JP2013235957A

JP2013235957A - レジスト塗布装置及びレジスト塗布方法

Info

Publication number: JP2013235957A
Application number: JP2012107348A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Shiba; 和宏柴
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-21

Abstract

【課題】プリウェット方式を使用してレジスト膜の厚みや膜質の面内均一性を向上し得るレジスト塗布装置を提供する。
【解決手段】レジスト塗布装置１は、レジスト液吐出ノズル１１とプリウェットノズル１２との離間距離を横方向へ伸縮自在にするように構成された連結部材１３と、プリウェットノズル１２の先端部１２ａからウエハＷに向けてプリウェット液を吐出させた後に、レジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａからウエハＷに向けてレジスト液を吐出させる吐出制御部４３と、プリウェット液が吐出される期間とレジスト液が吐出される期間とでウエハＷを回転させる回転駆動部２２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハ上にレジスト膜を形成する技術に関し、特に、プリウェット液をウエハに塗布した後にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する技術に関する。

半導体製造技術で使用されるフォトリソグラフィ工程は、被加工膜上に感光剤を塗布してレジスト膜を形成する工程と、このレジスト膜にフォトマスク（レチクル）を介してパターン光を露光する工程と、露光後のレジスト膜に現像処理を施してレジストパターンを形成する工程とを含む。フォトリソグラフィ工程の実行後は、たとえば、レジストパターンをマスクとして被加工膜のエッチングが実行される。近年、レジスト液（感光剤）の使用量の削減やレジスト膜の厚みや膜質の面内均一性の向上のために、レジスト液を塗布する前にシンナーなどの溶剤を含むプリウェット液をウエハに塗布するプリウェット方式と呼ばれるレジスト塗布方法が採用されている。プリウェット方式は、たとえば、特開２００３−１３６０１０号公報（特許文献１）に開示されている。

特許文献１の塗布処理装置は、プリウェットノズルの先端部をウエハの中心と周縁との間の中間位置まで移動させ、回転状態のウエハに当該プリウェットノズルの先端部からシンナーを吐出させてウエハの外周部をシンナーで濡らす。次いで、塗布処理装置は、塗布液吐出ノズルからウエハの略中心に向けて塗布液を吐出させ、続けて、ウエハを所定の回転数で回転させることで塗布液をウエハ全体に拡げている。

特開２００３−１３６０１０号公報（図７，段落００４０〜００４６など）

しかしながら、プリウェット液の種類やレジスト液の種類に応じて、レジスト膜に外観上の異常や寸法のバラツキが生じ、レジスト膜の厚みや膜質の面内均一性を十分に確保することができない場合があった。また、近年、半導体デバイスの品質向上や歩留まり向上の観点から、レジスト膜の厚みや膜質の面内均一性を向上することが強く求められている。

上記に鑑みて本発明の目的は、プリウェット方式を使用してレジスト膜の厚みや膜質の面内均一性を向上し得るレジスト塗布装置及びレジスト塗布方法を提供することである。

本発明の第１の態様によるレジスト塗布装置は、被加工膜を上面に有するウエハを支持する支持部材と、レジスト液の吐出口が形成された先端部を有するレジスト液吐出ノズルと、プリウェット液の吐出口が形成された先端部を有するプリウェットノズルと、前記レジスト液吐出ノズルと前記プリウェットノズルとの間を連結し、前記レジスト液吐出ノズルと前記プリウェットノズルとの離間距離を前記上面に平行な横方向へ伸縮自在にするように構成された連結部材と、前記プリウェットノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記プリウェット液を吐出させた後に、前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記レジスト液を吐出させる吐出制御部と、前記プリウェットノズルの先端部から前記プリウェット液が吐出される期間と前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記レジスト液が吐出される期間とで前記ウエハを回転させる回転駆動部とを備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様によるレジスト塗布方法は、被加工膜を上面に有するウエハを支持する支持部材と、レジスト液の吐出口が形成された先端部を有するレジスト液吐出ノズルと、プリウェット液の吐出口が形成された先端部を有するプリウェットノズルと、前記プリウェットノズルの先端部から前記プリウェット液が吐出される期間と前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記レジスト液が吐出される期間とで前記ウエハを回転させる回転駆動部とを備えたレジスト塗布装置におけるレジスト塗布方法であって、前記プリウェットノズルの先端部を前記ウエハの外周縁部の直上の第１の吐出位置から前記ウエハの内周側の第２の吐出位置まで移動させるステップと、前記プリウェットノズルの先端部が前記第１の吐出位置から前記第２の吐出位置まで移動する間に前記プリウェットノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記プリウェット液を連続的に吐出させるステップと、前記プリウェットノズルの先端部が前記第２の吐出位置に到達した後に、前記レジスト液吐出ノズルの先端部を前記ウエハの中心の直上の第３の吐出位置に位置付けするステップと、前記第３の吐出位置に位置付けされた当該レジスト液吐出ノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記レジスト液を吐出させるステップとを備えることを特徴とする。

本発明の第１の態様によるレジスト塗布装置は、レジスト液吐出ノズルとプリウェットノズルとの離間距離を伸縮自在にするように構成された連結部材を有するので、プリウェット液の種類やレジスト液の種類に応じて、レジスト膜の厚みや膜質の面内均一性が向上するようにレジスト液吐出ノズルとプリウェットノズルとの離間距離を最適化することができる。

また、本発明の第２の態様によるレジスト塗布方法は、プリウェットノズルの先端部が第１の吐出位置から第２の吐出位置まで移動する間にその先端部からウエハに向けてプリウェット液を連続的に吐出させるので、レジスト膜の厚みや膜質の面内均一性を向上させることができる。

本発明に係る実施の形態１のレジスト塗布装置の主要な概略構成を示す図である。図１のレジスト塗布装置の一部を上面視で示す平面図である。実施の形態１のレジスト塗布装置のシーケンス動作を説明するためのタイミングチャートである。実施の形態１に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第１の状態を示す図である。実施の形態１に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第２の状態を示す図である。実施の形態１に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第３の状態を示す図である。実施の形態１に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第３の状態を示す図である。実施の形態１に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第４の状態を示す図である。レジスト塗布装置の比較例の状態を示す図である。レジスト膜の膜厚の面内分布の測定結果を示すグラフである。実施の形態１の変形例に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第１の状態を示す図である。変形例に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第２の状態を示す図である。変形例に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第３の状態を示す図である。変形例に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第４の状態を示す図である。本発明に係る実施の形態２によるシーケンス動作を説明するためのタイミングチャートである。実施の形態２に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第１の状態を示す図である。実施の形態２に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第２の状態を示す図である。実施の形態２に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第３の状態を示す図である。実施の形態２に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第４の状態を示す図である。実施の形態２に係るレジスト塗布シーケンスにおけるレジスト塗布装置の第５の状態を示す図である。

以下、本発明に係る種々の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１のレジスト塗布装置１の主要な概略構成を示す図であり、図２は、図１のレジスト塗布装置１の一部を上面視で示す平面図である。レジスト塗布装置１は、ウエハＷの上面に形成されている被加工膜上にプリウェット方式でレジスト膜を塗布（コーティング）する装置である。塗布されたレジスト膜は、フォトリソグラフィ工程においてレジストパターンを形成するために使用される。図１及び図２に示されるＺ軸方向は、ウエハＷの厚み方向と一致し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、互いに直交し且つＺ軸方向と垂直な方向である。

図１に示されるように、このレジスト塗布装置１は、半導体材料を含むウエハＷの底面を支持するスピンチャック２１と、このスピンチャック２１を回転させる回転駆動部２２と、コントローラ（シーケンス制御部）４１とを備える。スピンチャック２１は、レジスト塗布装置１内にロードされたウエハＷの裏面のほぼ中心部分を真空吸着してウエハＷを水平状態（ウエハＷの上面がＺ軸方向に対してほぼ垂直となる状態）に保持する。回転駆動部２２は、コントローラ４１の回転制御部４２の制御を受けて動作する駆動モータ（図示せず）を含み、スピンチャック２１をその中心軸の回りに回転させることでウエハＷを回転させる。ウエハＷの回転速度（単位：ｒｐｍ）は、回転制御部４２によって制御される。

また、レジスト塗布装置１は、レジスト液の吐出口が形成された先端部１１ａを有するレジスト液吐出ノズル１１と、シンナーなどの溶剤を主成分とするプリウェット液の吐出口が形成された先端部１２ａを有するプリウェットノズル１２と、レジスト液吐出ノズル１１とプリウェットノズル１２との間を連結する連結部材（連結アーム）１３と、ソルベントバス（液受け部）１４とを備えている。

ノズル駆動部３１は、ウエハＷに対してレジスト液吐出ノズル１１を移動させてこのレジスト液吐出ノズル１１を指定された位置に位置付けする機能を有する。図２に示されるように、ノズル駆動部３１は、Ｙ軸方向に延在するアーム部材３１Ｌと、水平駆動機構３１Ｍとを含む。レジスト液吐出ノズル１１の本体部は、アーム部材３１Ｌに取り付けられている。水平駆動機構３１Ｍは、コントローラ４１のノズル駆動制御部４４の制御を受けて動作し、アーム部材３１ＬをＸ軸方向に移動させてレジスト液吐出ノズル１１をウエハＷに近接させる方向あるいはウエハＷから離間させる方向に移動させる機能を有する。水平駆動機構３１Ｍは、たとえば、駆動モータと、この駆動モータの回転力を直線運動に変換する駆動ベルトとで構成することができる。なお、レジスト塗布装置１は、アーム部材３１Ｌの長手方向（Ｙ軸方向）に沿ってレジスト液吐出ノズル１１を移動させる駆動機構を有していてもよい。

連結部材１３は、レジスト液吐出ノズル１１の本体部とプリウェットノズル１２の本体部との離間距離を横方向（Ｚ軸方向に垂直な方向）へ伸縮自在にするように構成されたアーム状の部材である。連結部材１３の先端は、プリウェットノズル１２の本体部に固定されており、連結部材１３の基端は、レジスト液吐出ノズル１１の本体部内の副ノズル駆動部３２に接続されている。副ノズル駆動部３２は、コントローラ４１のノズル駆動制御部４４によって制御される。

レジスト液吐出ノズル１１は、レジスト液供給源３３から制御弁３４を介して高圧で供給されたレジスト液をその先端部１１ａの吐出口から下方に吐出する機構を有する。制御弁３４は、コントローラ４１の吐出制御部４３の制御を受けて動作し、レジスト液吐出ノズル１１から吐出されるレジスト液の流量を調整する機能を有している。ソルベントバス１４内には、レジスト剤の雰囲気が形成されており、レジスト液吐出ノズル１１が待機状態にあるとき、その先端部１１ａはソルベントバス１４内に配置されてレジスト剤の雰囲気に曝される。

一方、プリウェットノズル１２は、プリウェット液供給源３５から制御弁３６を介して高圧で供給されたプリウェット液をその先端部１２ａの吐出口から下方に吐出する機構を有する。制御弁３６は、コントローラ４１の吐出制御部４３の制御を受けて動作し、プリウェットノズル１２から吐出されるプリウェット液の流量を調整する機能を有する。

コントローラ４１は、回転駆動部２２の動作（たとえば、回転数）を制御する回転制御部４２と、制御弁３４，３６の動作を個別に制御する吐出制御部４３と、ノズル駆動部３１の動作を制御するノズル駆動制御部４４とを含む。このようなコントローラ４１は、たとえば、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサと、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリと、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）と、入出力インターフェースとで構成することができる。マイクロプロセッサは、不揮発性メモリからプログラムあるいは実行形式のファイルを読み出し実行することでコントローラ４１の機能を実現することが可能である。

操作部４０は、ユーザによって操作入力された情報（指示情報や設定情報など）を示す制御信号をコントローラ４１に与える機能を有する。コントローラ４１は、操作部４０に操作入力された情報に基づいてレジスト塗布装置１のシーケンス動作の制御を行う。

なお、レジスト塗布装置１の構成は、図１及び図２に示す構成に限定されるものではない。図１及び図２に示した構成要素の他に、レジスト塗布装置１は、レジスト液吐出ノズル１１をＺ軸方向に昇降させるエアシリンダーなどの昇降機構、ウエハＷを取り囲むカップ状の保護部材、ウエハＷの表面を洗浄するリンスノズル、並びに、ウエハＷの裏面を洗浄するバックリンスノズルなどの図示されない構成要素をも有する。

次に、上記のレジスト塗布装置１の動作を以下に説明する。図３は、レジスト塗布装置１のシーケンス動作を説明するためのタイミングチャートである。図３において、横軸は、経過時間すなわちシーケンス時間ｔ（単位：秒）を表し、縦軸は、ウエハＷの回転数（単位：ｒｐｍ）を表している。

初期状態では、ウエハＷは回転せずに静止しており、レジスト液吐出ノズル１１は、ソルベントバス１４の直上の位置に配置される。レジスト塗布シーケンスが開始されると、ノズル駆動制御部４４は、所定時間経過後の時刻ｔ_１１で副ノズル駆動部３２を制御して連結部材１３を伸縮させることにより、プリウェットノズル１２とレジスト液吐出ノズル１１との離間距離を調整する（図４）。この結果、離間距離は、使用されるプロセス条件（ウエハＷの温度、レジスト液の種類及びプリウェット液の種類など）に応じた最適な値に設定される。ここで、離間距離の値と複数のプロセス条件との対応関係を、あらかじめレジスト塗布装置１内の書き換え可能な不揮発性メモリ（フラッシュメモリやハードディスクなど）に記憶させておくことが可能である。ノズル駆動制御部４４は、シーケンス動作開始時に不揮発性メモリを参照して、現在選択されているプロセス条件に対応する離間距離の値を取得し利用することができる。また、シーケンス動作に先立ち、ユーザが操作部４０を操作して離間距離の値を設定することもできる。

その後、回転制御部４２は、回転駆動部２２を制御してウエハＷの回転を開始させる。また、ノズル駆動制御部４４は、ノズル駆動部３１を制御してレジスト液吐出ノズル１１をウエハＷに近づく方向に移動させ、図５に示されるようにプリウェットノズル１２の先端部１２ａをウエハＷの中心から横方向に距離Ｌ１だけ離れた吐出位置（第１の吐出位置）に位置付けする。距離Ｌ１は、ウエハＷの半径Ｒ１の半分よりも短い値となるように設定されるので、プリウェットノズル１２の先端部１２ａは、ウエハＷの半径方向中央とウエハＷの中心との間の領域の直上に位置付けされる。ここで、ウエハＷの半径方向中央とは、当該半径方向におけるウエハＷの中心とウエハＷの周縁（外周端）との間の中間位置を意味する。たとえば、６インチ径（直径１５０ｍｍ）のウエハＷの場合、ウエハＷの中心からの距離Ｌ１を約１１ｍｍに設定すればよい。後述するように、このようにウエハＷの中心から若干ずれた位置にプリウェットノズル１２の先端部１２ａを位置付けする場合は、そうでない場合と比べて、レジスト膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。

その後、ウエハＷの回転数が所定の目標回転数（約４５００ｒｐｍ）に到達し、ウエハＷの高速回転が安定した後の時刻ｔ_１２で、吐出制御部４３は、制御弁３６を制御してプリウェットノズル１２の先端部１２ａからプリウェット液５０を所定時間だけ下方に吐出させる。この結果、図６に示されるようにウエハＷに滴下したプリウェット液５０は、遠心力を受けてウエハＷの外周縁部にまで移動して環状の膜を形成するが、ウエハＷの中心部にはプリウェット液５０の膜は形成されない。なお、図６には、ウエハＷの断面とプリウェット液５０の膜の断面とが示されている。以下に説明される図７〜図９でも同様である。

プリウェット液５０の吐出が完了した後に、ノズル駆動制御部４４は、ノズル駆動部３１を制御して、図７に示されるようにレジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａをウエハＷの中心の直上の吐出位置（第２の吐出位置）に位置付けする。その後の時刻ｔ_１３で、吐出制御部４３は、制御弁３４を制御して、図８に示されるようにレジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａからウエハＷに向けて所定時間だけレジスト液５１を吐出させる。

レジスト液５１の吐出が完了した後は、回転制御部４２は、図３に示されるように所定の期間Ｔ_１１の間だけウエハＷの回転数が低速（約１００ｒｐｍ）となるように回転駆動部２２を制御する。この期間Ｔ_１１は、ウエハＷ上に塗布されたレジスト液５１の膜の広がりの程度を調整する期間である。ウエハＷの回転数を低速とすることで、プリウェット液５０の揮発（乾燥）が抑制され、ウエハＷ上でレジスト液５１が拡がりやすくなる。この期間Ｔ_１１の長さを最適化することでレジスト膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。

続けて、回転制御部４２は、レジスト膜の膜厚を調整するために、所定の期間Ｔ_１２だけウエハＷの回転数を中速（約３０００ｒｐｍ）に上げる。その後、回転制御部４２は、所定の期間Ｔ_１３だけウエハＷの回転数をより低い速度（約２０００ｒｐｍ）に落とす。この期間Ｔ_１３では、図示されないウエハＷのエッジ部分の洗浄処理（エッジリンス）やウエハＷの裏面の洗浄処理（バックリンス）が実行される。

以上に説明したように実施の形態１のレジスト塗布装置１は、レジスト液吐出ノズル１１とプリウェットノズル１２との離間距離を伸縮自在にするように構成された連結部材１３を有するので、プロセス条件（プリウェット液の種類やレジスト液の種類など）に応じて、ウエハＷ上に形成されるレジスト膜の厚みや膜質の面内均一性が向上するようにその離間距離を最適化することができる（図４）。このため、図６に示したようなプリウェット液５０のウエハＷへの吐出が開始される時点（時刻ｔ_１２）から、図８に示したようなレジスト液５１のウエハＷへの吐出が開始される時点（時刻ｔ_１３）までの待ち時間を最適化することができる。ウエハＷ上に形成されるレジスト膜の面内均一性は、レジスト塗布工程のプロセス条件（たとえば、ウエハＷとプリウェット液５０との温度差やプリウェット液５０の粘度や揮発具合）に依存する。また、プリウェット液５０の塗布膜の状態は経過時間とともに変化するので、プリウェット液５０の塗布完了後にレジスト液５１を投入するタイミングは、レジスト膜の面内均一性に影響を与える。よって、プリウェット液５０やレジスト液５１の特性に応じて、あらかじめプリウェットノズル１２とレジスト液吐出ノズル１１との離間距離を調整しておくことで、プリウェット液５０の塗布完了後、レジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａの吐出位置までの移動時間（図７）を調整することができ、これによりプリウェット液５０の塗布膜の状態が最適となるタイミングでレジスト液５１を投入することが可能となる。したがって、プリウェット液の種類やレジスト液の種類に応じて、レジスト膜の面内均一性を向上させることができる。

また、ウエハＷの種類やそのサイズの変更がなされても、プリウェットノズル１２とレジスト液吐出ノズル１１との離間距離を調整することで、レジスト液５１を投入するタイミングを調整してレジスト膜の面内均一性を確保することが可能である。このとき、レジスト液吐出ノズル１１を吐出位置まで移動させる際のレジスト液吐出ノズル１１の駆動速度をウエハＷの種類やサイズに合わせて変更しなくて済むという利点がある。

また、図６に示したようにプリウェット液５０をウエハＷの中心から若干ずれた位置に吐出することでレジスト膜の面内均一性をさらに向上させることができる。図９に示すようにプリウェット液５０がウエハＷの中心に吐出され、その後にレジスト液が投入された場合は、ウエハＷとプリウェット液５０との温度差に起因してウエハＷの中心部上のレジスト膜の膜厚がウエハＷの周辺部と比べて薄くなり、レジスト膜の面内均一性が損なわれるおそれがある。その理由は、ウエハＷの中心部がプリウェット液５０の吐出を比較的長時間受けることで冷却されると、ウエハＷの中心部でプリウェット液５０の主成分である有機溶剤が揮発しにくくなり、ウエハＷの周辺部と比べてレジスト液５１が拡がりやすくなるためである。特に、比較的高粘度のレジスト剤は、レジスト剤自体の塗り広げ性が低いため、ウエハＷの中心部が冷却されることによる影響を受けやすい。

図１０は、プリウェット液５０がウエハＷの中心位置に吐出された場合と、プリウェット液５０がウエハＷの中心からずれた位置に吐出された場合とのレジスト膜の膜厚の面内分布を実際に測定した結果を示すグラフである。図１０において、横軸は、ウエハＷの中心からの正方向及び負方向の距離を示し、縦軸は、当該距離の位置でのレジスト膜の膜厚の測定結果（単位：オングストローム）を示している。この結果は、分光光度計を用いて測定された。なお、分光光度計は、レジスト膜の表面からの反射光とレジスト膜を透過してその裏面で反射した光との干渉光の位相を計測し、その計測結果に基づいて膜厚を測定し得る装置である。また、プリウェット液５０としては、東京応化工業株式会社製の「ＶＦＲシンナー」が使用され、レジスト液５１としては、東京応化工業株式会社製の「ＴＨＭＲ−ｉＰ２９００」が使用された。このレジスト液５１の粘度は２３ｃＰ（センチポアズ）であった。

図１０のグラフに示されるように、ウエハＷの中心から＋１０ｍｍ、＋１５ｍｍ、＋２０ｍｍだけそれぞれ離れた位置にプリウェット液５０が吐出された場合に得られた測定結果は、ウエハＷの中心の位置及び中心から＋５ｍｍの位置にそれぞれプリウェット液５０が吐出された場合に得られた測定結果と比べて面内均一性が良好であることが分かる。

上記レジスト塗布シーケンスでは、レジスト塗布装置１は、プリウェットノズル１２とレジスト液吐出ノズル１１との離間距離を調整するステップ（図４）と、プリウェットノズル１２の先端部１２ａをウエハＷの中心から横方向に距離Ｌ１だけ離れた吐出位置に位置付けするステップ（図５）と、プリウェットノズル１２の先端部１２ａからプリウェット液５０を所定時間だけ下方に吐出させるステップ（図６）と、レジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａをウエハＷの中心の直上の吐出位置に位置付けするステップ（図７）と、レジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａからレジスト液５１を吐出させるステップ（図８）とをこの順番で実行していた。この手順に代えて、以下に説明するように、図１１〜図１４に示す手順を実行してもよい。

レジスト塗布シーケンスが開始されると、図１１に示されるように、ノズル駆動制御部４４は、副ノズル駆動部３２を制御して連結部材１３を伸縮させることにより、プリウェットノズル１２とレジスト液吐出ノズル１１との離間距離を調整する。ここで、当該離間距離は、距離Ｌ１（ウエハＷの半径Ｒ１の半分よりも短い値）となるように調整される。次いで、図１２に示されるように、ノズル駆動制御部４４は、ノズル駆動部３１を制御してレジスト液吐出ノズル１１をウエハＷに近づく方向に移動させて、レジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａをウエハＷの中心の直上の吐出位置に位置付けすると同時に、プリウェットノズル１２の先端部１２ａをウエハＷの中心から横方向に距離Ｌ１だけ離れた吐出位置に位置付けする。

その後、ウエハＷの高速回転が安定すると、図１３に示されるように、吐出制御部４３は、制御弁３６を制御してプリウェットノズル１２の先端部１２ａからプリウェット液５０を所定時間だけ下方に吐出させる。続けて、図１４に示されるように、吐出制御部４３は、制御弁３４を制御して、レジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａからウエハＷに向けて所定時間だけレジスト液５１を吐出させる。

図１１〜図１４に示した手順では、プリウェット液５０の吐出が開始される前に、既にレジスト液吐出ノズル１１は所定の吐出位置に位置付けされているので、プリウェット液５０の吐出完了後、レジスト液吐出ノズル１１を移動させる必要が無い。よって、プリウェット液５０の吐出完了時点から短時間でレジスト液５１をウエハＷに吐出することが可能である。したがって、プリウェット液５０の特性に応じて、レジスト液５１の吐出タイミングを最適化することができる。たとえば、プリウェット液５０が速乾性の主成分を含む場合でも、プリウェット液５０の吐出完了後、直ちにレジスト液５１の吐出を開始することが可能である。

実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。本実施の形態のレジスト塗布装置の構成は、シーケンス動作を除いて実施の形態１のレジスト塗布装置１の構成と同じである。図１５は、実施の形態２によるシーケンス動作を説明するためのタイミングチャートである。図１５において、横軸は、経過時間すなわちシーケンス時間ｔ（単位：秒）を表し、縦軸は、ウエハＷの回転数（単位：ｒｐｍ）を表している。

上記実施の形態１の場合と同様に、初期状態では、ウエハＷは回転せずに停止しており、レジスト液吐出ノズル１１は、ソルベントバス１４の直上の位置に配置される。実施の形態２によるレジスト塗布シーケンスが開始されると、回転制御部４２は、図１５に示されるように、回転駆動部２２を制御してウエハＷの回転を開始させる。また、上記実施の形態１と同様に、ノズル駆動制御部４４は、所定時間経過後の時刻ｔ_２１で副ノズル駆動部３２を制御して連結部材１３を伸縮させることにより、プリウェットノズル１２とレジスト液吐出ノズル１１との離間距離を調整する。この結果、離間距離は、使用されるプロセス条件（ウエハＷの温度、レジスト液の種類及びプリウェット液の種類など）に応じた最適な値に設定される。

また、ノズル駆動制御部４４は、ノズル駆動部３１を制御してレジスト液吐出ノズル１１をウエハＷに近づく方向に移動させ、図１６に示されるようにプリウェットノズル１２の先端部１２ａをウエハＷの外周縁部の直上の吐出位置（第１の吐出位置）に位置付けする。

その後、ウエハＷの回転数が所定の目標回転数（約４５００ｒｐｍ）に到達し、ウエハＷの高速回転が安定した後の時刻ｔ_２２で、吐出制御部４３は、制御弁３６を制御してプリウェットノズル１２の先端部１２ａからウエハＷの外周縁部に向けてプリウェット液５０の吐出を開始させる（図１７）。続けて、ノズル駆動制御部４４は、ノズル駆動部３１を制御してプリウェットノズル１２の先端部１２ａをウエハＷの外周縁部からウエハＷの内周側の吐出位置（第２の吐出位置）まで一定速度で移動させ続ける。本実施の形態では、第２の吐出位置は、ウエハＷの中心の直上の位置に設定されているが、これに限定されるものではなく、実施の形態１の場合のウエハＷの中心から上記距離Ｌ１だけ離れた位置であってもよい。

並行して、時刻ｔ_２２から、プリウェットノズル１２の先端部１２ａが第２の吐出位置に到達する時刻ｔ_２３までの期間Ｔ_２０の間、吐出制御部４３は、制御弁３６を制御してプリウェットノズル１２の先端部１２ａからプリウェット液５０の吐出を連続して実行させる。この結果、図１８に示されるようにプリウェットノズル１２の先端部１２ａが第２の吐出位置に到達するまでプリウェット液５０がウエハＷに供給される。

プリウェット液５０の吐出が完了した後、ノズル駆動制御部４４は、ノズル駆動部３１を制御して、図１９に示されるようにレジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａをウエハＷの中心の直上の吐出位置（第３の吐出位置）に位置付けする。そして、時刻ｔ_２４で、吐出制御部４３は、制御弁３４を制御して、図２０に示されるようにレジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａからウエハＷに向けて所定時間だけレジスト液５１を吐出させる。

レジスト液５１の吐出が完了した後は、回転制御部４２は、図１５に示されるように所定の期間Ｔ_２１の間だけウエハＷの回転数が低速（約１００ｒｐｍ）となるように回転駆動部２２を制御する。この期間Ｔ_２１は、ウエハＷ上に塗布されたレジスト液５１の膜の広がりの程度を調整する期間である。ウエハＷの回転数を低速とすることで、プリウェット液５０の揮発（乾燥）が抑制され、ウエハＷ上でレジスト液５１が拡がりやすくなる。この期間Ｔ_２１の長さを最適化することでレジスト膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。

続けて、回転制御部４２は、レジスト膜の膜厚を調整するために、所定の期間Ｔ_２２だけウエハＷの回転数を中速（約３０００ｒｐｍ）に上げる。その後、回転制御部４２は、所定の期間Ｔ_２３だけウエハＷの回転数をより低い速度（約２０００ｒｐｍ）に落とす。この期間Ｔ_２３では、図示されないウエハＷのエッジ部分の洗浄処理（エッジリンス）やウエハＷの裏面の洗浄処理（バックリンス）が実行される。

以上に説明したように実施の形態２によるレジスト塗布シーケンスでは、プリウェットノズル１２の先端部１２ａが第１の吐出位置から第２の吐出位置まで移動する間にその先端部１２ａからウエハＷに向けてプリウェット液５０を連続的に吐出させるので、ウエハＷの中心部にプリウェット液５０が供給される時間を短くすることができる。よって、ウエハＷの中心部がプリウェット液５０により冷却されることを抑制することができるので、レジスト膜の面内均一性を向上させることができる。

また、上記実施の形態１によるレジスト塗布シーケンスと同様に、プリウェットノズル１２からプリウェット液５０が吐出される前に、あらかじめプリウェットノズル１２とレジスト液吐出ノズル１１との離間距離が調整されるので、プリウェット液５０の吐出に続いてレジスト液５１が吐出されるタイミングを最適化することができる。したがって、プロセス条件に応じて、レジスト膜の面内均一性を向上させることができる。

以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な形態を採用することもできる。たとえば、レジスト液吐出ノズル１１の先端部１１ａやプリウェットノズル１２の先端部１２ａの構成を斜め方向に液を吐出するように変更してもよい。

１レジスト塗布装置、１１レジスト液吐出ノズル、１２プリウェットノズル、１３連結部材、１４ソルベントバス、２１スピンチャック、２２回転駆動部、３１ノズル駆動部、３１Ｍ水平駆動機構、３１Ｌアーム部材、３２副ノズル駆動部、３３レジスト液供給源、３４，３６制御弁、３５プリウェット液供給源、４０操作部、４１コントローラ、４２回転制御部、４３吐出制御部、４４ノズル駆動制御部、５０プリウェット液、５１レジスト液。

Claims

被加工膜を上面に有するウエハを支持する支持部材と、
レジスト液の吐出口が形成された先端部を有するレジスト液吐出ノズルと、
プリウェット液の吐出口が形成された先端部を有するプリウェットノズルと、
前記レジスト液吐出ノズルと前記プリウェットノズルとの間を連結し、前記レジスト液吐出ノズルと前記プリウェットノズルとの離間距離を前記上面に平行な横方向へ伸縮自在にするように構成された連結部材と、
前記プリウェットノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記プリウェット液を吐出させた後に、前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記レジスト液を吐出させる吐出制御部と、
前記プリウェットノズルの先端部から前記プリウェット液が吐出される期間と前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記レジスト液が吐出される期間とで前記ウエハを回転させる回転駆動部と
を備えることを特徴とするレジスト塗布装置。
請求項１に記載のレジスト塗布装置であって、前記ウエハに対して前記レジスト液吐出ノズルを相対移動させるノズル駆動部をさらに備えることを特徴とするレジスト塗布装置。
請求項２に記載のレジスト塗布装置であって、
前記ノズル駆動部の動作を制御するノズル駆動制御部をさらに備え、
前記ノズル駆動制御部は、前記ノズル駆動部の動作を制御して、前記プリウェットノズルの先端部を前記ウエハの半径方向中央と当該ウエハの中心との間の領域の直上の第１の吐出位置に位置付けした後に、前記ノズル駆動部の動作を制御して、前記レジスト液吐出ノズルの先端部を前記ウエハの中心の直上の第２の吐出位置に位置付けし、
前記吐出制御部は、前記プリウェットノズルの先端部が前記第１の吐出位置に位置付けされたときに前記プリウェットノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記プリウェット液を吐出させ、前記レジスト液吐出ノズルの先端部が前記第２の吐出位置に位置付けされたときに前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記レジスト液を吐出させる
ことを特徴とするレジスト塗布装置。
請求項３に記載のレジスト塗布装置であって、
前記ノズル駆動部は、前記離間距離を伸縮させる機能をさらに有し、
前記ノズル駆動制御部は、前記ノズル駆動部の動作を制御して前記離間距離を調整した後に、前記ノズル駆動部の動作を制御して前記レジスト液吐出ノズルを移動させることによって前記プリウェットノズルの先端部を前記第１の吐出位置に位置付けする
ことを特徴とするレジスト塗布装置。
請求項２に記載のレジスト塗布装置であって、
前記ノズル駆動部の動作を制御するノズル駆動制御部をさらに備え、
前記ノズル駆動部は、前記離間距離を伸縮させる機能をさらに有し、
前記ノズル駆動制御部は、前記ノズル駆動部の動作を制御して、前記離間距離を前記ウエハの半径方向中央と当該ウエハの中心との間の距離よりも短い値に設定した後に、前記ノズル駆動部の動作を制御して、前記レジスト液吐出ノズルの先端部を前記ウエハの中心の直上の吐出位置に位置付けし、
前記吐出制御部は、前記レジスト液吐出ノズルの先端部が前記吐出位置に位置付けされた状態で前記プリウェットノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記プリウェット液を吐出させ、当該プリウェット液の吐出後に前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記レジスト液を吐出させる
ことを特徴とするレジスト塗布装置。
請求項２に記載のレジスト塗布装置であって、
前記ノズル駆動制御部は、前記ノズル駆動部の動作を制御して、前記プリウェットノズルの先端部を前記ウエハの外周縁部の直上の第１の吐出位置から前記ウエハの内周側の第２の吐出位置まで移動させた後に、前記ノズル駆動部の動作を制御して、前記レジスト液吐出ノズルの先端部を前記ウエハの中心の直上の第３の吐出位置に位置付けし、
前記吐出制御部は、前記プリウェットノズルの先端部が前記第１の吐出位置から前記第２の吐出位置まで移動する期間に前記プリウェットノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記プリウェット液を連続的に吐出させ、前記レジスト液吐出ノズルの先端部が前記第３の吐出位置に位置付けされたときに前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記レジスト液を吐出させる
ことを特徴とするレジスト塗布装置。
請求項６に記載のレジスト塗布装置であって、前記第２の吐出位置は、前記ウエハの中心の直上の位置であることを特徴とするレジスト塗布装置。
請求項６または７に記載のレジスト塗布装置であって、
前記ノズル駆動部は、前記離間距離を伸縮させる機能をさらに有し、
前記ノズル駆動制御部は、前記ノズル駆動部の動作を制御して前記離間距離を調整した後に、前記ノズル駆動部の動作を制御して前記レジスト液吐出ノズルを移動させることによって前記プリウェットノズルの先端部を前記第１の吐出位置から前記第２の吐出位置まで移動させる
ことを特徴とするレジスト塗布装置。
被加工膜を上面に有するウエハを支持する支持部材と、レジスト液の吐出口が形成された先端部を有するレジスト液吐出ノズルと、プリウェット液の吐出口が形成された先端部を有するプリウェットノズルと、前記プリウェットノズルの先端部から前記プリウェット液が吐出される期間と前記レジスト液吐出ノズルの先端部から前記レジスト液が吐出される期間とで前記ウエハを回転させる回転駆動部とを備えたレジスト塗布装置におけるレジスト塗布方法であって、
前記プリウェットノズルの先端部を前記ウエハの外周縁部の直上の第１の吐出位置から前記ウエハの内周側の第２の吐出位置まで移動させるステップと、
前記プリウェットノズルの先端部が前記第１の吐出位置から前記第２の吐出位置まで移動する間に前記プリウェットノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記プリウェット液を連続的に吐出させるステップと、
前記プリウェットノズルの先端部が前記第２の吐出位置に到達した後に、前記レジスト液吐出ノズルの先端部を前記ウエハの中心の直上の第３の吐出位置に位置付けするステップと、
前記第３の吐出位置に位置付けされた当該レジスト液吐出ノズルの先端部から前記ウエハに向けて前記レジスト液を吐出させるステップと
を備えることを特徴とするレジスト塗布方法。
請求項９に記載のレジスト塗布方法であって、前記第２の吐出位置は、前記ウエハの中心の直上の位置であることを特徴とするレジスト塗布方法。