、如何なる制御を行っても良い。また、液吐出圧力と基板回転数はパラメータｈにより、薬液供給ノズル位置については複数の領域に分けてｄ1，ａ，ｎを調整して制御を行っても構わない。
【０１２３】
（第５の実施形態）
第４の実施形態で説明した塗布膜形成方法を図１２に記した塗布装置を用いて行った。図１２は、本発明の第５の実施形態に係わる塗布装置の概略構成を示す図である。図１２（ａ）は塗布装置の構成を示す平面図、図１２（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’部の断面図である。
【０１２４】
図１２に示す塗布装置は、下部ユニット７０１内に回転機能を有する基板載置部７０２が設けられている。下部ユニット７０１上に、天板７０３が設けられている。天板７０３には、被処理基板７００の薬液供給開始位置から塗布終了部分にかけて、被処理基板７００上に薬液が滴下されるようにスリット７０３ａが設けられている。被処理基板７００の搬入搬出時、天板７０３は開放されるようになっている。天板７０３の開放は、天板７０３が上方に移動する機構でも、被処理基板７００を搭載する基板載置部７０２を含めた下部ユニット７０１が下方に移動する機構であっても良い。
【０１２５】
天板７０３のスリット７０３ａ上方を移動する薬液供給ノズル１２２が設けられている。薬液供給ノズル１２２には、薬液供給管１２４を介して薬液供給ノズル１２２に薬液を供給する図示されない薬液供給ポンプが接続されている。薬液供給ノズル１２２からの薬液吐出速度の制御は、薬液供給ポンプからの薬液供給圧力を制御して行った。
【０１２６】
薬液供給開始位置及び薬液供給終了位置の天板７０３上に、薬液供給ノズル１２２とは独立に設けられた薬液遮断機構７１０ａ，７１０ｂがそれぞれ設けられている。  
薬液が被処理基板７００上に供給される間、基板載置部７０２の回転数、ノズルを駆動させる駆動系（不図示）の移動速度、薬液供給ノズル１２２からの薬液吐出速度は各々、回転駆動制御部（不図示）、ノズル駆動制御部（不図示）、薬液供給ポンプ（不図示）により管理される。なお、これら３つの制御部を統括するコントローラ（不図示）がその上流に配置されている。
【０１２７】
薬液遮断機構７１０（７１０ａ，７１０ｂ）の構成を図１３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１３は、本発明の第５の実施形態に係わる薬液遮断機構の概略構成を示す図である。図１３（ａ）は薬液を遮断している動作状態を示し、図１３（ｂ）は薬液を遮断していない動作状態を示している。薬液遮断機構は、図１３に示すように、図示されていないガス供給管７１３に順次接続された変形自在管７２１，ガス噴射ノズル７２２を具備する。薬液遮断機構は、変形自在管７２１を変形、開放することでガス流を制御できるノズル開閉制御用ピエゾ７２３及び、薬液供給ノズル１２２から滴下された薬液７２０をガス噴射ノズル７２２と挟むように配置された薬液ミスト回収部７２４とを更に具備する。ノズル開閉制御用ピエゾ７２３は、印加電圧の制御により伸縮するピエゾ素子を具備する。ピエゾ素子への印加電圧を制御することによって、変形自在管７２１の変形、開放を行う。変形自在管７２１の変形及び開放は、ピエゾ素子で直接行っても良いし、ピエゾ素子に接続された部材により行っても良い。
【０１２８】
この塗布装置を用いたと膜の形成方法について以下に説明する。  
天板７０３の開放、被処理基板７００の下部ユニット７０１内への搬送、被処理基板７００の基板載置部７０２への載置、天板７０３を閉じる動作が順次行われる。次いで薬液供給開始位置の天板７０３の上空に、薬液供給ノズル１２２を薬液供給を停止した状態で移動させる。薬液遮断機構７１０ａのガス噴射ノズル７２２からガス吐出を開始した後、薬液供給ノズル１２２から薬液の吐出を開始させる。吐出された薬液７２０はその下方に予め形成されたガス気流により薬液ミスト回収部７２４に輸送される。このとき薬液ミスト回収部７２４では、薬液７２０がガスに衝突した際に生じるミストを回収できるのに十分な吸引を行う。吸引された薬液は廃棄管７１４を経て塗布装置外に輸送される。
【０１２９】
薬液供給ノズル１２２からの薬液の吐出が安定した段階で、ノズル開閉制御用ピエゾ７２３を押し出し、変形自在管７２１を変形させてガス供給を遮断する。これにより薬液供給ノズル１２２から被処理基板７００への薬液７２０の供給が開始される（処理時間の原点）。薬液供給ノズルの径方向位置、薬液吐出圧力、被処理基板回転数は、図１１に示す処理時間に対するノズル移動、薬液供給ノズルの吐出圧力、被処理基板回転数の制御設定値に基づいて、制御を行う。
【０１３０】
薬液供給ノズル１２２が被処理基板外周の薬液供給終了位置に移動した段階で、外周部に配置されている薬液遮断機構７１０ｂを動作させる。外周部の薬液遮断機構７１０ｂは、予め薬液供給終了位置上方に配置されており、薬液供給ノズル１２２から供給される薬液７２０がガス噴射ノズル７２２の直前に来た段階でノズル開閉制御用ピエゾ７２３を戻して、変形自在管７２１の変形を開放してガス噴射を行う。噴射されたガスは薬液７２０に衝突して薬液の滴下軌道を変更する。滴下軌道が変更された薬液は薬液ミスト回収部７２４に導かれて回収される。この薬液供給終了位置で薬液供給ノズル１２２を停止させると共に、薬液７２０の吐出も停止させる。
【０１３１】
薬液供給ノズル１２２からの薬液吐出が完全に停止した段階で、薬液遮断機構７１０ｂのノズル開閉制御用ピエゾ７２３を押し出し、変形自在管７２１を変形させてガス供給を停止させる。
【０１３２】
更に、薬液供給ノズル１２２を天板７０３上方から退避させ、天板７０３を開放させた後、被処理基板７００を下部ユニット７０１から搬出する。なお、被処理基板７００の回転は、天板７０３を開放するまで継続して行うことが好ましい。天板７０３がある状態で被処理基板７００を停止させると、被処理基板７００上方の環境の違い、例えばスリット７０３ａ部分で膜厚変化が生じるからである。
【０１３３】
基板の乾燥については第４の実施形態に準じて行えば良く、詳細な説明を省略する。
【０１３４】
（第６の実施形態）
本実施形態は、半導体基板上に層間絶縁膜を塗布法で形成する手法に関する。
【０１３５】
表面に配線が形成された半導体基板を図１に示す塗布装置にセットする。この半導体基板への塗布を薬液供給ノズル１２２の軌跡としてｄ1＝１．６５ｍｍ、ａ＝０．９９５となるよう（２８）式のように定めた。
【数２１】
2005229115.tif 000023
【０１３６】
しかし、この塗布条件では径９．８ｍｍより内側で膜厚異常が生じるため、径９．８ｍｍ以内では薬液部分遮断機構を設けて薬液を部分的に遮断し、薬液の供給量を調節する。薬液の部分遮断を行う領域では、領域の外側を塗布する際のシーケンスで径方向位置９．８ｍｍでの条件をそのまま用いた。即ち被処理基板の回転数を１８０ｒｐｍに、薬液吐出圧力を２ｋｇＦ／ｃｍ2 とし、径方向の薬液供給ノズルの移動ピッチ／回転を径９．８ｍｍより外側の領域を塗布する際の最小ピッチ１．６０９ｍｍとした。これらのパラメータを一定にすることで、薬液部分遮断機構による径位置ｒにおける薬液遮断率Ｃは径位置９．８ｍｍから０ｍｍの間で０から１まで単調に増加し、（２９）式のように１次式で表すことができる。
【数２２】
2005229115.tif 000024
【０１３７】
ここで、ｒは径方向位置、ｒcは薬液部分遮断が必要な最外径である。
【０１３８】
薬液の部分遮断は、薬液供給ノズル１２２から滴下された薬液に複数設けられたガス噴射ノズルからガスを噴射して行う。遮断率の調整は、ガス噴射ノズルの配置及び配管径、及びガス圧力を最適化して行う。
【０１３９】
部分遮断に用いるガス噴射ノズルの配置例を図１４に示す。図１４は、本発明の第６の実施形態に係わる薬液部分遮断機構のガス噴射ノズルの配置例を示す図である。図１４に示すように、一つのガス噴射ノズル７３１ｂに隣接するガス噴射ノズル７３１ａ，ｂを１遮断単位とし（図中の点線で囲まれた２本分のガス噴射ノズル）、これら遮断単位の幅を最適化した。隣接するガス噴射ノズル７３１の間隔が狭い場合は図１４に示されているように２段構造、広い場合には１段構造にする。
【０１４０】
１つのガス噴射ノズル７３１の外径をＤ、内径をａ、遮断位置での薬液遮断有効幅をｓとする。ここで薬液遮断有効幅ｓとは一つのガス噴射ノズル７３１から吐出したガスが薬液遮断能力を持つ範囲（直径）である。
【０１４１】
これらのパラメータを用いて１遮断単位内における薬液遮断率Ｃは、
【数２３】
2005229115.tif 000025
【０１４２】
として表せる。一方、１遮断単位における１番目のガス噴射ノズル７３１ａと３番目とガス噴射ノズル７３１ｃとの中心の間隔はＤ＋Ｗとなる。この遮断単位の中間位置、即ち（Ｄ＋Ｗ）／２の位置で所望の遮断率Ｃを得られるように（２９），（３０）式からガス噴射ノズル７３１ｂ，ｃの位置を決定する。
【０１４３】
例えば原点位置（ｐ＝０）に１番目のガス噴射ノズル７３１ａを設定し、
【数２４】
2005229115.tif 000026
【０１４４】
と置き換えた場合を考える。  
ここでは１遮断単位辺り２本のノズルで構成されているので実際には（３０’）式は、
【数２５】
2005229115.tif 000027
【０１４５】
と書き表せる。即ち、１本のノズルを基準に考えると薬液有効遮断幅ｓを遮断単位幅Ｐの中間位置ｒiから基準位置ｐを減じたものを２倍した値で除した値と、遮断率Ｃとが等しくなるような中間位置ｒiを定め、定められた中間位置ｒiに基づいて遮断単位幅Ｐを決定する。具体的には次のようになる。
【０１４６】
（２９）式と（３０’）式の右辺が等しいとしてｒiを算出すると（３１）式が得られる。
【数２６】
2005229115.tif 000028
【０１４７】
本実施形態の場合、具体的にガス噴射ノズル７３１の外径Ｄを０．５ｍｍ、薬液遮断有効幅ｓを０．３ｍｍ（ガス噴射ノズル内径ａ＝０．２５ｍｍ）に設定し、先の薬液遮断が必要な最外径ｒc＝９．８ｍｍを用いて、２番目のガス噴射ノズル７３１ｂの中心位置を０．３１０ｍｍ（＝ｒi）、３番目のガス噴射ノズル７３１ｃの中心位置を０．６２０ｍｍ（＝２（ｒi−ｐ），ｐ＝０）と定められる。
【０１４８】
４，５番目のガス噴射ノズルの中心位置は、３番目のガス噴射ノズルの中心位置を基準位置ｐ（＝０．６２０ｍｍ）として（３０）式をより一般化した（３２）式に代入して求める。
【数２７】
2005229115.tif 000029
【０１４９】
すると、４番目のガス噴射ノズルの中心位置はｐ＋ｒi（ｐ＝０．６２０ｍｍ）、５番目のガス噴射ノズルの中心位置は２ｒ−ｐ（＝ｐ＋２〔ｒ−ｐ〕）と求められる。
【０１５０】
さらに、６，７番目、８，９番目のガス噴射ノズルの中心位置は、それぞれ５番目、７番目、…のガス噴射ノズルの中心位置を基準位置ｐとして（３１）式から求める。より、一般化すると、２ｎ，２ｎ＋１（ｎ＝２，３，…）番目のガス噴射ノズルの中心位置は、２ｎ−１番目のガス噴射ノズルの中心位置を基準位置ｐとして（３２）式から求める
なお、（３２）式で
【数２８】
2005229115.tif 000030
【０１５１】
となる場合には、図１４に示すような配置（重ね置きまたは平置き）を行うことが不可能であることを意味する。この場合には互いに隣接するガス噴射ノズルの中心で仕切られたものを１遮断単位として（３４）式によりガス噴射ノズルの位置を定めると良い。
【数２９】
2005229115.tif 000031
【０１５２】
（３４）式においても、
【数３０】
2005229115.tif 000032
【０１５３】
となる場合は最後のガス噴射ノズルの配置が困難であることを意味する。その場合にはガス噴射ノズルの外径の異なるもの或いは遮断有効幅を異ならせるよう微調整すれば良い。遮断有効幅が異なる場合には（２９）式〜（３３）式においては、左、中央、右のガス噴射ノズルの薬液遮断有効幅ｓ1，ｓ2，ｓ3を用いて２ｓにｓ1／２＋ｓ2＋ｓ3／２を代入すれば良い。また（３４）式，（３５）式については左、右のガス噴射ノズルの薬液遮断有効幅ｓ1，ｓ3を用いてｓにｓ1／２＋ｓ3／２を代入すれば良い。
【０１５４】
このように外径０．５ｍｍのガス噴射ノズルを用いた場合の径方向のガス噴射ノズル中心位置、薬液遮断有効幅を決めた結果を表１に示す。ガス噴射ノズル１番から１６番までは（３２）式により、１７番のガス噴射ノズルは薬液遮断有効幅ｓを変更しつつ（３４）式により定めている。
【表１】
2005229115.tif 000033
【０１５５】
なお、ガス噴射ノズル１番から１６番までは内径０．２５０ｍｍとし、遮断有効幅の異なる１７番には内径０．３００ｍｍを適用した。各ガス噴射ノズルについて所望の遮断有効幅になるようそれぞれガス圧力を調整する。
【０１５６】
ガス圧力の調整値は、例えば図１５に示すような、観察用ビデオカメラ７４１を準備し、ガス圧力と有効遮断幅の相関を取得して求めると良い。すなわち、塗布時と同じ吐出速度で薬液供給ノズル１２２から薬液７２０を吐出させる。実際の装置で薬液を遮断する場合と同じ距離だけ離れた位置にガス噴射ノズル７３１を設置し、特定のガス圧でガスを噴射させつつ、薬液供給ノズル１２２を一方向にゆっくり移動させる。ガス噴射ノズル７３１と薬液７２０を挟むように設置された観察用ビデオカメラ７４１により薬液７２０の状態を観察して遮断幅を計測する。ガス圧を変更して吐出幅値を取得し、最適なガス圧力を決定する。
【０１５７】
表１のガス噴射ノズルの中心位置、遮断有効幅に基づいて作成した薬液部分遮断機構のガス噴射ノズルの配置を図１６に示す。図１６に示すように、ガス噴射ノズル７３１1〜７３１17が配列されている。
【０１５８】
更にこの薬液遮断装置を具備した塗布装置の構成を図１７に示す。図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’部の断面図である。なお、図１７において、図１２と同一な部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１５９】
図１７に示すように、被処理基板７００を基板載置部７０２に載置したとき、天板７０３上で被処理基板７００中心の上方に位置する部分には、薬液部分遮断機構７５０が配置されている。薬液部分遮断機構７５０は、先に配置位置が最適化された１７本のガス噴射ノズル７３１1〜７３１17を持つノズル群７５１と、スリット７０３ａを挟んでノズル群７５１に対向する位置に薬液ミスト回収部７５２と具備する。また、基板エッジ部の上方にもガスを用いた薬液遮断機構７１０ｂが配置されている。
【０１６０】
被処理基板７００の搬入搬出時、天板７０３は開放されるようになっている。天板７０３の開放は、天板７０３が上方に移動する機構でも、被処理基板７００を搭載する基板載置部７０２を含めた下部ユニット７０１が下方に移動する機構であっても良い。
【０１６１】
薬液が被処理基板７００上に供給される間、基板載置部７０２の回転数、ノズルを駆動させる駆動系（不図示）の移動速度、薬液供給ノズル１２２からの薬液吐出速度は各々、回転駆動制御部（不図示）、ノズル駆動制御部（不図示）、薬液供給ポンプ（不図示）により管理される。なお、これら３つの制御部を統括するコントローラ（不図示）がその上流に配置されている。
【０１６２】
次に被処理基板７００上に層間絶縁膜を塗布する過程について説明する。  
基板載置部７０２及び下部ユニット７０１が下方に移動して天板７０３との間に空間が形成され、その空間に搬送アーム（図示されない）により被処理基板７００を搬入する。次いで基板載置部７０２に具備された３つのピン（図示されない）が上昇して搬送アームから被処理基板７００を持ち上げ、搬送アームはユニット外へ戻る。３つのピンが下降すると共に、基板載置部７０２及び下部ユニット７０１が上方に移動して天板７０３に接続して閉空間を形成する。なお閉空間には、薬液供給ノズル１２２から薬液を供給するための細いスリット７０３ａが設けられている。
【０１６３】
薬液供給ノズル１２２が、薬液供給を停止した状態で、被処理基板７００の薬液供給開始位置である被処理基板７００中心の上方まで移動する。薬液部分遮断機構７５０のノズル群７５１からガスの噴射を開始した後、薬液供給ノズル１２２から薬液の吐出を開始する。吐出された薬液はその下方に形成されているガス気流により薬液ミスト回収部に輸送される。このとき薬液ミスト回収部は、薬液がガスに衝突した際に生じるミストも回収できるように吸引調整する。吸引された薬液は廃棄管を経て塗布装置外に輸送される。
【０１６４】
薬液供給ノズル１２２からの吐出が安定した段階で、図１８に示す制御に基づいて薬液供給ノズル１２２の移動を開始させる。図１８（ａ）は処理時間に対する基板中心から径方向のノズル位置を示し、図１８（ｂ）は処理時間に対する薬液吐出圧力を示し、図１８（ｃ）は処理時間に対する基板回転数を示している。
【０１６５】
基板７００中心から径方向８．９ｍｍまでは被処理基板７００の回転数を１８０ｒｐｍに、薬液吐出圧力を２ｋｇＦ／ｃｍ2 とし、径方向のノズル移動ピッチ／回転を１．６０９ｍｍとする。薬液供給ノズル１２２は基板７００の中心から外周部に向けて移動を開始する。各々のガス噴射ノズルの遮断有効幅内で、薬液供給ノズルから滴下した薬液が、ガス噴射により滴下方向が変わり薬液ミスト回収部に輸送される。遮断有効幅以外の領域で、薬液は被処理基板上に滴下する。この動作により薬液は適時遮断されて、被処理基板の径８．９ｍｍ以内の領域で、滴下された薬液が被処理基板上で広がり、それぞれ接続することで厚さが均一な液膜が形成される。被処理基板中心から径８．９ｍｍまでの処理時間は５．８９秒程度であった。
【０１６６】
５．８９秒以降は被処理基板７００が１周する毎の薬液供給ノズル１２２の径方向移動ピッチが等比級数的に変化するように移動させつつ、回転数の制御を行う。なお、ノズル群７５１からのガス照射は、薬液供給ノズルからの液滴が最期のガス噴射ノズルの遮断有効幅を通過した段階で停止させた。
【０１６７】
薬液供給ノズル１２２が被処理基板７００外周の非塗布領域に来たときに、外周部に配置している薬液遮断機構７１０ｂを動作させる。外周の薬液遮断機構７１０ｂは、予め非塗布領域上方に配置されており、薬液供給ノズルから供給される薬液がガス噴射ノズル７１１ｂの遮断有効幅に入ると直ぐにノズル開閉制御用ピエゾ７２３を戻して変形自在管７２１の変形を開放してガス噴射を行う。このガスが薬液に衝突し、薬液の軌道は変更してミスト回収部７２４に回収される。また、この位置で薬液供給ノズル１２２は停止して、薬液の吐出も停止させる。薬液供給ノズル１２２からの薬液吐出が完全に停止した段階で、ノズル開閉制御用ピエゾ７２３を押し出し、変形自在管７２１を変形させてガス噴射を停止した。なお、ガスには窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを用いることができる。
【０１６８】
更に薬液供給ノズル１２２を天板７０３上方から退避させ、基板載置部７０２及び下部ユニット７０１を下方に移動させながら３ピンで被処理基板７００を持ち上げ、生じた隙間に搬送アームを挿入し、３ピンを下げることにより搬送アームに被処理基板７００を載せ、搬送アームをユニット外に移動させることで被処理基板７００を搬出した。その後基板載置部７０２及び下部ユニット７０１を上方に移動させて所定位置で停止し、処理を終了した。
【０１６９】
基板７００上に形成された液膜の乾燥については第４の実施形態に準じて行えば良く、詳細な説明を省略する。
【０１７０】
本実施形態では、ガス噴射ノズルの配置を遮断単位の両端とその中心に配置するようにしたがこれに限るものではない。遮断単位のなかに１つ配置してもよい。例えば、図１９に示すように、遮断単位の中間にガス噴射ノズル７６１を配置する場合には（３０）式右辺をｓ／（Ｄ＋Ｗ）として式を変形して得られた位置ｒiにガス噴射ノズル７６１を配置すれば良い。表２に遮断単位の中間にガス噴射ノズルを配置した場合のノズルの配置位置を示す。
【表２】
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【０１７１】
この場合、外形０．５ｍｍ、内径０．３ｍｍの１４本のガス噴射ノズルを用いることができる。図２０に１４本のガス噴射ノズルの配置を示す。図２０は、表２に示す配置位置により配置されたガス噴射ノズルの構成を示す図である。図２０に示すように、ガス噴射ノズル７６１1〜７６１14が配置されている。１４番目のガス噴射ノズル７６１14の遮断有効幅を広くする必要があったが、表２に示すような遮断有効幅決定法に基づき１４番目のガス噴射ノズル７６１14のガス圧を他のノズルよりも大きくした。表２ではガス噴射ノズルの中心位置を遮断単位の中心に置いたが、これに限るものではない。遮断単位の始点から終点の間であれば適当に位置を選ぶことができる。また、遮断単位の幅（始点から終点までの距離）は薬液遮断が必要な最外径ｒcに依存する。このｒcは所望の液膜厚と薬液の物性値（例えば固形分、粘度、密度、界面活性剤の有無）にも依存するため、ガス噴射ノズルの位置は固定でないほうが望ましい。塗布条件に基づきｒcの値を計算もしくは実験的に求めて、その結果に基づき配置できるよう微調整する機構を有することが望ましい。微調整には例えば所定の温度により伸び量が記録された形状記憶合金のベース上に、ガス噴射ノズルを配置し、各ガス噴射ノズルの間の温度を調整することで所望の間隔を再現させて用いることができる。
【０１７２】
また、薬液の遮断にガス噴射ノズルを用いるのではなく、薬液供給ノズルと被処理基板との間に配置された薬液遮断樋を用いてもよい。このときの薬液遮断樋の位置は、例えば表１，２の遮断条件をガス噴射ノズルの代わりに薬液遮断樋を用いるのであれば、薬液遮断樋の幅をガス噴射ノズルの遮断有効幅と等しくし、樋の中心をガス噴射ノズルの中心位置に一致させると良い。なお、薬液遮断樋を用いる場合、平置きであるのが望ましい。薬液遮断樋を用いた場合であっても、遮断単位幅（始点から終点までの距離）は薬液遮断が必要な最外径ｒcに依存する。このｒcは所望の液膜厚と薬液の物性値（例えば固形分、粘度、密度、界面活性剤の有無）にも依存するため、遮断樋の位置は固定でないほうが望ましい。
【０１７３】
また、塗布条件に基づき、薬液遮断が必要な最外径ｒcの値を計算もしくは実験的に求めて、その結果に基づき配置できるよう微調整する機構を有するのが望ましい。微調整には例えば所定の温度により伸び量が記録された形状記憶合金のベース上に、薬液遮断樋を配置し、各遮断樋の間の温度を調整することで所望の間隔を再現させて用いることができる。また、薬液遮断樋を用いた場合、薬液遮断樋により遮断した薬液が固化してダストの発生源になる可能性が高い。従って薬液の遮断時には、薬液に含まれる溶剤を遮断樋に流し、遮断した薬液を速やかに溶剤と共に薬液回収部に輸送するような機構を塗布装置に設けることが望ましい。薬液遮断樋に溶剤を流すことによって、前記薬液に含まれる固形分の析出を抑えることができる。
【０１７４】
また、望ましくは樋を図２１のように２層構造として上層と下層ともに溶剤を流すと良い。図２１は、上層及び下層に配置された樋により構成された薬液部分遮断機構の概略構成を示す図である。上層に配置された第１の遮断樋７８２は、薬液７８１が滴下することで薬液に含まれる溶剤が僅かにあふれさせるようする。第１の遮断樋７８２から溢れた溶剤が滴となって下層に配置された第２の遮断樋７８３に落下する。落下した溶剤及び薬液を第２の遮断樋７８３で回収することで、第１の遮断樋７８２の側面に薬液７８１が固着することなく、清浄性を保ちつつ塗布することができる。なお、図２１では被処理基板７８５上に滴下された薬液７８６が流動性により第１の遮断幅７８２の内側に進入してきている。本実施形態で言う薬液の遮断とは、薬液を遮断することによる滴下量調節にほかならない。従って被処理基板７８５上に滴下された薬液７８６は流動性により、第１及び第２の遮断樋７８２，７８３で遮断されている領域に侵入し、最終的には薬液同士が接続して一つの液膜になる。更に薬液の表面張力により所望の均一な厚さの液膜が形成されるというのが本実施形態の主旨である。
【０１７５】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば、上記各実施形態では、薬液滴下ノズルを被処理基板の内周部から外周部に向けて移動させていたが、薬液滴下ノズルを被処理基板の外周部から内周部に向けて移動させても良い。この場合、被処理基板が１周する毎に生じる径方向の前記滴下部の移動ピッチが徐々に大きくなる。また、前記被処理基板が１周する毎に生じる径方向の移動ピッチｄRは、その直前の移動ピッチｄR0に、１より大きい変化率ａ’を乗じた値として決定される。
【０１７６】
更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】第１の実施形態に係わる成膜装置の概略構成を示す構成図。
【図２】図１に示す成膜装置を構成する薬液供給ノズルの概略構成を示す構成図。
【図３】薬液供給時のノズル移動方向を示す平面図。
【図４】第２の実施形態に係わる、時間に対するノズル径方向位置Ｒn、薬液供給速度ｖn、基板回転数ｗnの関係を求める方法を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態に係わる、時間に対するノズル径方向位置Ｒn、薬液供給速度ｖn、基板回転数ｗnの関係を求める方法を示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態に係わる、時間に対するノズル径方向位置Ｒn、薬液供給速度ｖn、基板回転数ｗnの関係を求める方法を示すフローチャート。
【図７】第２の実施形態に係わる、プロセス時間に対する基板中心からのノズル位置，基板回転数，及び薬液吐出圧力を示す図。
【図８】第３の実施形態に係わる、プロセス時間に対する基板中心からのノズル位置，基板回転数，及び薬液吐出圧力を示す図。
【図９】図８に示すプロセス時間に対する基板中心からのノズル位置，基板回転数，及び薬液吐出圧力に基づいて滴下される薬液供給ノズルの軌跡を示す図。
【図１０】第４の実施形態に係わる処理時間に対するノズル径方向位置Ｒn、薬液供給速度ｖn、基板回転数ｗnの関係を求める方法を示すフローチャート。
【図１１】第４の実施形態に係わる、処理時間に対する基板中心からのノズル位置，基板回転数，及び薬液吐出圧力を示す図。
【図１２】第５の実施形態に係わる塗布装置の概略構成を示す図。
【図１３】第５の実施形態に係わる薬液遮断機構の概略構成を示す図。
【図１４】第６の実施形態に係わる薬液部分遮断機構のガス噴射ノズルの配置例を示す図。
【図１５】ガス噴射ノズルからのガス噴射による遮断幅の決定方法を説明するための図。
【図１６】表１のガス噴射ノズル中心位置、有効幅に基づいて作成した薬液部分遮断機構のガス噴射ノズルの配置を示す図。
【図１７】薬液部分遮断機構を具備する塗布装置の概略構成を示す図。
【図１８】第６の実施形態に係わる、処理時間に対する基板中心からのノズル位置，基板回転数，及び薬液吐出圧力を示す図。
【図１９】遮断単位の中間にガス噴射ノズルを配置した例を示す図。
【図２０】表２に示す配置位置により配置されたガス噴射ノズルの構成を示す図。
【図２１】上層及び下層に配置された樋により構成された薬液部分遮断機構の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【０１７８】
１００…被処理基板、１０１…液膜、１２０…基板保持部、１２１…駆動系、１２２…薬液供給ノズル、１２３…ノズル駆動系、１２４…薬液供給管、１２５…薬液供給ポンプ、１２６ａ，１２６ｂ…薬液遮断機構、１２７…ノズル駆動制御部、１２８…回転駆動制御部、１２９…コントローラ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005229115.tif 000050
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2005229115.tif 000054
【図２１】
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