(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に所定の膜を形成する膜形成方法であって，
基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と，
その後，前記基板を第１の回転速度で回転させて，前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と，
その後，前記第１の回転速度よりも速い３０００〜５０００ｒｐｍの第２の回転速度で前記基板を回転させる工程とを有し，
前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって，少なくとも前記第２の回転速度で基板を回転させる工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第２の回転速度を補正することを特徴とする，膜形成方法。
【請求項２】
基板に所定の膜を形成する膜形成方法であって，
基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と，
その後，前記基板を第１の回転速度で回転させて，前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と，
その後，前記第１の回転速度よりも速い３０００〜５０００ｒｐｍの第２の回転速度で前記基板を回転させる工程とを有し，
更にその後行われる基板の回転を伴う前記基板の処理工程は，前記第１の回転速度よりも遅い第３の回転速度で行われ，
前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって，少なくとも前記第２の回転速度で基板を回転させる工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第２の回転速度を補正することを特徴とする，膜形成方法。
【請求項３】
前記第３の回転速度で前記基板を回転させて行われる前記基板の処理工程は，基板の裏面に洗浄液を供給して当該基板の裏面を洗浄する工程と，当該基板を乾燥させる工程であることを特徴とする，請求項２に記載の膜形成方法。
【請求項４】
前記第３の回転速度は，１００〜５００ｒｐｍであることを特徴とする，請求項２又は３のいずれかに記載の膜形成方法。
【請求項５】
前記膜厚を調節する工程において，基板の外縁部に塗布液の溶剤ミストを供給す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膜形成方法。
【請求項６】
前記膜厚を調節する工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，
前記溶剤ミストの供給量は，前記測定した盛り上がり高さに基づいて定められることを特徴とする，請求項５に記載の膜形成方法。
【請求項７】
基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と，その後，前記基板を第１の回転速度で回転させて，前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と，その後，前記第１の回転速度よりも速い３０００〜５０００ｒｐｍの第２の回転速度で前記基板を回転させる工程とを実行し，前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって，少なくとも前記第２の回転速度で基板を回転させる工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第２の回転速度を補正する膜形成方法を実行するための膜形成装置であって，
基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと，
基板を保持して基板を所定の速度で回転させるスピンチャックと，
基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定するために，基板の外周部を撮像するＣＣＤカメラと，
前記ＣＣＤカメラで撮像した画像データを画像処理して，塗布液の盛り上がり高さの測定データを算出する画像処理コントローラと，
前記吐出ノズル，前記スピンチャック及び前記ＣＣＤカメラの動作を制御する制御部と，
塗布液の粘性，最終的な塗布液の膜厚，塗布液の盛り上がり高さ，第２の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている記憶部と，
前記画像処理コントローラによって得られた前記盛り上がり高さの測定データを受け取り，前記記憶部の相関データに基づいて，最適な第２の回転速度を選択し，回転速度データを前記制御部に送信するメインコントローラと，を有することを特徴とする，膜形成装置。
【請求項８】
基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と，その後，前記基板を第１の回転速度で回転させて，前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と，その後，前記第１の回転速度よりも速い３０００〜５０００ｒｐｍの第２の回転速度で前記基板を回転させる工程とを実行し，更にその後行われる基板の回転を伴う前記基板の処理工程を，前記第１の回転速度よりも遅い第３の回転速度で実行し，前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって，少なくとも前記第２の回転速度で基板を回転させる工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第２の回転速度を補正する膜形成方法を実行するための膜形成装置であって，
基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと，
基板を保持して基板を所定の速度で回転させるスピンチャックと，
基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定するために，基板の外周部を撮像するＣＣＤカメラと，
前記ＣＣＤカメラで撮像した画像データを画像処理して，塗布液の盛り上がり高さの測定データを算出する画像処理コントローラと，
前記吐出ノズル，前記スピンチャック及び前記ＣＣＤカメラの動作を制御する制御部と，
塗布液の粘性，最終的な塗布液の膜厚，塗布液の盛り上がり高さ，第２の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている記憶部と，
前記画像処理コントローラによって得られた前記盛り上がり高さの測定データを受け取り，前記記憶部の相関データに基づいて，最適な第２の回転速度を選択し，回転速度データを前記制御部に送信するメインコントローラと，を有することを特徴とする，膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の膜形成方法及び膜形成装置に関する。
【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，基板である例えば半導体ウェハ（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】
レジスト塗布処理では，通常，回転されたウェハの中心にレジスト液が塗布され，遠心力によって当該レジスト液がウェハ全面に拡散される。そして，ウェハの回転速度が調節され，ウェハ上のレジスト液の膜厚が調節される。その後，ウェハを回転させたまま，例えばウェハの裏面に洗浄液が供給され，ウェハの裏面の洗浄処理が行われる。かかる洗浄処理の終了後，さらにウェハの回転が継続され，ウェハの裏面に付着した洗浄液を振り切るウェハの乾燥処理が行われる。こうしてレジスト塗布処理が終了し，ウェハ上に所定膜厚のレジスト膜が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，かかるレジスト塗布処理では，ウェハを回転させながらレジスト液を塗布し，膜厚を調節するため，遠心力等によってウェハ上のレジスト液がウェハ外縁部側に流され，さらにウェハ外縁部においては，表面張力が働くため，ウェハの外縁部の膜厚がウェハ中心部に比べて厚くなる。また，ウェハの膜厚が調節された後に，さらにウェハが回転され，ウェハの洗浄処理等が行われるため，ウェハ外縁部の膜厚がさらに厚くなる。
【０００５】
このように，ウェハの外縁部の膜が盛り上がり，ウェハの外縁部に所定の膜厚のレジスト膜が形成されないと，半導体デバイスとして使用できる範囲が狭くなる。また，製品として使用されないウェハ外縁部の幅，いわゆるエッジカット幅は，従来は，５ｍｍ程度まで許容されていたが，近年のさらなる歩留まり向上の要請から，エッジカット幅をより狭く，例えば１ｍｍ〜３ｍｍ程度にすることが望まれている。
【０００６】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハ等の基板にレジスト膜等の膜を形成する際に，基板の外縁部における膜の盛り上がりを抑制する膜形成方法を提供することをその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば，基板に所定の膜を形成する膜形成方法であって，基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と，その後，前記基板を第１の回転速度で回転させて，前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と，その後，前記第１の回転速度よりも速い３０００〜５０００ｒｐｍの第２の回転速度で前記基板を回転させる工程とを有し，前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって，少なくとも前記第２の回転速度で基板を回転させる工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第２の回転速度を補正することを特徴とする膜形成方法が提供される。なお，前記第２の回転速度は，特に４０００ｒｐｍが好ましい。
【０００８】
請求項１の発明によれば，基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって当該塗布液を基板上に拡散させた後に，当該基板を第１の回転速度で回転させて，その遠心力により塗布液の膜厚を調節する。その後，当該基板を前記第１の回転速度よりも速い前記第２の回転速度で回転させることによって，上述したように基板の外縁部において盛り上がっている塗布液を飛散させることができる。これによって，基板外縁部の膜厚を低下させ，基板外縁部に生じる塗布液の盛り上がりを除去することができる。塗布液の膜厚を調節する工程を行った後に前記第２の回転速度の高速回転を行うことによって，基板上で固まり始めた塗布液の内，遠心力の大きくなる基板外縁部の塗布液を選択的に飛散させることができる。したがって，他の塗布液への影響を最小限に抑えつつ，基板外縁部の膜厚を効果的に低下させることができる。また，発明者の実験によると，前記基板外縁部の塗布液を飛散させる際の第２の回転速度を，３０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍにしたときに基板外縁部の塗布液が適切に飛散し，基板外縁部の盛り上がりが抑制されることが確認されている。特に，４０００ｒｐｍの時には，その効果が顕著に現れている。さらに，基板外縁部の実際の盛り上がり高さに基づいて，第２の回転速度を調節することができるので，基板外縁部の盛り上がりを適正な回転速度で除去し，さらに基板外縁部の膜厚を他の部分と同じ膜厚になるように調節することができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば，基板に所定の膜を形成する膜形成方法であって，基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と，その後，前記基板を第１の回転速度で回転させて，前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と，その後，前記第１の回転速度よりも速い３０００〜５０００ｒｐｍの第２の回転速度で前記基板を回転させる工程とを有し，更にその後行われる基板の回転を伴う前記基板の処理工程は，前記第１の回転速度よりも遅い第３の回転速度で行われ，前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって，少なくとも前記第２の回転速度で基板を回転させる工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第２の回転速度を補正することを特徴とする膜形成方法が提供される。なお，前記第２の回転速度は，特に４０００ｒｐｍが好ましい。
【００１０】
かかる請求項２によれば，上述の請求項１と同様に，基板を第１の回転速度で回転させて，塗布液の膜厚を調節した後に，基板を第１の回転速度よりも速い第２の回転速度で回転させるので，基板外縁部で盛り上がった塗布液を飛散させることができる。また，この基板外縁部の塗布液を飛散させた後に行われる基板の処理工程を，前記第１の回転速度よりも遅い第３の回転速度で行うことによって，基板上である程度固まった塗布液が遠心力によって外縁部側に移動し，基板外縁部が再び盛り上がることが抑制できる。これによって，基板の膜厚を調整する工程が行われた後に，基板の回転を伴う処理工程がある場合でも，基板外縁部の塗布液の盛り上がりを抑制し，基板上に最終的に形成される塗布膜の膜厚の均一性を向上させることができる。また，基板上の塗布液を流動させ，塗布液の拡散を促すための第１の回転速度よりも遅く回転させることによって，基板上の塗布液が基板外縁部側に移動することを効果的に抑制できる。また，上述の請求項１と同様に，発明者の実験によると，前記基板外縁部の塗布液を飛散させる際の第２の回転速度を，３０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍにしたときに基板外縁部の塗布液が適切に飛散し，基板外縁部の盛り上がりが抑制されることが確認されている。特に，４０００ｒｐｍの時には，その効果が顕著に現れている。さらに，上述の請求項１と同様に，基板外縁部の実際の盛り上がり高さに基づいて，第２の回転速度を調節することができるので，基板外縁部の盛り上がりを適正な回転速度で除去し，さらに基板外縁部の膜厚を他の部分と同じ膜厚になるように調節することができる。
【００１１】
前記第３の回転速度で前記基板を回転させて行われる前記基板の処理工程は，基板の裏面に洗浄液を供給して当該基板の裏面を洗浄する工程と，当該基板を乾燥させる工程であってもよい。基板に塗布膜を形成する一連の処理では，基板上に塗布液の液膜が形成された後に，基板を回転させながら，当該塗布液により汚染された基板の裏面を洗浄，乾燥する処理が必要である。かかる洗浄，乾燥工程における回転速度を，前記第１の回転速度よりも遅い第３の回転速度にすることによって，基板上の液膜が遠心力によって基板外縁部側に移動し当該基板の外縁部が再び盛り上がることが抑制される。
【００１２】
発明者の実験によると，第３の回転速度が１００〜５００ｒｐｍの時に，基板上に最終的に形成される塗布膜の膜厚の均一性が最も確保されることが確認されている。したがって，前記第３の回転速度は，１００〜５００ｒｐｍであることがより好ましい。
【００１５】
また，前記膜厚を調節する工程において，基板の外縁部に塗布液の溶剤ミストを供給するようにしてもよく，かかる場合，基板外縁部の塗布液の粘性が低下するため，その後行われる高速回転において，基板外縁部の塗布液の盛り上がりをより効果的に除去することができる。
【００１６】
前記膜厚を調節する工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記溶剤ミストの供給量は，前記測定した盛り上がり高さに基づいて定めるようにしてもよい。このように，前記塗布液の盛り上がり高さに基づいて前記溶剤ミストの供給量を決定することによって，その後行われる高速回転によって最終的に到達する基板外縁部の膜厚を調節することができる。したがって，基板外縁部の膜厚を他の部分の膜厚に合わせ込むことができ，エッジカット幅をより狭くすることができる。
また，請求項７の発明によれば，基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と，その後，前記基板を第１の回転速度で回転させて，前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と，その後，前記第１の回転速度よりも速い３０００〜５０００ｒｐｍの第２の回転速度で前記基板を回転させる工程とを実行し，前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって，少なくとも前記第２の回転速度で基板を回転させる工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第２の回転速度を補正する膜形成方法を実行するための膜形成装置であって，基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと，基板を保持して基板を所定の速度で回転させるスピンチャックと，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定するために，基板の外周部を撮像するＣＣＤカメラと，前記ＣＣＤカメラで撮像した画像データを画像処理して，塗布液の盛り上がり高さの測定データを算出する画像処理コントローラと，前記吐出ノズル，前記スピンチャック及び前記ＣＣＤカメラの動作を制御する制御部と，塗布液の粘性，最終的な塗布液の膜厚，塗布液の盛り上がり高さ，第２の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている記憶部と，前記画像処理コントローラによって得られた前記盛り上がり高さの測定データを受け取り，前記記憶部の相関データに基づいて，最適な第２の回転速度を選択し，回転速度データを前記制御部に送信するメインコントローラと，を有することを特徴とする膜形成装置が提供される。
さらに，請求項８の発明によれば，基板に塗布液を塗布し，基板の回転によって前記塗布液を前記基板上に拡散させる工程と，その後，前記基板を第１の回転速度で回転させて，前記基板に塗布された塗布液の膜厚を調節する工程と，その後，前記第１の回転速度よりも速い３０００〜５０００ｒｐｍの第２の回転速度で前記基板を回転させる工程とを実行し，更にその後行われる基板の回転を伴う前記基板の処理工程を，前記第１の回転速度よりも遅い第３の回転速度で実行し，前記塗布液を基板上に拡散させる工程後であって，少なくとも前記第２の回転速度で基板を回転させる工程前に，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定し，前記測定した盛り上がり高さに基づいて前記第２の回転速度を補正する膜形成方法を実行するための膜形成装置であって，基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと，基板を保持して基板を所定の速度で回転させるスピンチャックと，基板の外縁部における塗布液の盛り上がり高さを測定するために，基板の外周部を撮像するＣＣＤカメラと，前記ＣＣＤカメラで撮像した画像データを画像処理して，塗布液の盛り上がり高さの測定データを算出する画像処理コントローラと，前記吐出ノズル，前記スピンチャック及び前記ＣＣＤカメラの動作を制御する制御部と，塗布液の粘性，最終的な塗布液の膜厚，塗布液の盛り上がり高さ，第２の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている記憶部と，前記画像処理コントローラによって得られた前記盛り上がり高さの測定データを受け取り，前記記憶部の相関データに基づいて，最適な第２の回転速度を選択し，回転速度データを前記制御部に送信するメインコントローラと，を有することを特徴とする膜形成装置が提供される。
【００１７】
【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。本実施の形態では，本発明の膜形成方法をレジスト塗布処理で具体化する。図１は，当該レジスト塗布処理が行われるレジスト塗布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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。該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，１つ以上であれば任意に選択可能である。
【００２２】
第１の処理装置群G1では，例えば図２に示すように，ウェハＷ上に膜としてのレジスト膜を形成するレジスト塗布装置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２段に配置されている。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２段に積み重ねられている。
【００２３】
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プリベーキング装置３３，３４，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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【００２７】
レジスト塗布装置１７は，図４に示すようにケーシング１７ａを有し，当該ケーシング１７ａ内にウェハＷの保持手段としてのスピンチャック６０を有する。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。
【００２８】
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ための回転機構６１を有している。回転機構６１は，例えばスピンチャッ６０の下方に設けられた例えばモータ等を備えた駆動部６２と，当該駆動部６２に電力を供給する電源６３と，電源６３の電圧を調節する制御部６４とを有している。制御部６４には，例えばレジスト塗布処理のプロセスに従ったウェハＷの回転速度に関するプログラムが組み込まれている。制御部６４は，当該プログラムに従って電源６３を調節し，駆動部６２への供給電力を操作することによって，スピンチャック６０の回転速度を変更することができる。したがって，レジスト塗布処理におけるウェハＷの回転速度は，スピンチャック６０の回転速度の変更に伴って変更され，ウェハＷは，各処理工程毎に所定の回転速度で回転される。
【００２９】
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等を受け止め，回収するカップ６５が設けられている。カップ６５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。カップ６５の下面には，回収したレジスト液等を排液する排液管６６とカップ６５内の雰囲気を排気する排気管６７とが設けられている。
【００３０】
ウェハＷにレジスト液を吐出するレジスト吐出ノズル６８は，カップ６５上方において，例えばホルダ６９に保持されている。ホルダ６９は，カップ６５外方からカップ６５内のウェハＷの中心部上方まで移動する図示しないアームによって保持されている。したがって，レジスト吐出ノズル６８は，ウェハＷの中心部上方まで移動し，ウェハＷの中心にレジスト液を吐出することができる。
【００３１】
レジスト吐出ノズル６８には，当該レジスト供給ノズル６８にレジスト液を供給するレジスト液供給装置７０が接続されており，当該レジスト液供給装置７０からのレジスト液の供給によって，レジスト吐出ノズル６８から所定量のレジスト液が所定のタイミングで吐出される。
【００３２】
また，ホルダ６９には，レジスト液の溶剤を吐出する溶剤吐出ノズル７１が保持されており，ウェハＷ上にレジスト液の溶剤を供給することができる。溶剤吐出ノズル７１は，溶剤供給装置７２に接続されており，当該溶剤供給装置７２からの溶剤の供給によって，溶剤吐出ノズル７１からウェハＷに向けてレジスト液の溶剤が吐出される。
【００３３】
カップ６５内であって，スピンチャック６０上のウェハＷの下方には，ウェハＷの裏面に洗浄液を供給する裏面洗浄ノズル７３が設けられている。裏面洗浄ノズル７３は，ウェハＷの裏面に向けられて設けられており，図示しない洗浄液供給源からの洗浄液がウェハＷの裏面に向けて所定のタイミングで噴出されるようになっている。
【００３４】
ケーシング１７ａの上面には，温度及び湿度が調節され，清浄化された気体をカップ６５内に供給する気体供給管７４が設けられており，ウェハＷの処理時に当該気体を供給し，カップ６５内を所定の雰囲気に維持すると共に，カップ６５内をパージすることができる。
【００３５】
次に，以上のように構成されているレジスト塗布装置１７で実施さ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。
【００３６】
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。そして，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。
【００３７】
レジスト塗布装置１７においてレジスト液が塗布されたウェハＷは，主搬送装置１３によってプリベーキング装置３３，エクステンション・クーリング装置４１に順次搬送され，さらにウェハ搬送体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，各装置で所定の処理が施される。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。
【００３８】
次に，レジスト塗布処理のプロセスを図５のフローに従って説明する。先ず前処理が終了したウェハＷが，主搬送装置１３によってレジスト塗布装置１７内に搬入され，スピンチャック６０上に吸着保持される。
【００３９】
次いで，カップ６５の外方で待機していたホルダ６９がウェハＷの中心上方まで移動し，溶剤吐出ノズル７１がウェハＷの中心部上方に位置される。溶剤吐出ノズル７１がウェハＷの上方に位置されると，回転機構６１によってウェハＷが，例えば１０００ｒｐｍ（図５中のＮは回転速度（ｒｐｍ）を示す）で回転され始め，溶剤吐出ノズル７１からは，所定量のレジスト液の溶剤がウェハＷの中心部に向けて吐出される（図５に示す工程Ｓ１）。ウェハＷの中心部に吐出された溶剤は，図６に示すように遠心力によってウェハＷ全面に拡散され，ウェハＷの濡れ性が向上される。なお，工程Ｓ１において，所定量の溶剤をウェハＷに吐出した後に，ウェハＷを１０００ｒｐｍで回転させ，当該溶剤をウェハＷ全面に拡散させるようにしてもよい。
【００４０】
ウェハＷ上の溶剤が拡散されると，レジスト吐出ノズル６８がウェハＷの中心部上方に移動される。そして，ウェハＷの回転速度が，例えば３０００ｒｐｍに上昇され，レジスト吐出ノズル６８からは，図７に示すようにウェハＷの中心部に向かってレジスト液が吐出される（工程Ｓ２）。ウェハＷの中心に供給されたレジスト液は，遠心力によってウェハＷの全面に拡散され，ウェハＷ上にレジスト液が液盛りされる。
【００４１】
ウェハＷ上に所定量のレジスト液が供給されると，レジスト液の吐出が停止され，次いで，例えば２秒間だけ５００ｒｐｍに回転速度が下げられる（工程Ｓ３）。その後，ウェハＷの回転速度が，例えば第１の回転速度としての２５００ｒｐｍに上昇される。このとき，図８に示すようにウェハＷ上の余分なレジスト液が遠心力によって振り切られる。この振り切りが所定時間，例えば１５秒間行われ，ウェハＷ上のレジスト液が，目標の膜厚になるように調節される（工程Ｓ４）。このとき，ウェハＷの外縁部では，図９に示すように表面張力等によってレジスト液の盛り上がりが発生する。また，この膜厚を調節する工程Ｓ４では，ウェハＷの回転によって，レジスト液中に含まれていた溶剤の蒸発が促進され，レジスト液がウェハＷ上で固まり始める。
【００４２】
その後，１５秒間の膜厚調節工程Ｓ４が終了すると，ウェハＷの回転速度が，例えば第１の回転速度よりより速い第２の回転速度としての４０００ｒｐｍに上昇され，ウェハＷが高速回転される（工程Ｓ５）。このときの高速回転は，少なくとも膜厚調節工程Ｓ４よりも短い時間，例えば約１秒間行われる。この高速回転によって，図１０に示すようにウェハＷの外縁部で固まりかけていたレジスト液が，強い遠心力によって飛散し，ウェハＷ外縁部の盛り上がりが除去されるので，盛り上がり高さが抑制される。
【００４３】
約１秒間の高速回転が終了すると，ウェハＷの回転速度が，例えば第１の回転速度よりも遅い第３の回転速度としての例えば５００ｒｐｍに減速され，裏面洗浄ノズル７３からウェハＷの裏面に洗浄液，例えばシンナーが供給される（工程Ｓ６）。このシンナーの供給によって，ウェハＷの裏面に付着したレジスト液が洗浄される。なお，工程Ｓ６では，ウェハＷ周縁部に対して細い線状のシンナーが噴出され，ウェハＷ外縁部のレジスト膜をカットするエッジカット処理を行われる。このときカットされる幅がエッジカット幅となる。その後，シンナーの供給が停止され，ウェハＷの回転が継続される。これにより，ウェハＷの裏面に付着したシンナーが振り切られ，シンナーで濡れたウェハＷが乾燥される（工程Ｓ７）。
【００４４】
所定時間，ウェハＷを乾燥させる乾燥工程Ｓ７が行われた後，ウェハＷの回転が停止され，その後，ウェハＷは，スピンチャック６０から主搬送装置１３に受け渡され，レジスト塗布装置１７から搬出される。これにより，一連のレジスト塗布処理が終了する。
【００４５】
以上の実施の形態では，レジスト液の膜厚を調節する工程Ｓ４が行われた後に，ウェハＷを高速回転させたので，ウェハＷの外縁部に溜まって固まり始めていたレジスト液が飛散され，ウェハＷ外縁部のレジスト液の盛り上がりを除去することができる。したがって，ウェハＷの外縁部においても，目標膜厚のレジスト膜が形成され，その結果エッジカット幅を狭くすることができる。
【００４６】
また，ウェハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄工程Ｓ６及び乾燥工程Ｓ７におけるウェハＷの回転速度を，前記第１の回転速度より遅い速度にしたので，ウェハＷ上のレジスト液が遠心力によってウェハＷ外縁部側に移動してウェハＷ外縁部が再度盛り上がることが抑制される。発明者の実験によると，図１１に示すように高速回転工程Ｓ５後のウェハＷの回転を５００ｒｐｍ以下にすることによって，最終的にウェハＷの中心部に形成されるレジスト膜とウェハＷ外縁部に形成されるレジスト膜との膜厚差が軽減されることが確認されている。また，ウェハＷの裏面を洗浄し，乾燥させる時間を短縮するためには，ウェハＷの回転速度は，できる限り大きい方が好ましい。以上の実施の形態では，ウェハＷの回転速度を５００ｒｐｍにしたので，レジスト膜の膜厚の均一性を確保しつつ，ウェハＷの裏面の洗浄，乾燥工程をより短時間で行うことができる。
【００４７】
なお，上述の裏面洗浄工程Ｓ６及び乾燥工程Ｓ７におけるウェハＷの回転速度は，第１の回転速度よりも遅い速度であれば，５００ｒｐｍでなくてもよい。例えば，図１１の実験結果から１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍの範囲の回転速度であってもレジスト膜の膜厚の均一性が改善される。また，高速回転工程Ｓ５のウェハＷの回転速度は，４０００ｒｐｍでなくてもよく，発明者の実験から例えば３０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍの範囲の回転速度であっても効果が認められる。
【００４８】
また，前記実施の形態のように裏面洗浄工程Ｓ６及び乾燥工程Ｓ７時の回転速度を５００ｒｐｍ以下にしても，遠心力によるレジスト液の外縁部への移動を完全に防止し，ウェハＷ外縁部の膜厚が上昇することを防止することはできない。そこで，高速回転工程Ｓ５の回転速度及び回転時間と，裏面洗浄工程Ｓ６及び乾燥工程Ｓ７の回転速度とを関連付けて，高速回転工程Ｓ５時に，裏面洗浄工程Ｓ６時等の膜厚上昇を見越してウェハＷ外縁部のレジスト液を飛散させるようにしてもよい。すなわち，高速回転工程Ｓ５時に，ウェハＷの外縁部の膜厚が目標膜厚よりも裏面洗浄工程Ｓ６及び洗浄工程Ｓ７時の膜厚上昇分だけ薄くなるようにウェハＷを回転させる。例えば，高速回転工程Ｓ５を，５０００ｒｐｍの回転速度で２秒間行う。これによって，図１２に示すようにウェハＷ外縁部の膜厚が目標膜厚よりも低下される。その後，裏面洗浄工程Ｓ６及び乾燥工程Ｓ７が，例えば５００ｒｐｍで行われ，図１３に示すように遠心力によってウェハＷ外縁部の膜厚が上昇されて，目標膜厚に近づけられる。これによって，最終的にウェハＷ外縁部上に形成されるレジスト膜の膜厚が，目標膜厚により近づけられ，その結果エッジカット幅をより狭くすることができる。
【００４９】
以上の実施の形態では，高速回転工程Ｓ５の回転速度は，予め設定された速度であったが，高速回転工程Ｓ５前に，ウェハＷ外縁部のレジスト液の盛り上がり高さに基づいて補正するようにしてもよい。以下，かかる場合の一例を説明する。
【００５０】
図１４に示すように，ホルダ６９には，ウェハＷ外縁部のレジスト液の盛り上がり高さを測定するためのＣＣＤカメラ８０が取り付けられる。ＣＣＤカメラ８０で撮影した画像データは，画像処理コントローラ８１に送信されるようになっている。画像処理コントローラ８１では，受信した画像データからウェハＷ表面のレジスト膜の凹凸を認識し，当該凹凸を色の階調により区分けして，膜厚の高さを判別できるように画像処理される。さらに画像処理コントローラ８１では，前記色の階調に従って，ウェハＷ外縁部の盛り上がり始めの特異点が検出され，当該特異点における膜厚と最も盛り上がった頂上点における膜厚との差によって盛り上がり高さが求められる。
【００５１】
画像処理コントローラ８１で求められた盛り上がり高さの測定データは，メインコントローラ８２に送信されるようになっている。また，メインコントローラ８２のための記憶部８３には，予め，レジスト液の粘性，最終的なレジスト膜の膜厚，盛り上がり高さ，高速回転工程Ｓ５時の回転速度及び回転時間に関する相関データが記憶されている。当該相関データは，例えば高速回転工程Ｓ５後のウェハＷ外縁部の盛り上がりが最小になるときの，高速回転工程Ｓ５時の回転速度と測定時の盛り上がり高さとの関係を示すデータである。そして，盛り上がり高さの測定データを受け取ったメインコントローラ８２は，前記相関データに基づき，最適な高速回転工程Ｓ５時の回転速度を選択し，その回転速度データを回転機構６１の制御部６４に送信することができる。
【００５２】
そして，例えばレジスト液供給工程Ｓ２が終了すると，ホルダ６９が移動し，ＣＣＤカメラ８０がウェハＷ外縁部の上方に位置される。そして，膜厚調節工程Ｓ４時に，ＣＣＤカメラ８０によるウェハＷ外縁部の撮影が行われ，その画像データが画像処理コントローラ８１に送信される。画像処理コントローラ８１では，上述したように画像処理され，それによって算出された盛り上がり高さの測定データは，メインコントローラ８２に送信される。メインコントローラ８２では，前記相関データに基づき，最適の高速回転工程Ｓ５時の回転速度が選択され，その回転速度データが制御部６４に送信される。制御部６４では，予め設定されていた高速回転工程Ｓ５時の回転速度が前記選択された回転速度に補正される。そして，高速回転工程Ｓ５時には，当該補正後の回転速度によってウェハＷが回転され，盛り上がり部分が除去される。
【００５３】
こうすることによって，高速回転工程Ｓ５時に，ウェハＷがより適切な速度で回転され，最終的なウェハＷ外縁部の膜厚が他の部分の膜厚に揃えられ，エッジカット幅をより狭くすることができる。
【００５４】
なお，ＣＣＤ８０カメラによる撮影は，レジスト液供給工程Ｓ２後であって，高速回転工程Ｓ５前であれば，いつでもよい。例えばレジスト液供給工程Ｓ２が終了し，ウェハＷが一旦５００ｒｐｍに低下される工程Ｓ３時であってもよい。
【００５５】
また，以上の実施の形態で記載した膜厚調節工程Ｓ４において，ウェハＷの外縁部にレジスト液の溶剤ミストを供給するようにしてもよい。例えば図１５に示すように，ウェハＷの外縁部上方に移動可能なノズルアーム１００に，溶剤ミスト供給ノズル１０１が取付けられる。溶剤ミスト供給ノズル１０１から供給される溶剤ミストの供給流量，供給時間等は，供給制御部１０２で制御されている。そして，膜厚調節工程Ｓ４時にウェハＷの外縁部に向けて，所定量の溶剤ミストが供給される。こうすることにより，ウェハＷ外縁部におけるレジスト液の粘性が低下するので，その後行われる高速回転工程Ｓ５においてウェハＷ外縁部の盛り上がり部分の飛散が好適に行われる。なお，溶剤ミスト供給ノズル１０１は，溶剤ミストを所定の圧力で噴霧する溶剤ミスト噴霧ノズルであってもよい。
【００５６】
さらに，前記溶剤ミストの供給量を，ウェハＷ外縁部のレジスト液の盛り上がり高さに基づいて定めるようにしてもよい。かかる場合，例えば上述したＣＣＤカメラ８０，画像処理コントローラ８１によって盛り上がり高さが測定され，当該測定データがメインコントローラ８２に送信される。メインコントローラ８２のための記憶部８３には，予めレジスト液の粘度，盛り上がり高さ及び溶剤ミストの供給時間の相関データを記憶させておき，メインコントローラ８２は，測定データと当該相関データから好ましい溶剤ミストの供給時間を選択する。当該選択された供給時間データは，供給制御部１０２に送信され，溶剤ミストの供給時間が変更される。こうすることによって，溶剤ミストの供給量が変更され，ウェハＷ外縁部のレジスト液の粘性が制御できる。したがって，高速回転工程Ｓ５時の盛り上がり部分の飛散量が制御できるので，高速回転工程Ｓ５終了時にウェハＷ外縁部の膜厚を他の部分の膜厚により近づけることができる。
【００５７】
なお，溶剤ミストの供給量を変更するためのパラメータは，供給時間に限らず，供給流量，供給圧力等であってもよい。また，溶剤ミスト供給ノズル１００を取り付けるノズルアームは，図１６に示すようにエッジカットノズル１１５を保持するためのノズルアーム１１６であってもよい。エッジカットノズル１１５は，径の小さい噴出口からウェハＷの周縁部に対して細い線状のシンナーを噴出し，製品として利用されないウェハＷ周縁部のレジスト膜をカットするためのものである。
【００５８】
以上の実施の形態は，本発明をレジスト膜を形成する膜形成方法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膜の形成方法等にも適用できる。また，本発明は，ウェハＷ以外の基板例えばＬＣＤ基板，マスク基板，レクチル基板等の膜形成方法にも適用される。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば，基板の外縁部の盛り上がりを抑制できるので，基板外縁部のエッジカット幅が狭められ，製品化できる面積が増大する。
【図面の簡単な説明】
【符号の説明】
【図１】実施の形態にかかるレジスト膜の膜形成方法が実施さ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示す縦断面の説明図である。
【図５】ウェハのレジスト塗布処理のプロセスを示すフローである。
【図６】溶剤吐出ノズルからウェハに溶剤が供給されている状態を示す斜視図である。
【図７】レジスト吐出ノズルからウェハにレジスト液が供給されている状態を示す斜視図である。
【図８】ウェハ上のレジスト液の膜厚が調節されている状態を示すウェハの斜視図である。
【図９】レジスト液がウェハ外縁部において盛り上がった状態を示すウェハの縦断面の説明図である。
【図１０】ウェハが高速回転されているときの状態を示すウェハの縦断面の説明図である。
【図１１】裏面洗浄工程時の回転速度と，ウェハ中心部とウェハ外縁部との膜厚差との関係を示すグラフである。
【図１２】高速回転工程の回転速度を上昇させた場合のレジスト液の状態を示すウェハの縦断面の説明図である。
【図１３】図１２の場合において，裏面洗浄工程を行った後の最終的なレジスト液の状態を示すウェハの縦断面の説明図である。
【図１４】ＣＤＤカメラを取り付けた場合のレジスト塗布装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図１５】ウェハの外縁部の溶剤ミストを供給する場合のウェハ等の構成を示す説明図である。
【図１６】溶剤ミスト供給ノズルをエッジカットノズルのノズルアームで保持する場合のウェハ等の構成を示す説明図である。
【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
６０    スピンチャック
６１    回転機構
６８    レジスト吐出ノズル
Ｗ    ウェハ
【図１】
0004252740.tif 000002
【図２】
0004252740.tif 000003
【図３】
0004252740.tif 000004
【図４】
0004252740.tif 000005
【図５】
0004252740.tif 000006
【図６】
0004252740.tif 000007
【図７】
0004252740.tif 000008
【図８】
0004252740.tif 000009
【図９】
0004252740.tif 000010
【図１０】
0004252740.tif 000011
【図１１】
0004252740.tif 000012
【図１２】
0004252740.tif 000013
【図１３】
0004252740.tif 000014
【図１４】
0004252740.tif 000015
【図１５】
0004252740.tif 000016
【図１６】
0004252740.tif 000017