CN110537245B - 衬底处理装置及衬底处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的衬底处理装置具备旋转保持部、涂布液喷出系统、第1喷出速率调整部及第2喷出速率调整部。旋转保持部将衬底以水平姿势保持并使它旋转。涂布液喷出系统将涂布液喷出到通过旋转保持部而旋转的衬底的一面的中心部。第1喷出速率调整部在第1期间，将从涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为第1速率，以使从涂布液喷出系统喷出到衬底的一面的中心部的涂布液在衬底的一面上扩展。第2喷出速率调整部在第1期间之后的第2期间，将从涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为高于第1速率的第2速率，以使扩展到衬底的一面的整体的涂布液的厚度增加。

Description

衬底处理装置及衬底处理方法
技术领域
本发明涉及一种在衬底上形成涂布液的膜的衬底处理装置及衬底处理方法。
背景技术
在半导体制造中的光刻制程中，为了通过曝光处理在衬底上形成图案，而利用衬底处理装置将抗蚀剂液等涂布液涂布在衬底上。
专利文献1中所记载的膜处理单元包含旋转夹头、溶剂喷出喷嘴及抗蚀剂液喷出喷嘴。利用旋转夹头将衬底水平地保持，从溶剂喷出喷嘴将溶剂喷出到衬底上之后，开始衬底的旋转，并且从抗蚀剂液喷出喷嘴将抗蚀剂液喷出到衬底上。接下来，在衬底被旋转的状态下，使抗蚀剂液的喷出速度下降到低于第1喷出速度的第2喷出速度。然后，使抗蚀剂液的喷出及衬底的旋转停止。
专利文献1：日本专利特开2001-297964号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
近年来，通过半导体电路的高集成化，开发有具有三维结构的元件。为了制造这种元件，以形成膜厚大于以往的涂布膜的方式将高粘度的涂布液涂布在衬底上。在涂布液的粘度高的情况下，即使衬底被旋转，在衬底上涂布液也难以扩展。因此，衬底上的涂布膜的均匀性易变低。在使用大量涂布液的情况下，能够提高衬底上的涂布膜的厚度的均匀性。然而，在该情况下，衬底处理的成本变高。
本发明的目的在于提供一种能够一边抑制涂布液的消耗量，一边提高形成在衬底上的涂布液的膜的厚度的均匀性的衬底处理装置及衬底处理方法。
[解决问题的技术手段]
(1)本发明的一方面的衬底处理装置具备：旋转保持部，将衬底以水平姿势保持并使它旋转；涂布液喷出系统，将涂布液喷出到通过旋转保持部而旋转的衬底的一面的中心部；第1喷出速率调整部，在第1期间，将从涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为第1速率，以使从涂布液喷出系统喷出到衬底的一面的中心部的涂布液在衬底的一面上扩展；及第2喷出速率调整部，在第1期间之后的第2期间，将从涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为高于第1速率的第2速率，以使扩展到衬底的一面的整体的涂布液的厚度增加。
在该衬底处理装置中，在第1期间，将涂布液的喷出速率调整为第1速率，以使被喷出到旋转的衬底的一面的中心部的涂布液在衬底的一面上扩展。在第1期间之后的第2期间，将涂布液的喷出速率调整为高于第1速率的第2速率，以使扩展到旋转的衬底的一面的整体的涂布液的厚度增加。
在该情况下，在第1期间以相对较低的第1速率喷出涂布液，因此能够一边抑制涂布液的消耗量，一边使涂布液在衬底的一面上扩展。另外，在第2期间以相对较高的第2速率喷出涂布液，因此即使在涂布液的粘度高的情况下，也能确保衬底的一面上的涂布液的流动性。由此，能够防止涂布液聚集在衬底的一面的一部分区域。因此，衬底的一面上的涂布液的厚度的均匀性提高。因此，能够一边抑制涂布液的消耗量，一边提高形成在衬底上的涂布液的膜的厚度的均匀性。
(2)衬底处理装置也可以还具备：第1旋转速度调整部，在第1期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为第1速度；及第2旋转速度调整部，在第2期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于第1速度的第2速度。
在该情况下，在第1期间衬底以相对较低的第1速度旋转，因此能够使涂布液在衬底的一面上稳定地扩展。由此，能够进一步抑制涂布液的消耗量。另外，在第2期间衬底以相对较高的第2速度旋转，因此作用在涂布液的离心力变大。由此，能够使涂布液适当地扩展到衬底的一面的外缘，能够进一步提高涂布液的厚度的均匀性。
(3)本发明的另一方面的衬底处理装置具备：旋转保持部，将衬底以水平姿势保持并使它旋转；涂布液喷出系统，将涂布液喷出到通过旋转保持部而旋转的衬底的一面的中心部；第1喷出速率调整部，在第1期间，将从涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为第1速率；第2喷出速率调整部，在第1期间之后的第2期间，将从涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为高于第1速率的第2速率；第1旋转速度调整部，在第1期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为第1速度；及第2旋转速度调整部，在第2期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于第1速度的第2速度。
在该衬底处理装置中，在第1期间，一边使衬底以第1速度旋转，一边以第1速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部。在第1期间之后的第2期间，一边使衬底以高于第1速度的第2速度旋转，一边以高于第1速率的第2速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部。
在该情况下，在第1期间能够一边抑制涂布液的消耗量，一边使涂布液在衬底的一面上稳定地扩展。在第2期间，即使在涂布液的粘度高的情况下，也能确保衬底的一面上的涂布液的流动性。由此，能够防止涂布液聚集在衬底的一面的一部分区域。因此，衬底的一面上的涂布液的厚度的均匀性提高。因此，能够一边抑制涂布液的消耗量，一边提高形成在衬底上的涂布液的膜的厚度的均匀性。
(4)衬底处理装置也可以还具备：第3旋转速度调整部，在第2期间之后的第3期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于第1速度且低于第2速度的第3速度；及喷出停止部，在第3期间使涂布液的喷出停止。
在该情况下，由于在衬底的旋转速度从第2速度下降到第3速度之后，使涂布液的喷出停止，所以即使在涂布液的喷出停止时涂布液的液滴掉落到衬底的一面上的涂布液的表面，也能在衬底的一面上稳定地保持涂布液。由此，能够进一步提高涂布液的膜的厚度的均匀性。
(5)衬底处理装置也可以还具备第4旋转速度调整部，该第4旋转速度调整部在第3期间之后的第4期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于第3速度且低于第2速度的第4速度。
在该情况下，在第4期间可以适当地调整衬底的一面上的涂布液的膜的厚度。
(6)本发明的又一方面的衬底处理方法包括如下步骤：在第1期间，一边通过旋转保持部使衬底旋转，一边通过涂布液喷出系统以第1速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部，以使涂布液在衬底的一面上扩展；及在第1期间之后的第2期间，一边通过旋转保持部使衬底旋转，一边通过涂布液喷出系统以高于第1速率的第2速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部，以使扩展到衬底的一面的整体的涂布液的厚度增加。
根据该衬底处理方法，在第1期间，将涂布液以第1速率喷出到旋转的衬底的一面的中心部，以使涂布液在衬底的一面上扩展。在第1期间之后的第2期间，将涂布液以高于第1速率的第2速率的喷出速率喷出到旋转的衬底的一面的中心部，以使扩展到衬底的一面的整体的涂布液的厚度增加。
在该情况下，在第1期间以相对较低的第1速率喷出涂布液，因此能够一边抑制涂布液的消耗量，一边使涂布液在衬底的一面上扩展。另外，在第2期间以相对较高的第2速率喷出涂布液，因此即使在涂布液的粘度高的情况下，也能确保衬底的一面上的涂布液的流动性。由此，能够防止涂布液聚集在衬底的一面的一部分区域。因此，衬底的一面上的涂布液的厚度的均匀性提高。因此，能够一边抑制涂布液的消耗量，一边提高形成在衬底上的涂布液的膜的厚度的均匀性。
(7)衬底处理方法也可以还包括如下步骤：在第1期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为第1速度；及在第2期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于第1速度的第2速度。
(8)本发明的又一方面的衬底处理方法也可以包括如下步骤：在第1期间，一边通过旋转保持部使衬底以第1速度旋转，一边通过涂布液喷出系统以第1速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部；及在第1期间之后的第2期间，一边通过旋转保持部使衬底以高于第1速度的第2速度旋转，一边通过涂布液喷出系统以高于第1速率的第2速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部。
在该衬底处理装置中，在第1期间，一边使衬底以第1速度旋转，一边以第1速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部。在第1期间之后的第2期间，一边使衬底以高于第1速度的第2速度旋转，一边以高于第1速率的第2速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部。
在该情况下，在第1期间能够一边抑制涂布液的消耗量，一边使涂布液在衬底的一面上稳定地扩展。在第2期间，即使在涂布液的粘度高的情况下，也能够确保衬底的一面上的涂布液的流动性。由此，能够防止涂布液聚集在衬底的一面的一部分区域。因此，衬底的一面上的涂布液的厚度的均匀性提高。因此，能够一边抑制涂布液的消耗量，一边提高形成在衬底上的涂布液的膜的厚度的均匀性。
(9)衬底处理方法也可以还包括如下步骤：在第2期间之后的第3期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于第1速度且低于第2速度的第3速度；及在第3期间使涂布液的喷出停止。
(10)衬底处理方法也可以还包括如下步骤：在第3期间之后的第4期间，将基于旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于第3速度且低于第2速度的第4速度。
[发明的效果]
根据本发明，能够一边抑制涂布液的消耗量，一边提高形成在衬底上的涂布液的膜的厚度的均匀性。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的衬底处理装置的概略剖视图。
图2是表示衬底处理装置中的衬底的旋转速度的变化、以及溶剂及抗蚀剂液的喷出速率的变化的图。
图3(a)～(d)是表示膜形成制程中的衬底上的抗蚀剂液的状态变化的图。
图4是用来说明比较例中的衬底的旋转速度的变化及抗蚀剂液的喷出速率的变化的图。
图5(a)～(c)是表示比较例中的衬底上的抗蚀剂液的状态变化的图。
图6是表示衬底处理装置的功能性构成的框图。
图7是表示衬底处理装置的动作的流程图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对本发明的一实施方式的衬底处理装置及衬底处理方法进行说明。此外，在本实施方式中，使用抗蚀剂液作为涂布液。
[1]衬底处理装置
图1是本发明的一实施方式的衬底处理装置的概略剖视图。在图1中，衬底处理装置100为旋转式衬底处理装置，且具备旋转保持部10、防飞溅用护罩(cup)20、喷嘴单元30及控制部40。旋转保持部10安装于马达11的旋转轴12的前端，将衬底W在以水平姿势保持的状态下绕铅直轴旋转驱动。此外，在本实施方式中，衬底W的直径例如为300mm。
护罩20是以包围由旋转保持部10保持的衬底W的周围的方式设置。在护罩20的上表面侧形成有开口部21，在护罩20的下部形成有废液口22及多个排气口23。排气口23连接于工厂内的排气设备。在旋转保持部10的下方配置着整流板24。该整流板24具有朝向外周部朝斜下方倾斜的倾斜面。
喷嘴单元30包含抗蚀剂喷嘴31、溶剂喷嘴32、边缘清洗喷嘴33及背面清洗喷嘴34。抗蚀剂喷嘴31、溶剂喷嘴32及边缘清洗喷嘴33设为能够上下移动，且能够在衬底W的上方位置与护罩20外的待机位置之间移动。背面清洗喷嘴34设置在衬底W的下方。在图1的示例中，喷嘴单元30包含2个背面清洗喷嘴34。
在衬底处理时，抗蚀剂喷嘴31及溶剂喷嘴32位于衬底W的被处理面中的大致中心部的上方。边缘清洗喷嘴33位于衬底W的被处理面中的周缘部的上方。
抗蚀剂喷嘴31经由抗蚀剂液供给管T1与抗蚀剂液供给源P1连接。在抗蚀剂液供给源P1中贮存着抗蚀剂液。在本实施方式中，抗蚀剂液的粘度例如为20cP以上且未达500cP，优选为100cP以上且未达200cP。在抗蚀剂液供给管T1介插有阀V1及泵45。由抗蚀剂喷嘴31、抗蚀剂液供给管T1、阀V1及泵45构成抗蚀剂液喷出系统31A。通过将阀V1打开，而抗蚀剂液从抗蚀剂液供给源P1通过抗蚀剂液供给管T1被供给到抗蚀剂喷嘴31。由此，抗蚀剂液从抗蚀剂喷嘴31被喷出到衬底W的被处理面。另外，通过泵45，可以调整从抗蚀剂喷嘴31的抗蚀剂液的喷出速率。所谓喷出速率表示每单位时间的喷出量。
溶剂喷嘴32经由溶剂供给管T2与溶剂供给源P2连接。在溶剂供给源P2中贮存着溶剂。溶剂例如包含PGMEA(propyleneglycol monomethylether acetate：丙二醇单甲醚乙酸酯)、PGME(propyleneglycol monomethyl ether：丙二醇单甲醚)或环己酮(cyclohexanone)。在溶剂供给管T2介插有阀V2。通过打开阀V2，溶剂从溶剂供给源P2通过溶剂供给管T2被供给到溶剂喷嘴32。由此，溶剂从溶剂喷嘴32被喷出到衬底W的被处理面。
边缘清洗喷嘴33经由边缘清洗液供给管T3与边缘清洗液供给源P3连接。在边缘清洗液供给源P3中贮存着包含与溶剂供给源P2中所贮存的溶剂相同的溶剂的清洗液(以下，称为边缘清洗液)。在边缘清洗液供给管T3介插有阀V3。通过打开阀V3，边缘清洗液从边缘清洗液供给源P3通过边缘清洗液供给管T3被供给到边缘清洗喷嘴33。由此，用来去除抗蚀剂液的膜的边缘清洗液从边缘清洗喷嘴33被喷出到衬底W的被处理面的周缘部。
背面清洗喷嘴34经由背面清洗液供给管T4与背面清洗液供给源P4连接。在背面清洗液供给源P4中贮存着包含与溶剂供给源P2中所贮存的溶剂相同的溶剂的清洗液(以下，称为背面清洗液)。在背面清洗液供给管T4介插有阀V4。通过打开阀V4，背面清洗液从背面清洗液供给源P4通过背面清洗液供给管T4被供给到背面清洗喷嘴34。由此，用来将衬底W的背面(与被处理面相反一侧的面)洗净的背面清洗液从背面清洗喷嘴34被喷出。
抗蚀剂喷嘴31是以抗蚀剂液的喷出口朝向下方的方式呈直立的状态设置，溶剂喷嘴32是以溶剂的喷出口朝向下方的方式呈直立的状态设置。边缘清洗喷嘴33是以边缘清洗液的喷出口朝向斜下外侧的方式呈倾斜的状态设置。背面清洗喷嘴34是以背面清洗液的喷出口朝向上方的方式呈直立的状态设置。
控制部40包含CPU(Central Processing Unit，中央运算处理装置)、ROM(ReadOnly Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)及存储装置等。控制部40通过控制马达11的旋转速度，来控制由旋转保持部10保持的衬底W的旋转速度。另外，控制部40通过控制阀V1～V4，来控制抗蚀剂液、溶剂、边缘清洗液及背面清洗液的喷出时刻。另外，控制部40通过控制泵45，来控制抗蚀剂液的喷出速率。
[2]衬底处理
对图1的衬底处理装置100中的衬底W的处理制程进行说明。图2是表示衬底处理装置100中的衬底W的旋转速度的变化、以及溶剂及抗蚀剂液的喷出速率的变化的图。在图2中，横轴表示时间，纵轴表示衬底W的旋转速度、以及溶剂及抗蚀剂液的喷出速率。
如图2所示，衬底W的处理制程包含预湿制程、膜形成制程、洗净制程及干燥制程。在预湿制程中，衬底W的被处理面通过溶剂而湿润。在膜形成制程中，在衬底W的被处理面上涂布抗蚀剂液。在洗净制程中，进行衬底W的被处理面的周缘部及背面的洗净。在干燥制程中，进行衬底W的干燥。
衬底W以被处理面朝向上方的状态由旋转保持部10保持(参照图1)。在初始状态下，使衬底W的旋转停止，并且使抗蚀剂液、溶剂、边缘清洗液及背面清洗液的喷出停止。
预湿制程是在时点t1至时点t2的期间进行。在图1的溶剂喷嘴32移动到衬底W的中心部上方之后，在时点t1开始从溶剂喷嘴32的溶剂的喷出。溶剂被喷出到衬底W的被处理面的中心部。在本例中，溶剂以固定的喷出速率r0被喷出。在时点t2使溶剂的喷出停止。通过将溶剂供给到衬底W的被处理面上，而在后续的膜形成制程中，抗蚀剂液变得易于在衬底W的被处理面上扩展。
膜形成制程包含第1制程、第2制程、第3制程及第4制程。在图2的示例中，在时点t3至时点t4的期间进行第1制程，在时点t4至时点t5的期间进行第2制程，在时点t5至时点t6的期间进行第3制程，在时点t6至时点t7的期间进行第4制程。时点t3至时点t4的期间为第1期间的示例，时点t4至时点t5的期间为第2期间的示例，时点t5至时点t6的期间为第3期间的示例，时点t6至时点t7的期间为第4期间的示例。
在图1的抗蚀剂喷嘴31移动到衬底W的中心部上方之后，在时点t3，开始衬底W的旋转，并且开始从抗蚀剂喷嘴31的抗蚀剂液的喷出。抗蚀剂液被喷出到衬底W的被处理面的中心部。在第1制程中，为了使被喷出到衬底W的被处理面的中心部的抗蚀剂液在衬底W的一面上扩展，将衬底W的旋转速度调整为第1速度A1，将抗蚀剂液的喷出速率调整为第1速率r1。第1速度A1例如大于0rpm且未达500rpm，第1速率r1例如为0.2ml/s以上且未达2ml/s。此外，在第1制程中，也可以在衬底W的旋转停止的状态下将抗蚀剂液喷出到衬底W的被处理面。
在第2制程中，为了使扩展到衬底W的被处理面的整体的抗蚀剂液的厚度增加，将衬底W的旋转速度调整为第2速度A2，将抗蚀剂液的喷出速率调整为第2速率r2。在本例中，在时点t3a至时点t4的期间，衬底W的旋转速度以第1变化率从第1速度A1上升到中间速度A1'之后，从时点t4起衬底W的旋转速度以第2变化率从中间速度A1'上升到第2速度A2。第2变化率高于第1变化率。
中间速度A1'高于第1速度A1且低于第2速度A2。中间速度A1'例如为100rpm以上且未达1000rpm。第2速度A2高于第1速度A1，例如为500rpm以上且未达4000rpm。第2速率r2高于第1速率r1，例如为0.3ml/s以上且未达3ml/s。
在时点t5，衬底W的旋转速度下降，在时点t6a，抗蚀剂液的喷出停止。在第3制程中，衬底W的旋转速度被调整为第3速度A3。第3速度A3例如高于第1速度A1且低于第2速度A2。第3速度A3例如大于0rpm且未达1000rpm。此外，在第3制程中，也可以使衬底W的旋转停止。
在时点t6，衬底W的旋转速度上升。在第4制程中，衬底W的旋转速度被调整为第4速度A4。第4速度A4例如高于第3速度A3且低于第2速度A2。第4速度A4例如为1000rpm以上且未达2000rpm。
在第1制程、第2制程、第3制程及第4制程中，在衬底W的被处理面上形成抗蚀剂液的膜。关于膜形成制程的详细情况将于下文叙述。
洗净制程是在时点t7至时点t8的期间进行。在图1的边缘清洗喷嘴33移动到衬底W的周缘部的上方之后，开始从边缘清洗喷嘴33的边缘清洗液的喷出，并且开始从图1的背面清洗喷嘴34的背面清洗液的喷出。边缘清洗液被喷出到衬底W的被处理面的周缘部，背面清洗液被喷出到衬底W的背面。由此，衬底W的被处理面的周缘部通过边缘清洗液而洗净，并且衬底W的背面通过背面清洗液而洗净。
在本例中，将洗净制程中的衬底W的旋转速度设定为与膜形成制程的第4制程中的衬底W的旋转速度(第4速度A4)相等，但洗净制程中的衬底W的旋转速度也可以与膜形成制程的第4制程中的衬底W的旋转速度不同。
干燥制程是在时点t8至时点t9的期间进行。在该情况下，在时点t8，使边缘清洗液及背面清洗液的喷出停止，并且使衬底W的旋转速度上升。在干燥制程中，衬底W的旋转速度被调整为第5速度A5。第5速度A5例如为2000rpm。在干燥制程中，附着在衬底W的边缘清洗液及背面清洗液被甩开，而从衬底W被去除。然后，在时点t9使衬底W的旋转停止。由此，衬底处理装置100中的一系列的处理结束。
在图2的示例中，在时点t7，边缘清洗液及背面清洗液同时开始喷出，但本发明并不限定于此。也可以使边缘清洗液及背面清洗液中的任一清洗液的喷出先开始。另外，在图2的示例中，在时点t8，边缘清洗液及背面清洗液的喷出同时停止，但本发明并不限定于此。也可以使边缘清洗液及背面清洗液中的任一清洗液的喷出先停止。
[3]膜形成制程
对膜形成制程的详细情况进行说明。图3是表示图2的膜形成制程中的衬底W上的抗蚀剂液的状态变化的图。
如上所述，在第1制程中，衬底W以相对较低的第1速度A1旋转，抗蚀剂液以相对较低的第1速率r1被喷出。在该情况下，如图3(a)所示，从抗蚀剂喷嘴31喷出到衬底W的被处理面的中心部上的抗蚀剂液朝衬底W的被处理面的径向外侧逐渐地扩展。
在第2制程中，衬底W的旋转速度从第1速度A1上升到第2速度A2。在衬底W的旋转速度上升时，对衬底W上的抗蚀剂液作用较大的离心力，抗蚀剂液以覆盖衬底W的被处理面的整体的方式扩展到衬底W的被处理面上的整体。由此，如图3(b)所示，在衬底W的被处理面上形成抗蚀剂液的膜L1。
另外，在图2的示例中，衬底W的旋转速度以第1变化率从第1速度A1上升到中间速度A1'之后，以第2变化率从中间速度A1'上升到第2速度A2。在该情况下，与衬底W的旋转速度以固定的变化率(例如第2变化率)从第1速度A1上升到第2速度A2的情况相比，在衬底W的被处理面上抗蚀剂液稳定地扩展。具体来说，在俯视下抗蚀剂液一边维持大致圆形，一边朝径向外侧稳定地扩展。因此，能够抑制多余的抗蚀剂液的消耗。
然后，衬底W以相对较高的第2速度A2旋转，并且抗蚀剂液以相对较高的第2速率r2被喷出。由此，如图3(c)所示，膜L1的厚度整体性地增加。在该情况下，由于抗蚀剂液的喷出速率高，因此能确保衬底W的被处理面上的抗蚀剂液的流动性。由此，能够防止抗蚀剂液聚集在衬底W的被处理面上的一部分区域上，膜L1的厚度的均匀性提高。
在第3制程中，在衬底W的旋转速度下降到第3速度A3之后，使抗蚀剂液的喷出停止。在该情况下，作用在衬底W上的抗蚀剂液的离心力变小，抗蚀剂液稍微聚集在衬底W的被处理面的中心部附近及外缘附近。由此，如图3(d)所示，膜L1的外缘部及中心部成为稍微朝上方隆起的状态。优选为膜L1的外缘部的厚度小于膜L1的中心部的厚度。
在抗蚀剂液的喷出停止时，抗蚀剂液的液滴易从抗蚀剂喷嘴31掉落。假设在衬底W高速地旋转的状态下抗蚀剂液的液滴掉落到衬底W上的膜L1，则在膜L1的表面形成抗蚀剂液的掉落痕迹、或膜L1的状态变得不稳定。在本例中，在衬底W的旋转速度从第2速度A2下降到第3速度A3之后使抗蚀剂液的喷出停止。由此，即使抗蚀剂液的液滴掉落到衬底W上的膜L1，也能防止掉落痕迹的形成，并且能稳定地保持膜L1。
在之后的第4制程中，衬底W以相对较高的第4速度A4旋转。在该情况下，衬底W上的膜L1的整体性的厚度根据第4速度A4而被微调整。具体来说，第4速度A4越高，则膜L1的整体性的厚度越小，第4速度A4越低，则膜L1的整体性的厚度越大。在第4制程中，膜L1的截面形状不会大幅度变化，而是大致维持在图3(d)的状态。在第4制程的结束时点，膜L1固化。
在通常的光刻制程中，在处于距衬底W的外缘固定宽度的范围内的抗蚀剂膜(由抗蚀剂液形成的膜)的部分，不形成曝光图案。因此，如图3(d)的示例那样的膜L1的外缘部的隆起基本不会对曝光图案的形成造成影响。
接着，对膜形成制程的比较例进行说明。图4是用来说明膜形成制程的比较例中的衬底W的旋转速度的变化及抗蚀剂液的喷出速率的变化的图。图4的膜形成制程与图2的膜形成制程的不同点在于：在第1制程中，抗蚀剂液的喷出速率被调整为第2速率r2，在第2制程中，抗蚀剂液的喷出速率被调整为第1速率r1。关于第3及第4制程，与图2的示例相同。
图5是表示比较例中的衬底W上的抗蚀剂液的状态变化的图。在第1制程中，衬底W以相对较低的第1速度A1旋转，抗蚀剂液以相对较高的第2速率r2被喷出。在该情况下，相对较多的抗蚀剂液被供给到衬底W的被处理面的中心部，另一方面，作用在衬底W上的抗蚀剂液的离心力相对较小。因此，在抗蚀剂液的粘度高的情况下，如图5(a)所示，抗蚀剂液易聚集在衬底W的被处理面的中心部上。
在该情况下，即使在第2制程中衬底W的旋转速度上升到第2速度A2，聚集在衬底W的被处理面的中心部上的抗蚀剂液也无法在径向上充分地扩展。因此，如图5(b)所示，成为形成在衬底W的被处理面上的膜L1的中心部朝上方较大地隆起的状态。
然后，衬底W以相对较高的第2速度A2旋转，抗蚀剂液以相对较低的第1速率r1被喷出。在该情况下，由于抗蚀剂液的喷出速率较低，因此被喷出到衬底W的被处理面的中心部上的抗蚀剂液的流动性较低。因此，抗蚀剂液难以到达衬底W的被处理面的外缘，而聚集在衬底W的被处理面的周缘部上。因此，如图5(c)所示，膜L1的周缘部朝上方隆起。在之后的第3制程及第4制程中，也维持膜L1的中心部及周缘部朝上方较大地隆起的状态。
像这样，在比较例中，在抗蚀剂液的粘度高的情况下，膜L1的中心部及周缘部的厚度朝上方较大地隆起。因此，膜L1的厚度的均匀性变低。
相对于此，在本实施方式中，由于在第1制程中抗蚀剂液的喷出速率被调整为相对较低，因此即使在抗蚀剂液的粘度高的情况下，也能够一边抑制抗蚀剂液的消耗量，一边在衬底W的被处理面上使抗蚀剂液朝径向外侧适当地扩展。另外，由于在第2制程中抗蚀剂液的喷出速率被调整为相对较高，因此即使在抗蚀剂液的粘度高的情况下，也能够确保衬底W的被处理面上的抗蚀剂液的流动性。由此，能够防止抗蚀剂液聚集在衬底W的被处理面的周缘部上，能够提高膜L1的厚度的均匀性。
[4]动作
图6是表示衬底处理装置100的功能性构成的框图。如图6所示，衬底处理装置100包含保持控制部51、喷出控制部53、第1喷出速率调整部54、第2喷出速率调整部55、第1旋转速度调整部56、第2旋转速度调整部57、第3旋转速度调整部58、第4旋转速度调整部59、第5旋转速度调整部60及时间控制部61。这些构成要素(51～61)的功能是通过控制部40的CPU执行存储在ROM或存储装置等存储媒体的计算机程序来实现。
保持控制部51控制旋转保持部10对衬底W的保持。喷出控制部53通过控制阀V1的开关，来控制从抗蚀剂喷嘴31(图1)的抗蚀剂液的喷出的开始及结束的时刻。第1喷出速率调整部54通过控制泵45，来将从抗蚀剂喷嘴31的抗蚀剂液的喷出速率调整为第1速率r1。第2喷出速率调整部55通过控制泵45，来将从抗蚀剂喷嘴31的抗蚀剂液的喷出速率调整为第2速率r2。
第1旋转速度调整部56通过控制马达11，来将衬底W的旋转速度调整为第1速度A1。第2旋转速度调整部57通过控制马达11，来将衬底W的旋转速度调整为第2速度A2。第3旋转速度调整部58通过控制马达11，来将衬底W的旋转速度调整为第3速度A3。第4旋转速度调整部59通过控制马达11，来将衬底W的旋转速度调整为第4速度A4。第5旋转速度调整部60通过控制马达11，来将衬底W的旋转速度调整为第5速度A5。
时间控制部61控制保持控制部51、喷出控制部53、第1喷出速率调整部54、第2喷出速率调整部55、第1旋转速度调整部56、第2旋转速度调整部57、第3旋转速度调整部58、第4旋转速度调整部59及第5旋转速度调整部60的动作的开始及结束的时刻。
图7是表示衬底处理装置100的动作的流程图。在本例中，图2的预湿制程、洗净制程及干燥制程的时间被预先规定为预湿时间、洗净时间及干燥时间。另外，图2的膜形成制程的第1制程、第2制程、第3制程及第4制程的时间被预先规定为低速率处理时间、高速率处理时间、低速旋转时间及高速旋转时间。
在初始状态下，图1的阀V1～V4被关闭。当将衬底W载置在旋转保持部10上时，保持控制部51控制旋转保持部10，而旋转保持部10保持衬底W(步骤S1)。接着，喷出控制部53通过将阀V2打开，而开始从溶剂喷嘴32的溶剂的喷出(步骤S2)。如果从步骤S2的处理起经过预先规定的预湿时间，则喷出控制部53将阀V2关闭。
接着，第1旋转速度调整部56控制旋转保持部10，而开始衬底W的旋转(步骤S3)。在该情况下，第1旋转速度调整部56将衬底W的旋转速度调整为第1速度A1。另外，喷出控制部53通过将阀V1打开，而开始从抗蚀剂喷嘴31的抗蚀剂液的喷出(步骤S4)。在该情况下，第1喷出速率调整部54将抗蚀剂液的喷出速率调整为第1速率r1。
如果从步骤S3、S4的处理起经过预先规定的低速率处理时间，则第2旋转速度调整部57使衬底W的旋转速度上升到第2速度A2(步骤S5)，并且第2喷出速率调整部55使抗蚀剂液的喷出速率上升到第2速率r2(步骤S6)。如果从步骤S5、S6的处理起经过预先规定的高速率处理时间，则第3旋转速度调整部58使衬底W的旋转速度下降到第3速度A3(步骤S7)。接着，喷出控制部53通过将阀V2关闭，而停止从抗蚀剂喷嘴31的抗蚀剂液的喷出(步骤S8)。
如果从步骤S7的处理起经过预先规定的低速旋转时间，则第4旋转速度调整部59使衬底W的旋转速度上升到第4速度A4(步骤S9)。如果从步骤S9的处理起经过预先规定的高速旋转时间，则喷出控制部53通过将阀V3、V4打开，而开始从边缘清洗喷嘴33的边缘清洗液的喷出及从背面清洗喷嘴34的背面清洗液的喷出(步骤S10)。如果从步骤S10的处理起经过预先规定的洗净时间，则喷出控制部53通过将阀V3、V4关闭而停止边缘清洗液的喷出及背面清洗液的喷出。
接着，第5旋转速度调整部60使衬底W的旋转速度上升到速度A5(步骤S11)。由此，边缘清洗液及背面清洗液从衬底W被甩开。如果从步骤S11的处理起经过预先规定的干燥时间，则第5旋转速度调整部60使衬底W的旋转停止(步骤S12)。另外，保持控制部51解除旋转保持部10对衬底W的保持(步骤S13)。然后，从旋转保持部10上接收衬底W，衬底处理装置100的一系列的动作结束。
[5]效果
在本实施方式的衬底处理装置100中，在膜形成制程的第1制程中，抗蚀剂液的喷出速率被调整为第1速率r1，以使被喷出到旋转的衬底W的一面(被处理面)的中心部的抗蚀剂液在衬底W的一面上扩展。另外，在膜形成制程的第2制程中，抗蚀剂液的喷出速率被调整为高于第1速率r1的第2速率r2，以使扩展到旋转的衬底W的一面的整体的抗蚀剂液的厚度增加。
在该情况下，在第1制程中由于以相对较低的第1速率r1喷出抗蚀剂液，因此能够一边抑制抗蚀剂液的消耗量，一边使抗蚀剂液在衬底W的一面上扩展。另外，在第2制程中由于以相对较高的第2速率r2喷出抗蚀剂液，因此即使在抗蚀剂液的粘度高的情况下，也能确保衬底W的一面上的抗蚀剂液的流动性。由此，能够防止抗蚀剂液聚集在衬底W的一面的一部分区域。因此，衬底W的一面上的抗蚀剂液的厚度的均匀性提高。因此，能够一边抑制抗蚀剂液的消耗量，一边提高形成在衬底W上的抗蚀剂液的膜的厚度的均匀性。
另外，在本实施方式中，在第1制程中衬底W的旋转速度被调整为第1速度A1，在第2制程中衬底W的旋转速度被调整为高于第1速度A1的第2速度A2。在该情况下，由于在第1制程中衬底W以相对较低的速度旋转，因此能够使抗蚀剂液在衬底W的一面上稳定地扩展。由此，能够进一步抑制抗蚀剂液的消耗量。另外，由于在第2制程中衬底W以相对较高的速度旋转，因此作用在抗蚀剂液的离心力变大。由此，能够使抗蚀剂液适当地扩展到衬底W的一面的外缘，能够进一步提高抗蚀剂液的厚度的均匀性。
另外，在本实施方式中，在膜形成制程的第3制程中，当衬底W的旋转速度下降到第3速度A3之后使抗蚀剂液的喷出停止。由此，即使在抗蚀剂液的喷出停止时抗蚀剂液的液滴掉落到衬底W上的抗蚀剂液的表面，也能够防止掉落痕迹的形成，并且能够稳定地保持衬底W上的抗蚀剂液。
另外，在本实施方式中，在膜形成制程的第4制程中，衬底W的旋转速度被调整为高于第3速度A3的第4速度A4。由此，能够在第4制程中适当地调整衬底W的一面上的抗蚀剂液的膜的厚度。
[6]其他实施方式
(a)在所述实施方式中，在第1制程中抗蚀剂液的喷出速率被调整为第1速率r1，在第2制程中抗蚀剂液的喷出速率被调整为第2速率r2，但也可以在第1制程中将抗蚀剂液的喷出速率调整为包含第1速率r1的多个阶段，也可以在第2制程中将抗蚀剂液的喷出速率调整为包含第2速率r2的多个阶段。另外，也可以在第1制程及第2制程中的至少一个制程中，以抗蚀剂液的喷出速率连续地变化的方式进行调整。
(b)在所述实施方式中，在第1制程中衬底W的旋转速度被调整为第1速度A1，在第2制程中衬底W的旋转速度被调整为第2速度A2，但也可以在第1制程中将衬底W的旋转速度调整为包含第1速度A1的多个阶段，也可以在第2制程中将衬底W的旋转速度调整为包含第2速度A2的多个阶段。另外，也可以在第1制程及第2制程中的至少一个制程中，以衬底W的旋转速度连续地变化的方式进行调整。
(c)在所述实施方式中，衬底W的旋转速度被调整为第1速度A1的时刻与抗蚀剂液的喷出速率被调整为第1速率r1的时刻相同，但这些时刻也可以相互错开。同样地，在所述实施方式中，衬底W的旋转速度被调整为第2速度A2的时刻与抗蚀剂液的喷出速率被调整为第2速率r2的时刻相同，但这些时刻也可以相互错开。
(d)在所述实施方式中，在衬底W的旋转速度从第2速度A2下降到第3速度A3之后停止抗蚀剂液的喷出，但也可以在衬底W以第2速度A2旋转的状态下停止抗蚀剂液的喷出。
(e)在所述实施方式中，在衬底W的旋转速度从第2速度A2下降到第3速度A3之后，衬底W的旋转速度从第3速度A3上升到第4速度A4，但衬底W的旋转速度也可以直接从第2速度A2变化到第4速度A4。
(f)在所述实施方式中，使用抗蚀剂液作为涂布液，但也可以使用下层膜用涂布液或层间绝缘膜用涂布液等其他涂布液以代替抗蚀剂液。

Claims (8)

1.一种衬底处理装置，具备：
旋转保持部，将衬底以水平姿势保持并使它旋转；
涂布液喷出系统，将涂布液喷出到通过所述旋转保持部而旋转的衬底的一面的中心部；
第1喷出速率调整部，在第1期间，将从所述涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为第1速率，以使从所述涂布液喷出系统喷出到衬底的所述一面的中心部的涂布液在衬底的所述一面上扩展；
第2喷出速率调整部，在所述第1期间之后的第2期间，将从所述涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为高于所述第1速率的第2速率，以使扩展到衬底的所述一面的整体的涂布液的厚度增加；
第1旋转速度调整部，在所述第1期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为第1速度；及
第2旋转速度调整部，在所述第2期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于所述第1速度的第2速度。
2.一种衬底处理装置，具备：
旋转保持部，将衬底以水平姿势保持并使它旋转；
涂布液喷出系统，将涂布液喷出到通过所述旋转保持部而旋转的衬底的一面的中心部；
第1喷出速率调整部，在第1期间，将从所述涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为第1速率；
第2喷出速率调整部，在所述第1期间之后的第2期间，将从所述涂布液喷出系统的涂布液的喷出速率调整为高于所述第1速率的第2速率；
第1旋转速度调整部，在所述第1期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为第1速度；及
第2旋转速度调整部，在所述第2期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于所述第1速度的第2速度。
3.根据权利要求1或2所述的衬底处理装置，其还具备：
第3旋转速度调整部，在所述第2期间之后的第3期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于所述第1速度且低于所述第2速度的第3速度；及
喷出停止部，在所述第3期间使涂布液的喷出停止。
4.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其还具备第4旋转速度调整部，该第4旋转速度调整部在所述第3期间之后的第4期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于所述第3速度且低于所述第2速度的第4速度。
5.一种衬底处理方法，包括如下步骤：
在第1期间，一边通过旋转保持部使衬底旋转，一边通过涂布液喷出系统以第1速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部，以使涂布液在衬底的所述一面上扩展；及
在所述第1期间之后的第2期间，一边通过所述旋转保持部使衬底旋转，一边通过所述涂布液喷出系统以高于所述第1速率的第2速率将涂布液喷出到衬底的所述一面的中心部，以使扩展到衬底的所述一面的整体的涂布液的厚度增加
在所述第1期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为第1速度；及
在所述第2期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于所述第1速度的第2速度。
6.一种衬底处理方法，包括如下步骤：
在第1期间，一边通过旋转保持部以第1速度使衬底旋转，一边通过涂布液喷出系统以第1速率将涂布液喷出到衬底的一面的中心部；及
在所述第1期间之后的第2期间，一边通过所述旋转保持部使衬底以高于所述第1速度的第2速度旋转，一边通过所述涂布液喷出系统以高于所述第1速率的第2速率将涂布液喷出到衬底的所述一面的中心部。
7.根据权利要求5或6所述的衬底处理方法，其还包括如下步骤：
在所述第2期间之后的第3期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于所述第1速度且低于所述第2速度的第3速度；及
在所述第3期间使涂布液的喷出停止。
8.根据权利要求7所述的衬底处理方法，其还包括如下步骤：在所述第3期间之后的第4期间，将基于所述旋转保持部的衬底的旋转速度调整为高于所述第3速度且低于所述第2速度的第4速度。
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