JP2004039828A - 塗布膜形成方法およびプリウェット剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリウェット方式を前提として、使用する溶剤の好適な条件を明らかにすることにより、塗布液の使用量を少なくすることができる塗布膜形成方法、及びプリウェット剤を提供することを目的とする。
【解決手段】前記被処理基板に供給される塗布液を溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上のプリウェット剤を、前記被処理基板の表面に供給する工程（ＳＴ３）と、前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程（ＳＴ４）と、前記プリウェット剤が供給された被処理基板を回転させつつ、前記被処理基板の略中央に塗布液を供給し、前記塗布液を被処理基板の径方向外方に拡げて塗布膜を形成する工程（ＳＴ５）とを含むことを特徴としている。
【選択図】 図６
【解決手段】前記被処理基板に供給される塗布液を溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上のプリウェット剤を、前記被処理基板の表面に供給する工程（ＳＴ３）と、前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程（ＳＴ４）と、前記プリウェット剤が供給された被処理基板を回転させつつ、前記被処理基板の略中央に塗布液を供給し、前記塗布液を被処理基板の径方向外方に拡げて塗布膜を形成する工程（ＳＴ５）とを含むことを特徴としている。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板にレジスト液等の塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布膜形成方法および塗布液を塗布する前に被処理基板に供給するプリウェット剤に関する。
【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いては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表面にレジスト液（塗布液）を供給してレジスト膜（塗布膜）を形成し、レジスト塗布後のウエハに対して所定のパターンに対応して露光処理を行なった後に当該ウエハのレジスト膜に形成された露光パターンを現像するという、いわゆるフォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成するためのマスクとしてレジストパターンが形成される。
そして、上記工程のうちレジスト塗布処理においては、ウエハ表面にレジスト液を均一に塗布するための方法としてスピンコーティング法が多用されている。
【０００３】
図７は、このスピンコーティング法の概要を示すものである。例えばスピンチャック１４１により真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で、図示しない回転駆動手段によりスピンチャック１４１とともにウエハＷを回転させ、ウエハＷの上方に配置されたレジストノズル１４２からウエハＷ表面の中央にレジスト液（塗布液）を滴下する。滴下されたレジスト液（塗布液）は、遠心力によってウエハＷの径方向外方に向かって拡がり、ウエハＷの表面全体にレジスト膜（塗布膜）が形成される。その後レジスト液（塗布液）の滴下を停止し、ウエハの回転を継続してウエハＷの表面の余分なレジスト液を振り切って膜厚を整えるとともに乾燥を行う。
【０００４】
しかしながら、従来のスピンコーティングの場合、ウエハの略中心にレジスト液（塗布液）を滴下し、ウエハを回転させた際の遠心力によりレジスト液（塗布液）を拡散させているため、中心位置よりも周速が著しく大きい外周部から相当量のレジスト液（塗布液）が飛散され、実際にレジスト膜（塗布膜）となる量は供給したレジスト液の１０〜２０％程度であり、レジスト消費量が著しく多くなってしまう。
したがって、近時、製造コストの削減等の観点からレジスト消費量を減らすこと、すなわち各ウエハに対するレジスト液（塗布液）の滴下量を減らすことが要望されている。
【０００５】
このための方法として、レジスト液（塗布液）の滴下前にシンナー等の溶剤（プリウェット剤）を基板に滴下し、レジスト液（塗布液）の拡散を容易にして、レジスト（塗布液）供給量を減少させる方法（プリウェット方式）が提案されている（特開平７−３２０９９９号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、塗布液の拡散を容易にして塗布液の供給量を減少させるという効果は、溶剤の種類によって異なり、使用する溶剤によっては必ずしも十分な効果が得られなかった。
かかる課題を解決するには、どのような性質を持つ溶剤がプリウェット剤として最適であるかを解明することが重要であるが、本発明の出願前には明らかにされてはいなかった。
【０００７】
本発明者等は、どのような性質を持つ溶剤がプリウェット剤として最適であるかを、種々検討を行った。その結果、塗布液の供給量を減少させる要因として、プリウェット剤の揮発性が関係し、この揮発性は溶剤のもつ粘性率に大きく関係していることを知見した。また、この粘性率がプリウェット剤の被処理基板における分布にも影響を与えることを知見した。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、プリウェット方式を前提として、使用する溶剤の好適な条件を明らかにすることにより、塗布液の使用量を少なくすることができる塗布膜形成方法、及びプリウェット剤を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる塗布膜形成方法は、被処理基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、前記被処理基板に供給される塗布液を溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上のプリウェット剤を、前記被処理基板の表面に供給する工程と、前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程と、前記プリウェット剤が供給された被処理基板を回転させつつ、前記被処理基板の略中央に塗布液を供給し、前記塗布液を被処理基板の径方向外方に拡げて塗布膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。
【００１０】
前記したように、プリウェット剤が前記被処理基板に供給される塗布液を溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上である場合には、塗布液が供給されるまで十分なプリウェット効果を維持させることができ、塗布液の使用量を少なくすることができる。
即ち、プリウェット剤が前記被処理基板に供給される塗布液が溶解する溶剤でない場合には、塗布液を被処理基板全面に拡げることが難しい。また、粘性率が２．０ｃＰ未満のプリウェット剤は揮発し易く、塗布液が供給されるまでに揮発し、十分なプリウェット効果を得ることができず、多量の塗布液を必要とする。
【００１１】
ここで、前記プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることが望ましい。
プリウェット剤の揮発性は、粘性率が高くなれば抑制される。したがって、よりプリウェット効果を得ようとする場合には、粘性率は高いほど良い。しかしながら、プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）を超えると、プリウェット剤が被処理基板の表面全面に拡がりにくくなり、被処理基板全面にわたって十分なプリウェット効果が得られない虞がある。そのため、前記プリウェット剤の粘性率は３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることが好ましい。
【００１２】
また、プリウェット剤の蒸気圧も揮発性を決定する要因の一つであり、プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇ以下であることが望ましい。
即ち、プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇを超えるとプリウェット剤は揮発し易く、塗布液が供給されるまでに揮発し、十分なプリウェット効果を得ることができず、多量の塗布液を必要とする。
【００１３】
更に、前記プリウェット剤が単一の溶剤から構成されていることが望ましく、前記プリウェット剤が、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートから選択される少なくとも１種であることが望ましい。
本発明にかかる塗布膜形成方法の場合には、前記プリウェット剤が単一の溶剤、あるいは単一の溶剤に揮発抑制物質を混合した混合液であっても良い。しかし、混合液の場合、混合液を製造するための装置を必要とすることから、プリウェット剤が単一の溶剤からなることが好ましい。この単一の溶剤からなるプリウェット剤として、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートを挙げることができる。
【００１４】
また、前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程において、静止した前記被処理基板の表面上に前記プリウェット剤を供給した後、前記被処理基板を回転させることにより前記プリウェット剤を前記被処理基板の表面に拡げることが望ましい。
また、回転する前記被処理基板の表面上に前記プリウェット剤を供給した後、前記被処理基板の回転により前記プリウェット剤を前記被処理基板の表面に拡げても良く、更に、前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程において、前記被処理基板の表面に前記プリウェット剤を散布することにより前記被処理基板の表面に拡げても良い。
【００１５】
また、上記目的を達成するためになされた本発明にかかるプリウェット剤は、被処理基板に塗布液を供給することによって塗布膜を形成する塗布膜形成方法における、前記塗布液の供給前に被処理基板の表面に供給されるプリウェット剤において、前記プリウェット剤が、前記塗布液が溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上であることを特徴としている。
このようにプリウェット剤が前記被処理基板に供給される塗布液が溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上である場合には、前記したように、塗布液が供給されるまで十分なプリウェット効果を維持させることができ、塗布液の使用量を少なくすることができる。
【００１６】
また、前記プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることが望ましく、前記プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇ以下であることが望ましい。
更に、前記プリウェット剤が、単一の溶剤から構成されていることが望ましく、前記プリウェット剤が、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートから選択される少なくとも１種であることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の塗布膜形成方法を実施するためのレジスト塗布ユニットを搭載したレジスト塗布現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１８】
このレジスト塗布現像処理システム１は搬送ステーションであるカセットステーション１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１と隣接して設けられる図示しない露光装置との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備している。
【００１９】
上記カセットステーション１０は、被処理体としてのウエハＷを複数枚例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００２０】
このカセットステーション１０においては、図１に示すように、カセットＣを戴置する戴置台２０上に図中Ｘ方向にそって複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて一列に戴置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は戴置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、この搬送アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに対して選択可能に構成されており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ３ に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００２１】
上記処理ステーション１１は、ウエハＷに対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハＷが一枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部に搬送路２２ａを有し、この中にウエハ搬送機構２２が設けられ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理ユニット群に分かれており、各処理ユニット群は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って多段に配置されている。
【００２２】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側にウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。
【００２３】
ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２４】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理ユニット群Ｇ１ ，Ｇ２ ，Ｇ３ ，Ｇ４ が搬送路２２ａの周囲に配置されており、処理ユニット群Ｇ５ は必要に応じて配置可能となっている。
【００２５】
これらのうち、第１および第２の処理ユニット群Ｇ１ ，Ｇ２ はシステム正面（図１において手前）側に並列に配置され、第３の処理ユニット群Ｇ３ はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理ユニット群Ｇ４ はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理ユニット群Ｇ５ は背面部に配置可能となっている。
【００２６】
第１の処理ユニット群Ｇ１ では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャック（図示せず）に戴置してウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および同様にカップＣＰ内でレジストのパターンを現像する現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ２ も同様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２７】
第３の処理ユニット群Ｇ３ においては、図３に示すように、ウエハＷを戴置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うオドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置あわせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００２８】
第４の処理ユニット群Ｇ４ も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００２９】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理ユニット群Ｇ５ を設ける場合には、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２２から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の処理ユニット群Ｇ５ を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００３０】
上記インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）の長さが処理ステーション１１と同じであり、図１、図２に示すように、このインターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。このウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２４ａは、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。また、このウエハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理ユニット群Ｇ４ に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。
【００３１】
このように構成されるレジスト塗布現像処理システム１においては、ウエハカセットＣＲから処理前のウエハＷを１枚ずつウエハ搬送機構２１によって取り出し、処理ステーション１１のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）へ搬入する。次いで、ここで位置決めされたウエハＷを主ウエハ搬送機構２２により搬出し、アドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入してアドヒージョン処理を施す。このアドヒージョン処理の終了後、ウエハＷを主ウエハ搬送機構２２により搬出し、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送して、ここで冷却する。次いで、ウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送してレジスト塗布を行い、さらに、ホットプレートユニット（ＨＰ）でプリベーク処理を行って、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を介して、インターフェイス部１２に搬送し、そこからウエハ搬送機構２４により隣接する露光装置に搬送する。さらに、露光装置にて露光処理のなされたウエハＷを、ウエハ搬送機構２４によりインターフェイス部１２、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介して処理ステーション１１に搬送する。処理ステーション１１において、主ウエハ搬送機構２２によりウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送してポストエクスボージャー処理を施し、さらに現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送して現像処理を施した後、ホットプレートユニット（ＨＰ）でポストベーク処理を行い、クーリングユニット（ＣＯＬ）において冷却した後、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に搬送する。以上のようにして所定の処理がなされたウエハＷをウエハ搬送機構２２がウエハカセットＣＲに収納する。
【００３２】
次に、本発明の塗布膜形成方法を実施するためのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）について図４および図５を参照しながら説明する。
このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）は、主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８が進入するための開口５０ａを有するケーシング５０を有し、その中にウエハＷを収容する収容容器であるカップＣＰが設けられ、そのカップ内にウエハＷを真空吸着によって水平に保持するスピンチャック５１が設けられている。このスピンチャック５１は、カップＣＰの下方に設けられたパルスモータなどの駆動モータ５２によって回転可能となっており、その回転速度も任意に制御可能となっている。カップＣＰの底部の中央寄りの部分には排気管５３が接続され、また外側よりの部分には排液管５４が接続されている。そして、排気管５３からカップＣＰ内の気体が排気されるとともに、排液管５４からは塗布処理にともなって飛散したレジスト液や溶剤が排出される。なお、スピンチャック５１は図示しないエアシリンダー等の昇降機構により昇降可能となっている。
【００３３】
スピンチャック５１の上方には、スピンチャック５１の直上位置と退避位置との間で移動可能に噴頭６０が設けられており、この噴頭６０はアーム６１を介して駆動機構７０に連結され、駆動機構７０により図４および図５に示したＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動されるようになっている。なお、噴頭６０はアーム６１に対して着脱自在となっている。
【００３４】
噴頭６０は、ベース部材６２を有し、プリウェット剤を供給するプリウェット剤供給ノズル８０と塗布液であるレジスト液を供給するレジスト液供給ノズル９０とを近接させた状態でベース部材６１に取り付けた構造を有している。
【００３５】
このプリウェット剤は、レジスト液が溶解可能な溶剤とその溶剤の揮発を抑制する揮発抑制物質とが混合された混合液、あるいはまたレジスト液が溶解可能な溶剤のみから構成されている。
ここで、レジスト液が溶解可能な溶剤とは、レジスト液の溶媒であってもよいが、それに限らずレジスト液が溶解可能なものであればよいことはいうまでもない。
【００３６】
また、前記プリウェット剤として、粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上のものが用いられる。粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上であるプリウェット剤の場合には、レジスト液が供給されるまで十分なプリウェット効果を維持することができ、レジスト液の使用量を少なくすることができる。一方、前記プリウェット剤の粘性率は、３．５ｃＰ（センチポイズ）以下のものが用いられる。
プリウェット剤の揮発性は、粘性率が高くなればなるほど抑制される。したがって、よりプリウェット効果を得ようとする場合には、粘性率は高いほど良い。しかしながら、プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）を超えると、プリウェット剤が被処理基板の表面全面に拡がりにくくなり、被処理基板の全面において十分なプリウェット効果が得られない虞がある。そのため、前記プリウェット剤の粘性率は３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることが好ましい。
【００３７】
また、プリウェット剤の蒸気圧も揮発性を決定する要因の一つであり、蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇ以下のプリウェット剤が用いられる。
即ち、プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇを超えるとプリウェット剤は揮発し易く、レジスト液が供給されるまでに揮発し、十分なプリウェット効果を得ることができず、多量のレジスト液を必要とする。
【００３８】
このプリウェット剤として、単一の溶剤から構成されているシクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートを挙げることができる。また混合液からなるものとして、レジスト液を構成する溶剤に、水、メチルアルコール、エチルアルコール等の揮発抑制物質を混合し、上記した所定の粘性率にしても良い。より好ましくは、更に上記蒸気圧以下に設定するのが良い。
【００３９】
また噴頭６０には、レジスト液供給ノズル９０から吐出されるレジスト液の温度が一定になるように温度調節するために温度調節流体を循環するチューブ６５ａ，６５ｂ、および、プリウェット剤供給ノズル８０から吐出される溶剤の温度が一定になるように温度調節するために温度調節流体を循環するチューブ６６ａ，６６ｂが設けられている。チューブ６５ａはレジスト液供給ノズル９０に連続する配管の周囲に設けられて往路を構成し、チューブ６５ｂは復路を構成している。また、チューブ６６ａはプリウェット剤供給ノズル８０に連続する配管の周囲に設けられて往路を構成し、チューブ６６ｂは復路を構成している。
【００４０】
上記プリウェット剤供給ノズル８０は、プリウェット剤供給配管８１を介して中間タンク８３に接続されており、プリウェット剤供給配管８１にはバルブ８２が設けられている。また、中間タンク８３にはその中に溶剤を供給する溶剤供給配管８４と揮発抑制物質を供給する揮発抑制物質供給配管８６とが接続されており、これら配管８４、８６にはそれぞれバルブ８５および８７が設けられている。
そして、溶剤および揮発抑制物質が配管８４、８６を介して中間タンク８３内に供給される場合、図示しない撹拝機構により撹拝されて混合液となり、中間タンク８３内にはこの混合液が貯留された状態となる。
【００４１】
この図４に示した実施形態は、プリウェット剤としてレジスト液が溶解可能な溶剤とその溶剤の揮発を抑制する揮発抑制物質とが混合された混合液が用いられる場合を示している。
一方、プリウェット剤として単一の溶剤から構成されている場合には、配管８６、バルブ８７を設ける必要はない。
また、配管８６、バルブ８７が設けられた装置において、バルブ８７が閉じられ、プリウェット剤のみが配管８４を介して中間タンク８３内に供給しても良い。
なお、この中間タンク８３内の液体は、中間タンク８３内に窒素（Ｎ２ ）ガス等の圧送ガスを供給することによってプリウェット剤供給配管８１およびプリウェット剤供給ノズル８０を介してウエハＷ上に供給される。この場合にＮ２ ガスの加圧力を制御することによって溶剤の流量が制御される。
【００４２】
レジスト液供給ノズル９０は、レジスト液供給配管９１を介してレジスト液を収容するレジスト液タンク９２に連通されている。このレジスト液供給配管９１には、サックバックバルブ９３、エアーオペレーションバルブ９４、レジスト液中の気泡を分離除去するための気泡除去機構９５、フィルタ９６およびベローズポンプ９７が下流側からその順に設けられている。このベローズポンプ９７は伸縮可能に構成され、この伸縮が制御されることにより所定量のレジスト液がレジスト液供給ノズル９０を介してウエハＷの表面に供給される。このベローズポンプ９７により極めて少量のレジスト液の供給量制御が可能となる。この駆動部は、一端がベローズポンプ９７の一端に取り付けられたネジ９８ａと、このネジに螺合されるナット９８ｂとからなるボールネジ機構９８と、このナット９８ｂを回転させることによりネジ９８ａを直線動させるステッピングモータ９９とにより構成されている。
【００４３】
上記レジスト液供給系に設けられたサックバックバルブ９３は、レジスト液供給ノズル９０からのレジスト液吐出後、レジスト液供給ノズル９０先端内壁部に表面張力によって残留しているレジスト液をレジスト液供給ノズル９０に引き戻し、これによって残留レジスト液の固化を阻止するためのものである。
【００４４】
図５に示すように、ケーシング５０内のカップＣＰの外側部分には、基本的に同一の構造を有する４つの噴頭６０を保持可能な保持部５５が設けられている。保持部５５には各ノズルのノズルロを乾燥固化させないように、各ノズルのノズルロを溶剤雰囲気に置くための挿入部（図示せず）が設けられている。各噴頭６０は、取り付け部６３によりアーム６１の先端部に取り付け可能となっており、それぞれ異なる種類のレジスト液を供給できるようになっている。そして、これらのうち選択された一つがアーム６１に取り付けられて保持部５５から取り出される。上述したように、アーム６１は駆動機構７０により三次元移動、すなわちＸ、Ｙ、Ｚ方向への移動が可能であり、保持部５５から取り出されてアーム６１に装着された噴頭６０が、処理に際してウエハＷの直上の所定位置まで移動される。
なお、ここでは、プリウェット剤供給ノズル８０とレジスト液供給ノズル９０とを噴頭６０に取り付け、この噴頭６０を４つ準備して保持部５５に設けているが、１つまたはそれ以上のプリウェット剤供給ノズル８０をアーム６１に直接固定し、噴頭６０にはレジスト液供給ノズル９０のみを設けるようにしてもよい。
【００４５】
次に、このように構成されるレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）における処理について図６の工程図を参照しながら詳細に説明する。
【００４６】
主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８によってケーシング５０の開口５０ａを通ってレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内のカップＣＰの真上までウエハＷが搬送されると、そのウエハＷは、図示しない昇降機構によって上昇してきたスピンチャック５１によって真空吸着される。主ウエハ搬送機構２２はウエハＷをスピンチャック５１に真空吸着せしめた後、保持部材４８をレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内から引き戻し、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へのウエハＷの受け渡しを終える（ＳＴ１）。
【００４７】
次いで、スピンチャック５１はウエハＷがカップＣＰ内の低位置になるまで下降される。次いで、駆動モータ５２によってスピンチャック５１を１０００ｒｐｍ程度の回転速度で回転させ、ウエハＷの温度を均一にする（ＳＴ２）。
【００４８】
その後、スピンチャック５１の回転を停止させ、駆動機構７０によって噴頭６０をＹ方向に沿ってウエハＷの直上位置まで移動させ、プリウェット剤供給ノズル８０の吐出口がスピンチャック５１の中心（ウエハＷの中心）上に到達したところで、レジスト液が溶解する所定のプリウェット剤（単一の溶剤、またはレジスト液が溶解する所定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）を静止しているウエハＷ表面の略中心に供給する（ＳＴ３）。
この際に、単一の溶剤のみからなるプリウェット剤をウエハＷ表面の略中心に供給する場合には、バルブ８５のみを開き、溶剤供給配管８４を介して溶剤を中間タンク８３に供給し、バルブ８５を閉じる。
【００４９】
一方、混合液からなるプリウェット剤を供給する場合には、バルブ８５および８７を開き、溶剤供給配管８４および揮発抑制物質供給配管８６を介して所望の割合で溶剤および揮発抑制物質を中間タンク８３に供給し、バルブ８５および８７を閉じて図示しない撹拝機構により撹拝することにより所定量の混合液が形成される。
【００５０】
中間タンク８３内で形成され貯留されているプリウェット剤はＮ２ ガス等の圧送ガスによりプリウェット剤供給配管８１およびプリウェット剤供給ノズル８０を介してウエハＷ上に圧送される。この場合にＮ２ ガスの加圧力を制御することによってプリウェット剤の流量が制御される。
【００５１】
このようにしてプリウェット剤を供給した後、好ましくは１０００ｒｐｍ以下の所定の回転速度でウエハＷを回転させる（ＳＴ４）。これにより、ウエハＷ表面に供給されたプリウェット剤は遠心力によってウエハＷの中心からその周囲に拡散し、ウエハＷの全面に供給される。
なお、スプレーを用いてウエハ全面にプリウェット剤を塗布しても良い。このスプレーはウエハＷを回転しながら行っても良く、あるいはウエハＷを停止した状態で行っても良い。
【００５２】
続いて、駆動機構７０によりレジスト液供給ノズル９０の吐出口がスピンチャック５１の中心（ウエハＷの中心）上に到達するまで噴頭６０をＹ方向に移動し、ウエハＷの回転速度を所定値まで上昇させて、レジスト液供給ノズル９０の吐出口からレジスト液を回転するウエハＷ表面の略中心に供給し、遠心力によりレジスト液を外方に拡散させ、ウエハＷ表面へのレジスト塗布を行う。（ＳＴ５）。
このとき、所定のプリウェット剤がウエハＷ表面に塗布されているため、濡れ性が向上し、少量のレジスト液でウエハＷ表面の全面にレジスト塗布を行うことができる。
また、レジスト塗布の際の回転速度は、２００ｍｍウエハの場合には２０００〜６０００ｒｐｍ、３００ｍｍウエハの場合には１０００〜４０００ｒｐｍであることが好ましい。
【００５３】
このようにしてウエハＷを回転させながらレジスト液を供給した後、レジスト液の供給を停止した後に、ウエハＷの回転速度を減速する（ＳＴ６）。これにより、膜厚調整機能が発揮され、ウエハＷ面内の膜厚が均一化される。
このような効果を奏するのは、ウエハＷの回転速度を減速した際には、この減速の際の加速度により半導体ウエハＷ上のレジスト液に中心へ向かう力が作用し、しかも、被処理基板の回転が低速であることからレジスト液の乾燥が遅く、結果として膜厚を整える機能が発揮されるからである。すなわち、この減速によって作用する内側へ向かう力により、ウエハＷ外方へ飛散するレジスト量が抑制され、外周部にも中央部と同様にレジストが保持されてレジスト膜の膜厚がより均一化することとなる。この際の回転速度は５０〜１０００ｒｐｍが好ましい。特に、５００ｒｐｍ以下であれば、レジストの乾燥がほとんど進行せず、膜厚調整の自由度が高い。この際の保持時間は、例えば、３秒までの適宜の時間に設定される。なお、このＳＴ６工程は必須なものではなく、必要に応じて行われる。
【００５４】
その後、ウエハＷの回転速度を上昇させて、残余のレジスト液を振り切る（ＳＴ７）。この際の回転速度は、２００ｍｍウエハの場合には１５００〜４０００ｒｐｍ、３００ｍｍウエハの場合には１０００〜３０００ｒｐｍであることが好ましい。
【００５５】
その後、ウエハＷの回転を継続させレジスト膜の乾燥を行う（ＳＴ８）。この際の回転速度は、２００ｍｍウエハの場合には１０００〜２０００ｒｐｍ、３００ｍｍウエハの場合には５００〜１５００ｒｐｍであることが好ましい。この工程を所定時間行った後、レジスト塗布工程が終了する。
【００５６】
【実施例】
次に、前記したレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を用いてプリウェット剤の評価実験を行った。この評価は、ウエハの全面を覆うのに必要なレジストの最小吐出量を測定することによって、評価を行った。
評価の対象となるプリウェット剤として、シクロヘキサノン（実施例１）、ＥＬ（乳酸エチル：実施例２）、ＭＭＰ（メチル−３−メトキシプロピネート：実施例３）、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル：比較例１）、ＰＥＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート：比較例２）、ＯＫ−７３（ＰＧＭＥ：ＰＧＭＥＡ＝７：３の混合液：比較例３）、ＯＫ−７３＋純水（ＯＫ−７３：純水＝５：２（純水１６．７質量％）の混合液：実施例４）、酢酸ブチル（比較例４）、ＭＡＫ（２−ヘプタノン：比較例５）の全９種を用いた。
【００５７】
また、この評価実験は、ウエハ直径：３００ｍｍ、レジスト液：ＥＬ溶剤ＫｒＦレジスト（粘度７ｃＰ程度）、レジスト滴下時間：１．０ｓｅｃ、レジスト滴下時回転数：３０００ｒｐｍ、プリウェット剤滴下時間：２．０ｓｅｃ、プリウェット剤滴下量：７０ｍｌ／ｍｉｎ、プリウェット剤温度：２３℃とした。
そして、この評価実験では、プリウェット剤の粘性率（２３℃）と、各プリウェット剤を塗布した後に、ウエハの全面を覆うのに必要なレジストの最小吐出量を測定した。その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
この実験によれば、ＯＫ−７３（比較例３）の結果とＯＫ−７３＋純水（実施例４）の結果を比較すると、ＯＫ−７３＋純水の場合の方が、レジスト最小吐出量が大きく減少していることが判る。これは、水素結合を有する物質である純水がＯＫ−７３の揮発を抑制する揮発抑制物質となり、その結果溶剤が一様にウエハ表面上に拡がって、レジスト吐出量が低く抑えられたためである。
【００６０】
また、表１の結果から明らかなように、粘性率が２ｃＰ（センチポイズ）未満になるとレジスト吐出量が低く抑えられないことが認められた。
これは、粘性率が低くなるほど溶剤の揮発性が高くなるため、レジスト液を塗布する前にプリウェット剤（溶剤）が揮発してしまい、レジスト液をウエハ上全面に拡散し難くなる。その結果、拡散させるのに多量のレジスト液を必要とし、レジスト吐出量を低く抑えることができないためと推察される。
このような結果から、プリウェット剤の粘性率は、粘性率が２ｃＰ以上であることが望ましい。
【００６１】
ただし、プリウェット剤に適した溶剤を検討する上で、揮発性を低く抑えるために粘性率が高いほど良いというわけはなく、粘性率が高いほどプリウェット剤はウエハ上で拡がり難いという性質があることに配慮する必要がある。
ここで、ＯＫ−７３＋純水（実施例４）の粘性率は３．４６ｃＰとなり、この実験での溶剤中一番高い粘性率であったが、溶剤の拡がりにおける問題はなく、レジスト吐出量も０．５ｍｌに抑えることができた。即ち、粘性率が３．５０ｃｐ以下であれば、ウエハ上にプリウェット剤を問題なく拡散できることを確認した。
【００６２】
以上のように、プリウェット剤を、その粘性率が２．００ｃＰ以上３．５０ｃＰ以下のものから選択することによって、レジスト液の使用量をより少なく抑えることができる。
【００６３】
ここで、プリウェット剤としては、粘性率が２．００ｃＰ以上、３．５０ｃＰ以下の溶剤で典型的にはシンナーが用いられ、例えば、シクロヘキサノン、ＥＬ（乳酸エチル）、ＭＭＰ（メチル−３−メトキシプロピネート）、ＯＫ７３＋純水（ＯＫ−７３：純水＝５：２）から選択される少なくとも１種が用いられる。なお、粘性率が２．００ｃＰ以上、３．５０ｃＰ以下であれば、もちろんレジスト液が溶解する他の溶剤であってもよい。
【００６４】
また、プリウェット剤の揮発性を決定する要因の一つとして蒸気圧がある。
前記したシクロヘキサノン（実施例１）の２０℃での蒸気圧は、３．９５ｍｍＨｇ、ＥＬ（乳酸エチル：実施例２）の２０℃での蒸気圧は２．７０ｍｍＨｇ、ＭＭＰ（メチル−３−メトキシプロピネート：実施例３）の２０℃での蒸気圧は１．８０ｍｍＨｇである。
これらいずれのプリウェット剤も、その蒸気圧が、４．０ｍｍＨｇ以下である。プリウェット剤の蒸気圧が、４．０ｍｍＨｇ以下の場合、プリウェット剤は揮発し難く、塗布液が供給されるまでに揮発することなく、十分なプリウェット効果を得ることができる。
なお、前記したＰＧＭＥ（比較例１）の２０℃での蒸気圧は、７．６０ｍｍＨｇであり、十分なプリウェット効果を得ることができない。このことから、プリウェット剤の蒸気圧が５．０ｍｍＨｇ以下であれば、十分なプリウェット効果を得ることができるものと考えられる。
【００６５】
また、例えば、蒸気圧５ｍｍＨｇ以下の薬液（例えば、ＰＧＭＥＡ）に、５ｍｍＨｇを超える蒸気圧を持つ液体（例えば、純水）を混合したプリウェット剤を用いても良い。この場合、混合液の粘性率が２．０ｃＰ以上になるように混合することが好ましい。
これは、混合液には、蒸気圧５ｍｍＨｇ以下の薬液が含まれていることから、その薬液が揮発し難く、十分なプリウェット効果を得ることができる。更に粘性率が２．０ｃＰ以上であれば、プリウェット剤を被処理基板の表面全体に十分に拡げることができる。
【００６６】
また、上記実施例では２液を混合したが、蒸気圧５ｍｍＨｇ以下の液体を含む３液を混合しても良い。この場合も混合液の粘性率が２．０ｃＰ以上になることが望ましい。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施の形態のようなレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に限定されない。例えば、混合液を使用しないのであれば、揮発抑制物質供給配管８６やバルブ８７や図示しない攪拌機構を設置する必要がないのはいうまでもない。また、混合液を使用する場合には、必ずしも中間タンク８３内で混合する必要はなく、他の混合機構を設置して、プリウェット剤供給ノズル８０から混合液を供給するものであっても良い。
【００６８】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、塗布液としてレジスト液を用いた場合について示したが、必ずしもレジスト液に限らず反射防止膜や層間絶縁膜等を形成する塗布液等、他の塗布液であってもよい。また、上記実施の形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、半導体ウエハに限らず、例えばＬＣＤ基板やマスク用レチクル基板等他の被処理基板であってもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる塗布膜形成方法およびプリウェット剤によれば、プリウェット剤の揮発が抑制されるため、塗布液を塗布する際にプリウェット剤の残存量が多く、十分なプリウェット効果を得ることができ、塗布液の使用量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布膜形成方法を実施するためのレジスト塗布ユニットを搭載した半導体ウエハのレジスト塗布現像処理システムの全体構成の平面図である。
【図２】図１に示す塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１に示す塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】図１に示したレジスト塗布現像処理システムに装着したレジスト塗布ユニットの全体構成を示す概略図である。
【図５】図４に示したレジスト塗布ユニットの平面図である。
【図６】レジスト塗布ユニットにおける処理工程を示す工程図である。
【図７】従来のレジスト塗布装置の概略構成図である。
【符号の説明】
５１ スピンチャック
５２ 駆動モータ
６０ 噴頭
７０ 駆動機構
８０ プリウェット剤供給ノズル
９０ レジスト液供給ノズル
Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板にレジスト液等の塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布膜形成方法および塗布液を塗布する前に被処理基板に供給するプリウェット剤に関する。
【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いては、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表面にレジスト液（塗布液）を供給してレジスト膜（塗布膜）を形成し、レジスト塗布後のウエハに対して所定のパターンに対応して露光処理を行なった後に当該ウエハのレジスト膜に形成された露光パターンを現像するという、いわゆるフォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成するためのマスクとしてレジストパターンが形成される。
そして、上記工程のうちレジスト塗布処理においては、ウエハ表面にレジスト液を均一に塗布するための方法としてスピンコーティング法が多用されている。
【０００３】
図７は、このスピンコーティング法の概要を示すものである。例えばスピンチャック１４１により真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で、図示しない回転駆動手段によりスピンチャック１４１とともにウエハＷを回転させ、ウエハＷの上方に配置されたレジストノズル１４２からウエハＷ表面の中央にレジスト液（塗布液）を滴下する。滴下されたレジスト液（塗布液）は、遠心力によってウエハＷの径方向外方に向かって拡がり、ウエハＷの表面全体にレジスト膜（塗布膜）が形成される。その後レジスト液（塗布液）の滴下を停止し、ウエハの回転を継続してウエハＷの表面の余分なレジスト液を振り切って膜厚を整えるとともに乾燥を行う。
【０００４】
しかしながら、従来のスピンコーティングの場合、ウエハの略中心にレジスト液（塗布液）を滴下し、ウエハを回転させた際の遠心力によりレジスト液（塗布液）を拡散させているため、中心位置よりも周速が著しく大きい外周部から相当量のレジスト液（塗布液）が飛散され、実際にレジスト膜（塗布膜）となる量は供給したレジスト液の１０〜２０％程度であり、レジスト消費量が著しく多くなってしまう。
したがって、近時、製造コストの削減等の観点からレジスト消費量を減らすこと、すなわち各ウエハに対するレジスト液（塗布液）の滴下量を減らすことが要望されている。
【０００５】
このための方法として、レジスト液（塗布液）の滴下前にシンナー等の溶剤（プリウェット剤）を基板に滴下し、レジスト液（塗布液）の拡散を容易にして、レジスト（塗布液）供給量を減少させる方法（プリウェット方式）が提案されている（特開平７−３２０９９９号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、塗布液の拡散を容易にして塗布液の供給量を減少させるという効果は、溶剤の種類によって異なり、使用する溶剤によっては必ずしも十分な効果が得られなかった。
かかる課題を解決するには、どのような性質を持つ溶剤がプリウェット剤として最適であるかを解明することが重要であるが、本発明の出願前には明らかにされてはいなかった。
【０００７】
本発明者等は、どのような性質を持つ溶剤がプリウェット剤として最適であるかを、種々検討を行った。その結果、塗布液の供給量を減少させる要因として、プリウェット剤の揮発性が関係し、この揮発性は溶剤のもつ粘性率に大きく関係していることを知見した。また、この粘性率がプリウェット剤の被処理基板における分布にも影響を与えることを知見した。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、プリウェット方式を前提として、使用する溶剤の好適な条件を明らかにすることにより、塗布液の使用量を少なくすることができる塗布膜形成方法、及びプリウェット剤を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる塗布膜形成方法は、被処理基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、前記被処理基板に供給される塗布液を溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上のプリウェット剤を、前記被処理基板の表面に供給する工程と、前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程と、前記プリウェット剤が供給された被処理基板を回転させつつ、前記被処理基板の略中央に塗布液を供給し、前記塗布液を被処理基板の径方向外方に拡げて塗布膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。
【００１０】
前記したように、プリウェット剤が前記被処理基板に供給される塗布液を溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上である場合には、塗布液が供給されるまで十分なプリウェット効果を維持させることができ、塗布液の使用量を少なくすることができる。
即ち、プリウェット剤が前記被処理基板に供給される塗布液が溶解する溶剤でない場合には、塗布液を被処理基板全面に拡げることが難しい。また、粘性率が２．０ｃＰ未満のプリウェット剤は揮発し易く、塗布液が供給されるまでに揮発し、十分なプリウェット効果を得ることができず、多量の塗布液を必要とする。
【００１１】
ここで、前記プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることが望ましい。
プリウェット剤の揮発性は、粘性率が高くなれば抑制される。したがって、よりプリウェット効果を得ようとする場合には、粘性率は高いほど良い。しかしながら、プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）を超えると、プリウェット剤が被処理基板の表面全面に拡がりにくくなり、被処理基板全面にわたって十分なプリウェット効果が得られない虞がある。そのため、前記プリウェット剤の粘性率は３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることが好ましい。
【００１２】
また、プリウェット剤の蒸気圧も揮発性を決定する要因の一つであり、プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇ以下であることが望ましい。
即ち、プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇを超えるとプリウェット剤は揮発し易く、塗布液が供給されるまでに揮発し、十分なプリウェット効果を得ることができず、多量の塗布液を必要とする。
【００１３】
更に、前記プリウェット剤が単一の溶剤から構成されていることが望ましく、前記プリウェット剤が、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートから選択される少なくとも１種であることが望ましい。
本発明にかかる塗布膜形成方法の場合には、前記プリウェット剤が単一の溶剤、あるいは単一の溶剤に揮発抑制物質を混合した混合液であっても良い。しかし、混合液の場合、混合液を製造するための装置を必要とすることから、プリウェット剤が単一の溶剤からなることが好ましい。この単一の溶剤からなるプリウェット剤として、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートを挙げることができる。
【００１４】
また、前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程において、静止した前記被処理基板の表面上に前記プリウェット剤を供給した後、前記被処理基板を回転させることにより前記プリウェット剤を前記被処理基板の表面に拡げることが望ましい。
また、回転する前記被処理基板の表面上に前記プリウェット剤を供給した後、前記被処理基板の回転により前記プリウェット剤を前記被処理基板の表面に拡げても良く、更に、前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程において、前記被処理基板の表面に前記プリウェット剤を散布することにより前記被処理基板の表面に拡げても良い。
【００１５】
また、上記目的を達成するためになされた本発明にかかるプリウェット剤は、被処理基板に塗布液を供給することによって塗布膜を形成する塗布膜形成方法における、前記塗布液の供給前に被処理基板の表面に供給されるプリウェット剤において、前記プリウェット剤が、前記塗布液が溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上であることを特徴としている。
このようにプリウェット剤が前記被処理基板に供給される塗布液が溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上である場合には、前記したように、塗布液が供給されるまで十分なプリウェット効果を維持させることができ、塗布液の使用量を少なくすることができる。
【００１６】
また、前記プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることが望ましく、前記プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇ以下であることが望ましい。
更に、前記プリウェット剤が、単一の溶剤から構成されていることが望ましく、前記プリウェット剤が、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートから選択される少なくとも１種であることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の塗布膜形成方法を実施するためのレジスト塗布ユニットを搭載したレジスト塗布現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１８】
このレジスト塗布現像処理システム１は搬送ステーションであるカセットステーション１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１と隣接して設けられる図示しない露光装置との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備している。
【００１９】
上記カセットステーション１０は、被処理体としてのウエハＷを複数枚例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００２０】
このカセットステーション１０においては、図１に示すように、カセットＣを戴置する戴置台２０上に図中Ｘ方向にそって複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて一列に戴置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は戴置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、この搬送アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに対して選択可能に構成されており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ３ に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００２１】
上記処理ステーション１１は、ウエハＷに対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハＷが一枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部に搬送路２２ａを有し、この中にウエハ搬送機構２２が設けられ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理ユニット群に分かれており、各処理ユニット群は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って多段に配置されている。
【００２２】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側にウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。
【００２３】
ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２４】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理ユニット群Ｇ１ ，Ｇ２ ，Ｇ３ ，Ｇ４ が搬送路２２ａの周囲に配置されており、処理ユニット群Ｇ５ は必要に応じて配置可能となっている。
【００２５】
これらのうち、第１および第２の処理ユニット群Ｇ１ ，Ｇ２ はシステム正面（図１において手前）側に並列に配置され、第３の処理ユニット群Ｇ３ はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理ユニット群Ｇ４ はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理ユニット群Ｇ５ は背面部に配置可能となっている。
【００２６】
第１の処理ユニット群Ｇ１ では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャック（図示せず）に戴置してウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および同様にカップＣＰ内でレジストのパターンを現像する現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ２ も同様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２７】
第３の処理ユニット群Ｇ３ においては、図３に示すように、ウエハＷを戴置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うオドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置あわせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００２８】
第４の処理ユニット群Ｇ４ も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００２９】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理ユニット群Ｇ５ を設ける場合には、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２２から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の処理ユニット群Ｇ５ を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００３０】
上記インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）の長さが処理ステーション１１と同じであり、図１、図２に示すように、このインターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。このウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２４ａは、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。また、このウエハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理ユニット群Ｇ４ に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。
【００３１】
このように構成されるレジスト塗布現像処理システム１においては、ウエハカセットＣＲから処理前のウエハＷを１枚ずつウエハ搬送機構２１によって取り出し、処理ステーション１１のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）へ搬入する。次いで、ここで位置決めされたウエハＷを主ウエハ搬送機構２２により搬出し、アドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入してアドヒージョン処理を施す。このアドヒージョン処理の終了後、ウエハＷを主ウエハ搬送機構２２により搬出し、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送して、ここで冷却する。次いで、ウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送してレジスト塗布を行い、さらに、ホットプレートユニット（ＨＰ）でプリベーク処理を行って、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を介して、インターフェイス部１２に搬送し、そこからウエハ搬送機構２４により隣接する露光装置に搬送する。さらに、露光装置にて露光処理のなされたウエハＷを、ウエハ搬送機構２４によりインターフェイス部１２、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介して処理ステーション１１に搬送する。処理ステーション１１において、主ウエハ搬送機構２２によりウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送してポストエクスボージャー処理を施し、さらに現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送して現像処理を施した後、ホットプレートユニット（ＨＰ）でポストベーク処理を行い、クーリングユニット（ＣＯＬ）において冷却した後、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に搬送する。以上のようにして所定の処理がなされたウエハＷをウエハ搬送機構２２がウエハカセットＣＲに収納する。
【００３２】
次に、本発明の塗布膜形成方法を実施するためのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）について図４および図５を参照しながら説明する。
このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）は、主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８が進入するための開口５０ａを有するケーシング５０を有し、その中にウエハＷを収容する収容容器であるカップＣＰが設けられ、そのカップ内にウエハＷを真空吸着によって水平に保持するスピンチャック５１が設けられている。このスピンチャック５１は、カップＣＰの下方に設けられたパルスモータなどの駆動モータ５２によって回転可能となっており、その回転速度も任意に制御可能となっている。カップＣＰの底部の中央寄りの部分には排気管５３が接続され、また外側よりの部分には排液管５４が接続されている。そして、排気管５３からカップＣＰ内の気体が排気されるとともに、排液管５４からは塗布処理にともなって飛散したレジスト液や溶剤が排出される。なお、スピンチャック５１は図示しないエアシリンダー等の昇降機構により昇降可能となっている。
【００３３】
スピンチャック５１の上方には、スピンチャック５１の直上位置と退避位置との間で移動可能に噴頭６０が設けられており、この噴頭６０はアーム６１を介して駆動機構７０に連結され、駆動機構７０により図４および図５に示したＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動されるようになっている。なお、噴頭６０はアーム６１に対して着脱自在となっている。
【００３４】
噴頭６０は、ベース部材６２を有し、プリウェット剤を供給するプリウェット剤供給ノズル８０と塗布液であるレジスト液を供給するレジスト液供給ノズル９０とを近接させた状態でベース部材６１に取り付けた構造を有している。
【００３５】
このプリウェット剤は、レジスト液が溶解可能な溶剤とその溶剤の揮発を抑制する揮発抑制物質とが混合された混合液、あるいはまたレジスト液が溶解可能な溶剤のみから構成されている。
ここで、レジスト液が溶解可能な溶剤とは、レジスト液の溶媒であってもよいが、それに限らずレジスト液が溶解可能なものであればよいことはいうまでもない。
【００３６】
また、前記プリウェット剤として、粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上のものが用いられる。粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上であるプリウェット剤の場合には、レジスト液が供給されるまで十分なプリウェット効果を維持することができ、レジスト液の使用量を少なくすることができる。一方、前記プリウェット剤の粘性率は、３．５ｃＰ（センチポイズ）以下のものが用いられる。
プリウェット剤の揮発性は、粘性率が高くなればなるほど抑制される。したがって、よりプリウェット効果を得ようとする場合には、粘性率は高いほど良い。しかしながら、プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）を超えると、プリウェット剤が被処理基板の表面全面に拡がりにくくなり、被処理基板の全面において十分なプリウェット効果が得られない虞がある。そのため、前記プリウェット剤の粘性率は３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることが好ましい。
【００３７】
また、プリウェット剤の蒸気圧も揮発性を決定する要因の一つであり、蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇ以下のプリウェット剤が用いられる。
即ち、プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇを超えるとプリウェット剤は揮発し易く、レジスト液が供給されるまでに揮発し、十分なプリウェット効果を得ることができず、多量のレジスト液を必要とする。
【００３８】
このプリウェット剤として、単一の溶剤から構成されているシクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートを挙げることができる。また混合液からなるものとして、レジスト液を構成する溶剤に、水、メチルアルコール、エチルアルコール等の揮発抑制物質を混合し、上記した所定の粘性率にしても良い。より好ましくは、更に上記蒸気圧以下に設定するのが良い。
【００３９】
また噴頭６０には、レジスト液供給ノズル９０から吐出されるレジスト液の温度が一定になるように温度調節するために温度調節流体を循環するチューブ６５ａ，６５ｂ、および、プリウェット剤供給ノズル８０から吐出される溶剤の温度が一定になるように温度調節するために温度調節流体を循環するチューブ６６ａ，６６ｂが設けられている。チューブ６５ａはレジスト液供給ノズル９０に連続する配管の周囲に設けられて往路を構成し、チューブ６５ｂは復路を構成している。また、チューブ６６ａはプリウェット剤供給ノズル８０に連続する配管の周囲に設けられて往路を構成し、チューブ６６ｂは復路を構成している。
【００４０】
上記プリウェット剤供給ノズル８０は、プリウェット剤供給配管８１を介して中間タンク８３に接続されており、プリウェット剤供給配管８１にはバルブ８２が設けられている。また、中間タンク８３にはその中に溶剤を供給する溶剤供給配管８４と揮発抑制物質を供給する揮発抑制物質供給配管８６とが接続されており、これら配管８４、８６にはそれぞれバルブ８５および８７が設けられている。
そして、溶剤および揮発抑制物質が配管８４、８６を介して中間タンク８３内に供給される場合、図示しない撹拝機構により撹拝されて混合液となり、中間タンク８３内にはこの混合液が貯留された状態となる。
【００４１】
この図４に示した実施形態は、プリウェット剤としてレジスト液が溶解可能な溶剤とその溶剤の揮発を抑制する揮発抑制物質とが混合された混合液が用いられる場合を示している。
一方、プリウェット剤として単一の溶剤から構成されている場合には、配管８６、バルブ８７を設ける必要はない。
また、配管８６、バルブ８７が設けられた装置において、バルブ８７が閉じられ、プリウェット剤のみが配管８４を介して中間タンク８３内に供給しても良い。
なお、この中間タンク８３内の液体は、中間タンク８３内に窒素（Ｎ２ ）ガス等の圧送ガスを供給することによってプリウェット剤供給配管８１およびプリウェット剤供給ノズル８０を介してウエハＷ上に供給される。この場合にＮ２ ガスの加圧力を制御することによって溶剤の流量が制御される。
【００４２】
レジスト液供給ノズル９０は、レジスト液供給配管９１を介してレジスト液を収容するレジスト液タンク９２に連通されている。このレジスト液供給配管９１には、サックバックバルブ９３、エアーオペレーションバルブ９４、レジスト液中の気泡を分離除去するための気泡除去機構９５、フィルタ９６およびベローズポンプ９７が下流側からその順に設けられている。このベローズポンプ９７は伸縮可能に構成され、この伸縮が制御されることにより所定量のレジスト液がレジスト液供給ノズル９０を介してウエハＷの表面に供給される。このベローズポンプ９７により極めて少量のレジスト液の供給量制御が可能となる。この駆動部は、一端がベローズポンプ９７の一端に取り付けられたネジ９８ａと、このネジに螺合されるナット９８ｂとからなるボールネジ機構９８と、このナット９８ｂを回転させることによりネジ９８ａを直線動させるステッピングモータ９９とにより構成されている。
【００４３】
上記レジスト液供給系に設けられたサックバックバルブ９３は、レジスト液供給ノズル９０からのレジスト液吐出後、レジスト液供給ノズル９０先端内壁部に表面張力によって残留しているレジスト液をレジスト液供給ノズル９０に引き戻し、これによって残留レジスト液の固化を阻止するためのものである。
【００４４】
図５に示すように、ケーシング５０内のカップＣＰの外側部分には、基本的に同一の構造を有する４つの噴頭６０を保持可能な保持部５５が設けられている。保持部５５には各ノズルのノズルロを乾燥固化させないように、各ノズルのノズルロを溶剤雰囲気に置くための挿入部（図示せず）が設けられている。各噴頭６０は、取り付け部６３によりアーム６１の先端部に取り付け可能となっており、それぞれ異なる種類のレジスト液を供給できるようになっている。そして、これらのうち選択された一つがアーム６１に取り付けられて保持部５５から取り出される。上述したように、アーム６１は駆動機構７０により三次元移動、すなわちＸ、Ｙ、Ｚ方向への移動が可能であり、保持部５５から取り出されてアーム６１に装着された噴頭６０が、処理に際してウエハＷの直上の所定位置まで移動される。
なお、ここでは、プリウェット剤供給ノズル８０とレジスト液供給ノズル９０とを噴頭６０に取り付け、この噴頭６０を４つ準備して保持部５５に設けているが、１つまたはそれ以上のプリウェット剤供給ノズル８０をアーム６１に直接固定し、噴頭６０にはレジスト液供給ノズル９０のみを設けるようにしてもよい。
【００４５】
次に、このように構成されるレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）における処理について図６の工程図を参照しながら詳細に説明する。
【００４６】
主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８によってケーシング５０の開口５０ａを通ってレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内のカップＣＰの真上までウエハＷが搬送されると、そのウエハＷは、図示しない昇降機構によって上昇してきたスピンチャック５１によって真空吸着される。主ウエハ搬送機構２２はウエハＷをスピンチャック５１に真空吸着せしめた後、保持部材４８をレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内から引き戻し、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へのウエハＷの受け渡しを終える（ＳＴ１）。
【００４７】
次いで、スピンチャック５１はウエハＷがカップＣＰ内の低位置になるまで下降される。次いで、駆動モータ５２によってスピンチャック５１を１０００ｒｐｍ程度の回転速度で回転させ、ウエハＷの温度を均一にする（ＳＴ２）。
【００４８】
その後、スピンチャック５１の回転を停止させ、駆動機構７０によって噴頭６０をＹ方向に沿ってウエハＷの直上位置まで移動させ、プリウェット剤供給ノズル８０の吐出口がスピンチャック５１の中心（ウエハＷの中心）上に到達したところで、レジスト液が溶解する所定のプリウェット剤（単一の溶剤、またはレジスト液が溶解する所定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）を静止しているウエハＷ表面の略中心に供給する（ＳＴ３）。
この際に、単一の溶剤のみからなるプリウェット剤をウエハＷ表面の略中心に供給する場合には、バルブ８５のみを開き、溶剤供給配管８４を介して溶剤を中間タンク８３に供給し、バルブ８５を閉じる。
【００４９】
一方、混合液からなるプリウェット剤を供給する場合には、バルブ８５および８７を開き、溶剤供給配管８４および揮発抑制物質供給配管８６を介して所望の割合で溶剤および揮発抑制物質を中間タンク８３に供給し、バルブ８５および８７を閉じて図示しない撹拝機構により撹拝することにより所定量の混合液が形成される。
【００５０】
中間タンク８３内で形成され貯留されているプリウェット剤はＮ２ ガス等の圧送ガスによりプリウェット剤供給配管８１およびプリウェット剤供給ノズル８０を介してウエハＷ上に圧送される。この場合にＮ２ ガスの加圧力を制御することによってプリウェット剤の流量が制御される。
【００５１】
このようにしてプリウェット剤を供給した後、好ましくは１０００ｒｐｍ以下の所定の回転速度でウエハＷを回転させる（ＳＴ４）。これにより、ウエハＷ表面に供給されたプリウェット剤は遠心力によってウエハＷの中心からその周囲に拡散し、ウエハＷの全面に供給される。
なお、スプレーを用いてウエハ全面にプリウェット剤を塗布しても良い。このスプレーはウエハＷを回転しながら行っても良く、あるいはウエハＷを停止した状態で行っても良い。
【００５２】
続いて、駆動機構７０によりレジスト液供給ノズル９０の吐出口がスピンチャック５１の中心（ウエハＷの中心）上に到達するまで噴頭６０をＹ方向に移動し、ウエハＷの回転速度を所定値まで上昇させて、レジスト液供給ノズル９０の吐出口からレジスト液を回転するウエハＷ表面の略中心に供給し、遠心力によりレジスト液を外方に拡散させ、ウエハＷ表面へのレジスト塗布を行う。（ＳＴ５）。
このとき、所定のプリウェット剤がウエハＷ表面に塗布されているため、濡れ性が向上し、少量のレジスト液でウエハＷ表面の全面にレジスト塗布を行うことができる。
また、レジスト塗布の際の回転速度は、２００ｍｍウエハの場合には２０００〜６０００ｒｐｍ、３００ｍｍウエハの場合には１０００〜４０００ｒｐｍであることが好ましい。
【００５３】
このようにしてウエハＷを回転させながらレジスト液を供給した後、レジスト液の供給を停止した後に、ウエハＷの回転速度を減速する（ＳＴ６）。これにより、膜厚調整機能が発揮され、ウエハＷ面内の膜厚が均一化される。
このような効果を奏するのは、ウエハＷの回転速度を減速した際には、この減速の際の加速度により半導体ウエハＷ上のレジスト液に中心へ向かう力が作用し、しかも、被処理基板の回転が低速であることからレジスト液の乾燥が遅く、結果として膜厚を整える機能が発揮されるからである。すなわち、この減速によって作用する内側へ向かう力により、ウエハＷ外方へ飛散するレジスト量が抑制され、外周部にも中央部と同様にレジストが保持されてレジスト膜の膜厚がより均一化することとなる。この際の回転速度は５０〜１０００ｒｐｍが好ましい。特に、５００ｒｐｍ以下であれば、レジストの乾燥がほとんど進行せず、膜厚調整の自由度が高い。この際の保持時間は、例えば、３秒までの適宜の時間に設定される。なお、このＳＴ６工程は必須なものではなく、必要に応じて行われる。
【００５４】
その後、ウエハＷの回転速度を上昇させて、残余のレジスト液を振り切る（ＳＴ７）。この際の回転速度は、２００ｍｍウエハの場合には１５００〜４０００ｒｐｍ、３００ｍｍウエハの場合には１０００〜３０００ｒｐｍであることが好ましい。
【００５５】
その後、ウエハＷの回転を継続させレジスト膜の乾燥を行う（ＳＴ８）。この際の回転速度は、２００ｍｍウエハの場合には１０００〜２０００ｒｐｍ、３００ｍｍウエハの場合には５００〜１５００ｒｐｍであることが好ましい。この工程を所定時間行った後、レジスト塗布工程が終了する。
【００５６】
【実施例】
次に、前記したレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を用いてプリウェット剤の評価実験を行った。この評価は、ウエハの全面を覆うのに必要なレジストの最小吐出量を測定することによって、評価を行った。
評価の対象となるプリウェット剤として、シクロヘキサノン（実施例１）、ＥＬ（乳酸エチル：実施例２）、ＭＭＰ（メチル−３−メトキシプロピネート：実施例３）、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル：比較例１）、ＰＥＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート：比較例２）、ＯＫ−７３（ＰＧＭＥ：ＰＧＭＥＡ＝７：３の混合液：比較例３）、ＯＫ−７３＋純水（ＯＫ−７３：純水＝５：２（純水１６．７質量％）の混合液：実施例４）、酢酸ブチル（比較例４）、ＭＡＫ（２−ヘプタノン：比較例５）の全９種を用いた。
【００５７】
また、この評価実験は、ウエハ直径：３００ｍｍ、レジスト液：ＥＬ溶剤ＫｒＦレジスト（粘度７ｃＰ程度）、レジスト滴下時間：１．０ｓｅｃ、レジスト滴下時回転数：３０００ｒｐｍ、プリウェット剤滴下時間：２．０ｓｅｃ、プリウェット剤滴下量：７０ｍｌ／ｍｉｎ、プリウェット剤温度：２３℃とした。
そして、この評価実験では、プリウェット剤の粘性率（２３℃）と、各プリウェット剤を塗布した後に、ウエハの全面を覆うのに必要なレジストの最小吐出量を測定した。その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
この実験によれば、ＯＫ−７３（比較例３）の結果とＯＫ−７３＋純水（実施例４）の結果を比較すると、ＯＫ−７３＋純水の場合の方が、レジスト最小吐出量が大きく減少していることが判る。これは、水素結合を有する物質である純水がＯＫ−７３の揮発を抑制する揮発抑制物質となり、その結果溶剤が一様にウエハ表面上に拡がって、レジスト吐出量が低く抑えられたためである。
【００６０】
また、表１の結果から明らかなように、粘性率が２ｃＰ（センチポイズ）未満になるとレジスト吐出量が低く抑えられないことが認められた。
これは、粘性率が低くなるほど溶剤の揮発性が高くなるため、レジスト液を塗布する前にプリウェット剤（溶剤）が揮発してしまい、レジスト液をウエハ上全面に拡散し難くなる。その結果、拡散させるのに多量のレジスト液を必要とし、レジスト吐出量を低く抑えることができないためと推察される。
このような結果から、プリウェット剤の粘性率は、粘性率が２ｃＰ以上であることが望ましい。
【００６１】
ただし、プリウェット剤に適した溶剤を検討する上で、揮発性を低く抑えるために粘性率が高いほど良いというわけはなく、粘性率が高いほどプリウェット剤はウエハ上で拡がり難いという性質があることに配慮する必要がある。
ここで、ＯＫ−７３＋純水（実施例４）の粘性率は３．４６ｃＰとなり、この実験での溶剤中一番高い粘性率であったが、溶剤の拡がりにおける問題はなく、レジスト吐出量も０．５ｍｌに抑えることができた。即ち、粘性率が３．５０ｃｐ以下であれば、ウエハ上にプリウェット剤を問題なく拡散できることを確認した。
【００６２】
以上のように、プリウェット剤を、その粘性率が２．００ｃＰ以上３．５０ｃＰ以下のものから選択することによって、レジスト液の使用量をより少なく抑えることができる。
【００６３】
ここで、プリウェット剤としては、粘性率が２．００ｃＰ以上、３．５０ｃＰ以下の溶剤で典型的にはシンナーが用いられ、例えば、シクロヘキサノン、ＥＬ（乳酸エチル）、ＭＭＰ（メチル−３−メトキシプロピネート）、ＯＫ７３＋純水（ＯＫ−７３：純水＝５：２）から選択される少なくとも１種が用いられる。なお、粘性率が２．００ｃＰ以上、３．５０ｃＰ以下であれば、もちろんレジスト液が溶解する他の溶剤であってもよい。
【００６４】
また、プリウェット剤の揮発性を決定する要因の一つとして蒸気圧がある。
前記したシクロヘキサノン（実施例１）の２０℃での蒸気圧は、３．９５ｍｍＨｇ、ＥＬ（乳酸エチル：実施例２）の２０℃での蒸気圧は２．７０ｍｍＨｇ、ＭＭＰ（メチル−３−メトキシプロピネート：実施例３）の２０℃での蒸気圧は１．８０ｍｍＨｇである。
これらいずれのプリウェット剤も、その蒸気圧が、４．０ｍｍＨｇ以下である。プリウェット剤の蒸気圧が、４．０ｍｍＨｇ以下の場合、プリウェット剤は揮発し難く、塗布液が供給されるまでに揮発することなく、十分なプリウェット効果を得ることができる。
なお、前記したＰＧＭＥ（比較例１）の２０℃での蒸気圧は、７．６０ｍｍＨｇであり、十分なプリウェット効果を得ることができない。このことから、プリウェット剤の蒸気圧が５．０ｍｍＨｇ以下であれば、十分なプリウェット効果を得ることができるものと考えられる。
【００６５】
また、例えば、蒸気圧５ｍｍＨｇ以下の薬液（例えば、ＰＧＭＥＡ）に、５ｍｍＨｇを超える蒸気圧を持つ液体（例えば、純水）を混合したプリウェット剤を用いても良い。この場合、混合液の粘性率が２．０ｃＰ以上になるように混合することが好ましい。
これは、混合液には、蒸気圧５ｍｍＨｇ以下の薬液が含まれていることから、その薬液が揮発し難く、十分なプリウェット効果を得ることができる。更に粘性率が２．０ｃＰ以上であれば、プリウェット剤を被処理基板の表面全体に十分に拡げることができる。
【００６６】
また、上記実施例では２液を混合したが、蒸気圧５ｍｍＨｇ以下の液体を含む３液を混合しても良い。この場合も混合液の粘性率が２．０ｃＰ以上になることが望ましい。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施の形態のようなレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に限定されない。例えば、混合液を使用しないのであれば、揮発抑制物質供給配管８６やバルブ８７や図示しない攪拌機構を設置する必要がないのはいうまでもない。また、混合液を使用する場合には、必ずしも中間タンク８３内で混合する必要はなく、他の混合機構を設置して、プリウェット剤供給ノズル８０から混合液を供給するものであっても良い。
【００６８】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、塗布液としてレジスト液を用いた場合について示したが、必ずしもレジスト液に限らず反射防止膜や層間絶縁膜等を形成する塗布液等、他の塗布液であってもよい。また、上記実施の形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、半導体ウエハに限らず、例えばＬＣＤ基板やマスク用レチクル基板等他の被処理基板であってもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる塗布膜形成方法およびプリウェット剤によれば、プリウェット剤の揮発が抑制されるため、塗布液を塗布する際にプリウェット剤の残存量が多く、十分なプリウェット効果を得ることができ、塗布液の使用量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布膜形成方法を実施するためのレジスト塗布ユニットを搭載した半導体ウエハのレジスト塗布現像処理システムの全体構成の平面図である。
【図２】図１に示す塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１に示す塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】図１に示したレジスト塗布現像処理システムに装着したレジスト塗布ユニットの全体構成を示す概略図である。
【図５】図４に示したレジスト塗布ユニットの平面図である。
【図６】レジスト塗布ユニットにおける処理工程を示す工程図である。
【図７】従来のレジスト塗布装置の概略構成図である。
【符号の説明】
５１ スピンチャック
５２ 駆動モータ
６０ 噴頭
７０ 駆動機構
８０ プリウェット剤供給ノズル
９０ レジスト液供給ノズル
Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）
Claims (13)
- 被処理基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
前記被処理基板に供給される塗布液を溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上のプリウェット剤を、前記被処理基板の表面に供給する工程と、
前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程と、
前記プリウェット剤が供給された被処理基板を回転させつつ、前記被処理基板の略中央に塗布液を供給し、前記塗布液を被処理基板の径方向外方に拡げて塗布膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。 - 前記プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であることを特徴とする請求項１に記載された塗布膜形成方法。
- 前記プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された塗布膜形成方法。
- 前記プリウェット剤が、単一の溶剤から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された塗布膜形成方法。
- 前記プリウェット剤が、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項４に記載の塗布膜形成方法。
- 前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程において、
静止した前記被処理基板の表面上に前記プリウェット剤を供給した後、前記被処理基板を回転させることにより前記プリウェット剤を前記被処理基板の表面に拡げることを特徴とする請求項１に記載された塗布膜形成方法。 - 前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程において、
回転する前記被処理基板の表面上に前記プリウェット剤を供給した後、前記被処理基板の回転により前記プリウェット剤を前記被処理基板の表面に拡げることを特徴とする請求項１に記載された塗布膜形成方法。 - 前記プリウェット剤を前記被処理基板表面の全面に拡げる工程において、
前記被処理基板の表面に前記プリウェット剤を散布することにより前記被処理基板の表面に拡げることを特徴とする請求項１に記載された塗布膜形成方法。 - 被処理基板に塗布液を供給することによって塗布膜を形成する塗布膜形成方法における、前記塗布液の供給前に被処理基板の表面に供給されるプリウェット剤において、
前記プリウェット剤が、前記塗布液が溶解する溶剤であって、かつその粘性率が２．０ｃＰ（センチポイズ）以上であることを特徴とするプリウェット剤。 - 前記プリウェット剤の粘性率が、３．５ｃＰ（センチポイズ）以下であること特徴とする請求項９に記載されたプリウェット剤。
- 前記プリウェット剤の蒸気圧が、５．０ｍｍＨｇ以下であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載されたプリウェット剤。
- 前記プリウェット剤が、単一の溶剤から構成されていることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載されたプリウェット剤。
- 前記プリウェット剤が、シクロヘキサノン、乳酸エチル、メチル‐３‐メトキシプロピネートから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１２に記載のプリウェット剤。
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