CN107427860A - 涂敷处理方法、计算机可读存储介质和涂敷处理装置 - Google Patents

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畠山真一
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Abstract

在基板上涂敷涂敷液的涂敷处理方法，包括：在基板的中央部利用溶剂形成第1液膜，在基板的外周部利用该溶剂形成膜厚比第1液膜厚的环状的第2液膜的溶剂液膜形成步骤；一边使基板以第1转速旋转，一边对基板的中心部供给涂敷液的涂敷液供给步骤；和一边供给涂敷液，一边使基板以比所述第1转速快的第2转速旋转，使所述涂敷液在基板上扩散的涂敷液扩散步骤。

Description

涂敷处理方法、计算机可读存储介质和涂敷处理装置
技术领域
(关联申请的相互参考)
本申请基于2015年3月3日在日本国申请的日本特愿2015-041679号主张优先权，并援引其内容。
本发明涉及对基板涂敷涂敷液的涂敷处理方法、计算机可读存储介质和涂敷处理装置。
背景技术
例如在半导体器件的制造工艺中的光刻步骤中依次进行：例如作为基板的半导体晶片(以下称为“晶片”)上涂敷规定的涂敷液，形成防反射膜和抗蚀剂膜这样的涂敷膜的涂敷处理；将抗蚀剂膜曝光为规定的图案的曝光处理；和对曝光后的抗蚀剂膜进行显影的显影处理等，在晶片上形成规定的抗蚀剂图案。
在上述的涂敷处理中，大多使用所谓的旋涂法，即：从喷嘴对旋转中的晶片的中心部供给涂敷液，利用离心力在晶片上使涂敷液扩散，由此在晶片上形成涂敷膜。
然而，在涂敷抗蚀剂液那样高价的涂敷液的涂敷处理中需要尽可能抑制供给量，但是如果减少供给量，涂敷膜的面内均匀性会恶化。于是，为了涂敷膜的面内均匀性和涂敷液的使用量削减，在供给涂敷液之前进行预湿润处理，即：在晶片上涂敷稀释剂等溶剂来改善晶片的濡湿性(专利文献1)。
在预湿润处理的情况下，在抗蚀剂液的供给中首先对晶片的中心部供给溶剂并使晶片旋转、使溶剂扩散到晶片整个面。接着，使晶片的转速加速至规定的转速，对晶片的中心部供给抗蚀剂液使之扩散到晶片整个面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2008-71960号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
但是，即使在进行了预湿润处理的情况下，当进一步削减抗蚀剂液的供给量时涂敷膜的面内均匀性也会恶化，所以抗蚀剂液的供给量削减存在极限。
特别是在使用粘度为几cP程度的低粘度的抗蚀剂液的情况下，本发明人确认到如下现象：当减少供给量时在晶片的外周部膜厚会降低，或者会产生筋状的涂敷斑。
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，目的在于当在基板上涂敷涂敷液时，不论涂敷液的粘度如何，都将涂敷液的供给量抑制为少量，并且在基板面内均匀地涂敷涂敷液。
用于解决技术问题的技术方案
为了达成上述目的，本发明的一个方式是一种在基板上涂敷涂敷液的涂敷处理方法，包括：在上述基板的中央部利用溶剂形成第1液膜，在上述基板的外周部利用上述溶剂形成膜厚比上述第1液膜厚的环状的第2液膜的溶剂液膜形成步骤；一边使上述基板以第1转速旋转，一边对基板的中心部供给上述涂敷液的涂敷液供给步骤；和一边供给上述涂敷液，一边使上述基板以比上述第1转速快的第2转速旋转，使上述涂敷液在基板上扩散的涂敷液扩散步骤。
本发明人发现，如果利用溶剂对基板整个面同样地进行预湿润处理，则如上所述，特别是在使用低粘度的涂敷液时，确认会发生在基板外周部的膜厚降低。这推测是因为，因用溶剂进行预湿润，例如作为涂敷液的抗蚀剂液比预料更快地扩散，其结果是，从基板的外周部被甩开的抗蚀剂液增加。而且，抗蚀剂液的粘度越低这一趋势越显著。于是，本发明人对这一点进行深刻研究，发现通过使基板的外周部的溶剂液膜的膜厚比基板的中央部厚，能够抑制在基板的中央部的膜厚降低等问题。这可以认为是因为，通过在基板的外周部增厚溶剂液膜，供给到基板的中央部的抗蚀剂液扩散到基板的外周部时作为一种障壁发挥作用，从基板的外周部被甩开的抗蚀剂液的量减少。
本发明是基于上述认识的发明，根据本发明的一个方式，在基板的外周部通过溶剂形成膜厚比形成于基板的中央部的第1液膜厚的环状的第2液膜，所以供给到基板中心部的涂敷液扩散到基板的外周部时第2液膜作为一种障壁发挥作用，从基板的外周部被甩开的涂敷液的量减少。其结果是，即使涂敷液为低粘度、且涂敷液的供给量为少量的情况下，也能够在基板面内均匀地涂敷涂敷液。因此，根据本发明，不论涂敷液的粘度如何，都能够将涂敷液的供给量抑制为少量，并且能够在基板面内均匀地涂敷涂敷液。
本发明的另一方面的一个方式是一种在基板上涂敷涂敷液的涂敷处理方法，包括：溶剂液膜形成步骤，在对上述基板的中央部供给了溶剂之后，使上述基板以规定的转速旋转来甩开该溶剂，来形成上述溶剂的液膜，接着，在使上述基板旋转的状态下对从上述基板的中央部偏离的位置吹附干燥气体，来除去从该基板的中央部偏离的位置的上述溶剂，由此在上述基板的中央部形成溶剂的液膜，在上述基板的外周部形成环状的另一液膜；涂敷液供给步骤，一边使基板以第1转速旋转，一边将上述涂敷液供给到基板的中心部；和涂敷液扩散步骤，一边供给上述涂敷液，一边使上述基板以比上述第1转速快的第2转速旋转，使上述涂敷液在基板上扩散。
另外，本发明的另一方面的一个方式是一种计算机可读存储介质，其保存有在作为控制涂敷处理装置的控制部的计算机上进行运行的程序，以使得能够利用该涂敷处理装置执行上述涂敷处理方法。
另外，本发明的另一方面的一个方式是一种在基板上涂敷涂敷液的涂敷处理装置，包括：保持基板并使该基板旋转的基板保持部；向基板上供给上述涂敷液的涂敷液供给喷嘴；向基板上供给溶剂的溶剂供给喷嘴；使上述涂敷液供给喷嘴移动的第1移动机构；和使上述溶剂供给喷嘴移动的第2移动机构。而且，还具有控制部，其控制上述基板保持部、上述涂敷液供给喷嘴、上述溶剂供给喷嘴、上述第1的移动机构和上述第2移动机构，以使得在上述基板的中央部利用上述溶剂形成第1液膜，在上述基板的外周部利用上述溶剂形成膜厚比上述第1液膜厚的环状的第2液膜，一边使上述基板以第1转速旋转，一边对基板的中心部供给上述涂敷液，一边供给上述涂敷液，一边使上述基板以比上述第1转速快的第2转速旋转来使上述涂敷液在基板上扩散。
发明效果
根据本发明，当在基板上涂敷涂敷液时，不论涂敷液的粘度如何，都能够将涂敷液的供给量抑制为少量，并且在基板面内均匀地涂敷涂敷液。
附图说明
图1是表示本实施方式的基板处理系统的结构的概略的俯视图。
图2是表示本实施方式的基板处理系统的结构的概略的主视图。
图3是表示本实施方式的基板处理系统的结构的概略的后视图。
图4是表示抗蚀剂涂敷装置的结构的概略的纵截面图。
图5是表示抗蚀剂涂敷装置的结构的概略的横截面图。
图6是说明晶片处理的主要步骤的流程图。
图7是表示抗蚀剂涂敷处理中的晶片的转速和各设备的动作的时序图。
图8是表示在晶片上形成溶剂的液膜的样子的纵截面的说明图。
图9是表示通过干燥气体喷嘴在晶片上吹附干燥气体的样子的纵截面的说明图。
图10是表示在晶片的外周部供给溶剂而形成了第2液膜的状态的立体说明图。
图11是表示在晶片上形成了第1液膜和第2液膜的状态的纵截面的说明图。
图12是表示对晶片的中心部供给抗蚀剂液并使之扩散的样子的纵截面的说明图。
图13是表示另一实施方式的通过干燥气体喷嘴在晶片上吹附干燥气体的样子的立体说明图。
图14是表示另一实施方式的通过干燥气体喷嘴在晶片上吹附干燥气体的样子的俯视说明图。
图15是表示另一实施方式的通过干燥气体喷嘴在晶片上吹附干燥气体的样子的立体说明图。
图16是表示另一实施方式的抗蚀剂涂敷装置的结构的概略的纵截面图。
图17是表示在晶片的外周部供给溶剂而形成了第2液膜的状态的纵截面的说明图。
图18是表示在晶片的中心部供给溶剂而形成了第1液膜和第2液膜的状态的纵截面的说明图。
图19是表示利用多个溶剂供给喷嘴在晶片上平行地形成第1液膜和第2液膜的样子的立体说明图。
图20是表示另一实施方式的利用溶剂供给喷嘴在晶片的中央部形成了第1液膜的状态的立体说明图。
图21是表示使形成了液膜的样板与晶片相对地配置的状态的纵截面的说明图。
图22是表示使形成了液膜的样板与晶片接触的状态的纵截面的说明图。
图23是表示利用形成了液膜的样板在晶片上形成了第1液膜的状态的纵截面的说明图。
图24是表示在晶片上形成了其他液膜的状态的纵截面的说明图。
图25是表示在晶片上形成了其他液膜的状态的立体说明图。
图26是表示另一实施方式的使用溶剂供给喷嘴在晶片上供给溶剂的样子的立体图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示基板处理系统1的结构的概略的说明图，该基板处理系统1具有实施本实施方式的涂敷处理方法的涂敷处理装置。图2和图3是示意性表示各个基板处理系统1的内部结构的概略的主视图和后视图。此外，本实施方式中，以涂敷液为抗蚀剂液、涂敷处理装置为在基板上涂敷抗蚀剂液的抗蚀剂涂敷装置的情况为例进行说明。
如图1所示，基板处理系统1具有将：对收纳多个晶片W的晶盒C进行搬入搬出的晶盒站(cassette station)10；具备对晶片W实施规定的处理的多个各种处理装置的处理站11；和在与处理站11相邻的曝光装置12之间进行晶片W的交接的接口站(interfacestation)13一体地连接的结构。
在晶盒站10中设置有晶盒载置台20。在晶盒载置台20设置有多个晶盒载置板21，其用于在将晶盒C相对于基板处理系统1的外部搬入搬出晶盒C时载置晶盒C。
如图1所示，在晶盒站10中设置有能够在沿着X方向延伸的输送路22上自由移动的晶片输送装置23。晶片输送装置23在上下方向和绕铅垂轴(θ方向)也能够自由移动，能够在各晶盒载置板21上的晶盒C与后述的处理站11的第3模块G3的交接装置之间输送晶片W。
在处理站11设置有具有各种装置的多个、例如4个模块G1、G2、G3和G4。例如在处理站11的正面侧(图1的X方向负方向侧)设置有第1模块G1，在处理站11的背面侧(图1的X方向正方向侧)设置有第2模块G2。另外，在处理站11的晶盒站10侧(图1的Y方向负方向侧)设置有第3模块G3，在处理站11的接口站13侧(图1的Y方向正方向侧)设置有第4模块G4。
例如在第1模块G1中如图2所示从下起依次设置有：多个液处理装置，例如对晶片W进行显影处理的显影处理装置30；在晶片W的抗蚀剂膜的下层形成防反射膜(以下称为“下部防反射膜”)的下部防反射膜形成装置31；在晶片W涂敷抗蚀剂液形成抗蚀剂膜的抗蚀剂涂敷装置32；在晶片W的抗蚀剂膜的上层形成防反射膜(以下称为“上部防反射膜”)的上部防反射膜形成装置33。
例如，显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33分别在水平方向上排列配置3个。此外，这些显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33的数量和配置能够任意选择。
在这些显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、抗蚀剂涂敷装置32、上部防反射膜形成装置33中，例如在晶片W上进行涂敷规定的涂敷液的旋转涂敷。在旋转涂敷中，例如从涂敷喷嘴向晶片W上喷出涂敷液，并且使晶片W旋转，使涂敷液在晶片W的表面扩散。此外，关于抗蚀剂涂敷装置32的结构在后文中叙述。
例如第2模块G2中，如图3所示，进行晶片W的加热或冷却这样的热处理的热处理装置40、用于提高抗蚀剂液和晶片W的固定性的粘附装置41；和对晶片W的外周部进行曝光的周边曝光装置42在上下方向和水平方向上排列设置。关于这些热处理装置40、粘附装置41、周边曝光装置42的数量和配置能够任意地选择。
例如，在第3模块G3中，从下起依次设置有多个交接装置50、51、52、53、54、55、56。另外，在第4模块G4中，从下起依次设置有多个交接装置60、61、62。
如图1所示，在被第1模块G1～第4模块G4包围的区域中，形成有晶片输送区域D。在晶片输送区域D中设置有多个晶片输送装置70，该晶片输送装置70具有例如在Y方向、X方向、θ方向和上下方向上自由移动的输送臂。晶片输送装置70在晶片输送区域D内移动，能够将晶片W输送到周围的第1模块G1、第2模块G2、第3模块G3和第4模块G4内的规定的装置。
另外，在晶片输送区域D中设置有在第3模块G3与第4模块G4之间直线地输送晶片W的往复(shuttle)输送装置80。
往复输送装置80例如在图3的Y方向上直线地自由移动。往复输送装置80以支承晶片W的状态在Y方向上移动，能够在第3模块G3的交接装置52与第4模块G4的交接装置62之间输送晶片W。
如图1所示，在第3模块G3的X方向正方向侧相邻地设置有晶片输送装置100。晶片输送装置100例如具有在X方向、θ方向和上下方向上自由移动的输送臂。晶片输送装置100以支承晶片W的状态上下地移动，能够将晶片W输送到第3模块G3内的各交接装置。
在接口站13中设置有晶片输送装置110和交接装置111。晶片输送装置110例如具有在Y方向、θ方向和上下方向上自由移动的输送臂。晶片输送装置110例如将晶片W支承在输送臂，能够在第4模块G4内的各交接装置、交接装置111和曝光装置12之间输送晶片W。
接着，对于上述的抗蚀剂涂敷装置32的结构进行说明。抗蚀剂涂敷装置32如图4所示具有能够将内部密闭的处理容器130。在处理容器130的侧面，形成有晶片W的搬入搬出口(未图示)。
在处理容器130内设置有保持晶片W并使其旋转的作为基板保持部的旋转卡盘140。旋转卡盘140例如能够通过电动机等的卡盘驱动部141以规定的速度旋转。另外，在卡盘驱动部141例如设置有气缸等的升降驱动机构，旋转卡盘140变得能够自由升降。
在旋转卡盘140的周围设置有接住并回收从晶片W飞散或落下的液体的杯142。杯142的下表面与将所回收的液体排出的排出管143和对杯142内的空气进行排气的排气管144。
如图5所示，在杯142的X方向负方向(图5的下方向)侧形成有沿着Y方向(图5的左右方向)延伸的导轨150。导轨150例如形成为从杯142的Y方向负方向(图5的左方向)侧的外侧直至Y方向正方向(图5的右方向)侧的外侧。在导轨150安装有3个臂151、152、153。
在第1臂151支承有作为涂敷液供给喷嘴的抗蚀剂液供给喷嘴154，用于供给作为涂敷液的抗蚀剂液。第1臂151通过作为第1移动机构的喷嘴驱动部155在导轨150上自由移动。由此，抗蚀剂液供给喷嘴154从设置于杯142的Y方向正方向侧的外方的待机部156通过杯142内的晶片W的中心部上方，能够移动到设置于杯142的Y方向负方向侧的外侧的待机部157。另外，通过喷嘴驱动部155，第1臂151自由升降，能够调节抗蚀剂液供给喷嘴154的高度。此外，作为本实施方式中的抗蚀剂液，例如能够使用MUV抗蚀剂、KrF抗蚀剂、ArF抗蚀剂等，是粘度大概为1～300cP的粘度较低的抗蚀剂。
在第2臂152支承有供给的溶剂的溶剂供给喷嘴158。第2臂152通过作为第2移动机构的喷嘴驱动部159在导轨150上自由移动。由此，溶剂供给喷嘴158能够从设置于杯142的Y方向正方向侧的外侧的待机部160移动到杯142内的晶片W的中心部上方。待机部160设置在待机部156的Y方向正方向侧。另外，通过喷嘴驱动部159，第2臂152自由升降，能够调节溶剂供给喷嘴158的高度。此外，作为本实施方式中的的溶剂，例如使用作为抗蚀剂液的溶剂的环己酮等。另外，作为溶剂，并不一定需要是抗蚀剂液中所含的溶剂，只要是能够通过预湿润适当地使抗蚀剂液扩散的溶剂即可，能够任意选择。
在第3臂153支承有对晶片W吹附干燥气体的干燥气体喷嘴161。第3臂153通过作为气体喷嘴移动机构的喷嘴驱动部162在导轨150上自由移动。由此，干燥气体喷嘴161能够从设置于杯142的Y方向负方向侧的外侧的待机部163移动到杯142内的晶片W的上方。待机部163设置于待机部157的Y方向负方向侧。另外，通过喷嘴驱动部162，第3臂153自由升降，能够调节干燥气体喷嘴161的高度。此外，作为干燥气体，例如能够使用氮气、用脱湿装置(未图示)进行了脱湿后的空气等。
作为另一液处理装置的显影处理装置30、下部防反射膜形成装置31、上部防反射膜形成装置33的结构，除喷嘴的形状、个数、从喷嘴供给的液体不同这点以外，与上述的抗蚀剂涂敷装置32的结构相同，所以省略说明。
在以上的基板处理系统1中，如图1所示设置有控制部200。控制部200例如为计算机，具有程序保存部(未图示)。在程序保存部中，保存有用于控制基板处理系统1中的晶片W的处理的程序。另外，在程序保存部中，也保存有用于控制上述的各种处理装置、输送装置等的驱动系统的动作，使基板处理系统1中的后述的基板处理实现的程序。此外，上述程序也能够是记录在例如计算机可读取的硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁盘(MO)、存储卡等的计算机可读取的存储介质H中的程序，也能够是能够从该存储介质安装到控制部200中的程序。
接着，对于使用如上所述构成的基板处理系统1进行的晶片处理进行说明。图6是表示本实施方式的晶片处理的主要步骤的例子的流程图。另外，图7是表示在抗蚀剂涂敷装置32中进行的抗蚀剂涂敷中的晶片W的转速和各设备的动作的时序图。
首先，收纳有多个晶片W的晶盒C被搬入到基板处理系统1的晶盒站10中，晶盒C内的各晶片W通过晶片输送装置23依次被输送到处理站11的交接装置53中。
接着，晶片W被输送到第2模块G2的热处理装置40进行温度调节处理。之后，晶片W通过晶片输送装置70被输送到例如第1模块G1的下部防反射膜形成装置31，在晶片W上形成下部防反射膜(图6的步骤S1)。之后，晶片W被输送到第2模块G2的热处理装置40，被进行加热处理、温度调节处理。
接着，晶片W被输送到粘附装置41，被进行粘附处理。之后，晶片W被输送到第1模块G1的抗蚀剂涂敷装置32，在晶片W上形成抗蚀剂膜(图6的步骤S2)。
这里，对于抗蚀剂涂敷装置32中的抗蚀剂涂敷处理进行详细叙述。在抗蚀剂的涂敷处理时，首先用旋转卡盘140的上表面吸附保持晶片W。接着，使溶剂供给喷嘴158移动到晶片W的中心部的上方，如图8所示，在晶片W上供给溶剂Q(图7的时间t0)。然后，在晶片W上供给溶剂的同时、或者在晶片W上供给溶剂Q之后，使晶片W以规定的转速旋转，在晶片W的整个面上形成溶剂Q的液膜。其中，本实施方式中，例如使晶片W以30rpm旋转，同时以50～90mL/min的流量从溶剂供给喷嘴158供给溶剂Q两秒钟之后(图7的时间t1)，例如使晶片W的转速以10000rpm/秒的加速度加速至2000rpm使溶剂Q扩散到晶片W的整个面。由此，在晶片W的整个面形成膜厚大概为大于0mm小于2mm、本实施方式中大概为4×10-5mm的膜厚的液膜(第1液膜)。另外，该第1液膜的膜厚通过使维持2000rpm的时间变化来调整，本实施方式中，2000rpm例如维持2秒钟。
另外，为了缩短用于使第1液膜形成为期望的厚度所需的时间，可以根据需要例如如图9所示，利用干燥气体喷嘴161对晶片W的中央部吹附干燥气体，调整第1的液膜M1的、特别是中央部的膜厚。
接着，例如如图10所示，使溶剂供给喷嘴158移动到晶片W的外周部的上方，以例如大于0rpm且在后述的第1转速以下的转速、本实施方式中是与第1转速相同的60rpm进行旋转，同时从溶剂供给喷嘴158向第1液膜M1上供给溶剂Q(图7的时间t2)。由此，如图11所示，在晶片W的中央部形成溶剂Q的第1液膜M1，在晶片W的外周部形成膜厚比第1液膜M1厚的圆环状的第2液膜M2(溶剂液膜形成步骤，图6的步骤T1)。在此，晶片W的外周部是指，例如晶片W的直径为300mm的情况下，在半径方向上离晶片W的中心大概30mm～100mm程度的位置。
接着，如图12所示，使抗蚀剂液供给喷嘴154移动到晶片W的中心部上方，从该抗蚀剂液供给喷嘴154向晶片W上供给抗蚀剂液R(涂敷液供给步骤，图6的步骤T2和图7的时间t3)。这时，晶片W的转速为第1转速，在本实施方式中，为如上所述的60rpm。
然后，持续进行来自抗蚀剂液供给喷嘴154的抗蚀剂液R的供给，在抗蚀剂液R的供给量达到例如0.1mL的时刻，使晶片W的转速从第1转速加速到第2转速(图7的时间t4)。作为第2转速，优选为1500rpm～4000rpm，在本实施方式中例如为2500rpm。另外，这时的晶片W的加速度为大约10000rpm/秒。达到第2转速的晶片W的转速被维持规定的时间，在本实施方式中例如将第2转速维持1秒(图7的时间台t5～t6)。另外，这期间也持续供给来自抗蚀剂液供给喷嘴154的抗蚀剂液R。这样，通过使晶片W加速到第2转速，使供给到晶片W的中心部的抗蚀剂液R向晶片W的外周部扩散(涂敷液扩散步骤，图6的步骤T3)。
此时，通过第1液膜M1对晶片W实施了预湿润处理，所以被供给到晶片W上的抗蚀剂液R向晶片W的外周部快速扩散，但如图12所示，当与环状的第2液膜M2的内周端部接触时，该第2液膜M2对抗蚀剂液R作为一种障壁发挥作用，能够抑制抗蚀剂液R的扩散。由此，能够将从晶片W的外周部甩过来的抗蚀剂液R抑制到最小限度，能够抑制在晶片W的外周部抗蚀剂膜的膜厚降低、或产生筋状的涂敷斑。其结果是，能够使抗蚀剂液R在晶片W的面内均匀地扩散，能够形成面内均匀的抗蚀剂膜。
另外，本实施方式中，在对晶片W的中心部供给抗蚀剂液R之前，停止向抗蚀剂液R的溶剂Q的供给，但是向晶片W外周部的溶剂Q的供给只要在抗蚀剂液R与第2液膜M2接触前停止即可，能够任意设定供给停止的时刻。在抗蚀剂液R扩散时，如果持续从溶剂供给喷嘴158向晶片W的外周部供给溶剂Q，则向晶片W的外周方向扩散的抗蚀剂液R和溶剂Q混合，抗蚀剂液R会被稀释。如此一来，被稀释了的稀释抗蚀剂液R的大部分不被固定在晶片W上，而从晶片W的外周部被甩开，所以变得无用。因此，优选在抗蚀剂液R与第2液膜M2接触之前停止溶剂Q的供给。
在使晶片W以第2转速旋转了规定的时间(图7的时间t5～t6)之后，停止来自抗蚀剂液供给喷嘴154的抗蚀剂液R的供给，在抗蚀剂液R的供给停止的同时，使晶片W的转速减速到比第2转速慢、比第1转速快的第3转速。作为第3转速，优选大概为100rpm～800rpm，在本实施方式中例如为100rpm。此外，所谓与抗蚀剂液R的供给停止的同时，包括在停止了抗蚀剂液R的供给时(图7的时间t6)，晶片W的转速已经开始减速，将到达第3转速的时刻的前后。另外，从第2转速减速到第3转速时的加速度为30000rpm。
之后，使晶片W以第3转速旋转规定的时间、例如0.2秒之后，使晶片W加速到比第3转速快而比第2转速慢的第4转速(图7的时间t7)。作为第4转速，优选大概1000rpm～2000rpm，在本实施方式中例如为1700rpm。接着，以第4转速旋转规定的时间，例如旋转大约20秒，使抗蚀剂膜干燥(图6的步骤T4)。
之后，从未图示的冲洗喷嘴对晶片W的背面喷出溶剂作为冲洗液，将晶片W的背面洗净(图6的步骤T5)。由此，结束抗蚀剂涂敷装置32中的一系列的涂敷处理。
当在晶片W形成抗蚀剂膜时，接着，晶片W被输送到第1模块G1的上部防反射膜形成装置33，在晶片W上形成上部防反射膜(图7的步骤S3)。之后，晶片W被输送到第2模块G2的热处理装置40，进行加热处理。此后，晶片W被输送到周边曝光装置42，进行周边曝光处理(图7的步骤S4)。
接着，晶片W通过晶片输送装置100被输送到交接装置52，通过往复输送装置80被输送到第4模块G4的交接装置62。此后，晶片W通过接口站13的晶片输送装置110被输送到曝光装置12，以规定的图案进行曝光处理(图7的步骤S5)。
接着，晶片W通过晶片输送装置70被输送到热处理装置40，进行曝光后烘培处理。由此，利用在抗蚀剂膜的曝光部中产生的酸使其抗蚀剂脱保护反应。之后，晶片W通过晶片输送装置70被输送到显影处理装置30，进行显影处理(图7的步骤S6)。
在显影处理结束后，晶片W被输送到热处理装置40，进行后烘焙处理(图7的步骤S7)。接着，晶片W通过热处理装置40被调整温度。此后，晶片W经由晶片输送装置70、晶片输送装置23被输送到规定的晶盒载置板21的晶盒C，一系列的光刻步骤完成。
根据以上的实施方式，通过溶剂Q在晶片W的外周部形成膜厚比形成于晶片W的中央部的第1液膜M1厚的环状的第2液膜M2，所以之后使供给到晶片W的中心部的抗蚀剂液R在晶片W上扩散时，第2液膜M2对抗蚀剂液R作为一种障壁发挥作用，能够抑制抗蚀剂液R的扩散。由此，即使抗蚀剂液R的粘度为几cP程度的低粘度，也能够将从晶片W的外周部甩过来的抗蚀剂液R抑制到最小限度，能够抑制在晶片W的外周部抗蚀剂膜的膜厚降低、或筋状的涂敷斑的产生。其结果是，能够使抗蚀剂液R在晶片W的面内均匀地扩散，能够形成面内均匀的抗蚀剂膜。
另外，在以上的实施方式中，在形成第1液膜M1时使晶片W的转速加速至例如2000rpm程度，但第1液膜M1的形成方法并不限定于本实施方式的内容，只要能够在晶片W的中央部形成期望厚度的溶剂Q的液膜即可，其方法可以任意选择。例如，也可以在对晶片W的中心部供给溶剂Q之后，将晶片W的转速维持对晶片W的中心部供给溶剂Q时的转速、本实施方式中为大概30rpm，通过调整使晶片W旋转的时间，来调整第1液膜M1的膜厚。另外，如上所述，也可以利用干燥气体喷嘴161对晶片W的中央部吹附干燥气体，来调整第1的液膜M1的膜厚。
在通过干燥气体调整第1液膜M1的膜厚的情况下，供给干燥气体的干燥气体喷嘴161的形状并不限定于本实施方式的内容，只要能够利用溶剂Q在晶片W的中央部以期望的膜厚形成液膜即可，其方法能够任意选择。例如，可以在抗蚀剂涂敷装置32内设置图13所示的沿晶片W的直径方向延伸的较长的干燥气体喷嘴170，一边使晶片W旋转一边从该干燥气体喷嘴170向晶片W供给干燥气体，由此来调整第1的液膜M1的、特别是中央部的膜厚。在所述情况下，干燥气体喷嘴170的长边方向的长度，可以设定为60～200mm程度的长度。另外，也可以令干燥气体喷嘴170的长边方向的长度为一半程度的30～100mm程度，如图14所示，在覆盖晶片W的中心部且从晶片W的中心偏心的位置配置该干燥气体喷嘴170来对晶片W的中央部供给干燥气体。
另外，也可以将干燥气体喷嘴161的直径设定为例如60～200mm程度以覆盖晶片W的中央部上方，利用该大口径的干燥气体喷嘴161对晶片W的中央部供给干燥气体。而且，也可以如图15所示，利用具有60～200mm程度的直径、且在下表面形成有多个气体供给孔(未图示)的大致圆盘形状的干燥气体喷嘴171，来对晶片W的中央部供给干燥气体。
另外，在调整第1液膜M1的膜厚时，对晶片W吹附的并不一定需要是干燥气体，也可以例如如图16所示，在抗蚀剂涂敷装置32的处理容器130内、且旋转卡盘140的上方设置加热器180，将通过设置于杯142的排气管144形成在处理容器130内的下降流加热到例如溶剂Q的挥发温度以上。通过加热下降流，利用该下降流使晶片W上的溶剂Q挥发，能够调整第1液膜M1的膜厚。另外，从干燥气体喷嘴161、170、171供给的干燥气体，也可以加热到溶剂Q的挥发温度以上。
另外，以上的实施方式中，首先在晶片W的整个面形成第1液膜M1，之后对晶片W的外周部供给溶剂Q，但只要能够在晶片W的外周部形成膜厚比第1液膜M1厚的第2液膜M2，第1液膜M1和第2液膜M2的形成顺序能够任意选择。例如可以如图17所示，在使晶片W旋转的状态下首先对晶片W的外周部供给溶剂Q来形成环状的第2液膜M2，接着如图18所示，从溶剂供给喷嘴158对晶片W的中心部供给少量的溶剂Q，由此在晶片W的中央部形成第1液膜M1。另外，也可以在抗蚀剂涂敷装置32设置多个溶剂供给喷嘴158，如图19所示，对晶片W的中心部和外周部同时供给溶剂Q，来形成第1液膜M1和第2液膜M2。
其中，图18和图19中，描绘了第1液膜M1与第2液膜M2不接触的状态，但本发明人发现第1液膜M1和第2液膜M2并不一定需要不接触。如上所述确认了，只要在晶片W的外周部形成膜厚比第1液膜M1厚的第2液膜M2，供给到第1液膜M1上的抗蚀剂液R向晶片W的外周部扩散时第2液膜M2就会作为障壁发挥作用，能够形成面内均匀的抗蚀剂膜。
另外，以上的实施方式中，从溶剂供给喷嘴158供给液体状的溶剂Q，但溶剂Q并不一定需要以液体供给，也可以供给例如溶剂Q的蒸气或喷雾。例如，如图20所示，可以将与上述的具有大致圆盘形状的干燥气体喷嘴171同样结构的溶剂供给喷嘴190配置在晶片W的中央部上方，从该溶剂供给喷嘴190供给溶剂Q的蒸气或喷雾，由此在晶片W的中央部形成第1液膜M1。溶剂供给喷嘴190由未图示的其他移动机构移动。其中，在供给溶剂Q的蒸气的情况下，优选从溶剂供给喷嘴190供给加热到比抗蚀剂涂敷装置32的处理容器130内的气氛温度高的温度的蒸气。如此一来，在晶片W的表面上溶剂Q的蒸气的温度降低而冷凝，能够在晶片W的中央部形成期望膜厚的第1液膜M1。然后，在形成第1液膜M1之后，从溶剂供给喷嘴158对晶片W的外周部供给溶剂Q，形成第2液膜M2。其中，在利用溶剂供给喷嘴190形成第1液膜M1的情况下，也可以首先形成第2液膜M2，之后形成第1液膜M1。
另外，在形成第1液膜M1时，也可以例如如图21所示，将下表面平坦的大致圆盘形状的样板191配置在晶片W的中央部上方，在以比第2液膜M2薄的膜厚在样板191的下表面涂敷了溶剂Q的状态下，如图22所示，使样板191与晶片W的上表面接触。在与晶片W接触后，将样板191向上方提起，由此如图23所示，能够在晶片W的中央部形成第1液膜。样板191利用未图示的样板移动机构能够自由移动。在利用样板191形成第1液膜M1之后，从溶剂供给喷嘴158对晶片W的外周部供给溶剂Q，形成第2液膜M2。
其中，图21、图22、图23中描绘了使用直径比晶片W小的样板191的样子，但样板191的直径或涂敷到样板191上的溶剂Q的直径，只要比要形成到晶片W的第1液膜M1的直径大即可，能够任意设定。
以上的实施方式中，通过使形成于晶片W的外周部的第2液膜M2的膜厚比形成于晶片W的中央部的第2液膜的膜厚厚，来抑制抗蚀剂液R的扩散，但出于抑制抗蚀剂液R的观点，也可以例如图24、图25所示，在晶片W上形成具有大致相同膜厚的多个同心圆状的另一液膜M3。本发明人确认了，通过使例如没有形成另一液膜M3的区域、换言之没有通过溶剂Q进行预湿润处理的区域例如形成为同心圆状，能够抑制抗蚀剂液R的过度扩散，能够得到与形成了第1液膜M1和第2液膜M2的情况同样的效果。
这样的另一液膜M3例如如图24所示，能够通过将具有多个排出口192的干燥气体喷嘴193配置于形成了规定膜厚的液膜的状态的晶片W的上方，在例如使晶片W旋转的状态下从各排出口192供给干燥气体来实现。其中，在利用干燥气体喷嘴193形成另一液膜M3时，可以在使晶片W停止的状态下使例如干燥气体喷嘴193以晶片W的中心部为支点旋转。
在以上的实施方式中，在晶片W上形成圆环状的第2液膜M2时，在使晶片W一边以规定的转速旋转一边对晶片W的外周部供给溶剂Q，但是将溶剂Q的液膜形成为环状的方法并不限定于本实施方式的内容。例如，也可以如图26所示，利用作为支承部的支承臂211支承溶剂供给喷嘴158，该支承部能够利用旋转驱动机构210将通过晶片W的中心轴的铅垂轴作为旋转轴使溶剂供给喷嘴158旋转，在使晶片W静止的状态下，使溶剂供给喷嘴158沿着晶片W的外周部移动。像这样，在使晶片W停止的状态下供给溶剂Q，由此离心力不作用于溶剂Q，所以能够将第2液膜M2形状保持为良好的圆环状。其结果是，能够使抗蚀剂液R在晶片W的外周部均匀地扩散。像这样，在使晶片W停止的状态下形成溶剂Q的环状的液膜的方法，特别是，如450mm晶片那样，晶片W的直径变大，晶片W的外周部的圆周速度变快的情况下有效。
此外，在图26中，描绘了在支承臂211设置有2个溶剂供给喷嘴158的状态，但像这样通过设置多个溶剂供给喷嘴158，将溶剂Q的液膜形成为环状时，能够使支承臂211的旋转角变小，能够提高晶片处理的生产率。即，将溶剂供给喷嘴158相对地设置2个的情况，只要使支承臂211旋转180度即可对晶片W的整周供给溶剂Q，另外，在设置有n个(n为3以上的整数)溶剂供给喷嘴158的情况下，根据溶剂供给喷嘴158的设置数量，需使支承臂211旋转(360/n)度即可。
另外，在通过支承臂211使溶剂供给喷嘴158旋转的情况下，也可以使晶片W向与支承臂211的旋转方向相反的方向旋转。这样一来，相对晶片W的溶剂供给喷嘴158的相对的转速上升，所以能够更迅速地形成第2液膜M2。
实施例
作为实施例，作为抗蚀剂液R使用粘度1.0cP的ArF抗蚀剂，作为溶剂Q使用环己酮，通过本实施方式的涂敷处理方法在晶片W上涂敷抗蚀剂液进行了试验。此时，使抗蚀剂液R的供给量在0.20mL～0.30mL之间以每0.05mL变化变化，同时使为了形成第1液膜M1而使晶片W在图7的时间t1～t2之间以2000rpm的转速旋转的时间以2秒、5秒、8秒变化，从而使第1液膜M1的膜厚变化。
另外，作为比较例，对如现有技术那样利用溶剂Q对晶片W的整个面均匀地进行预湿润，接着对晶片W的中心部供给抗蚀剂液R的情况也同样进行了试验。此外，在比较例中，也适用同样的抗蚀剂液R和溶剂Q。
试验的结果是，在比较例中，在抗蚀剂液R的供给量在为0.20mL的情况下，晶片面内的抗蚀剂膜的膜厚均匀性成为期望的值，但在晶片W的外周部，确认了认为是因抗蚀剂液R的供给量不足导致的涂敷斑。
另一方面，使用本实施方式的涂敷处理方法，不论是在使晶片W以2000rpm的转速旋转的时间为2秒、5秒的情况下，还是在使抗蚀剂液R的供给量为0.20mL～0.30mL的情况下，都能够确保晶片W的面内的膜厚均匀性，并且也确认了没有在比较例中所看到那样的在晶片W的外周部的涂敷斑。另外确认了，在旋转时间为5秒时，晶片W面内的膜厚均匀性比旋转时间为2秒时提高。这可以认为是因为，通过使第1液膜M1的膜厚变薄，抑制了晶片W的中央部的抗蚀剂液R的过度扩散，抑制了晶片W的外周部的抗蚀剂膜的膜厚下降。
另外，在使晶片W以2000rpm的转速旋转的时间为8秒的情况下，晶片面内的抗蚀剂膜的膜厚均匀性成为期望的值，但在晶片W的外周部，确认了认为是因抗蚀剂液R的供给量不足导致的涂敷斑。这可以认为是因为，晶片W的旋转时间长，溶剂Q的大半从晶片W的外周部被甩开，其结果是，没有适当地形成第1液膜M1。即，可以认为不符合本实施方式的涂敷处理方法。因此，根据该结果，确认了利用本实施方式的涂敷处理方法，能够在晶片W中形成面内均匀地涂敷膜。另外，本发明人发现，只要形成第1液膜M1以使晶片W的表面不干燥即可，作为第1液膜M1的膜厚的下限值，如上所述只要大于0mm即可。另外，作为第1液膜M1的膜厚的上限值，出于抑制晶片W的中央部的抗蚀剂液R的过度扩散的观点，如上所述，优选为小于2mm。
以上，参照附图对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是本发明不限于该例。对于本行业技术人员而言，在专利申请的范围所记载的思想的范畴内，当然能够想到各种变形例或修正例，应知道对此当然也属于本发明的技术的范围。本发明不限于该例能够采用各种的方式。本发明也能够适用于基板是晶片以外的FPD(平板显示器)、光掩模用的掩模光罩等的其他的基板的情况。
工业上的可利用性
本发明在对基板上涂敷涂敷液时有用。
附图标记说明
1 基板处理系统
30 显影处理装置
31 下部防反射膜形成装置
32 抗蚀剂涂敷装置
33 上部防反射膜形成装置
40 热处理装置
41 粘附装置
42 周边曝光装置
140 旋转卡盘
154 抗蚀剂液供给喷嘴
158 溶剂供给喷嘴
161 干燥气体喷嘴
200 控制部
Q 溶剂
M1 第1液膜
M2 第1液膜
R 抗蚀剂膜
W 晶片。

Claims (14)

1.一种在基板上涂敷涂敷液的涂敷处理方法，其特征在于，包括：
在所述基板的中央部利用溶剂形成第1液膜，在所述基板的外周部利用所述溶剂形成膜厚比所述第1液膜厚的环状的第2液膜的溶剂液膜形成步骤；
一边使所述基板以第1转速旋转，一边对基板的中心部供给所述涂敷液的涂敷液供给步骤；和
一边供给所述涂敷液，一边使所述基板以比所述第1转速快的第2转速旋转，使所述涂敷液在基板上扩散的涂敷液扩散步骤。
2.如权利要求1所述的涂敷处理方法，其特征在于：
在所述溶剂液膜形成步骤中，
在对所述基板的中央部供给了所述溶剂之后，使所述基板以规定的转速旋转来甩开该溶剂，来形成所述第1液膜，
接着，在使所述基板旋转的状态下，从位于所述基板的外周部的溶剂供给喷嘴供给所述溶剂，来形成所述第2液膜。
3.如权利要求2所述的涂敷处理方法，其特征在于：
在所述第1液膜的形成中，一边使所述基板以所述规定的转速旋转来甩开所述溶剂，一边对所述基板的中央部吹附干燥气体。
4.如权利要求3所述的涂敷处理方法，其特征在于：
所述干燥气体被加热到所述溶剂的挥发温度以上。
5.如权利要求1所述的涂敷处理方法，其特征在于：
在所述溶剂液膜形成步骤中，
对所述基板的中央部供给所述溶剂的蒸气和喷雾的至少任一者来形成所述第1液膜，
在使所述基板旋转的状态下，从位于所述基板的外周部的溶剂供给喷嘴供给所述溶剂，来形成所述第2液膜。
6.如权利要求1所述的涂敷处理方法，其特征在于：
在所述溶剂液膜形成步骤中，
使以比所述第2液膜薄的膜厚在表面上涂敷了所述溶剂的样板，与所述基板的中央部的表面接触，来形成所述第1液膜，
在使所述基板旋转的状态下，从位于所述基板的外周部的溶剂供给喷嘴供给所述溶剂，来形成所述第2液膜。
7.如权利要求2所述的涂敷处理方法，其特征在于：
在所述溶剂液膜形成步骤中，在从基板的中心在半径方向上离开30mm～100mm的位置从所述溶剂供给喷嘴供给所述溶剂。
8.一种在基板上涂敷涂敷液的涂敷处理方法，其特征在于，包括：
溶剂液膜形成步骤，在对所述基板的中央部供给了溶剂之后，使所述基板以规定的转速旋转来甩开该溶剂，来形成所述溶剂的液膜，接着，在使所述基板旋转的状态下对从所述基板的中央部偏离的位置吹附干燥气体，来除去从该基板的中央部偏离的位置的所述溶剂，由此在所述基板的中央部形成溶剂的液膜，在所述基板的外周部形成环状的另一液膜；
涂敷液供给步骤，一边使基板以第1转速旋转，一边将所述涂敷液供给到基板的中心部；和
涂敷液扩散步骤，一边供给所述涂敷液，一边使所述基板以比所述第1转速快的第2转速旋转，使所述涂敷液在基板上扩散。
9.如权利要求1所述的涂敷处理方法，其特征在于：
所述第1液膜的膜厚大于0mm小于2mm。
10.一种计算机可读存储介质，其保存有在作为控制涂敷处理装置的控制部的计算机上进行运行的程序，以使得能够利用该涂敷处理装置执行在基板上涂敷涂敷液的涂敷处理方法，所述计算机可读存储介质的特征在于：
所述涂敷处理方法包括：
在所述基板的中央部利用溶剂形成第1液膜，在所述基板的外周部利用所述溶剂形成膜厚比所述第1液膜厚的环状的第2液膜的溶剂液膜形成步骤；
一边使所述基板以第1转速旋转，一边对基板的中心部供给所述涂敷液的涂敷液供给步骤；和
一边供给所述涂敷液，一边使所述基板以比所述第1转速快的第2转速旋转，使所述涂敷液在基板上扩散的涂敷液扩散步骤。
11.一种在基板上涂敷涂敷液的涂敷处理装置，其特征在于，包括：
保持基板并使该基板旋转的基板保持部；
对基板上供给所述涂敷液的涂敷液供给喷嘴；
对基板上供给溶剂的溶剂供给喷嘴；
使所述涂敷液供给喷嘴移动的第1移动机构；
使所述溶剂供给喷嘴移动的第2移动机构；和
控制部，其中，
所述控制部控制所述基板保持部、所述涂敷液供给喷嘴、所述溶剂供给喷嘴、所述第1的移动机构和所述第2移动机构，以使得在所述基板的中央部利用所述溶剂形成第1液膜，在所述基板的外周部利用所述溶剂形成膜厚比所述第1液膜厚的环状的第2液膜，
一边使所述基板以第1转速旋转，一边对基板的中心部供给所述涂敷液，
一边供给所述涂敷液，一边使所述基板以比所述第1转速快的第2转速旋转来使所述涂敷液在基板上扩散。
12.如权利要求11所述的涂敷处理装置，其特征在于，包括：
对所述基板上吹附干燥气体的干燥气体喷嘴；和
使所述干燥气体喷嘴移动的第3移动机构。
13.如权利要求11所述的涂敷处理装置，其特征在于，包括：
供给所述溶剂的蒸气或喷雾的其他的溶剂供给喷嘴；和
使所述其他的溶剂供给喷嘴移动的其他的移动机构。
14.如权利要求11所述的涂敷处理装置，其特征在于，包括：
样板，以比所述第2液膜薄的膜厚在表面涂敷所述溶剂，在该状态下使所述样板与所述基板的中央部的表面接触，来在该基板的中央部形成所述第1液膜；和
使所述样板移动的样板移动机构。
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