JP2015153857A - 塗布処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び塗布処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に塗布液を塗布する際に、塗布液の供給量を少量に抑えつつ、基板面内で均一に塗布液を塗布する。【解決手段】ウェハ上に中粘度レジスト液を塗布する方法であって、第１の回転数（０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ未満）で基板を回転させながら、基板の中心部への塗布液の供給を開始し液溜りを形成する（工程Ｓ１）。第１の回転数より速い第２の回転数までウェハを加速させ、当該第２の回転数で基板の回転を維持する（工程Ｓ２）。第３の回転数までウェハを減速させ、当該第３の回転数に到達した後に塗布液の供給を停止する（工程Ｓ３）。【選択図】図３

Description

本発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び塗布処理装置に関する。

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では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成されている。

上述したレジスト塗布処理では、回転中のウェハの中心部にノズルからレジスト液を供給し、遠心力によりウェハ上でレジスト液を拡散することよってウェハ上にレジスト液を塗布する、いわゆるスピン塗布法が多く用いられている。このようなレジスト塗布を行うにあたっては、高い面内均一性をもってレジスト液をウェハ上に塗布することが必要である。またスピン塗布法では、ウェハ上に供給されたレジスト液の大部分が振り切られてしまうが、レジスト液は高価であることから、ウェハ上へのレジスト液の供給量を少なくすることも重要である。

このようなスピン塗布法において、レジスト液を少量で均一に塗布する方法として、次の第１の工程から第３の工程までを実行する塗布処理方法が提案されている。先ず、第１の工程において、静止した基板の中心に溶剤を供給し、当該溶剤にレジスト液を供給しつつ第１の回転数でウェハを回転させることでレジスト液を拡散させる。続いて、第２の工程において、ウェハの回転を第２の回転数まで一旦減速することで、拡散したレジスト液の形状が整えられる。その後、第３の工程において、第１の回転数よりも低く第２の回転数よりも高いウェハの回転を第３の回転数で回転させることで、ウェハの表面に均一にレジスト液を拡散させると共にレジスト液の乾燥を行う。これにより、レジスト液の供給量を少量にした場合であっても、ウェハ上に均一な膜厚のレジスト液を塗布することができる（特許文献１）。

特開２０１０−２０７７８８号公報

ところで、昨今では粘度が例えば９０ｃｐ程度の、従来よりも粘度の高い中粘度のレジスト液が用いられてきているが、当該中粘度レジスト液は従来の粘度の低いレジストよりもウェハ上で拡散しにくい。そのため、中粘度レジスト液を塗布する場合、上述した従来の方法を用いても、中粘度レジスト液の供給量を減少させると面内均一性が低下し、特に基板の外周縁部において塗布斑が発生することが本発明者らにより確認されている。そのため、中粘度レジスト液の塗布においては、塗布斑が生じない程度の供給量を確保する必要があり、中粘度レジスト液の供給量を削減することができない。

したがって、中粘度レジスト液を用いた場合においても、レジスト液の供給量を抑えつつ、ウェハ面内で均一にレジスト液を塗布する手法が望まれている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上に塗布液を塗布する際に、塗布液の供給量を少量に抑えつつ、基板面内で均一に塗布液を塗布することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に塗布液を塗布する方法であって、第１の回転数で基板を回転させながら、前記基板の中心部への塗布液の供給を開始し液溜りを形成する第１の工程と、第１の回転数より速い第２の回転数まで基板を加速させ、当該第２の回転数で基板の回転を維持する第２の工程と、その後第３の回転数まで基板を減速させ、当該第３の回転数に到達した後に前記塗布液の供給を停止する第３の工程と、を有し、前記第１の回転数は、０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ未満であることを特徴としている。

本発明者らが鋭意調査したところ、中粘度レジスト液が基板の外周方向に向けて拡散する際に、当該中粘度レジスト液の進行方向の界面の膜厚が薄いと、中粘度レジスト液が不規則にスジ状に拡散して液切れを起こすことが前述の塗布斑の原因であるとの知見を得た。そこで本発明では、先ず、基板を０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ未満という低回転で回転させながら基板の中心部に塗布液の供給を開始する。これにより、塗布液の基板外周方向への拡散が抑制され、基板中心部に塗布液の液溜りが形成される。その後、第２の回転数で基板を回転させることで、塗布液の界面の膜厚を塗布斑が生じない程度に維持したまま塗布液を拡散させることができる。その後、第３の工程において第２の回転数よりも低い第３の回転数に減速してから塗布液の供給を停止することで、基板中心部における塗布液の膜厚を制御して液切れを抑制する。これにより、塗布液として中粘度レジストを用いた場合であっても、塗布液の供給量を従来よりも少量に抑え、基板面内で塗布斑なく均一に塗布液を塗布することができる。

前記第１の工程において、前記第１の回転数で基板を回転させながら、前記基板の中心部への塗布液の供給を０．５秒以上継続して液溜りを形成することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。

前記第３の工程において、３０００ｒｐｍ／秒未満の加速度で基板の回転数を減速させてもよい。

前記塗布液の粘度は、１０ｃｐ以上であってもよい。

前記第１の工程の前に、基板の中心部に溶剤を供給し、その後基板を回転させ、基板上の前記溶剤が基板の周縁部に到達する前に前記第１の工程を開始してもよい。

前記第３の工程の後に、前記第１の回転数より早く且つ前記第２の回転数よりも遅い第４の回転数で基板を回転させる第４の工程を有していてもよい。

前記第４の工程では、塗布液の膜厚が１μｍ以上の範囲内となるまで基板の回転を維持してもよい。

別な観点による本発明によれば、前記塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるように、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

さらに別な観点による本発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、基板を保持して回転させる回転保持部と、基板に塗布液を供給する塗布液ノズルと、第１の回転数で基板を回転させながら、前記基板の中心部への塗布液の供給を開始し液溜りを形成する第１の工程と、第１の回転数より速い第２の回転数まで基板を加速させ、当該第２の回転数で基板の回転を維持する第２の工程と、その後第３の回転数まで基板を減速させ、当該第３の回転数に到達した後に前記塗布液の供給を停止する第３の工程と、を実行し、且つ、前記第１の回転数を０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ未満とするように、前記回転保持部及び前記塗布液ノズルを制御する制御部と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、基板上に塗布液を塗布する際に、塗布液の供給量を少量に抑えつつ、基板面内で均一に塗布液を塗布することができる。

本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。 本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面図である。 塗布処理プロセスの各工程におけるウェハの回転数と、レジスト液及び溶剤の供給タイミングを示すグラフである。 ウェハ上に溶剤と中粘度レジスト液を供給する様子を示す説明図である。 溶剤と中粘度レジスト液がウェハ上を拡散する様子を示す説明図である。 中粘度レジスト液がウェハ上を拡散する様子を示す説明図である。 工程Ｓ３においてウェハ上に中粘度レジスト液を供給する様子を示す説明図である。 ノズルからウェハ上に液滴が落下する様子を示す説明図である。 液滴によりウエハに形成される塗布斑を示す平面図である。 他の実施の形態にかかる塗布処理プロセスの各工程におけるウェハの回転数と、レジスト液及び溶剤の供給タイミングを示すグラフである。 他の実施の形態にかかる塗布処理プロセスの各工程におけるウェハの回転数と、レジスト液及び溶剤の供給タイミングを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる塗布処理方法を行う、塗布処理装置としてのレジスト塗布装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、レジスト塗布装置１の構成の概略を示す横断面図である。なお、本実施の形態では、塗布液として粘度が１０ｃｐ以上、より具体的には１０ｃｐ〜２２０ｃｐ程度の中粘度レジスト液が用いられる。また、本実施の形態において、基板として用いられるウェハＷの径は３００ｍｍである。

レジスト塗布装置１は、図１に示すように処理容器１０を有している。処理容器１０内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部としてのスピンチャック２０が設けられている。スピンチャック２０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック２０上に吸着保持できる。

スピンチャック２０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構２１を有し、そのチャック駆動機構２１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構２１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック２０は上下動可能になっている。

スピンチャック２０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ２２が設けられている。カップ２２の下面には、回収した液体を排出する排出管２３と、カップ２２内の雰囲気を排気する排気管２４が接続されている。排気管２４には図示しない排気機構が接続されている。

図２に示すようにカップ２２のＸ方向負方向（図２の下方向）側には、Ｙ方向（図２の左右方向）に沿って延伸するレール３０が形成されている。レール３０は、例えばカップ２２のＹ方向負方向（図２の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図２の右方向）側の外方まで形成されている。レール３０には、例えば二本のアーム３１、３２が取り付けられている。

第１のアーム３１には、図１及び図２に示すようにウェハＷに中粘度レジスト液を供給する塗布液ノズルとしてのレジスト液ノズル３３が支持されている。第１のアーム３１は、図２に示すノズル駆動部３４により、レール３０上を移動自在である。これにより、レジスト液ノズル３３は、カップ２２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部３５からカップ２２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、第１のアーム３１は、ノズル駆動部３４によって昇降自在であり、レジスト液ノズル３３の高さを調整できる。

レジスト液ノズル３３には、図１に示すように、レジスト液供給源３６に連通する供給管３７が接続されている。レジスト液供給源３６内には、中粘度レジスト液が貯留されている。供給管３７には、中粘度レジスト液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群３８が設けられている。

第２のアーム３２には、中粘度レジスト液の溶剤として、例えばシンナーを供給する溶剤ノズル４０が支持されている。第２のアーム３２は、図２に示すノズル駆動部４１によってレール３０上を移動自在であり、溶剤ノズル４０を、カップ２２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部４２からカップ２２内のウェハＷの中心部上方まで移動させることができる。また、ノズル駆動部４１によって、第２のアーム３２は昇降自在であり、溶剤ノズル４０の高さを調節できる。

溶剤ノズル４０には、図１に示すように溶剤供給源４３に連通する供給管４４が接続されている。溶剤供給源４３内には、溶剤が貯留されている。供給管４４には、溶剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群４５が設けられている。なお、以上の構成では、中粘度レジスト液を供給するレジスト液ノズル３３と溶剤を供給する溶剤ノズル４０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、レジスト液ノズル３３と溶剤ノズル４０の移動と供給タイミングを制御してもよい。

上述のスピンチャック２０の回転動作と上下動作、ノズル駆動部３４によるレジスト液ノズル３３の移動動作、供給機器群３８によるレジスト液ノズル３３のレジスト液の供給動作、ノズル駆動部４１による溶剤ノズル４０の移動動作、供給機器群４５による溶剤ノズル４０の溶剤の供給動作などの駆動系の動作は、制御部５０により制御され、後述の各工程が実施される。制御部５０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、レジスト塗布装置１におけるレジスト塗布処理を実現できる。なお、レジスト塗布装置１におけるレジスト塗布処理を実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの記憶媒体Ｈに記憶されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部５０にインストールされたものが用いられている。

次に、以上のように構成されたレジスト塗布装置１で行われる塗布処理プロセスについて説明する。図３は、塗布処理プロセスの各工程におけるウェハＷの回転数と、レジスト液及び溶剤の供給タイミングを示すグラフである。なお、図３におけるプロセスの時間の長さは、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の時間の長さに対応していない。

レジスト塗布装置１に搬入されたウェハＷは、先ず、スピンチャック２０に吸着保持される。続いて第２のアーム３２により待機部４２の溶剤ノズル４０がウェハＷの中心部の上方まで移動する。次に、図３に示すようにウェハＷが停止している状態で、溶剤ノズル４０からウェハＷの中心部に所定量の溶剤が供給される。これにより、ウェハＷ上面の中心部に溶剤の液溜りが形成される。その後、溶剤ノズル４０がウェハＷの中心部上方から移動すると共に、第１のアーム３１により待機部３５のレジスト液ノズル３３がウェハＷの中心部上方まで移動する。

次いで、チャック駆動機構２１を制御してスピンチャック２０によりウェハＷを、例えば１００００ｒｐｍ／ｓｅｃの加速度で第１の回転数まで上昇させ、その後、ウェハＷを第１の回転数で例えば０．５秒間回転させる。なお、第１の回転数としては、後述の確認試験において２００ｒｐｍ未満であることが好ましいことが本発明者らにより確認されており、本実施の形態では、例えば１００ｒｐｍである。そして、ウェハＷを第１の回転数で回転させながら、レジスト液ノズル３３から中粘度レジスト液の供給が開始される（図３の工程Ｓ１）。この工程Ｓ１ではウェハＷの回転数が１００ｒｐｍという極めて低回転であるため、例えば図４に示すように、ウェハＷ上に形成された溶剤Ｑの液溜り内に中粘度レジスト液Ｒの液溜りが形成され、中粘度レジスト液ＲはウェハＷの端まで拡散していない。なお、レジスト液ノズル３３からの中粘度レジスト液Ｒは、例えば１ｍＬ／ｓｅｃの流量で供給される。

その後、図３に示すように、ウェハＷを例えば１００００ｒｐｍ／ｓｅｃの加速度で第２の回転数まで上昇させ、その後ウェハＷを第２の回転数で例えば５．５秒間回転させる（図３の工程Ｓ２）。なお、第２の回転数としては、例えば１０００ｒｐｍ〜３５００ｒｐｍであることが好ましく、本実施の形態では、例えば２５００ｒｐｍである。この工程Ｓ２では、ウェハＷを２５００ｒｐｍで回転させることにより、例えば図５に示すように、溶剤Ｑ及び中粘度レジスト液ＲはウェハＷ上を拡散する。この際、工程Ｓ１において溶剤Ｑの液溜り内に中粘度レジスト液Ｒの液溜りを形成したので、工程Ｓ２の開始時点では、中粘度レジスト液Ｒは溶剤Ｑに先導されてウェハＷ上を拡散するか、あるいは溶剤Ｑが拡散する中粘度レジスト液Ｒに対して壁の役割を果たす。これにより、中粘度レジスト液Ｒの先端部分は、所定の厚みを有した状態でウェハＷ上をウェハＷの外周部に向かって拡散する。また、工程Ｓ２において中粘度レジスト液ＲがウェハＷの外周部近傍まで拡散すると、溶剤Ｑ及び中粘度レジスト液Ｒの先端部分の厚みは徐々に減少するが、図５に示したように、溶剤Ｑが壁となって中粘度レジスト液Ｒの先端部分に厚みを持たせたことで、図６に示すように、ウェハＷの外周部近傍においても中粘度レジスト液Ｒの先端部分は所定の厚み、例えば中粘度レジスト液Ｒの先端部分で液切れを起こさない程度の厚みが確保されている。そのため、工程Ｓ２において中粘度レジスト液Ｒは、液切れを起こすことなくウェハＷの端部まで均一に拡散する。

その後、図３に示すように、ウェハＷを例えば２５００ｒｐｍ／ｓｅｃの加速度で第３の回転数まで減速させ、その後ウェハＷを第３の回転数で例えば０．５秒間回転させる（図３の工程Ｓ３）。第３の回転数は、例えば５０ｐｒｍ〜５００ｒｐｍであることが好ましく、本実施の形態では、例えば５０ｒｐｍである。工程Ｓ３において、２５００ｒｐｍ／ｓｅｃという加速度で緩やかにウェハＷを減速させることで、例えば図７に示すように、ウェハＷ中心部の中粘度レジスト液Ｒに、ウェハＷ外周部における中粘度レジスト液Ｒよりも厚みを持たせた領域が形成される。この厚みを持たせた領域は、ウェハＷの中心から例えば半径５０ｍｍ程度の範囲に形成される。また、工程Ｓ３においては、例えばウェハＷの回転数が第３の回転数に到達した後に、レジスト液ノズル３３からの中粘度レジスト液Ｒの供給を停止する。中粘度レジスト液Ｒの供給を停止する際に、ウェハＷの中心部における中粘度レジスト液Ｒに厚みを持たせることで、後述する工程Ｓ４において塗布斑の発生を抑制する。

その後、図３に示すように、ウェハＷを例えば１００００ｒｐｍ／ｓｅｃの加速度で第４の回転数まで加速させ、その後ウェハＷを例えば第２の回転数よりも低い第４の回転数で例えば１秒間回転させる（図３の工程Ｓ４）。なお、本実施の形態における第４の回転数は例えば２０００ｒｐｍである。工程Ｓ４においてウェハＷを加速させて２０００ｒｐｍで回転させることにより、ウェハＷの中心部において所定の厚みを持たせた中粘度レジスト液Ｒを、ウェハＷの外周部に向けて拡散させる。これにより、上述の図６の場合と同様に、液切れを起こすことなくウェハＷの端部まで均一に拡散する。なお、工程Ｓ４においては、中粘度レジスト液Ｒの膜厚が例えば１μｍ以上、好ましくは１μｍ〜１２μｍの範囲に整えられるまでウェハＷの回転が維持される。

また、工程Ｓ３においてウェハＷの中心部における中粘度レジスト液Ｒに所定の厚みを持たせることで、工程Ｓ３におけるレジスト液ノズル３３からウェハＷへの中粘度レジスト液Ｒの供給を停止させる際に中粘度レジスト液Ｒの切れが悪く、中粘度レジスト液の液滴Ｒ１が落下してしまった場合でも、工程Ｓ４において塗布斑が発生することを防止できる。即ち、工程Ｓ２において中粘度レジスト液Ｒを拡散させることで、例えば図８に示すように、中粘度レジスト液Ｒの下層Ｒ２の領域ではすでに乾燥が進行しており、ウェハＷの中心部における中粘度レジスト液Ｒの厚みが薄いと、レジスト液ノズル３３から落下した液滴Ｒ１は下層Ｒ２まで到達してしまう。そうすると、液滴Ｒ１は下層Ｒ２に付着してしまい、この状態で工程Ｓ４においてウェハＷの回転数を上昇させると、液滴Ｒ１はウェハＷの全体に拡散せず、例えば図９に示すように、線状の塗布斑Ｒ３が形成されてしまう。この点、工程Ｓ３でウェハＷの中心部における中粘度レジスト液Ｒに所定の厚みを持たせることで、液滴Ｒ１が中粘度レジスト液Ｒの下層Ｒ２まで到達せず、工程Ｓ４においてウェハＷの全面に均一に中粘度レジスト液Ｒを拡散させ、均一性の高い中粘度レジスト液Ｒの膜を形成することができる。なお、工程Ｓ１〜工程Ｓ３における中粘度レジスト液Ｒの供給量は約５ｍＬであり、この量は、従来の方法により中粘度レジスト液ＲをウェハＷ上に均一に塗布する場合と比較して小さな値となっている。

その後、ウェハＷの裏面が洗浄され、レジスト塗布装置１における一連の塗布処理が終了する。

ここで、上述した工程Ｓ１において、ウェハＷの回転数を第１の回転数である２００ｒｐｍ未満で中粘度レジスト液Ｒの供給を開始にすることで、その後の工程Ｓ２において中粘度レジスト液Ｒの先端部分に厚みを持たて拡散させ、中粘度レジスト液Ｒを液切れを起こすことなくウェハＷの端部まで均一に塗布することができることについて検証する。

本発明者らは、３００ｍｍの径を有するウェハＷにレジスト液Ｒを塗布するにあたり、工程Ｓ１における第１の回転数での回転時間を０．５秒〜１．５秒で変化させた場合と、第１の回転数での回転時間を０秒、即ち従来のようにウェハＷを第１の回転数で回転させることなく第２の回転数でウェハＷを回転させた場合（比較例）とで、工程Ｓ２において第２の回転数でウェハＷ上の中粘度レジスト液Ｒを拡散させた後のウェハＷ上の中粘度レジスト液Ｒの塗布状況がどのように変化するかを確認する試験を行った。この際、第１の回転数は１００ｐｒｍとした。

その結果、第１の回転数での回転時間を０．５秒〜１．５秒とした場合はウェハＷ上に塗布斑は観察されなかったが、第１の回転数での回転を行わなかった比較例においては、ウェハＷ上に塗布斑が観察された。この結果から、工程Ｓ１において第１の回転数で中粘度レジスト液Ｒの供給を開始することで、工程Ｓ２において塗布斑なくウェハＷ上に均一に中粘度レジスト液Ｒを拡散させられることが確認された。

また、工程Ｓ１における第１の回転数を５０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、２００ｒｐｍと変化させ、工程Ｓ２において第２の回転数でウェハＷ上の中粘度レジスト液Ｒを拡散させた後のウェハＷ上の中粘度レジスト液Ｒの塗布状況についても同様に確認した。この際、第１の回転数の保持時間は例えば０．５秒とした。

その結果、第１の回転数を５０ｒｐｍ、１００ｒｐｍとした場合にはウェハＷ上に塗布斑は観察されなかったが、第１の回転数を２００ｒｐｍとした場合には、ウェハＷ上に塗布斑が観察された。この結果から、第１の回転数は２００ｒｐｍ未満であることが好ましいことが確認された。

また、本発明者らは、工程Ｓ３において第２の回転数から第３の回転数に減速する際の加速度を１０００ｒｐｍ／ｓｅｃ、２３００ｒｐｍ／ｓｅｃ、２５００ｒｐｍ／ｓｅｃ、３０００ｒｐｍ／ｓｅｃと変化させ、工程Ｓ４において第４の回転数でウェハＷ上の中粘度レジスト液Ｒを拡散させた後のウェハＷ上の中粘度レジスト液Ｒの塗布状況についても同様に確認した。

その結果、加速度を１０００ｒｐｍ／ｓｅｃ、２３００ｒｐｍ／ｓｅｃ、２５００ｒｐｍ／ｓｅｃとした場合にはウェハＷ上に塗布斑は観察されなかったが、加速度を３０００ｒｐｍ／ｓｅｃとした場合には、ウェハＷ上に塗布斑が観察された。この結果から、工程Ｓ３においてウェハＷを減速する際の加速度は３００ｒｐｍ未満とすることが好ましいことが確認された。加速度が早すぎる場合、ウェハＷ上に供給された中粘度レジストＲがほとんど広がらず、厚みを持たせた領域がウェハＷ中心部の狭い領域にしか形成されないため、その後の工程Ｓ４において塗布斑の発生を抑えることができなかったものと推察される。なお、以上の確認試験においては、塗布完了後の中粘度レジスト液Ｒの膜厚のレンジ（膜厚の最小値と最大値との差）は、本発明に係る方法においても従来の方法においても、概ね５０〜７０ｎｍの範囲内であり、また、ウェハＷ面内における膜厚のプロファイルそのものにも大きな差は生じていないことも併せて確認された。

以上の実施の形態によれば、先ず、工程Ｓ１において１００ｒｐｍという低回転である第１の回転数でウェハＷを回転させながら、ウェハＷの中心部にレジスト液Ｒを供給しているので、中粘度レジスト液ＲのウェハＷの外周方向への拡散が抑制され、ウェハＷ中心部に中粘度レジスト液Ｒの液溜りが形成される。そして、工程Ｓ２において第２の回転数でウェハＷを回転させることで、中粘度レジスト液Ｒの先端部分に、塗布斑が生じない程度の厚みをもたせた状態でウェハＷの外周部に向かって中粘度レジスト液Ｒを拡散させることができる。その後、工程Ｓ３において第３の回転数として５０ｒｐｍに減速してから中粘度レジスト液Ｒの供給を停止することで、ウェハＷ中心部における中粘度レジスト液Ｒに厚みをもたせ、その後の第４の工程において塗布斑の発生を抑制できる。したがって本発明の塗布処理方法によれば、中粘度レジスト液Ｒを用いた場合であっても、当該中粘度レジスト液Ｒの供給量を少量に抑えつつ、塗布斑なく、ウェハＷの面内で均一にレジスト液Ｒを塗布することができる。

なお、発明者らが調べたところ、本実施の形態の塗布処理方法を用いた場合、ウェハＷに塗布斑を発生させることなく中粘度レジスト液Ｒを塗布するために必要な中粘度レジスト液Ｒの供給量は５ｍｌであった。これに対して、従来の塗布処理方法を用いた場合、必要なレジスト液Ｒの供給量は７ｍＬであった。一般にレジスト液がウェハＷの外周部に向けて拡散する際には、レジスト液の粘度によらず、流れやすい場所に順次流れていくため、レジスト液の先端部分の膜厚が薄いと当該先端部で液切れを起こすが、本発明のように先端部に所定の厚みを持たせることで、レジスト液の供給量を少なくしても、液切れの発生が防止できるものと推察される。したがって、本実施の形態によれば、レジスト液Ｒの供給量を飛躍的に低減できることが分かった。

なお、以上の実施の形態では、工程Ｓ１の前にウェハＷの中心部に溶剤Ｑの液溜りを形成し、工程Ｓ１において溶剤Ｑの液溜り内に中粘度レジスト液Ｒの液溜りを形成したが、溶剤Ｑの液溜りは必ずしも形成する必要はなく、例えば溶剤Ｑの供給後に一旦ウェハＷを所定の回転数で回転させて溶剤ＱをウェハＷの全面に拡散させ、その後ウェハＷの回転数を第１の回転数にして中粘度レジスト液Ｒの供給を開始してもよい。しかしながら、溶剤ＱがウェハＷの周縁部に到達する前に中粘度レジスト液Ｒの供給を開始することで、レジスト液Ｒの供給量をより削減することができる。

また、本発明者らによれば、本実施の形態に係る塗布処理方法は、ウェハＷ上に１μｍ以上の膜厚の塗布膜を形成する場合に特に有効であることが併せて確認されている。

以上の実施の形態では、第３の回転数は、第１の回転数よりも遅い回転数であったが、図７に示すように、工程Ｓ３においてウェハＷ中心部に中粘度レジスト液Ｒを所定の厚みで形成することができる回転数であれば、第３の回転数は任意に設定が可能であり、第１の回転数よりも速い回転数であってもよい。また、必ずしも第３の回転数に到達した後、第３の回転数で所定の時間回転させる必要はなく、図１０に示すように、第３の回転数に到達した後にさらに第３の回転数よりも低い回転数まで減速してもよいし、図１１に示すように、第３の回転数に到達した後に直ちに第４の回転数まで加速させるようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば上述した実施の形態では、中粘度レジスト液の塗布処理を例に採って説明したが、本発明は、中粘度レジスト液以外の他の塗布液、例えばポリイミドなどの高粘度レジスト液、反射防止膜、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜などを形成する塗布液の塗布処理にも適用できる。また、上述した実施の形態は、ウェハに塗布処理を行う例であったが、本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板上に塗布液を塗布する際に有用である。

１ レジスト塗布装置
２０ スピンチャック
３３ レジスト液ノズル
４０ 溶剤ノズル
５０ 制御部
Ｆ レジスト膜
Ｒ レジスト液
Ｗ ウェハ

Claims (10)

1. 基板上に塗布液を塗布する方法であって、
   第１の回転数で基板を回転させながら、前記基板の中心部への塗布液の供給を開始し液溜りを形成する第１の工程と、
   第１の回転数より速い第２の回転数まで基板を加速させ、当該第２の回転数で基板の回転を維持する第２の工程と、
   その後第３の回転数まで基板を減速させ、当該第３の回転数に到達した後に前記塗布液の供給を停止する第３の工程と、を有し、
   前記第１の回転数は、０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ未満であることを特徴とする、塗布処理方法。
2. 前記第１の工程において、前記第１の回転数で基板を回転させながら、前記基板の中心部への塗布液の供給を０．５秒以上継続して液溜りを形成することを特徴とする、請求項１に記載の塗布処理方法。
3. 前記第３の工程において、３０００ｒｐｍ／秒未満の加速度で基板の回転数を減速させることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
4. 前記塗布液の粘度は、１０ｃｐ以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
5. 前記第１の工程の前に、基板の中心部に溶剤を供給し、その後基板を回転させ、基板上の前記溶剤が基板の周縁部に到達する前に前記第１の工程における塗布液の供給を開始することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
6. 前記第３の工程の後に、前記第１の回転数より早く且つ前記第２の回転数よりも遅い第４の回転数で基板を回転させる第４の工程を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の塗布処理方法。
7. 前記第４の工程では、塗布液の膜厚が１μｍ以上となるまで基板の回転を維持することを特徴とする、請求項６に記載の塗布処理方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の塗布処理方法を塗布処理装置によって実行させるように、当該塗布処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
10. 基板上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
    基板を保持して回転させる回転保持部と、
    基板に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
    第１の回転数で基板を回転させながら、前記基板の中心部への塗布液の供給を開始し液溜りを形成する第１の工程と、
    第１の回転数より速い第２の回転数まで基板を加速させ、当該第２の回転数で基板の回転を維持する第２の工程と、
    その後第３の回転数まで基板を減速させ、当該第３の回転数に到達した後に前記塗布液の供給を停止する第３の工程と、を実行し、
    且つ、前記第１の回転数を０ｒｐｍ超２００ｒｐｍ未満とするように、前記回転保持部及び前記塗布液ノズルを制御する制御部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。

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