(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に有機溶剤を含む塗布液を塗布する方法であって、
基板の中心部に第１の表面張力を有する処理液を供給する第１の工程と、
その後、前記第１の工程で供給された処理液の中心部に、前記第１の表面張力よりも低い第２の表面張力を有する、塗布液の溶剤を前記処理液の外側に流れ出ないようにしながら供給する第２の工程と、
その後、基板を回転させながら、前記第２の工程で供給された溶剤の中心部に塗布液を供給し、前記処理液が前記溶剤よりも拡散方向前方で基板上を拡散するように、前記処理液と前記溶剤をこの順で基板上に拡散させて、前記塗布液を基板上の全面に拡散させる第３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１の工程と前記第２の工程は、それぞれ基板を５０ｒｐｍ以下の回転数で回転させながら行われ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１の工程において、基板上の全面に前記処理液が拡散しないように、基板の中心部に前記処理液を供給することを特徴とする、請求項１又は２に記載の塗布処理方法。
【請求項４】
基板上に前記塗布液を塗布する前に、検査用基板上に塗布液の溶剤を供給した後、検査用基板を回転させながら、前記検査用基板上に供給された溶剤の中心部に塗布液を供給し、検査用基板上における前記塗布液の拡がり方を確認して、
前記塗布液が検査用基板の同心円状に拡散していないと確認された場合に、請求項１〜３のいずれかに記載の方法を実施することを特徴とする、塗布処理方法。
【請求項５】
前記塗布液の拡がり方と、当該塗布液の拡がり方を確認する際に用いられた前記塗布液及び前記溶剤の組合せとの関係は保存され、
以後、基板上に供給される塗布液と溶剤の組合せが、前記保存された組合せと同一であって、前記塗布液の拡がり方が検査用基板の同心円状に拡散していない場合に、請求項１〜３のいずれかに記載の方法を実施し、
基板上に供給される塗布液と溶剤との組合せが、前記保存された組合せと同一でない場合に、請求項４に記載の方法を実施することを特徴とする、塗布処理方法。
【請求項６】
前記塗布液の拡がり方の確認は、前記基板上の塗布液の画像を取得することによって行うことを特徴とする、請求項４又は５に記載の塗布処理方法。
【請求項７】
前記処理液は、純水又はガンマブチルラクトンであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の塗布処理方法。
【請求項８】
請求項１〜７の塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項１０】
基板上に有機溶剤を含む塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
基板に第１の表面張力を有する処理液を供給する処理液ノズルと、
基板に、前記第１の表面張力よりも低い第２の表面張力を有する、塗布液の溶剤を供給する溶剤ノズルと、
基板に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
基板を保持して基板を所定の速度で回転させる回転保持部と、
基板の中心部に第１の表面張力を有する処理液を供給する第１の工程と、その後、前記第１の工程で供給された処理液の中心部に、前記第１の表面張力よりも低い第２の表面張力を有する、塗布液の溶剤を前記処理液の外側に流れ出ないようにしながら供給する第２の工程と、その後、基板を回転させながら、前記第２の工程で供給された溶剤の中心部に塗布液を供給し、前記処理液が前記溶剤よりも拡散方向前方で基板上を拡散するように、前記処理液と前記溶剤をこの順で基板上に拡散させて、前記塗布液を基板上の全面に拡散させる第３の工程と、を実行するように前記処理液ノズル、前記溶剤ノズル、前記塗布液ノズル及び前記回転保持部を制御する制御部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１の工程と前記第２の工程がそれぞれ基板を５０ｒｐｍ以下の回転数で回転させながら行われるように前記回転保持部を制御することを特徴とする、請求項１０に記載の塗布処理装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１の工程において、基板上の全面に前記処理液が拡散しないように前記処理液ノズル及び前記回転保持部を制御することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の塗布処理装置。
【請求項１３】
前記制御部は、基板上に前記塗布液を塗布する前に、検査用基板上に塗布液の溶剤を供給した後、検査用基板を回転させながら、前記検査用基板上に供給された溶剤の中心部に塗布液を供給し、検査用基板上における前記塗布液の拡がり方を確認して、前記塗布液が検査用基板の同心円状に拡散していないと確認された場合に、請求項１０〜１２のいずれかに記載の制御を行うことを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項１４】
前記制御部には、前記塗布液の拡がり方と、当該塗布液の拡がり方を確認する際に用いられた前記塗布液及び前記溶剤の組合せとの関係が保存され、前記制御部は、以後、基板上に供給される塗布液と溶剤の組合せが、前記保存された組合せと同一であって、前記塗布液の拡がり方が検査用基板の同心円状に拡散していない場合に、請求項１０〜１２のいずれかに記載の制御を行い、基板上に供給される塗布液と溶剤との組合せが、前記保存された組合せと同一でない場合に、請求項１３に記載の制御を行うことを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項１５】
前記回転保持部に保持された基板の上方に設けられ、当該基板表面の画像を撮像する撮像部をさらに有し、
前記制御部は、前記基板上の塗布液の画像を取得するように前記撮像部を制御し、前記塗布液の拡がり方を確認することを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の塗布処理装置。
【請求項１６】
前記処理液は、純水又はガンマブチルラクトンであることを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれかに記載の塗布処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板上に有機溶剤を含む塗布液を塗布する塗布処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び塗布処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成されている。
【０００３】
上述したレジスト塗布処理では、回転中のウェハの表面上の中心部にノズルからレジスト液を供給し、遠心力によりウェハ上でレジスト液を拡散することよってウェハの表面にレジスト液を塗布する、いわゆるスピン塗布法が多く用いられている。
【０００４】
また、このスピン塗布法において、例えばレジスト液を供給する前に、ウェハ上にレジスト液の溶剤を供給することで、レジスト液を拡散させやすくする、いわゆるプリウェットが行われている。しかしながら、プリウェットを行った場合、レジスト液がウェハの同心円状に拡散せずに、ウェハの周辺部にレジスト液が外側方向に不規則にスジ状に拡散し、先鋭化した長いスジが放射線状に出現することがあった。
【０００５】
そこで、このプリウェットを改善し、レジスト液を均一に塗布する方法として、例えばウェハ表面に、レジスト液の溶剤とその溶剤の揮発を抑制する揮発抑制物質との混合液を供給し、この混合液をウェハ上の全面に拡散させた後、ウェハを回転させながらウェハの中央部にレジスト液を供給し、当該レジスト液をウェハ上の全面に拡散させる方法が開示されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５９８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の方法では、揮発抑制物質には例えば水が含まれているため、ウェハ上にレジスト液を供給した際、レジスト液と水が反応してレジスト液が固化することがある。このようにレジスト液が固化した部分がレジスト液中に残存すると、その後形成されるレジストパターンの欠陥となってしまう。特に近年、半導体デバイスの微細化が進み、レジストパターンの微細化が図られているため、レジスト液が固化した部分は欠陥として顕著に現れる。したがって、かかる欠陥を抑制するために、従来の方法においてレジスト液が固化した部分をウェハ外に追い出す必要があるが、これには多量のレジスト液の供給を必要としていた。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上に有機溶剤を含む塗布液を塗布する際に、基板面内において塗布液を均一に塗布しつつ、塗布液の供給量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に有機溶剤を含む塗布液を塗布する方法であって、基板の中心部に第１の表面張力を有する処理液を供給する第１の工程と、その後、前記第１の工程で供給された処理液の中心部に、前記第１の表面張力よりも低い第２の表面張力を有する、塗布液の溶剤を前記処理液の外側に流れ出ないようにしながら供給する第２の工程と、その後、基板を回転させながら、前記第２の工程で供給された溶剤の中心部に塗布液を供給し、前記処理液が前記溶剤よりも拡散方向前方で基板上を拡散するように、前記処理液と前記溶剤をこの順で基板上に拡散させて、前記塗布液を基板上の全面に拡散させる第３の工程と、を有することを特徴としている。
なお、前記第１の工程と前記第２の工程は、それぞれ基板を５０ｒｐｍ以下の回転数で回転させながら行われてもよい。
【００１０】
本発明によれば、第１の工程で基板上に供給される処理液は、その後第２の工程で処理液上に供給される溶剤よりも表面張力が高いので、処理液は溶剤の拡散を抑え、処理液は溶剤よりも常に拡散方向前方（基板径方向の前方）で基板上を拡散する。また、処理液は表面張力が高いので、第１の工程で基板上に供給される処理液は、基板の同心円状に拡散する。そうすると、処理液と溶剤はこの順で基板の同心円状に拡散する。その後、第３の工程において溶剤上に塗布液を供給しているので、溶剤に先導されて塗布液が基板上を円滑に拡散する。したがって、処理液、溶剤、塗布液がこの順で基板の同心円状に拡散し、かつ塗布液は溶剤に先導されて基板上を円滑に拡散する。これによって、基板面内において塗布液を均一に塗布することができ、また従来のように塗布液が基板の同心円状に拡散しない場合と比べて、塗布液の供給量を低減することができる。さらに、処理液と塗布液との間には溶剤が介在しているので、塗布液が処理液に混合されることがない。したがって、例えば処理液に純水を用いた場合でも、従来のように塗布液が固化するのを抑制することができ、塗布液の供給量をさらに低減することができる。
【００１１】
前記第１の工程において、基板上の全面に前記処理液が拡散しないように、基板の中心部に前記処理液を供給してもよい。
【００１２】
基板上に前記塗布液を塗布する前に、検査用基板上に塗布液の溶剤を供給した後、検査用基板を回転させながら、前記検査用基板上に供給された溶剤の中心部に塗布液を供給し、検査用基板上における前記塗布液の拡がり方を確認して、前記塗布液が検査用基板の同心円状に拡散していないと確認された場合に、前記第１の工程〜第３の工程を実施してもよい。
【００１３】
前記塗布液の拡がり方と、当該塗布液の拡がり方を確認する際に用いられた前記塗布液及び前記溶剤の組合せとの関係は保存され、以後、基板上に供給される塗布液と溶剤の組合せが、前記保存された組合せと同一であって、前記塗布液の拡がり方が検査用基板の同心円状に拡散していない場合に、前記第１の工程〜第３の工程を実施し、基板上に供給される塗布液と溶剤との組合せが、前記保存された組合せと同一でない場合に、前記検査用基板上の塗布液の拡がり方を確認した後、前記第１の工程〜第３の工程を実施してもよい。
【００１４】
前記塗布液の拡がり方の確認は、前記基板上の塗布液の画像を取得することによって行ってもよい。
また、前記処理液は、純水又はガンマブチルラクトンであってもよい。
【００１５】
別な観点による本発明によれば、前記塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるために、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００１６】
また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【００１７】
さらに別な観点による本発明は、基板上に有機溶剤を含む塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板に第１の表面張力を有する処理液を供給する処理液ノズルと、基板に、前記第１の表面張力よりも低い第２の表面張力を有する、塗布液の溶剤を供給する溶剤ノズルと、基板に塗布液を供給する塗布液ノズルと、基板を保持して基板を所定の速度で回転させる回転保持部と、基板の中心部に第１の表面張力を有する処理液を供給する第１の工程と、その後、前記第１の工程で供給された処理液の中心部に、前記第１の表面張力よりも低い第２の表面張力を有する、塗布液の溶剤を前記処理液の外側に流れ出ないようにしながら供給する第２の工程と、その後、基板を回転させながら、前記第２の工程で供給された溶剤の中心部に塗布液を供給し、前記処理液が前記溶剤よりも拡散方向前方で基板上を拡散するように、前記処理液と前記溶剤をこの順で基板上に拡散させて、前記塗布液を基板上の全面に拡散させる第３の工程と、を実行するように前記処理液ノズル、前記溶剤ノズル、前記塗布液ノズル及び前記回転保持部を制御する制御部と、を有することを特徴としている。
なお、前記制御部は、前記第１の工程と前記第２の工程がそれぞれ基板を５０ｒｐｍ以下の回転数で回転させながら行われるように前記回転保持部を制御してもよい。
【００１８】
前記制御部は、前記第１の工程において、基板上の全面に前記処理液が拡散しないように前記処理液ノズル及び前記回転保持部を制御してもよい。
【００１９】
前記制御部は、基板上に前記塗布液を塗布する前に、検査用基板上に塗布液の溶剤を供給した後、検査用基板を回転させながら、前記検査用基板上に供給された溶剤の中心部に塗布液を供給し、検査用基板上における前記塗布液の拡がり方を確認して、前記塗布液が検査用基板の同心円状に拡散していないと確認された場合に、前記第１の工程〜第３の工程を実行するように前記処理液ノズル、前記溶剤ノズル、前記塗布液ノズル及び前記回転保持部を制御してもよい。
【００２０】
前記制御部には、前記塗布液の拡がり方と、当該塗布液の拡がり方を確認する際に用いられた前記塗布液及び前記溶剤の組合せとの関係が保存され、前記制御部は、以後、基板上に供給される塗布液と溶剤の組合せが、前記保存された組合せと同一であって、前記塗布液の拡がり方が検査用基板の同心円状に拡散していない場合に、前記第１の工程〜第３の工程を実行し、基板上に供給される塗布液と溶剤との組合せが、前記保存された組合せと同一でない場合に、前記検査用基板上の塗布液の拡がり方を確認した後、前記第１の工程〜第３の工程を実行するように前記処理液ノズル、前記溶剤ノズル、前記塗布液ノズル及び前記回転保持部を制御してもよい。
【００２１】
前記回転保持部に保持された基板の上方に設けられ、当該基板表面の画像を撮像する撮像部をさらに有し、前記制御部は、前記基板上の塗布液の画像を取得するように前記撮像部を制御し、前記塗布液の拡がり方を確認してもよい。
また、前記処理液は、純水又はガンマブチルラクトンであってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、基板上に有機溶剤を含む塗布液を塗布する際に、基板面内において塗布液を均一に塗布しつつ、塗布液の供給量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の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としてのレジスト塗布装置１の構成の概略を示す説明図であり、図２は、レジスト塗布装置１の構成の概略を示す横断面図である。なお、本実施の形態において、塗布液として有機溶剤を含むレジスト液、例えばＡｒＦ用レジストが用いられる。
【００２４】
レジスト塗布装置１は、図１に示すように処理容器１０を有し、その処理容器１０内の中央部には、基板としてのウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてのスピンチャック２０が設けられている。スピンチャック２０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック２０上に吸着保持できる。
【００２５】
スピンチャック２０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構２１を有し、そのチャック駆動機構２１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構２１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック２０は上下動可能になっている。
【００２６】
スピンチャック２０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ２２が設けられている。カップ２２の下面には、回収した液体を排出する排出管２３と、カップ２２内の雰囲気を排気する排気管２４が接続されている。
【００２７】
図２に示すようにカップ２２のＸ方向負方向（図２の下方向）側には、Ｙ方向（図２の左右方向）に沿って延伸するレール３０が形成されている。レール３０は、例えばカップ２２のＹ方向負方向（図２の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図２の右方向）側の外方まで形成されている。レール３０には、例えば３本のアーム３１、３２、３３が取り付けられている。
【００２８】
第１のアーム３１には、図１及び図２に示すようにレジスト液を供給する塗布液ノズルとしてのレジスト液ノズル３４が支持されている。第１のアーム３１は、図２に示すノズル駆動部３５により、レール３０上を移動自在である。これにより、レジスト液ノズル３４は、カップ２２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部３６からカップ２２内のウェハＷの中心部上方まで移動できる。また、第１のアーム３１は、ノズル駆動部３５によって昇降自在であり、レジスト液ノズル３４の高さを調整できる。
【００２９】
レジスト液ノズル３４には、図１に示すように、レジスト液供給源３７に連通する供給管３８が接続されている。レジスト液供給源３７内には、レジスト液が貯留されている。供給管３８には、レジスト液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群３９が設けられている。
【００３０】
第２のアーム３２には、レジスト液の溶剤を供給する溶剤ノズル４０が支持されている。第２のアーム３２は、図２に示すノズル駆動部４１によってレール３０上を移動自在となっている。これにより、溶剤ノズル４０は、カップ２２のＹ方向正方向側の外側に設けられた待機部４２から、カップ２２内のウェハＷの中心部上方を通って、カップ２２のＹ方向負方向側の外側に設けられた待機部４３まで移動することができる。待機部４２は、カップ２２のＸ方向負方向側の外側と待機部３６との間に設けられている。また、ノズル駆動部４１によって、第２のアーム３２は昇降自在であり、溶剤ノズル４０の高さを調節できる。なお、レジスト液の溶剤としては、例えばＯＫ７３シンナー（東京応化工業株式会社製品）が用いられる。
【００３１】
溶剤ノズル４０には、図１に示すように溶剤供給源４４に連通する供給管４５が接続されている。溶剤供給源４４内には、レジスト液の溶剤が貯留されている。供給管４５には、溶剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群４６が設けられている。
【００３２】
第３のアーム３３には、溶剤よりも表面張力が高い処理液、例えば純水を供給する、処理液ノズルとしての純水ノズル４７が支持されている。第３のアーム３３は、図２に示すノズル駆動部４８によってレール３０上を移動自在となっている。これにより、純水ノズル４７を、溶剤ノズル４０の待機部４３のＹ方向負方向側に設けられた待機部４９から、カップ２２内のウェハＷの中心部上方まで移動することができる。また、ノズル駆動部４８によって、第３のアーム３３は昇降自在であり、純水ノズル４７の高さを調節できる。
【００３３】
純水ノズル４７には、図１に示すように純水供給源５０に連通する供給管５１が接続されている。純水供給源５０内には、純水が貯留されている。供給管５１には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群５２が設けられている。
【００３４】
なお、以上の構成では、レジスト液を供給するレジスト液ノズル３４、溶剤を供給する溶剤ノズル４０、純水を供給する純水ノズル４７は別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、レジスト液ノズル３４、溶剤ノズル４０、純水ノズル４７のそれぞれの移動と供給タイミングを制御してもよい。
【００３５】
上述のスピンチャック２０の回転動作と上下動作、ノズル駆動部３５によるレジスト液ノズル３４の移動動作、供給機器群３９によるレジスト液ノズル３４からのレジスト液の供給動作、ノズル駆動部４１による溶剤ノズル４０の移動動作、供給機器群４６による溶剤ノズル４０の溶剤の供給動作、ノズル駆動部４８による純水ノズル４７の移動動作、供給機器群５２による純水ノズル４０の純水の供給動作、などの駆動系の動作は、制御部６０により制御されている。制御部６０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、レジスト塗布装置１におけるレジスト塗布処理を実現できる。なお、レジスト塗布装置１におけるレジスト塗布処理を実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの記憶媒体Ｈに記憶されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部６０にインストールされたものが用いられている。
【００３６】
次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置１で行われる塗布処理プロセスについて説明する。図３は、レジスト塗布装置１における塗布処理プロセスの主な工程を示すフローチャートである。図４は、塗布処理プロセスの各工程におけるウェハＷの回転数と、純水、溶剤及びレジスト液の供給タイミングを示すグラフである。図５及び図６は、塗布処理プロセスの各工程におけるウェハＷ上の液膜の状態を模式的に示している。なお、図４におけるプロセスの時間の長さは、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の時間の長さに対応していない。
【００３７】
レジスト塗布装置１に搬入されたウェハＷは、先ず、スピンチャック２０に吸着保持される。続いて第３のアーム３３により待機部４９の純水ノズル４７がウェハＷの中心部の上方まで移動する。このとき、溶剤ノズル４０は待機部４２に待機し、レジスト液ノズル３４は待機部３６に待機している。次に、ウェハＷを停止させた状態で、図５（ａ）に示すように純水ノズル４７からウェハＷの中心部に純水Ｐが供給される（図３及び図４の工程Ｓ１）。純水Ｐは、図６（ａ）に示すようにウェハＷ上の全面に拡散しないように供給される。このウェハＷ上に供給された純水Ｐは、表面張力が高いため、ウェハＷの同心円状に拡散する。
【００３８】
純水Ｐの供給が終了すると、純水ノズル４７がウェハＷの中心部上方から待機部４９に移動する。同時に、第２のアーム３２により待機部４２の溶剤ノズル４０がウェハＷの中心部上方まで移動する。
【００３９】
その後、ウェハＷを停止させた状態で、図５（ｂ）に示すように溶剤ノズル４０からウェハＷ上の純水Ｐの中心部に溶剤Ｑが供給される（図３及び図４の工程Ｓ２）。溶剤Ｑは、純水Ｐよりも表面張力が低いため、図６（ｂ）に示すように純水Ｐよりも常に拡散方向（図中の矢印）の後方でウェハＷ上を拡散する。すなわち、溶剤Ｑが純水Ｐを超えてウェハＷ上を拡散することがない。
【００４０】
溶剤Ｑの供給が終了すると、溶剤ノズル４０がウェハＷの中心部上方から待機部４３に移動する。同時に、第１のアーム３１により待機部３６のレジスト液ノズル３４がウェハＷの中心部上方まで移動する。また、溶剤Ｑの供給の終了と同時に、図４に示すようにウェハＷを加速回転させる。
【００４１】
ウェハＷの回転数が第１の回転数である例えば１０００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ、本実施の形態においては１０００ｒｐｍに達した際に、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すようにレジスト液ノズル３４から溶剤Ｑ上にレジスト液Ｒの供給を開始する（図３及び図４の工程Ｓ３）。
【００４２】
その後、ウェハＷを第２の回転数である例えば２０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ、本実施の形態においては３６００ｒｐｍの回転数まで加速回転させ、その後、第２の回転数でウェハＷを回転させる。この間、図５（ｄ）に示すようにレジスト液Ｒはレジスト液ノズル３４から供給され続けている。このようにウェハＷを第２の回転数で高速回転させた場合、図６（ｄ）に示すように、純水Ｐと溶剤ＱはウェハＷ上を拡散し、レジスト液Ｒは溶剤Ｑに先導されてウェハＷ上を拡散する（図３及び図４の工程Ｓ４）。この溶剤Ｑによってレジスト液はウェハＷ上を拡散しやすくなり、レジスト液ＲはウェハＷ上の全面を円滑かつ均一に拡散することができる。また、純水Ｐ、溶剤Ｑ及びレジスト液Ｒはこの順でウェハＷの同心円状に拡散し、レジスト液Ｒが純水Ｐと混合することがない。
【００４３】
レジスト液ＲがウェハＷ上の全面に拡散すると、図４に示すようにウェハＷの回転を第３の回転数である例えば５０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、本実施の形態においては１００ｒｐｍまで減速させる。そして、このようにウェハＷが第３の回転数で回転中、ウェハＷ上のレジスト液Ｒに中心へ向かう力が作用し、図５（ｅ）及び図６（ｅ）に示すようにウェハＷ上のレジスト液Ｒの膜厚が調整される（図３及び図４の工程Ｓ５）。
【００４４】
ウェハＷ上のレジスト液Ｒの膜厚が調整されると、図４に示すようにウェハＷの回転を第４の回転数である例えば１０００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ、本実施の形態においては１２５０ｒｐｍまで加速させる。そして、このようにウェハＷが第４の回転数で回転中に、図５（ｆ）及び図６（ｆ）に示すように、ウェハＷの全面に拡散したレジスト液Ｒは乾燥され、レジスト膜Ｆが形成される（図３及び図４の工程Ｓ６）。
【００４５】
以上の実施の形態によれば、ウェハＷ上に純水Ｐが供給された後、当該純水Ｐ上に、純水Ｐよりも表面張力が低い溶剤Ｑが供給されるので、純水Ｐは溶剤Ｑの拡散を抑え、溶剤Ｑよりも常に拡散方向前方でウェハＷ上を拡散する。また、純水Ｐは表面張力が高いので、ウェハＷの中心部に供給された純水Ｐは、ウェハＷの同心円状に拡散する。そうすると、純水Ｐと溶剤Ｑはこの順で基板の同心円状に拡散する。その後、溶剤Ｑ上にレジスト液Ｒを供給しているので、溶剤Ｑに先導されてレジスト液ＲがウェハＷ上を円滑に拡散する。これによって、ウェハＷ面内においてレジスト液Ｒを均一に塗布することができる。また、純水Ｐ、溶剤Ｑ、レジスト液Ｒはこの順でウェハＷの同心円状に拡散することができるので、例えば従来のようにレジスト液がウェハの同心円状に拡散しない場合と比べて、レジスト液Ｒの供給量を低減できる。
【００４６】
さらに、純水Ｐとレジスト液Ｒとの間には溶剤Ｑが介在しているので、レジスト液Ｒが純水Ｐに混合されることがない。したがって、従来のように純水によってレジスト液が固化するのを抑制することができ、レジスト液Ｒの供給量をさらに低減することができる。なお、発明者らが本実施の形態の塗布処理方法でウェハＷにレジスト液Ｒを供給したところ、従来の塗布処理方法と比較して、レジスト液Ｒの供給量を約半分に低減できることが分かった。
【００４７】
また、ウェハＷ上の全面に純水Ｐが拡散しないように、ウェハＷの中心部に純水Ｐを供給しているので、その後溶剤Ｑ、レジスト液Ｒが順にウェハＷ上に供給されても、溶剤Ｑとレジスト液Ｒを確実に純水Ｐの拡散方向後方で拡散させることができる。これによって、レジスト液Ｒを確実にウェハＷの同心円状に拡散させることができる。
【００４８】
また、レジスト液ＲがウェハＷ上の全面に拡散した後、ウェハＷを低速の第３の回転数で回転させているので、ウェハＷ上のレジスト液Ｒに中心へ向かう力が作用し、レジスト液Ｒの膜厚を調整することができる。
【００４９】
なお、以上の実施の形態では、処理液として純水Ｐを用いた場合について説明したが、処理液として表面張力が溶剤Ｑよりも高い液材、例えばガンマブチルラクトンなどを用いてもよい。また、塗布液としてのレジスト液Ｒには、ＫｒＦレジスト、ＥＵＶレジストなどを用いてもよい。さらに、有機溶剤を含む塗布液としてレジスト液Ｒを用いた場合について説明したが、塗布液として例えば下部反射防止膜（ＢＡＲＣ：Ｂｏｔｔｏｍ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ）を用いてもよい。
【００５０】
以上の実施の形態においては、工程Ｓ１と工程Ｓ２において、ウェハＷを停止させた状態で、純水Ｐと溶剤ＱをウェハＷ上に供給していたが、ウェハＷを例えば５０ｒｐｍ以下の回転数で低速回転させてもよい。かかる場合、ウェハＷの低速回転によって、純水Ｐに遠心力がかかり、この純水Ｐの周辺部を中心部に比べて高くし、純水Ｐの表面を中心部が下方に窪んだ状態にさせることができる。そうすると、その後純水Ｐの中心部に溶剤Ｑを供給した場合に、溶剤Ｑを純水Ｐの窪み部内に保持することができる。したがって、溶剤Ｑが純水Ｐの外側に流れ出れるのを確実に防止することができる。また、上述した第１の回転数〜第４の回転数は、使用する処理液や塗布液の種類、膜厚等により最適な回転数を設定することができる。
【００５１】
ところで、発明者らが調べたところ、前記実施の形態で説明した純水の供給を行わない場合であっても、溶剤を供給後、溶剤上に供給されるレジスト液がウェハの同心円状に拡散する場合があることが分かった。さらに調べたところ、このようにレジスト液がウェハの同心円状に拡散するか否かは、溶剤の種類とレジスト液の種類の組合せに依存することが分かった。例えば溶剤にシクロヘキサノンを用いた場合には、前記実施の形態で説明した純水の供給を行わない場合でも、レジスト液はウェハの同心円状に拡散することが分かった。
【００５２】
そこで、以上の実施の形態の工程Ｓ１を行う前に、実際に用いられる溶剤Ｑとレジスト液Ｒのみを塗布した場合のレジスト液Ｒの拡がり方を検査してもよい。かかる場合、レジスト塗布装置１には、ウェハの表面を撮像する撮像部７０が設けられる。撮像部７０は、スピンチャック２０上に吸着保持されたウェハに対向するように、処理容器１０の天井部分に設けられる。また撮像部７０には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。なお、レジスト塗布装置１のその他の構成については、前記実施の形態のレジスト塗布装置１の構成と同一であるので説明を省略する。
【００５３】
次に、かかるレジスト塗布装置１を用いてウェハＷ上にレジスト液Ｒを塗布する塗布処理について、検査用基板としての検査用ウェハＷ’の検査処理と共に説明する。図８は、これら検査用ウェハＷ’の検査処理工程とウェハＷに対する塗布処理工程を説明したフローチャートである。
【００５４】
先ず、検査用ウェハＷ’上に溶剤Ｑとレジスト液Ｒのみを塗布した場合のレジスト液Ｒの拡がり方を検査する。レジスト塗布装置１に搬入された検査用ウェハＷ’は、スピンチャック２０に吸着保持される。続いて検査用ウェハＷ’を停止させた状態、又は低速回転、例えば５０ｒｐｍ以下の回転数で回転させた状態で、溶剤ノズル４０から検査用ウェハＷ’の中心部に溶剤Ｑが供給される。次に、検査用ウェハＷ’を前記第２の回転数まで加速回転させると共に、レジスト液ノズル３４から溶剤Ｑの中心部にレジスト液Ｒを供給する。その後、検査用ウェハＷ’を第２の回転数で回転させながら、レジスト液Ｒを検査用ウェハＷ’上に拡散させる。所定の時間経過後、検査用ウェハＷ’の回転を停止し、撮像部７０によって、検査用ウェハＷ’の表面の画像を取得する。検査用ウェハＷ’の表面の画像は、撮像部７０から制御部６０に出力される。そして制御部６０では、入力された画像に基づいて、検査用ウェハＷ’上のレジスト液Ｒの拡がり方を確認する（図８の工程Ｓ０）。一方、このように検査用ウェハＷ’表面の画像が取得されると、検査用ウェハＷ’はレジスト塗布装置１から搬出される。なお、検査用ウェハＷ’の表面の画像は、検査用ウェハＷ’の回転を停止した後取得されていたが、検査用ウェハＷ’の回転中に撮像部７０によって取得してもよい。
【００５５】
制御部６０において、例えば図９（ａ）に示すようにレジスト液Ｒが検査用ウェハＷ’の同心円状に拡散していないと確認された場合には、続いてレジスト塗布装置１に搬入されたウェハＷには、上述した工程Ｓ１〜Ｓ６が行われる。すなわちウェハＷ上に純水Ｐ、溶剤Ｑ及びレジスト液Ｒがこの順で供給され、ウェハＷ上にレジスト液Ｒが塗布される（図８の工程Ｓ１〜Ｓ６）。
【００５６】
一方、制御部７０において、例えば図９（ｂ）に示すようにレジスト液Ｒが検査用ウェハＷ’の同心円状に拡散していると確認された場合には、上述した工程Ｓ１における純水Ｐの供給を省略することができる。この場合、先ず、スピンチャック２０に吸着保持されたウェハＷの中心部に、溶剤ノズル４０から溶剤Ｑが供給される（図８の工程Ｔ１）。この溶剤Ｑの供給は、ウェハＷの回転を停止させた状態で行ってもよく、またウェハＷを低速回転、例えば５０ｒｐｍ以下の回転数で回転させてもよい。その後、ウェハＷを前記第２の回転数まで加速回転させると共に、溶剤Ｑの中心部に、レジスト液ノズル３４からレジスト液Ｒが供給される（図８の工程Ｔ２）。ウェハＷの回転数が第２の回転数まで達すると、その後、第２の回転数でウェハＷを回転させ、レジスト液ＲがウェハＷ上に拡散する。この間、レジスト液Ｒはレジスト液ノズル３４から供給され続けている（図８の工程Ｔ３）。レジスト液ＲがウェハＷ上の全面に拡散すると、その後ウェハＷ上のレジスト液Ｒの膜厚を調整し（図８の工程Ｔ４）、レジスト液Ｒを乾燥させる（図８の工程Ｔ５）。なお、これら工程Ｔ４と工程５は、上述した工程Ｓ５と工程Ｓ６とそれぞれ同一のレシピで行われる。
【００５７】
以上の実施の形態によれば、工程Ｓ０においてレジスト液Ｒが検査用ウェハＷ’の同心円状に拡散するか否かに関わらず、レジスト液ＲをウェハＷの同心円状に拡散させることができる。また、工程Ｓ０においてレジスト液Ｒが検査用ウェハＷ’の同心円状に拡散すると確認された場合には、前記実施の形態の工程Ｓ１、すなわち純水Ｐの供給を省略することができるので、ウェハＷの塗布処理のスループットを向上させることができる。
【００５８】
以上の実施の形態において、工程Ｓ０において確認されたレジスト液Ｒの拡がり方と、レジスト液Ｒ及び溶剤Ｑの組合せとの関係は、制御部６０に保存されてもよい。かかる場合、以後、新たなウェハＷにレジスト液Ｒを塗布する場合に、その塗布処理で用いられるレジスト液Ｒと溶剤Ｑとの組合せが、制御部６０に保存された組合せと同一である場合には、工程Ｓ０を行う必要がなくなる。すなわち、制御部６０に保存された関係に基づいて、レジスト液Ｒの拡がり方が分かるので、そのウェハＷに工程Ｓ１〜Ｓ６を行うか、あるいは工程Ｔ１〜Ｔ５を行うかを自動で選択することができる。なお、新たなウェハＷの塗布処理で用いられるレジスト液Ｒと溶剤Ｑとの組合せが、制御部６０に保存された組合せと同一でない場合には、前記実施の形態で説明した工程Ｓ０を行った後、工程Ｓ１〜Ｓ６、あるいは工程Ｔ１〜Ｔ５のいずれかの工程が行われる。
【００５９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の塗布処理にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板上に有機溶剤を含む塗布液を塗布する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】レジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図３】塗布処理プロセスの主な工程を示すフローチャートである。
【図４】塗布処理プロセスの各工程におけるウェハの回転数と、純水、溶剤及びレジスト液の供給タイミングを示すグラフである。
【図５】塗布処理プロセスの各工程におけるウェハ上の液膜の状態を模式的に示した説明図である。
【図６】塗布処理プロセスの各工程におけるウェハ上の液膜の状態を模式的に示した説明図である。
【図７】他の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図８】他の実施の形態における塗布処理プロセスの各工程におけるウェハの回転数と、純水、溶剤及びレジスト液の供給タイミングを示すグラフである。
【図９】検査用ウェハ上のレジスト液の拡がり方を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    レジスト塗布装置
２０  スピンチャック
３４  レジスト液ノズル
４０  溶剤ノズル
４７  純水ノズル
６０  制御部
７０  撮像部
Ｆ    レジスト膜
Ｐ    純水
Ｑ    溶剤
Ｒ    レジスト液
Ｗ    ウェハ
Ｗ’  検査用ウェハ
【図１】
0005091764.tif 000002
【図２】
0005091764.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005091764.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005091764.tif 000007
【図７】
0005091764.tif 000008
【図８】
0005091764.tif 000009
【図９】
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