JP2013062436A - 周縁部塗布装置、周縁部塗布方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】円形の基板の周縁部に塗布液を塗布してリング状の塗布膜を形成するにあたり、その幅を均一性高く形成することができる技術を提供すること。
【解決手段】基板の回転及びノズルからの塗布液の供給を行いながら、塗布液の供給位置を基板の外側から基板の周縁部に向けて移動させ、当該基板を平面で見たときにその角度が１０°以下である楔型に塗布液を塗布し、次いで、基板の回転及び塗布液の供給を続けたままノズルの移動を停止し、基板の周縁部に沿って帯状に塗布液を塗布し、この帯状に塗布された塗布液の端部を前記楔型に塗布された塗布液に接触させ、基板の全周に亘って塗布液を塗布する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、円形の基板の周縁部に塗布液を供給して塗布膜を形成する周縁部塗布装置、周縁部塗布方法及び記憶媒体に関する。

半導体製造工程の一つであるフォトリソグラフィー工程においては、塗布モジュールを用いて半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にレジスト液などの各種の塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程が含まれる。ところで、半導体装置の製造プロセスにおいて、ウエハの周縁部のみレジスト膜を形成する場合がある。例えば特許文献１、２にはウエハの中央部にシリサイド層を形成する処理方法が記載されており、この処理においてウエハの周縁部に前記シリサイド層が形成されることを防ぐために前記周縁部をレジスト膜で被覆する工程を行っている。

このようにウエハの周縁部のみにレジスト膜を形成するために、ネガレジスト液をウエハの表面全体に塗布してレジスト膜を形成し、ウエハの周縁部を露光した後、現像液を供給する処理が行われている。前記現像液によりウエハの中央部のレジスト膜が溶解し、ウエハの周縁部のみにレジスト膜を形成することができる。しかし、このように複数の処理工程を踏んでレジスト膜を形成することはスループットを高くし難いという問題がある。

特開２００９−２９５６３７（段落００２７） 特開２００９−２９５６３６

上記の事情から、ポジレジスト液をウエハの周縁部に塗布し、処理工程数を削減することが検討されている。この処理について図３３〜３５を用いて説明すると、ノズルからポジレジスト液（以下、単にレジスト液と記載する）１０１を吐出しながらその吐出位置をウエハＷの外側から内側へと移動させ、塗布処理を開始する。そして、図３３に矢印で示す方向にウエハＷを回転させることにより、レジスト液１０１の塗布開始位置１０３からウエハＷの周縁部に沿って当該レジスト液１０１の吐出位置１０２を移動させ、ウエハＷに帯状にレジスト液１０１を塗布する。そして、レジスト液１０１の吐出を開始してからウエハＷを１回転させ、レジスト液１０１の吐出位置１０２を前記塗布開始位置１０３に移動させる。つまり、図３４に示すように塗布開始位置１０３でレジスト液１０１同士が合流することになる。このようにしてウエハＷの全周にレジスト液１０１を塗布した後、ウエハＷの回転を続けてレジスト液１０１を乾燥させてレジスト膜が形成される。

ところが、前記塗布開始位置１０３において塗布されたレジスト液１０１が乱れ、それによってレジスト膜の幅の均一性が低下することが分かった。これは、次のような理由によるものと発明者は考えている。図３５はウエハＷの周縁部の側面図であり、この図に示すようにノズル１０４からウエハＷに吐出されたレジスト液１０１は、ウエハＷから受ける遠心力により吐出位置１０２から外側へ向かうが、濡れの作用やノズル１０４からの吐出圧により吐出位置１０２から径方向内側へも広がる。図３５ではレジスト液１０１の径方向内側に広がる幅をＬ１として示している。そのように径方向内側へ広がるレジスト液１０１はウエハＷから受ける遠心力に抗して前記内側へ向かうため、ウエハＷ表面を不安定に広がる。

そして、ウエハＷが１回転して、レジスト液１０１同士が合流するとき、新規に当該塗布開始位置１０３に塗布されてウエハＷの径方向内側へと広がろうとするレジスト液１０１は、すでにウエハＷに塗布されたレジスト液１０１の表面張力の影響を受けることになる。図３４中矢印で引き出した点線の円内には、そのレジスト液１０１の様子を示している。塗布開始時にウエハＷの内側へノズル１０４を移動させながらレジスト液１０１を塗布しているため、塗布開始位置１０３にはウエハＷの外周側からレジスト液１０１が塗られている。そのため、塗布開始位置１０３に新たに塗布されるレジスト液１０１は、ウエハＷの外周側から先に塗布されたレジスト液１０１に接触していき、図中に鎖線の矢印で示すように表面張力により既に塗布されたレジスト液１０１が存在する方向、つまりウエハＷの外周側へと引っ張られる。そして既述のウエハＷの内側へ不安定に広がろうとするレジスト液１０１は、その表面張力の作用を大きく受けることになり、ウエハＷの内側への広がりが抑えられる。

その結果として、図３４に示したようにレジスト液１０１は塗布開始位置１０３においてその内側に切り込みが形成されたリング状に塗布されてしまい、この切り込み領域１０５によってレジスト液の塗布幅の均一性が低下する。なお、このような切り込み領域１０５が形成されると、その後ウエハＷの回転及びウエハＷへのレジスト液１０１の供給を続けても、レジスト液１０１はこの切り込み領域１０５を埋めるように流れず、レジスト液乾燥後に切り込み領域１０５が残ってしまうことを発明者は確認している。

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、円形の基板の周縁部に塗布液を塗布してリング状の塗布膜を形成するにあたり、その幅を均一性高く形成することができる技術を提供することである。

本発明の周縁部塗布装置は、円形の基板を水平に保持して回転させる回転保持部と、
前記基板の表面の周縁部に塗布膜を形成するために塗布液を供給するノズルと、
前記塗布液の供給位置を基板の周縁部と基板の外側位置との間で移動させるために、前記ノズルを移動させる移動機構と、
前記回転保持部による基板の回転と、前記ノズルからの塗布液の吐出と、移動機構によるノズルの移動とを制御するために制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
基板の回転及びノズルからの塗布液の供給を行いながら、塗布液の供給位置を基板の外側から基板の周縁部に向けて移動させ、当該基板を平面で見たときにその角度が１０°以下である楔型に塗布液を塗布し、
次いで、基板の回転及び塗布液の供給を続けたままノズルの移動を停止し、基板の周縁部に沿って帯状に塗布液を塗布し、この帯状に塗布された塗布液の端部が前記楔型に塗布された塗布液に接触して、基板の全周に亘って塗布液が塗布されるように制御信号を出力することを特徴とする。

前記周縁部塗布装置の具体的な態様は例えば下記の通りである。
（１）基板の回転及びノズルからの塗布液の供給を行うときに、塗布液の吐出速度が、前記基板の周縁部の速度の−１０％〜＋１０％の範囲内である。
（２）塗布液の基板への供給が行われるときに基板の回転速度が１００ｒｐｍ以上である。
（３）前記基板の外側位置から基板の周縁部へ移動する塗布液の供給位置の移動速度は３０ｍｍ／秒以下である
（４）前記ノズルの口径は０．６ｍｍ以下である。

本発明によれば、円形の基板を平面で見たときにその角度が１０°以下である楔型となるように塗布液を基板の周縁部に塗布し、基板の周縁部に沿って帯状に塗布した塗布液の端部をこの楔型に塗布した塗布液に接触させている。それによって、塗布液同士が接触することによる当該塗布液の乱れが抑えられ、基板の周縁部に均一性高い幅で塗布膜を形成することができる。

本発明の実施形態に係る周縁部塗布装置を示す縦断断面図である。 前記周縁部塗布装置の平面図である。 前記周縁部塗布装置に設けられるノズルの縦断側面図である。 前記周縁部塗布装置の動作を示す工程図である。 前記周縁部塗布装置の動作を示す工程図である。 前記周縁部塗布装置の動作を示す工程図である。 前記周縁部塗布装置の動作を示す工程図である。 前記周縁部塗布装置の動作を示す工程図である。 前記周縁部塗布装置の動作を示す工程図である。 前記周縁部塗布装置によりレジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 前記周縁部塗布装置によりレジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 前記周縁部塗布装置によりレジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 前記レジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 前記レジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 前記レジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 前記レジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 評価試験においてレジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験においてレジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験においてレジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 評価試験においてレジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 評価試験においてレジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験において形成されたレジスト膜の説明図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 レジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 レジスト液が塗布されたウエハの平面図である。 レジスト液が塗布されたウエハの側面図である。

本発明の実施形態に係る周縁部塗布装置１について図１及び図２を参照しながら説明する。図１、図２は夫々周縁部塗布装置１の縦断側面図、平面図である。周縁部塗布装置１はウエハＷの周縁部にレジスト液を塗布して塗布膜を形成する装置であり、スピンチャック１１を備えている。スピンチャック１１は、真空吸着により例えばその直径が３００ｍｍの円形基板であるウエハＷを水平に保持するように構成されている。スピンチャック１１は、回転モータなどを含む回転駆動部１２に接続されている。回転駆動部１２は、後述の制御部３から出力される制御信号に応じた回転速度で、スピンチャック１１を鉛直回りに回転させる。

図中１３は、ウエハＷの裏面を支持する３本の支持ピン（図示の便宜上２本のみ示している）であり、昇降機構１４により昇降自在に構成されている。支持ピン１３により不図示のウエハＷの搬送機構とスピンチャック１１との間でウエハＷが受け渡される。

スピンチャック１１の下方側には断面形状が山形のガイドリング１５が設けられており、このガイドリング１５の外周縁は下方側に屈曲して延びている。前記スピンチャック１１及びガイドリング１５を囲むように塗布液であるレジスト液の飛散を抑えるためのカップ１６が設けられている。

このカップ１６は上側が開口し、スピンチャック１１にウエハＷを受け渡すことができるようになっており、カップ１６の側周面とガイドリング１５の外周縁との間に排出路をなす隙間１７が形成されている。前記カップ１６の下方側には起立した排気管１８が設けられ、排気管１８内は排気口１８ａとして構成されている。またカップ１６の底部には排液口１９が開口している。

周縁部塗布装置１はノズル２１を備えており、ノズル２１は円形の吐出口２２（図３）を備え、吐出口２２から鉛直下方にレジスト液（ポジレジスト液）が吐出される。図３はノズル２１の縦断側面を示しており、図中にＬ２で示す吐出口２２の口径はこの例では０．３ｍｍに設定されている。このように口径を設定するのは、後述のレジスト液供給源２４からノズル２１に供給するレジスト液の単位時間あたりの流量（ｍＬ／秒）を制御することで、レジスト液の吐出速度（ｍｍ／秒）とウエハＷの回転時の周縁部の速度（ｍｍ／秒）とを概ね等しくできるようにするためである。概ね等しくするとは、ウエハＷを回転させながらレジスト液を塗布するときに、ウエハＷの回転時の周縁部の速度の−１０％〜＋１０％の範囲内の速度でレジスト液を吐出することをいう。このようにウエハＷの回転速度及びレジスト液の吐出速度を制御することで、後述の作用及び実験で示すようにレジスト液がウエハＷから弾かれることを防ぎ、均一性高い幅でリング状のレジスト膜を形成することができる。

前記ノズル２１は、レジスト液供給管２３を介して、レジスト液が貯留されたレジスト液供給源２４に接続されている。レジスト液供給源２４はポンプを備え、レジスト液を下流側へ圧送する。前記レジスト液供給管２３にはバルブや流量調整部等を含む供給機器群２５が介設され、制御部３から出力される制御信号に基づいてレジスト液の給断及びノズル２１への供給量を制御する。

前記ノズル２１は、図２に示すように水平方向に伸びたアーム２６を介して移動機構２７に接続されている。移動機構２７は、横方向に伸びたガイドレール２に沿って移動し、アーム２６を昇降させることができる。制御部３からの制御信号に従って移動機構２７が移動し、この移動機構２７の移動によって、ノズル２１はカップ１６の外部に設けられた待機領域２８とウエハＷの周縁部上との間で移動することができる。

続いて制御部３について説明する。制御部３はコンピュータにより構成され、プログラム格納部を備えている。このプログラム格納部には、後述の作用で説明する周縁部塗布処理が行われるように命令が組まれたプログラムが格納される。前記プログラム格納部に格納されたプログラムが制御部３に読み出され、制御部３は周縁部塗布装置１の各部へ制御信号を送信する。それによって、ノズル２１の移動、ノズル２１からのレジスト液の吐出流量及びウエハＷの回転速度などが制御され、後述の作用が実施される。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

続いて、周縁部塗布装置１の作用についてノズル２１の動作を示す図４〜図９を参照しながら説明する。また、ウエハＷの平面図であり、ウエハＷに塗布されたレジスト液の様子について示す図１０〜図１６も適宜参照しながら説明する。不図示の搬送機構により、ウエハＷが周縁部塗布装置１に搬送され、支持ピン１３によりスピンチャック１１に受け渡され、ウエハＷの裏面中央部が吸着保持される。待機領域２８からノズル２１がウエハＷの外側上方へと移動する（図４）。

ウエハＷが回転を開始して、その回転速度（回転数）が例えば３００ｒｐｍ（１秒間に５回転）になり、ノズル２１から下方にレジスト液３１が吐出される（図５）。このウエハＷの径の大きさは３００ｍｍであるため、このときウエハＷの周縁部（外周端）の速度は３００・π・５≒４７１１．５ｍｍ／秒になっている。上記のようにノズル２１の口径が０．３ｍｍに設定されているので、ウエハＷの周縁部の速度と、ノズル２１から吐出されるレジスト液３１の速度を等しくするために、ノズル２１に４７１．１５（ｃｍ／秒）×（０．０１５ｃｍ×０．０１５ｃｍ×π）≒０．３３ｍＬ／秒でレジスト液３１が供給される。

そのようにレジスト液３１を吐出したまま、ノズル２１が例えば１０ｍｍ／秒でウエハＷの周縁部上に移動する（図６）。吐出されるレジスト液３１の線速度とウエハＷの周縁部の速度とが等しいため、ウエハＷに接触したレジスト液３１はウエハＷから受ける衝撃が抑えられるため、ウエハＷから弾かれずにウエハＷ表面に塗布される。このレジスト液３１の塗布時にウエハＷの回転が行われているため、図１０、図１１に示すようにレジスト液３１はウエハＷの周端から内側へ向かって広がるように塗布され、図１１の矢印で引き出した点線の円内に示すように、ウエハＷの周縁部に平面視楔型に塗布される。ノズル２１の移動速度及びウエハＷの回転速度が上記のように制御されることにより、図に示す楔のなす角θは１０°以下になる。このθは、より詳しくは前記楔の先端の角度である。この楔型に塗布されたレジスト液を楔型領域として符号４１を付している。また、各図の３３はウエハＷにおいてレジスト液３１の吐出が開始された開始領域を示している。

ウエハＷにおいてレジスト液３１が吐出される吐出領域の中心とウエハＷの端部とのなす距離Ｌ３が例えば３ｍｍになると、ノズル２１の移動が停止する（図７、図１２）。吐出されたレジスト液３１は前記吐出領域の周囲に濡れ広がると共にウエハＷの遠心力の作用を受けて外周側に向かうことにより、ウエハＷの周縁部に沿って帯状に塗布される（図１３）。各図ではこの帯状に塗布されたレジスト液を帯状領域として符号４２を付して示している。

そして、ウエハＷにレジスト液３１の塗布を開始してからウエハＷが１回転し、帯状領域４２の端部が楔型領域４１に接触する。つまり、レジスト液３１をウエハＷに供給してから当該ウエハＷを１回転させた後に供給されたレジスト液が、前記平面視楔型に塗布されたレジスト液３１の前記楔の先端に接触することになる。このとき、前記楔型領域４１は既述のようにθが小さく形成されているため、ウエハＷの周縁部に沿って伸びる帯状領域４２はウエハＷの外周側から次第に楔型領域４１に接触していくことになる（図１４、図１５）。つまり、塗布開始位置３３にレジスト液３１が塗布されるとき、レジスト液３１による帯状領域４２の端部は、図３４、図３５に示した楔の角度θが比較的大きい場合に比べて、楔型領域４１に対して少ない接触面積をもって徐々にウエハＷに塗布されていくため、この帯状領域４２の端部が楔型領域４１から受ける表面張力が弱く、即ち外周方向へ受ける力が弱い。

さらに、このようにレジスト液３１を塗布するにあたり、ウエハＷを３００ｒｐｍと比較的高い速度で回転させているため、レジスト液３１に作用する遠心力が大きいので、レジスト液３１がウエハＷの吐出領域からウエハＷの径方向内側へ向かうことが抑えられ、図３６で示した幅Ｌ１が小さくなる。つまり、帯状領域４２において表面張力の影響を受けやすい領域が小さい。

従って、リング状に塗布されるレジスト液３１においてその内側に、塗布が行われない切り込み領域の形成を防いだり、その大きさを抑えることができる。その結果、図１６に示すようにレジスト液３１は、ウエハＷにその幅の均一性が高くなるように塗布される。楔型領域４１上に帯状領域４２が重なるように塗布された後もウエハＷの回転及びレジスト液３１の吐出が続けられ、ウエハＷの周縁部に繰り返しレジスト液３１が塗布される。そして、ノズル２１の移動が停止してから所定の時間経過後に、ノズル２１はウエハＷの外側の上方へ移動し（図８）、レジスト液３１の供給を停止して待機領域２８に戻る。続いてウエハＷの回転速度が上昇し、レジスト液３１中の溶剤が蒸発して、レジスト液３１からレジスト膜４３が形成される。

この周縁部塗布装置１によれば、ウエハＷへのレジスト液３１の塗布開始時に形成する楔型領域４１の角度が鋭くなるようにウエハＷの回転速度及びノズル２１の移動速度を制御し、ウエハＷを回転させて帯状に塗布するレジスト液３１が前記楔型領域４１から受ける表面張力の影響を小さくすると共に、ウエハＷの回転速度を大きくしてレジスト液３１の吐出位置３２からウエハＷの中央部側へ向かうレジスト液の塗布範囲を抑えている。従って、レジスト液の塗布開始位置３３にてレジスト液３１同士が接触するときに、レジスト液３１のウエハＷの中心部方向への広がりが乱れることが抑えられ、ウエハＷに均一性高い幅でリング状のレジスト膜を形成することができる。

ノズル２１は水平に移動させることに限られず、傾けるように移動させてレジスト液３１の吐出位置をずらしてもよい。また、レジスト膜を形成する場合の他にＳＯＧ膜、ＳＯＤ膜、ポリイミド膜などの膜を形成する場合にも本発明は有効である。

ところで、上記の実施形態ではレジスト液３１塗布時のウエハＷの回転速度を３００ｒｐｍに設定しているが、後述の評価試験で示すように１００ｒｐｍ以上であれば良好な塗布処理を行うことができる。そして、上記の例ではノズル２１の口径Ｌ２を０．３ｍｍに設定しているが、このＬ２は０．６ｍｍ以下であればよく、Ｌ２をそのように設定して既述した周縁部への塗布処理が行えることは実験を行い確認されている。また、前記回転速度が１００ｒｐｍであれば前記ウエハＷの周縁部の速度は３００ｍｍ×π×１００ｒｐｍ／６０秒≒１５７０．５ｍｍ／秒である。このとき前記口径Ｌ２が０．６ｍｍである場合、ウエハＷの周縁部の速度と、ノズル２１から吐出されるレジスト液３１の速度とを等しくするためのレジスト液３１の供給量は、１５７．０５（ｃｍ／秒）×０．０３ｃｍ×０．０３ｃｍ×π≒０．４４ｍＬ／秒であり、実用上適切な供給量である。また、ノズル２１は吐出口２２がウエハＷの中心部側から外側へ向くように設けて塗布液を吐出してもよい。つまり、ノズル２１は平面視傾けて設けてもよい。

続いて、本発明に関連して行われた実験について説明する。
（評価試験１）
上記の周縁部塗布装置１において、レジスト液の吐出を開始するタイミングについて検証するために試験を行った。評価試験１−１ではレジスト液３１の吐出位置３２を予めウエハＷの周縁部に移動させた後、ウエハＷを回転させながら当該周縁部にレジスト液３１を吐出し、以降は上記の実施形態と同様にウエハＷの周縁部全周にレジスト液３１を塗布した。評価試験１−２では、上記の実施形態と同様にレジスト液３１を吐出しながら吐出位置３２をウエハＷの外側から周縁部へ移動させて処理を行った。ただし、楔型領域４１の角度θは１０°より大きくなるようにレジスト液３１塗布時のウエハＷの回転速度及びノズル３１の移動速度を制御した。評価試験１−１、１−２共に５枚のウエハＷに同様の処理を行い、各ウエハＷにおいて塗布開始位置３３及びその付近のレジスト膜４３の形状を観察した。また、各ウエハＷにおいてレジスト膜４３の幅の最大値と最小値との差を測定した。前記幅の差が小さいほど、幅の均一性が高いと言える。

図１７は評価試験１−１の塗布開始位置３３付近のレジスト膜４３の平面視形状を示しており、図の上側がウエハＷの中心部側、下側がウエハＷの外周側である。図に示すように塗布開始位置３３において、レジスト膜４３の幅が大きくなっている。そして、図１８はウエハごとに前記差の大きさ（単位：ｍｍ）を示したグラフである。このグラフに示されるように各ウエハとも膜の幅の差が大きかった。

図１９は評価試験１−２の塗布開始位置３３付近のレジスト膜４３の形状を図１７と同様に示している。この図１９に示すようにレジスト液３１の塗布が行われなかった切り込み領域１０５が形成されているが、図２０に示すように各ウエハＷのレジスト膜４３の幅の差は評価試験１−１よりも小さかった。この評価試験１の結果から、ノズル３１を移動させながらレジスト液３１を塗布した上で、上記の切り込み領域１０５が形成されることを防ぐことが検討され、実施形態で示した手法が考案された。

（評価試験２）
上記の実施形態において、塗布開始時に楔型領域４１を塗布するにあたり、有効な楔の角度θの範囲を求める試験を行った。複数枚のウエハＷからなるグループ毎に角度θを変えて、上記の実施形態と同様にレジスト膜４３を形成し、評価試験１と同様にレジスト膜４３の幅の最大値と最小値との差を測定した。図２１、２２、２３は各ウエハＷに形成した楔型領域４１の形状を示しており、各図の角度θは夫々３０°、６０°、１０°である。

図２４はθ毎に各ウエハＷにおいて得られた前記幅の差をプロットしたグラフである。θ＝１０°に設定したウエハＷの前記幅の差は実用できる範囲に収まっている。また、自由度を0.05としてstudentのｔ検定を行ったところθ＝１０°に設定したウエハＷから得られた測定結果は、θ＝３０°、６０°に設定したウエハＷから得られた測定結果に対して有意差があった。この結果からθ＝１０°以下に設定することが有効であることが示された。

（評価試験３）
上記の実施形態において、ウエハＷ毎にレジスト液３１塗布時の回転速度を変化させて処理を行い、楔型領域４１の角度θ、図３５に示したウエハＷの中心側へ向かうレジスト液３１の幅Ｌ１の大きさ及びレジスト膜４３の幅の最大値と最小値との差を測定し、それによって前記回転速度とこれら角度θ、幅Ｌ１、膜の幅の差との関係を調べた。図２５、２６、２７はこの評価試験３の結果を示すグラフであり、これら各グラフの横軸はウエハＷの回転速度（ｒｐｍ）を示している。図２５、２６、２７の縦軸は夫々前記角度θ（°）、前記幅Ｌ１（ｍｍ）、前記膜の幅の差（ｍｍ）を示している。

図２５、２６に示されるようにウエハＷの回転速度ｒｐｍが大きいほど角度θ及び幅Ｌ１が小さくなる。そして、図２７に示されるように回転速度が２００ｒｐｍに上昇するまで膜の幅の差が減少し、回転速度３００ｒｐｍ及び回転速度２００ｒｐｍにおける前記幅の差は略同じであった。この評価試験３の結果からθ及び幅Ｌ１は回転速度が大きくなるほど小さくなり、これら角度θ及び幅Ｌ１を小さくすることでレジスト膜４３の幅の均一性を高くすることができると考えられる。また、実用上、レジスト膜４３の幅の差は０．４ｍｍ以下であることが好ましい。図２７のグラフより、回転速度が１００ｒｐｍであるときに幅の差が０．４ｍｍとなっており、図２５より回転速度が１００ｒｐｍのときにθ＝６．０°であるため、θ＝６．０°以下の範囲は有効であることがこの評価試験３からも担保された。また、この評価試験３から１００ｒｐｍ以上の回転速度が有効であると言える。

（評価試験４）
ウエハＷにレジスト液３１の塗布を開始するにあたり、ノズル２１の適切な移動速度を調べるための試験を行った。上記の実施形態においてノズル２１の移動速度を１０ｍｍ／秒、３０ｍｍ／秒、５０ｍｍ／秒に夫々設定して処理を行い、他の実施形態と同様にウエハＷに形成されたレジスト膜の幅の最大値と最小値との差を測定した。図２８はこの評価試験５の結果を示すグラフであり、グラフの横軸はノズル２１の移動速度（ｍｍ／秒）、グラフの縦軸は前記膜の幅の差である。グラフに示されるようにノズル２１の移動速度が大きいほど、膜の幅の差が大きくなることが示された。移動速度が大きいと前記θが大きくなるので、この結果から前記θを小さくすることが膜の幅の均一性を高めることに有効であることが分かる。また、膜の幅の差は０．６５ｍｍ以下が許容範囲であり、ノズルの速度が５０ｍｍ／秒であるときにはこの０．６５ｍｍに略等しくなってしまっていることから、ノズルの移動速度としては３０ｍｍ／秒以下に設定することが好ましい。

（評価試験５）
単位時間あたりのレジスト液の吐出量をウエハＷごとに変更して実施の形態と同様に処理を行い、他の実施形態と同様に膜の幅の差について測定した。この評価試験では処理条件を変えて処理を行った。具体的には２種類のレジスト液３１を用いて処理を行った。図２９はこの評価試験５の結果を示すグラフであり、グラフの横軸は単位時間あたりのレジスト液の吐出量（ｍＬ／秒）、グラフの縦軸は前記膜の幅の差である。グラフ中、第１のレジスト液を用いて行った結果を丸印でプロットし、第２のレジスト液を用いて行った結果を四角印でプロットしている。

このグラフに示されるようにいずれのレジスト液３１を用いた場合も、レジスト液３１の吐出量が変化することで膜の幅の差が大きく変化している。吐出量が変われば、ノズル２１からのレジスト液３１の吐出速度（ｍｍ／秒）が変化するので、この評価試験から吐出速度について適切な値を設定することで膜の幅の均一性を高めることができることが考えられる。

（評価試験６）
上記の実施形態において、レジスト液３１塗布時のウエハＷの回転速度とレジスト液３１の吐出量とを夫々変化させて各ウエハＷに処理を行い、形成されたレジスト膜４３の形状を観察した。吐出量は０．２５ｍＬ／秒、０．３３ｍＬ／秒、０．５０ｍＬ／秒、０．６３ｍＬ／秒に夫々設定し、回転速度は５０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍに夫々設定した。図３０は各設定により形成された各レジスト膜４３を模式的に示しており、図中下側がウエハＷの中心部側である。

この図３０に示す結果より次のことが分かる。ウエハＷの回転速度が大きくなると、レジスト膜４３を形成することができなかったり、レジスト膜４３の幅の均一性が低下する。そして、回転速度を大きくするにつれて、レジスト液３１の吐出量、即ちレジスト液３１の吐出速度（ｍｍ／秒）を増加させるとレジスト膜４３の幅の均一性が高くなる。回転速度に対してレジスト液３１の吐出量が大きすぎると、レジスト膜４３の幅の大きさの均一性が低下する。このように吐出量が大きくなったときに均一性が低下するのは、ウエハＷに所定の時間あたりに供給されるレジスト液３１の量が増えることにより、図３５に示したウエハＷの中心部に向かうレジスト液３１（１０１）の幅Ｌ１が大きくなり、当該レジスト液３１が、表面張力の影響を受けやすくなるためであると考えられる。このような実験結果から、ウエハＷの回転速度と、レジスト液の流量（吐出速度）とを適切に制御することで、レジスト膜４３の均一性を高くすることができることが推測される。

（評価試験７）
ノズル２１の吐出口２２の径Ｌ２が０．８ｍｍである他は実施形態と同様の装置を用いてウエハＷに実施形態と同様にレジスト膜４３の形成を行い、レジスト膜４３が正常に塗布できたか否かを調べた。ウエハＷの回転速度（ｒｐｍ）及びレジスト液３１の吐出流量をウエハＷごとに変更している。吐出量は０．２５ｍＬ／秒、０．３３ｍＬ／秒、０．５０ｍＬ／秒に夫々設定し、回転速度は５０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍに夫々設定した。

下記の表１はこの評価試験７の結果を示した表である。表中において、ウエハＷの周方向において切れることなくリング状にレジスト膜４３が形成されていればＯＫとしている。そして、レジスト液３１がウエハＷに弾かれることにより前記周方向に切れ目ができている場合にＮＧとしている。

回転速度が比較的低い５０ｒｐｍ、１００ｒｐｍの場合には各流量設定においてレジスト膜４３を形成することができた。しかし、回転速度が１５０ｒｐｍである場合には流量が０．２５ｍＬ／秒、０．３３ｍＬ／秒のときにレジスト膜４３を形成できず、回転速度が２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍである場合にはいずれの流量設定においてもレジスト膜４３を形成することができなかった。なお、レジスト液の流量が０．５０ｍＬ／秒で吐出時回転数が１５０ｒｐｍの場合レジスト膜を形成することができたが、膜の幅の均一性は低かった。評価試験３で説明したように、楔型領域４１の角度を１０°以下にするためには比較的高い速度でウエハＷを回転させることが有効であるため、この実験結果から発明者は塗布方法を改良することを検討した。

図３１は、その口径を０．８ｍｍに設定したノズル３１から吐出されるレジスト液の速度（ｍｍ／秒）と、ノズル３１から吐出されるレジスト液の流量（ｍＬ／秒）との関係をプロットして示したグラフである。グラフの縦軸、横軸は前記速度、流量を夫々示している。また、この評価試験で用いたウエハＷの直径が３００ｍｍであるため、ウエハＷを１００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍで回転させたときのウエハＷの周縁部の速度は夫々、１５７１ｍｍ／秒、３１４１ｍｍ／秒、４７１２ｍｍ／秒であり、グラフの縦軸の対応する箇所に鎖線でこれらの速度を示している。

このグラフに示すように、この評価試験で設定したレジスト液３１の流量において、ウエハＷの回転速度が高くなるとレジスト液３１の吐出速度と、ウエハＷの周縁部の速度との相対速度差が大きくなってしまう。発明者は、この相対速度差が大きいことによりレジスト液３１がウエハＷから弾かれ、レジスト膜４３が形成できなかったと考えた。

（評価試験８）
ノズル２１の吐出口２２の径Ｌ２を０．３ｍｍに設定し、評価試験７と同様の試験を行った。図３２のグラフは、図３１のグラフと同様にノズル３１から吐出されるレジスト液の速度（ｍｍ／秒）と、ノズル３１から吐出されるレジスト液の流量（ｍＬ／秒）との関係をプロットして示している。このグラフに示すように、この評価試験８で用いるノズル２１の口径は、レジスト液３１の吐出流量として設定した０．２５〜０．５０ｍＬ／秒の範囲において、各ウエハＷの回転速度１００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍにレジスト液の速度を揃えることができるように設定されている。

下記の表２は、評価試験７と同様にウエハＷに形成されたレジスト膜の形状について判定した結果を示している。表２に示されるように評価試験７ではＮＧとなっていた回転速度２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍの場合にもレジスト膜４３を形成することができた。この結果から、ウエハＷにレジスト膜４３を形成するためにはレジスト液３１の吐出速度と、ウエハＷの周縁部の速度との相対速度差を小さくすることが有効であることが分かる。そして、この評価試験では、レジスト膜が形成されればＯＫとして判定をしているが、膜の幅の均一性を実用レベルに高めるためには、実施形態で説明したようにウエハＷの回転時の周縁部の速度と、レジスト液の流速とを概ね等しく、例えば上記のようにウエハＷの回転時の周縁部の速度の−１０％〜＋１０％の範囲内にレジスト液の吐出速度を設定することが有効である。

１ 周縁部塗布装置
１１ スピンチャック
２１ ノズル
３ 制御部
３１ レジスト液
３２ 吐出位置
３３ 塗布開始位置
４１ 楔型領域
４２ 帯状領域
４３ レジスト膜

Claims (8)

1. 円形の基板を水平に保持して回転させる回転保持部と、
   前記基板の表面の周縁部に塗布膜を形成するために塗布液を供給するノズルと、
   前記塗布液の供給位置を基板の周縁部と基板の外側位置との間で移動させるために、前記ノズルを移動させる移動機構と、
   前記回転保持部による基板の回転と、前記ノズルからの塗布液の吐出と、移動機構によるノズルの移動とを制御するために制御信号を出力する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   基板の回転及びノズルからの塗布液の供給を行いながら、塗布液の供給位置を基板の外側から基板の周縁部に向けて移動させ、当該基板を平面で見たときにその角度が１０°以下である楔型に塗布液を塗布し、
   次いで、基板の回転及び塗布液の供給を続けたままノズルの移動を停止し、基板の周縁部に沿って帯状に塗布液を塗布し、この帯状に塗布された塗布液の端部が前記楔型に塗布された塗布液に接触して、基板の全周に亘って塗布液が塗布されるように制御信号を出力することを特徴とする周縁部塗布装置。
2. 基板の回転及びノズルからの塗布液の供給を行うときに、塗布液の吐出速度が、前記基板の周縁部の速度の−１０％〜＋１０％の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の塗布処理装置。
3. 塗布液の基板への供給が行われるときに基板の回転速度が１００ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の周縁部塗布装置。
4. 前記基板の外側位置から基板の周縁部へ移動する塗布液の供給位置の移動速度は３０ｍｍ／秒以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の周縁部塗布装置。
5. 前記ノズルの口径は０．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の周縁部塗布装置。
6. 円形の基板を回転保持部に水平に保持する工程と、
   前記回転保持部により基板を回転させる工程と、
   基板の回転と、ノズルから基板の周縁部に塗布膜を形成するための塗布液の供給とを行いながら、前記塗布液の供給位置を基板の外側から基板の周縁部に向けて移動させ、当該基板を平面で見たときにその角度が１０°以下である楔型に塗布液を塗布する工程と、
   次いで、基板の回転及び塗布液の供給を続けたままノズルの移動を停止し、基板の周縁部に沿って帯状に塗布液を塗布し、帯状に塗布された塗布液の端部が前記楔型に塗布された塗布液に接触させて、基板の全周に亘って塗布液を塗布する工程と、
   を含むこと特徴とする周縁部塗布方法。
7. 基板に塗布液を塗布する各工程は、基板の回転及びノズルからの塗布液の供給を行うときに、塗布液の吐出速度が、前記基板の周縁部の速度の−１０％〜＋１０％の範囲内であるように行われることを特徴とする請求項６記載の周縁部塗布方法。
8. 基板の周縁部に対する塗布処理を行う周縁部塗布装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項６または７に記載の周縁部塗布方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。

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