JP2007115936A - レジスト塗布方法およびレジスト塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗布膜厚の均一化を図りつつ、レジスト供給量を極力削減することが可能なレジスト塗布方法およびレジスト塗布装置を提供する。
【解決手段】 ウエハＷを第１の回転速度Ｒ_１で回転させながら、レジストノズルからウエハＷの略中央にレジスト液を滴下してウエハＷの径方向外方に拡げながら塗布する。次いで、レジスト液の滴下終了後、ウエハＷの回転速度を第１の回転速度Ｒ_１より遅い第２の回転速度Ｒ_２に減速する。この際、減速の加速度を、第２の回転速度Ｒ_２（または回転停止）に近づくほど小さくしていく。その後、ウエハＷの回転速度を、第２の回転速度Ｒ_２より速い第３の回転速度Ｒ_３まで加速して、残余のレジスト液を振り切る。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板にレジスト液を塗布するレジスト塗布方法およびレジスト塗布装置に関する。

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）の表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理と、レジスト塗布後のウエハに対して露光処理を行った後に当該ウエハを現像する現像処理とが行われている。この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等が多用されている。

このスピンコーティング法は、スピンチャックに真空吸着によってウエハを固定保持した状態で、回転駆動手段によりスピンチャックと共にウエハを回転させ、ウエハの上方に配置されたレジストノズルからウエハ表面の中央にレジスト液を滴下する。滴下されたレジスト液は、遠心力によってウエハの径方向外方に向かって広がり、その後レジスト液の滴下は停止するが、回転速度を落としつつ回転を継続してウエハの表面に広がったレジスト液の振り切り乾燥を行っている。

ところで、最近では、製造コストの削減等の理由によりレジスト消費量を減らすこと、すなわち、ウエハに対するレジスト液の滴下量を減らすことが要望されている。ウエハへのレジスト液の滴下量が比較的多い場合には、塗布した膜の膜厚調整は容易であり、膜厚を均一にすることができる。しかし、ウエハへのレジスト液の滴下量を減らした場合、従来のスピンコーティング法では、ウエハ全面にレジスト液を塗布することができたとしても、塗布した膜の膜厚の調整が難しく、膜厚を均一にすることが困難であった。具体的には、ウエハへのレジスト液の滴下量が少ない場合には、滴下したレジスト液がウエハの径方向外方に十分に拡がる前にレジスト液の乾燥が速く進行するため、塗布した膜の膜厚分布は、ウエハの外周部が中央部に比べて薄くなるといった問題があり、膜厚の調整が難しく、均一でかつ所定の膜厚にすることが困難であった。

このため、レジスト液の滴下量を少なくした場合であっても塗布した膜の膜厚を均一な厚さに調整できる方法として、被処理基板を第１の回転速度で回転させつつ被処理基板の略中央にレジスト液を供給して、レジスト液を被処理基板の径方向外方に拡げながら塗布する工程と、レジスト液の供給停止後、被処理基板の回転速度を第１の回転速度より遅い第２の回転速度に減速して膜厚を整える工程と、被処理基板の回転速度を、第２の回転速度より速い第３の回転速度まで加速して、残余のレジスト液を振り切る工程と、を行うレジスト塗布方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平１１−２６０７１７号公報

上記特許文献１の方法は、レジスト液の供給量をかなり少なくしても、レジスト膜の厚さを被処理基板全域に亘って均一にすることができる優れた方法である。しかしながら、最近では省レジスト化の要望が従来にも増して強まっており、たとえ１／１０ｍＬ単位の僅かな量でもレジスト供給量を削減することが求められるようになっている。ところが、上記特許文献１の方法では、第１の回転速度から第２の回転速度へ急激な減速を行うことから、その際の衝撃で、ウエハ表面に広がりつつあるレジスト液が外周側から内側へ引き戻される現象が生じ、僅かな量ながら（例えば０．１ｍＬ程度）レジスト供給量を増加させる原因となっていた。つまり、特許文献１の方法は、塗布膜厚の均一化を実現するために、極少量ではあるが余分なレジスト液の供給を許容する方法であり、省レジスト化という観点からすると改善の余地が残されていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、塗布膜厚の均一化を図りつつ、レジスト供給量を極力削減することが可能なレジスト塗布方法およびレジスト塗布装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、被処理基板を第１の回転速度で回転させつつ被処理基板の略中央にレジスト液の供給を開始して、レジスト液を被処理基板の径方向外方に拡げながら塗布する工程と、
レジスト液の供給を停止した後、被処理基板の回転速度を前記第１の回転速度より遅い第２の回転速度または回転停止まで減速する減速工程と、
被処理基板の回転速度を、前記第２の回転速度より速い第３の回転速度まで加速して、残余のレジスト液を振り切る工程と
を具備し、
前記減速工程における減速の加速度を、前記第２の回転速度または回転停止に近づくほど小さくしていくことを特徴とする、レジスト塗布方法を提供する。

また、本発明の第２の観点は、回転する被処理基板にレジスト液を供給して塗布するレジスト塗布装置であって、
被処理基板を保持する基板保持部材と、
前記基板保持部材を速度可変に回転させる回転手段と、
前記基板保持部材に保持された被処理基板の略中央にレジスト液を供給するレジスト液ノズルと、
前記基板保持部材の回転速度を制御する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、被処理基板を保持した基板保持部材を第１の回転速度で回転させつつレジスト液の供給を開始させ、レジスト液の供給停止後に、基板保持部材の回転速度を前記第１の回転速度より遅い第２の回転速度または回転停止まで減速させ、その後、基板保持部材の回転速度を、前記第２の回転速度より速い第３の回転速度まで加速させ、残余のレジスト液を振り切るように基板保持部材の回転を制御するとともに、前記第１の回転速度から前記第２の回転速度または回転停止への減速の加速度が、前記第２の回転速度または回転停止に近づくほど小さくなるように制御することを特徴とする、レジスト塗布装置を提供する。

また、本発明の第３の観点は、コンピュータ上で動作し、実行時に、上記第１の観点のレジスト塗布方法が行なわれるようにレジスト塗布装置を制御することを特徴とする、制御プログラムを提供する。

また、本発明の第４の観点は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第１の観点のレジスト塗布方法が行なわれるようにレジスト塗布装置を制御することを特徴とする、コンピュータ記憶媒体を提供する。

本発明によれば、被処理基板を回転してレジスト塗布を行うにあたり、レジスト液供給終了後、被処理基板の回転速度を減速する際に、減速工程における減速の加速度を、第２の回転速度または回転停止に近づくほど小さくしていくことにより、膜厚の均一化を実現しつつ、ほぼ極限に近いレベルまでレジスト液の使用量を節減できる。
すなわち、第１の回転速度より遅い第２の回転速度または回転停止まで減速する途中で、減速の加速度を漸次減少させることにより、急激な減速に伴うレジストの内側への引き戻し現象を抑制し、余分なレジストの消費を回避することが可能になる。また、第２の回転速度または回転停止に至るまでの緩やかな減速過程において膜厚を整えることによって膜厚の均一化を図ることができる。したがって、レジスト液の供給量を極力削減しながら、均一な膜厚でレジストを塗布することが可能になる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係るレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１の全体構成を示す略断面図および略平面図である。このレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１の中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側にはスピンチャック２が配置されている。スピンチャック２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で駆動モータ３によって回転駆動される。駆動モータ３は、ユニット底板４に設けられた開口４ａに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５を介してたとえばエアシリンダからなる昇降駆動手段６および昇降ガイド手段７と結合されている。駆動モータ３の側面にはたとえばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット８が取り付けられ、フランジ部材５は、この冷却ジャケット８の上半部を覆うように取り付けられている。

レジスト塗布時、フランジ部材５の下端５ａは、開口４ａの外周付近でユニット底板４に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック２と図示しないウエハ搬送機構の保持部材９との間でウエハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動手段６が駆動モータ３ないしスピンチャック２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５の下端がユニット底板４から浮くようになっている。

ウエハＷの表面にレジスト液を供給するためのレジストノズル１０は、レジスト供給管１１を介してレジスト供給部（後述する）に接続されている。このレジストノズル１１はレジストノズルスキャンアーム１２の先端部にノズル保持体１３を介して着脱可能に取り付けられている。このレジストノズルスキャンアーム１２は、ユニット底板４の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール１４上で水平移動可能な垂直支持部材１５の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材１５と一体にＹ方向に移動するようになっている。

また、レジストノズルスキャンアーム１２は、レジストノズル待機部１６でレジストノズル１０を選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。

さらに、レジストノズル待機部１６でレジストノズル１０の吐出口が溶媒雰囲気室の開口１６ａに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本のレジストノズル１０が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。

また、レジストノズルスキャンアーム１２の先端部（ノズル保持体１３）には、ウエハ表面へのレジスト液の供給に先立ってウエハ表面を濡らすための溶剤例えばシンナーをウエハ表面に供給する溶剤ノズル１７が取り付けられている。この溶剤ノズル１７は図示しない溶剤供給管を介して溶剤供給部（後述する）に接続されている。溶剤ノズル１７とレジストノズル１０はレジストノズルスキャンアーム１２のＹ移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられている。

さらに、ガイドレール１４上には、レジストノズルスキャンアーム１２を支持する垂直支持部材１５だけでなく、リンスノズルスキャンアーム１８を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材（図示せず）も設けられている。このリンスノズルスキャンアーム１８の先端部にはサイドリンス用のリンスノズル１９が取り付けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャンアーム１８およびリンスノズル１９はカップＣＰの側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャック２に設置されているウエハＷの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線移動するようになっている。
さらに、ウエハＷの上部には、高集塵フィルタ４１が配備されている。そして、温度・湿度調節器４２にて温度および湿度が調節された空気は、高集塵フィルタ４１を通過することにより除塵され、クリーンな空気がレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１内に供給される。なお、空気の代わりに例えばレジスト用溶剤を含む気体を導入することもできる。

図３はレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１の制御系の構成を示す図である。レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１の各構成部は、制御部２０に接続されて制御される構成となっている。
制御部２０は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ２１と、ユーザーインターフェース２２と、記憶部２３とを備えている。プロセスコントローラ２１に接続されたユーザーインターフェース２２は、工程管理者がレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成される。プロセスコントローラ２１に接続された記憶部２３は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１で実行される各種処理をプロセスコントローラ２１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたレシピを格納している。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２２からの指示等にて任意のレシピを記憶部２３から呼び出してプロセスコントローラ２１に実行させることで、プロセスコントローラ２１の制御下で、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１での所望の処理が行われる。例えば、制御部２０は、駆動モータ３の駆動を制御する他、レジスト供給部３１や溶剤供給部３２等を制御する。具体的には、制御部２０は、駆動モータ３の回転速度を徐々に減少させるように制御する。また、制御部２０は、レジスト供給部３１からレジストノズル１０へのレジスト液の供給や、溶剤供給部３２から溶剤ノズル１７への溶剤、例えばシンナーの供給を制御している。

また、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

次に、このように構成されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１におけるレジスト塗布の動作を説明する。
図示しないウエハ搬送機構の保持部材９によってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１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、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６および昇降ガイド手段７によって上昇してきたスピンチャック２によって真空吸着される。ウエハ搬送機構はウエハＷをスピンチャック２に真空吸着せしめた後、保持部材９をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１内から引き戻し、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１へのウエハＷの受け渡しを終える。

次いで、スピンチャック２をウエハＷがカップＣＰ内の定位置になるまで下降させ、駆動モータ３によってスピンチャック２の回転駆動が開始される。その後、レジストノズル待機部１６からのノズル保持体１３の移動が開始される。このノズル保持体１３の移動はＹ方向に沿って行われる。

溶剤ノズル１７の吐出口がスピンチャック２の中心（ウエハＷの中心）上に到達したところで、溶剤、例えばシンナーを、回転するウエハＷの表面に供給する。ウエハ表面に供給された溶剤は遠心力によってウエハ中心からその周囲全域にむらなく広がる。

続いて、ノズル保持体１３は、レジストノズル１０の吐出口がスピンチャック２の中心（ウエハＷの中心）上に到達するまでＹ方向に移動され、レジストノズル１０の吐出口からレジスト液が、回転するウエハＷの表面の中心に滴下されてウエハ表面へのレジスト塗布が行われる。

本実施の形態では、制御部２０によりウエハＷの回転速度（即ち、駆動モータ３の回転数）を制御し、例えば図４のタイミングチャートにも示すように、以下の工程ａ〜工程ｃを実施する。
工程ａ：
ウエハＷを第１の回転速度Ｒ_１で回転させながら、レジストノズル１０からウエハＷの略中央にレジスト液を滴下してウエハＷの径方向外方に拡げながら塗布する。この際のレジスト吐出時間をＴ_１とする。
工程ｂ：
次いで、レジスト液の滴下終了後、ウエハＷの回転速度を第１の回転速度Ｒ_１より遅い第２の回転速度Ｒ_２に徐々に減速していく。その際に、第２の回転速度Ｒ_２に近づくほど減速の加速度が小さくなるように制御する。
工程ｃ：
その後、ウエハＷの回転速度を、第２の回転速度Ｒ_２より速い第３の回転速度Ｒ_３まで加速して、残余のレジスト液を振り切る。

工程ａは、ウエハＷを回転させながらレジストをウエハＷの中央付近に供給して塗布を行う、いわゆるダイナミック塗布であり、ウエハＷを回転させながらレジストを塗布することにより、極めて少ないレジスト量でウエハＷ表面にむらなくレジスト膜を形成することが可能になる。

工程ｂでは、レジスト液の滴下終了後、ウエハＷの回転速度を第１の回転速度Ｒ_１より遅い第２の回転速度Ｒ_２に徐々に減速していく。この際、図４に例示するような減速の際の回転速度と時間との相関関係を示すチャートにおいて回転速度の減少が略曲線的に推移するように、回転速度を漸次減少させていく。つまり、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２へ減速する際の減速の加速度を、第２の回転速度Ｒ_２へ近づくほど小さくしていく。第１の回転速度Ｒ_１から一定の加速度で直線的かつ急激に低速の第２の回転速度Ｒ_２に減速すると、この減速の際に慣性力が働いてウエハＷ上のレジスト液に中心へ向かう力が作用するため、僅かであるがレジスト液を余分に供給する必要があり、その分だけレジスト液を多く消費することになる。しかし、ウエハＷの回転速度を徐々に下げ、かつ減速速度を漸減していくことにより、回転速度の急激な減速が回避され、減速の加速度によってウエハＷ上のレジスト液が中心へ向かう引き戻し作用が緩和され、レジストの供給量を節減することが可能になる。

そして、工程ｂでは、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２に減速する後半の過程で、減速の加速度をさらに弱め、図４に例示するような減速の際の回転速度と時間との相関関係を示すチャートにおいて回転速度の減少曲線の接線の傾きが徐々に水平に近づくように減速加速度を小さくしていくことにより、低速の第２の回転速度Ｒ_２に所定時間保持する場合と同様の膜厚調整作用が得られる。このように、第２の回転速度Ｒ_２に徐々に近づけると、ウエハＷの回転が低速であることからレジスト液の乾燥が遅くなり、液の流動性が保たれ、膜厚を整える機能が発揮されて、ウエハＷ上のレジスト膜の膜厚、特にウエハＷの外周部における膜厚が調整される。
すなわち、低速回転によってレジスト膜の乾燥を抑制し、その流動性を保つことにより、ウエハＷ上の外周部にも中央部と同様にレジストが保持されることとなる。

また、工程ｃは、ウエハＷの回転速度を、第２の回転速度Ｒ_２より速い第３の回転速度Ｒ_３まで加速して、残余のレジスト液を振り切る工程である。

ここで、本実施形態に係るスピンコーティング法を、従来のレジスト塗布方法との対比において説明する。
図５（ａ）に示すような回転制御方法、すなわち、レジスト液の滴下終了後、減速せずウエハＷの回転速度を維持したまま残余のレジスト液の振り切りを行う従来のスピンコーティング法では、ウエハＷへのレジスト液の滴下量を少なくした場合には、滴下したレジスト液がウエハの径方向外方に十分に拡がる前に、レジスト液の乾燥が速く進行するため、塗布膜の膜厚分布は、ウエハの外周部が中央部に比べて薄くなり、膜厚の調整が難しいといった不都合があった。このような不都合を解消するため、例えば図５（ｂ）に示すように、第１の回転速度Ｒ_１から一気に低速の第２の回転速度Ｒ_２に減速すると、この減速の際の加速度によりウエハＷ上のレジスト液に中心へ向かう引き戻し力が作用してレジスト液が薄く広がることを抑制するように働くため、その分だけレジスト液の供給量を多くせざるを得なくなる。

これに対して、本実施形態に係るスピンコーティング法では、図５（ｃ）に示すように、塗布過程で第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２への減速を、第２の回転速度Ｒ_２に近づくに従い減速速度が小さくなるように漸次回転速度を低下させていくことによって引き戻しが抑制されるため、レジスト液の供給量を多めに設定する必要がない。また低速回転の第２の回転速度Ｒ_２に近づくにつれてウエハＷの膜厚を調整できるので、ウエハＷの外周部の膜厚を厚くすることができる。そのため、塗布したレジスト液は、ウエハＷの外周部にも中央部と同様に溜まることになり、レジスト膜をウエハＷ全域にわたって均一で且つ所定の厚みに分布させることができる。したがって、各ウエハＷへのレジスト液の滴下量を極力削減しながら、塗布した膜の膜厚を均一でかつ所定の厚みに調整することができる。このように、減速の際の加速度に急激な変化が生じないように徐々に減速を行う本実施形態のスピンコーティング方法は、レジスト液の消費量を極限まで削減できる極めて有益な方法である。
なお、図４では、第１の回転速度Ｒ_１からの減速を第２の回転速度Ｒ_２まで行うようにしたが、第２の回転速度Ｒ_２を回転停止状態（回転速度０ｒｐｍ）に置き換えてもよく、この場合でも、減速の加速度を徐々に小さくしていくことによる膜厚の調整機能と省レジスト効果が得られる。

ここで、図６に示すように、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２に減速する間で、第４の回転速度Ｒ_４までの初期減速過程の平均加速度をＡｃｃｅｌ１、この減速に要する時間をＴ_２、第４の回転速度Ｒ_４から第２の回転速度Ｒ_２まで減速する後期減速過程の平均加速度をＡｃｃｅｌ２、この減速に要する時間をＴ_３、第２の回転速度Ｒ_２から第３の回転速度Ｒ_３まで加速する際の加速度をＡｃｃｅｌ３、この加速に要する時間をＴ_４とする。

前記第１〜第４の回転速度は、レジスト液の種類、溶剤プリコートの有無、ウエハＷの径などに応じて適宜設定することができるが、以下のように設定することが好ましい。
第１の回転速度Ｒ_１は、回転中のウエハＷの中央付近に吐出されたレジスト液が遠心力で一気に振り切られることなくウエハＷの表面を均等に広がっていくような回転速度に設定される。ウエハＷの直径が２００ｍｍである場合には、例えば第１の回転速度Ｒ_１を３０００〜６０００ｒｐｍとすることが好ましい。また、ウエハＷの直径が３００ｍｍである場合には、例えば第１の回転速度Ｒ_１を２０００〜４０００ｒｐｍとすることが好ましい。

前記のように、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２に向けて所定時間Ｔ_２＋Ｔ_３をかけて徐々に減速速度を小さくしながら減速していく目的は、ウエハＷ表面のレジスト液が振り切られない程度の緩やかな回転速度で適度な遠心力を与えつつウエハＷを回転させることにより、乾燥前のレジストの塗布膜厚を整えることにある。従って、第２の回転速度Ｒ_２が速すぎる場合には、レジスト液の乾燥が進み、第２の回転速度Ｒ_２において膜厚分布の調整が出来なくなる。このような観点から、第２の回転速度Ｒ_２は、５００ｒｐｍ以下、例えばＲ_２＝０（回転停止）〜５００ｒｐｍとすることが好ましい。なお、本実施形態の場合、第２の回転速度Ｒ_２に近づくにつれて減速の加速度を徐々に小さくしていくことから、この間に膜厚の調整機能が発揮される。従って、第２の回転速度Ｒ_２は、Ｒ_２＝０ｒｐｍ（回転停止）としてもよい。

また、ウエハＷ上部の高集塵フィルタ４１を介して供給される清浄空気の風量を制御することにより、その風量によって膜厚を調整することも可能である。この場合、高集塵フィルタ４１を介して供給される気体は、空気に限定されず、例えばレジスト用の溶剤を含む気体（例えば、空気やＮ_２ガスなど）を用いることが可能であり、これによって、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１内を溶剤雰囲気にすることができるので、レジスト液の乾燥をさらに遅らせることができる。
このような清浄空気や溶剤を含む気体の供給は、例えば第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２に向けての減速過程の全部（時間Ｔ_２＋Ｔ_３）で行なってもよく、後期減速過程（時間Ｔ_３）のみについて行なってもよく、さらに、後で行なわれる第３の回転速度Ｒ_３でのレジストの振切り工程まで含めて気体等の供給を行なってもよい。高い膜厚調整効果を得る観点からは、少なくとも後期減速過程（時間Ｔ_３）を含むように空気等の供給を行なうことが好ましい。

第３の回転速度Ｒ_３は、ウエハＷ表面の余分なレジスト液をウエハＷの周縁から振り切るために十分な遠心力が得られるように設定される。この観点から、第３の回転速度Ｒ_３は、ウエハＷの直径が２００ｍｍである場合には、例えば１５００〜４０００ｒｐｍとすることが好ましい。また、ウエハＷの直径が３００ｍｍである場合には、第３の回転速度Ｒ_３は７５０〜２０００ｒｐｍとすることが好ましい。このように第３の回転速度Ｒ_３は、通常第１の回転速度Ｒ_１よりも遅いが、第１の回転速度Ｒ_１よりも速くすることも可能である。

第４の回転速度Ｒ_４は、減速工程における減速速度の変化点であり、第１の回転速度Ｒ_１との間にある程度の回転速度の格差が存在して全体の減速時間（工程ｂの時間）が長期化しないような回転速度に設定される。
しかも、第４の回転速度Ｒ_４は、第２の回転速度Ｒ_２に近づくにしたがって少しずつ減速速度を小さくしていけるように第２の回転速度Ｒ_２との間にもある程度の回転速度の格差が存在するように設定される。このような観点から、第４の回転速度Ｒ_４としては、２０００ｒｐｍ以下、例えば５００〜２０００ｒｐｍとすることが好ましい。

第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２へ減速する際の平均加速度Ａｃｃｅｌ１およびＡｃｃｅｌ２が小さすぎる場合には、第２の回転速度Ｒ_２に減速するまでの合計時間Ｔ_２＋Ｔ_３が長くなり、塗布したレジスト液の乾燥が進み過ぎて均一な塗布膜の形成が困難となる。従って、減速の加速度Ａｃｃｅｌ１は、５００００ｒｐｍ／秒以下、例えば２００００〜５００００ｒｐｍ／秒とすることが好ましい。また、Ａｃｃｅｌ２は５０００ｒｐｍ／秒以下、例えば１０００〜５０００ｒｐｍ／秒とすることが好ましい。

また、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２への減速時間Ｔ_２＋Ｔ_３は、ウエハＷ表面に吐出され、回転速度が徐々に減速されながら緩やかに径外方向に展延され膜厚を整えていくレジスト液がウエハＷの全面に広がって乾燥しない程度の時間内で、かつスループットを損なわない程度の時間に設定される。このため、減速時間Ｔ_２は、０．２秒以下が好ましく、減速時間Ｔ_３は、２．０秒以下、好ましくは０．５〜２．０秒とすることができる。また、減速時間の合計Ｔ_２＋Ｔ_３は、例えば３秒以下、好ましくは１〜２秒に設定することができる。

以上のように、第１の回転速度Ｒ_１、第２の回転速度Ｒ_２、第４の回転速度Ｒ_４、減速時間Ｔ_２およびＴ_３、減速の加速度Ａｃｃｅｌ１およびＡｃｃｅｌ２をパラメータとして、塗布条件を制御することにより、自由度の高い膜厚調整を行うことができる。

また、第２の回転速度Ｒ_２から第３の回転速度Ｒ_３に加速する際の加速度Ａｃｃｅｌ３を変化させることによっても膜厚を調整することができる。すなわち、第２の回転速度Ｒ_２での回転終了後、レジストはまだ乾燥していないため、Ａｃｃｅｌ３を変化させることにより膜厚が変化する。具体的には、Ａｃｃｅｌ３を小さくするほど、ウエハ外周部の膜厚を厚くすることができる。したがって、上記パラメータに加えてＡｃｃｅｌ３についてもパラメータとして膜厚を制御することにより、一層自由度の高い膜厚調整を行うことができる。このＡｃｃｅｌ３は、第２の回転速度Ｒ_２から第３の回転速度Ｒ_３への回転速度の増加分と時間Ｔ_４とにより調整できる。

ウエハの回転速度を第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２へ減速するタイミングは、通常レジスト吐出が終了した後であるが、図４に示すように、レジストの吐出終了直後であることが好ましい。つまり、レジスト吐出工程の時間Ｔ_１とレジストの実吐出時間Ｔ_１’が等しく、したがってレジストの吐出終了とほぼ同時に減速することが好ましい。吐出終了後高い回転速度を保っていると、レジストの乾燥が進行し、膜厚調整機能を有効に発揮させることができなくなる場合が生じるが、レジスト液の供給を停止した直後に被処理基板の回転速度を減速することにより、レジストの乾燥を抑制することができ、膜厚の調整を一層容易に行うことができるとともに、表面のむらを防止することもできる。

また、このようなレジストの塗布に先立ってシンナー等の溶剤で半導体ウエハＷ表面の表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行うことにより、レジストがより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成することができ、より一層レジストの消費量を削減することができる。

前記図４に示す実施形態では、第２の回転速度Ｒ_２に減速した直後に第３の回転速度Ｒ_３への加速を開始しているが、例えば図７に示すように、工程ｂ_１で第２の回転速度Ｒ_２まで減速した後、第２の回転速度Ｒ_２を一定時間保持する工程ｂ_２を設けることも可能である。この場合、減速のための工程ｂ_１では、レジスト液の滴下終了後、ウエハＷの回転速度を第１の回転速度Ｒ_１より遅い第２の回転速度Ｒ_２へ向けて、第２の回転速度Ｒ_２に近づくほど減速速度が小さくなるように徐々に減速していき、第２の回転速度Ｒ_２に達したら、その状態を工程ｂ_２で一定時間保持する。
なお、工程ａ、工程ｃは図４の実施形態と同様であるため説明を省略する。

前記のように工程ｂ_１では、レジスト液の滴下終了後、ウエハＷの回転速度を第１の回転速度Ｒ_１より遅い第２の回転速度Ｒ_２に徐々に減速していく。この際、図７に例示するような減速の際の回転速度と時間との相関関係を示すチャートにおいて回転速度の減少が略曲線的に推移するように、回転速度を漸次減少させていく。つまり、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２へ減速する際の減速の加速度を、第２の回転速度Ｒ_２へ近づくほど小さくしていく。第１の回転速度Ｒ_１から一定の加速度で直線的に低速の第２の回転速度Ｒ_２に減速すると、この減速の際に慣性力が働いてウエハＷ上のレジスト液に中心へ向かう力が作用するため、僅かであるがレジスト液を余分に供給する必要があり、その分だけレジスト液を多く消費することになる。しかし、ウエハＷの回転速度を徐々に下げ、かつ減速速度を漸減していくことにより、回転速度の急激な減速が回避され、減速の加速度によってウエハＷ上のレジスト液が中心へ向かう引き戻し作用が緩和され、レジストの供給量を節減することが可能になる。

特に、工程ｂ_１の後半、つまり、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２に減速する後半の過程では、減速の加速度をさらに弱め、図７に例示するような減速の際の回転速度と時間との相関関係を示すチャートにおいて回転速度の減少曲線の接線の傾きが徐々に水平に近づくように減速の加速度を小さくしていき、回転速度の急激な変化が生じないように第２の回転速度Ｒ_２まで減速する。
そして、工程ｂ_２では、第２の回転速度Ｒ_２に所定時間保持する。第２の回転速度Ｒ_２では、ウエハＷの回転が低速であることからレジスト液の乾燥が遅く、膜厚を整える機能が発揮され、ウエハＷ上のレジスト膜の膜厚、特にウエハＷの外周部における膜厚が調整される。
すなわち、低速回転によってレジスト膜の乾燥を抑制し、その流動性を保つことにより、ウエハＷ上の外周部にも中央部と同様にレジストが保持されることとなる。

ここで、図８に示すように、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２に減速する間で、第４の回転速度Ｒ_４までの初期減速過程の平均加速度をＡｃｃｅｌ１、この減速に要する時間をＴ_２、第４の回転速度Ｒ_４から第２の回転速度Ｒ_２に減速する後期減速過程の平均加速度をＡｃｃｅｌ２、この減速に要する時間をＴ_３１、第２の回転速度Ｒ_２の保持時間をＴ_３２、第２の回転速度Ｒ_２から第３の回転速度Ｒ_３まで加速する際の加速度をＡｃｃｅｌ３、この加速に要する時間をＴ_４とする。

前記第１〜第４の回転速度は、レジスト液の種類、溶剤プリコートの有無、ウエハＷの径などに応じて適宜設定することができるが、以下のように設定することが好ましい。まず、第１の回転速度Ｒ_１、第３の回転速度Ｒ_３、第４の回転速度Ｒ_４は図４の実施形態の場合と同様の回転速度に設定される。

第２の回転速度Ｒ_２を一定時間（Ｔ_３２）保持する目的は、ウエハＷ表面のレジスト液が振り切られない程度の緩やかな回転速度で適度な遠心力を与えつつウエハＷを回転させることにより、乾燥前のレジストの塗布膜厚を整えることにある。従って、第２の回転速度Ｒ_２が速すぎる場合には、レジストの乾燥が進み、その流動性が失われて膜厚調整機能がうまく機能しない。また、本実施形態のように、第２の回転速度Ｒ_２を一定時間保持する場合、第２の回転速度Ｒ_２が遅すぎる場合（例えば０ｒｐｍ）には、膜厚調整機能が働かず、ウエハＷの周縁部の膜厚が中央部に比べて薄くなってしまう。このような観点から、本実施形態では、第２の回転速度Ｒ_２は、５００ｒｐｍ以下、例えば１００〜５００ｒｐｍとすることが好ましい。

第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２へ減速する際の平均加速度Ａｃｃｅｌ１およびＡｃｃｅｌ２が小さすぎる場合には、第２の回転速度Ｒ_２に減速するまでの合計時間Ｔ_２＋Ｔ_３１が長くなり、塗布したレジスト液の乾燥が進み過ぎて均一な塗布膜の形成が困難となる。従って、平均加速度Ａｃｃｅｌ１は、５００００ｒｐｍ／秒以下、例えば２００００〜５００００ｒｐｍ／秒とすることが好ましく、また、Ａｃｃｅｌ２は５０００ｒｐｍ／秒以下、例えば１０００〜５０００ｒｐｍ／秒とすることが好ましい。

また、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２への減速時間Ｔ_２＋Ｔ_３１と第２の回転速度Ｒ_２の保持時間Ｔ_３２の合計は、ウエハＷ表面に吐出され、回転速度が徐々に減速されながら緩やかに径外方向に展延され膜厚を整えていくレジスト液がウエハＷの全面に広がって乾燥しない程度の時間内で、かつスループットを損なわない程度の時間に設定される。このため、減速時間Ｔ_２は、０．２秒以下が好ましく、減速時間Ｔ_３１は、２．０秒以下、好ましくは０．５〜１．０秒とすることができる。また、減速時間の合計Ｔ_２＋Ｔ_３１は、例えば２．０秒以下、好ましくは０．５〜１．０秒に設定することができる。さらに減速時間Ｔ_２＋Ｔ_３１と保持時間Ｔ_３２の合計は、例えば３秒以下が好ましく、１〜２秒に設定することがより好ましい。

以上のように、第１の回転速度Ｒ_１、第２の回転速度Ｒ_２、第４の回転速度Ｒ_４、減速時間Ｔ_２およびＴ_３１、保持時間Ｔ_３２、減速の加速度Ａｃｃｅｌ１およびＡｃｃｅｌ２をパラメータとして、塗布条件を制御することにより、自由度の高い膜厚調整を行うことができる。

また、本実施形態においても、ウエハＷ上部の高集塵フィルタ４１を介して供給される清浄空気の風量を制御することにより、その風量によって膜厚を調整することも可能である。この場合、高集塵フィルタ４１を介して供給される気体は、空気に限定されず、例えばレジスト用の溶剤を含む気体（例えば、空気やＮ_２ガスなど）を用いることが可能であり、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）１内を溶剤雰囲気にすることができるので、レジスト液の乾燥をさらに遅らせることができる。
このような清浄空気や溶剤を含む気体の供給は、例えば第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２に向けての減速時間（Ｔ_２＋Ｔ_３１）で行なってもよく、第２の回転速度Ｒ_２への減速時間（Ｔ_２＋Ｔ_３１）と第２の回転速度Ｒ_２の保持時間（Ｔ_３２）の合計時間で行なってもよく、さらに、後で行なわれる第３の回転速度Ｒ_３でのレジストの振切り工程まで含めて気体等の供給を続けてもよい。高い膜厚調整効果を得る観点から、少なくとも第２の回転速度Ｒ_２の保持時間（Ｔ_３２）を含むように空気等の供給を行なうことが好ましい。

なお、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、レジスト液の供給を停止した直後に第２の回転速度に減速したが、必ずしも供給停止直後に減速する必要はない。ただし、上述したようにレジスト液の供給を停止した直後に減速したほうが、膜厚調整機能をより有効に発揮することができ、より省レジストを促進することができる。

また、上記実施形態では、第１の回転速度Ｒ_１から第２の回転速度Ｒ_２へ徐々に減速の加速度を変化させながら１段階で減速させたが、急激な減速によるレジストの引き戻し作用を抑制できればよいため、減速工程は２段階以上としてもよい。

また、上記実施の形態ではシンナーによるプリウエット処理を行ったが、プリウエット処理を行わない場合でも本発明の効果を奏することができる。

さらに、上記実施の形態では、半導体ウエハにレジスト液を塗布する塗布装置について説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例えばＬＣＤ基板にレジスト液を塗布する場合にも本発明を適用することができる。

レジスト塗布装置の全体構成を示す断面図。 図１に示したレジスト塗布装置の平面図。 図１に示したレジスト塗布装置の制御系の構成を示す図。 図１に示したレジスト塗布装置の回転制御の状態を示すタイミングチャート。 回転制御の説明に供する図面であり、（ａ）、（ｂ）は従来方法を示し、（ｃ）は本発明方法を示す。 図４のタイミングチャートの要部拡大図。 図１に示したレジスト塗布装置における回転制御の別の実施形態を示すタイミングチャート。 図７のタイミングチャートの要部拡大図。

符号の説明

１；レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）
２；スピンチャック
３；駆動モータ（回転駆動手段）
１０；レジストノズル
１７；溶剤ノズル
２０；制御部
Ｗ；半導体ウエハ（被処理基板）

Claims (28)

1. 被処理基板を第１の回転速度で回転させつつ被処理基板の略中央にレジスト液の供給を開始して、レジスト液を被処理基板の径方向外方に拡げながら塗布する工程と、
   レジスト液の供給を停止した後、被処理基板の回転速度を前記第１の回転速度より遅い第２の回転速度または回転停止まで減速する減速工程と、
   被処理基板の回転速度を、前記第２の回転速度より速い第３の回転速度まで加速して、残余のレジスト液を振り切る工程と
   を具備し、
   前記減速工程における減速の加速度を、前記第２の回転速度または回転停止に近づくほど小さくしていくことを特徴とする、レジスト塗布方法。
2. 前記第１の回転速度から前記第２の回転速度へ減速した後に、該第２の回転速度を一定時間保持する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のレジスト塗布方法。
3. 前記減速工程は、前記第１の回転速度から、前記第２の回転速度より大きい第４の回転速度へ減速する初期減速過程と、
   前記第４の回転速度から前記第２の回転速度または回転停止まで前記初期減速過程よりも小さな平均加速度で漸次減速する後期減速過程と、
   を含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のレジスト塗布方法。
4. 前記第４の回転速度が２０００ｒｐｍ以下であることを特徴とする、請求項３に記載のレジスト塗布方法。
5. 前記初期減速過程の平均加速度が２００００〜５００００ｒｐｍ／秒であることを特徴とする、請求項３に記載のレジスト塗布方法。
6. 前記後期減速過程の平均加速度が１０００〜５０００ｒｐｍ／秒であることを特徴とする、請求項３に記載のレジスト塗布方法。
7. 前記初期減速過程の減速時間が、０．２秒以下であることを特徴とする、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法。
8. 前記後期減速過程の減速時間が、２．０秒以下であることを特徴とする、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法。
9. 前記第２の回転速度は、５００ｒｐｍ以下であることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法。
10. 被処理基板が直径２００ｍｍの円板であり、前記第１の回転速度は、３０００〜６０００ｒｐｍであることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法。
11. 前記第３の回転速度は、１５００〜４０００ｒｐｍであることを特徴とする、請求項１０に記載のレジスト塗布方法。
12. 被処理基板が直径３００ｍｍの円板であり、前記第１の回転速度は、２０００〜４０００ｒｐｍであることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法。
13. 前記第３の回転速度は、７５０〜２０００ｒｐｍであることを特徴とする、請求項１２に記載のレジスト塗布方法。
14. さらに、レジスト塗布に先立って、被処理基板の表面に、その表面を濡らすための液剤を供給する工程を具備することを特徴とする、請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法。
15. さらに、前記第２の回転速度から前記第３の回転速度に回転速度を上げる際の加速度を制御することを特徴とする、請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のレジスト塗布方法。
16. 回転する被処理基板にレジスト液を供給して塗布するレジスト塗布装置であって、
    被処理基板を保持する基板保持部材と、
    前記基板保持部材を速度可変に回転させる回転手段と、
    前記基板保持部材に保持された被処理基板の略中央にレジスト液を供給するレジスト液ノズルと、
    前記基板保持部材の回転速度を制御する制御手段と、
    を具備し、
    前記制御手段は、被処理基板を保持した基板保持部材を第１の回転速度で回転させつつレジスト液の供給を開始させ、レジスト液の供給停止後に、基板保持部材の回転速度を前記第１の回転速度より遅い第２の回転速度または回転停止まで減速させ、その後、基板保持部材の回転速度を、前記第２の回転速度より速い第３の回転速度まで加速させ、残余のレジスト液を振り切るように基板保持部材の回転を制御するとともに、前記第１の回転速度から前記第２の回転速度または回転停止への減速の加速度が、前記第２の回転速度または回転停止に近づくほど小さくなるように制御することを特徴とする、レジスト塗布装置。
17. 前記制御手段は、前記第１の回転速度から前記第２の回転速度へ減速した後に、該第２の回転速度を一定時間保持するように制御することを特徴とする、請求項１６に記載のレジスト塗布装置。
18. 前記制御手段は、前記第１の回転速度から、前記第２の回転速度より大きい第４の回転速度へ減速させる初期減速過程と、前記第４の回転速度から前記第２の回転速度または回転停止まで前記初期減速過程よりも小さな平均加速度で漸次減速させる後期減速過程と、を行うように制御することを特徴とする、請求項１６または請求項１７に記載のレジスト塗布装置。
19. 前記制御手段は、前記第４の回転速度を２０００ｒｐｍ以下に制御することを特徴とする、請求項１８に記載のレジスト塗布装置。
20. 前記制御手段は、前記初期減速過程の平均加速度を２００００〜５００００ｒｐｍ／秒に制御することを特徴とする、請求項１９に記載のレジスト塗布装置。
21. 前記制御手段は、前記後期減速過程の平均加速度を１０００〜５０００ｒｐｍ／秒に制御することを特徴とする、請求項１８に記載のレジスト塗布装置。
22. 前記制御手段は、前記第１の回転速度から前記第４の回転速度への減速時間を０．２秒以下に制御することを特徴とする、請求項１８に記載のレジスト塗布装置。
23. 前記制御手段は、第４の回転速度から前記第２の回転速度または回転停止までの減速時間を、２．０秒以下に制御することを特徴とする、請求項１８から請求項２２のいずれか１項に記載のレジスト塗布装置。
24. 前記制御手段は、前記第２の回転速度を、５００ｒｐｍ以下に制御することを特徴とする、請求項１８から請求項２３のいずれか１項に記載のレジスト塗布装置。
25. 前記基板保持部材に保持された被処理基板の略中央にレジスト液供給に先立ってその表面を濡らすための液剤を供給する液剤ノズルをさらに有することを特徴とする、請求項１６から請求項２４のいずれか１項に記載のレジスト塗布装置。
26. 前記制御手段は、前記第２の回転速度もしくは回転停止状態から前記第３の回転速度に回転速度を上げる際の加速度を制御することを特徴とする、請求項１６から請求項２５のいずれか１項に記載のレジスト塗布装置。
27. コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載されたレジスト塗布方法が行なわれるようにレジスト塗布装置を制御することを特徴とする、制御プログラム。
28. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載されたレジスト塗布方法が行なわれるようにレジスト塗布装置を制御することを特徴とする、コンピュータ記憶媒体。
    

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