JP2021084064A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周縁部における塗布膜の周縁不良領域を低減し、生産性を向上させるための新たな技術手段を提供することを目的とする。【解決手段】本願の基板処理方法は、基板Ｗの被塗布面Ｗｓに塗布された塗布液Ｌのうち、少なくとも被塗布面Ｗｓの周縁部における塗布液Ｌを加熱する加熱工程と、被塗布面Ｗｓを鉛直方向上向きにした基板Ｗを、被塗布面Ｗｓを通過する鉛直軸Ｃまわりに回転させることで、前記加熱工程により加熱された前記周縁部の塗布液Ｌを外周端Ｗｅ側に流動させる回転工程と、前記回転工程により盛り上がった前記周縁部の塗布液Ｌの流動性を低下させる硬化工程と、を備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。

半導体の製造工程において、半導体ウエハ等の基板に機能性材料を含む塗布液を塗布して、機能性を有する塗布膜を形成することがある。この塗布液の塗布方法として、スピンコート法が知られているが、近年、塗布液の利用効率向上の観点から、特許文献１のようなスリットコートによる塗布が開示されている。

このとき、塗布膜は基板の被塗布面上において全て均一な膜厚にて形成されることが望ましいが、基板上に塗布液を液状態で所定厚さ塗布した場合、基板の被塗布面の外周端から数ｍｍ〜数十ｍｍの範囲に位置する周縁部において、液の表面張力の影響による盛り上がりが発生し、この盛り上がりの影響で所望の膜厚値の範囲外となる領域（以下、「周縁不良領域」と称する）が形成される。この周縁不良領域は塗布液の硬化後もその長さを維持するため、この範囲は製品として有効に用いることができない。したがって、製品となるチップ等を１枚の基板から可能な限り多く生成するために、この周縁不良領域を極力小さくすることが求められている。

特許文献２には、流動物が付与された基板の端部近傍の温度を加熱する局所加熱装置により、端部の塗布膜の厚膜化を低減する技術が開示されている。特許文献２によれば、塗布膜の端部領域が加熱接触部材によって加熱されることで、塗布膜の端部に存在する塗剤の表面張力が塗布膜の中央側に存在する塗剤の表面張力よりも小さくなり、端部厚膜部の一部の塗剤が薄膜部に充填されることで厚膜部の厚みが低減される。

特開２０１５−１９２９８４号公報 特開２０１９−１１４３７８号公報

特許文献２のように、基板に塗布された塗布液に温度差を与えることで、塗布液は基板上を流動する。この流動は基板に塗布液を塗布した後から、塗布液が硬化し流動が停止するまでの時間で生じるが、加熱により乾燥硬化が進む塗布液の場合、短時間で効果が進行し膜厚状態を改善するのに十分な液流動が生じない。さらに、硬化までの時間を長くとることができる塗布液の場合でも、液粘度が高く温度差のみでは液流動がし難い物性では十分な効果を得ることができない。また、膜厚が比較的厚膜となり易い基板の被塗布面の周縁部では、塗布液の流動により厚膜状態が改善される一方、薄膜部に塗布液が流れることで周縁不良領域が塗布液の塗布直後よりも更に広がる傾向がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の周縁部における塗布膜の周縁不良領域を低減し、生産性を向上させるための新たな技術手段を提供することを目的とする。

本開示の基板処理方法は、基板の被塗布面に塗布された塗布液のうち、少なくとも前記被塗布面の周縁部における前記塗布液を加熱する加熱工程と、前記被塗布面を鉛直方向上向きにした基板を、前記被塗布面を通過する鉛直軸まわりに回転させることで、前記加熱工程により加熱された前記周縁部の前記塗布液を外周端側に流動させる回転工程と、前記回転工程により盛り上がった前記周縁部の前記塗布液の流動性を低下させる硬化工程と、を備える。

前記基板処理方法によれば、塗布液が塗布された基板を回転させることで、基板の周縁部において、鉛直軸から外周端へ向かう方向に塗布液の流動を促す遠心力が生じる。ここで、加熱工程により周縁部における厚膜領域の塗布液を加熱すると、塗布液の流動性が向上し、加熱により流動性が増した周縁部近傍の塗布液は、外周端側へと流動する。これにより、無回転時と比較して、周縁不良領域である厚膜領域をより外周端側へ移動させることができる。そして、回転工程により外周端側に流動した周縁部の塗布液の流動性を低下させることで、回転停止後も周縁不良領域が周縁部から鉛直軸側へ向かう方向に広がるのを抑制することができ、結果として基板の被塗布面の周縁部における周縁不良領域を低減することができる。

また、本開示の基板処理方法において、前記回転工程よりも前に、前記被塗布面へ前記塗布液をスリット塗布する塗布工程を含んでもよい。また、前記スリット塗布では、前記塗布液を吐出する塗布器を、前記被塗布面に対して相対移動させる際、前記塗布器内の前記塗布液の圧力を大気圧よりも負圧にすることで、前記塗布器と前記被塗布面との間における液溜まりの形成を維持しながら、前記被塗布面へ前記塗布液を塗布するように構成してもよい。

スリット塗布では、基板の被塗布面に必要量の塗布液を液状の膜で形成するため、途中、乾燥が進行しながら膜を形成するスピンコート法と比較し、基板の被塗布面における周縁部の塗布液が流動し易く、また、周縁不良領域も広い傾向がある。このような、スリット塗布で塗膜を形成した基板に対し、本願発明の回転工程及び硬化工程を実施することで、より効果的に周縁不良領域を低減することができる。また、ウエハ等の円形基材に塗布を行う場合は、一般的なスリット塗布ではなく、塗布器内の圧力を負圧にして塗布を行うキャピラリ塗布を用いる。

また、本開示の基板処理方法において、前記硬化工程は、前記回転工程により前記基板が回転している状態で、前記塗布液の流動性を低下させる工程を含んでもよい。

このように構成することで、基板の周縁部の塗布液が、遠心力により外周端側に流動した状態を保持して当該塗布液の流動性を低下させることができ、より効果的に周縁不良領域を低減することができる。

また、本開示の基板処理方法において、前記硬化工程は、前記周縁部の前記塗布液の流動性を低下させる半硬化工程と、前記半硬化工程の後、前記被塗布面に塗布された前記塗布液の全体を硬化させる本硬化工程と、を有してもよい。

このように構成することで、半硬化工程では、周縁部における厚膜領域の塗布液が外周端側へと流動した状態で半硬化され、その後の本硬化工程では被塗布面に塗布された塗布液の全体が硬化するため、周縁不良領域が低減された状態で塗布膜を形成することができる。ここで、「半硬化」とは、少なくとも被塗布面の周縁部における塗布液が溶剤の気化により半乾燥し、又は重合等の反応により半硬化することで、塗布液の流動性が低下することを意味する。

本開示の基板処理装置は、塗布液が被塗布面に塗布された状態で、前記被塗布面を鉛直方向上向きにした基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板を、前記被塗布面を通過する鉛直軸まわりに回転させる回転部と、前記塗布液のうち、少なくとも前記被塗布面の周縁部における前記塗布液を加熱する加熱部と、前記周縁部における前記塗布液の流動性を低下させる硬化部と、前記回転部、前記加熱部および前記硬化部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記加熱部の温度を制御して前記周縁部における前記塗布液を加熱した状態で、前記回転部の回転制御を行い、前記回転制御の開始後に前記硬化部の動作を制御する。

前記基板処理装置によれば、制御部により加熱部の動作を制御して、周縁部における塗布液を加熱することで、周縁部における塗布液の流動性が向上する。この状態で、制御部により回転部の回転速度を制御することで、基板の回転により、基板上の塗布液には、鉛直軸から外周端へ向かう方向に遠心力が生じる。周縁部における厚膜領域の塗布液は加熱により流動性が向上しているため、厚膜領域近傍の塗布液は外周端側に向かって流動することができる。これにより、無回転時と比較して、周縁不良領域をより外周端側へ移動させることができる。そして、制御部により硬化部の動作を制御し、回転により外周端側に流動した厚膜領域の塗布液の流動性を低下させることで、回転停止後も周縁不良領域が周縁部から鉛直軸側へ向かう方向に広がるのを抑制することができ、結果として基板の被塗布面の周縁部における周縁不良領域を低減することができる。

好ましくは、前記加熱部は、ヒータを有し、前記硬化部は、前記加熱部の前記ヒータを共通して有する。この場合、加熱部と硬化部がヒータを共有するため、装置構成が複雑化するのを抑制しつつ、基板の被塗布面における周縁不良領域を低減することができる。

本開示の基板処理装置は、第１処理領域に位置する基板を処理する第１処理部と、前記基板を前記第１処理領域から前記第１処理領域とは異なる第２処理領域へ搬送する搬送部と、前記第２処理領域に位置する前記基板を処理する第２処理部と、を備え、前記第１処理部は、前記基板の被塗布面に塗布液を塗布する塗布部を含み、前記第２処理部は、前記塗布液が前記被塗布面に塗布された状態で、前記被塗布面を鉛直方向上向きにして前記基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板を、前記被塗布面を通過する鉛直軸まわりに回転させる回転部と、前記保持部に保持された前記基板の前記被塗布面の周縁部における前記塗布液を加熱する加熱部と、前記周縁部における前記塗布液の流動性を低下させる硬化部と、を含む。

このように構成することで、第１処理領域において基板への塗布を行った後、第１処理領域と異なる第２処理領域へ基板を搬送し、第２処理領域内で保持部により基板が保持された状態で、回転部、加熱部及び硬化部による基板の処理を行うことができる。塗布部と硬化部は異なる装置であり、各装置を用いた処理時間も異なる。このため、これら装置を別の処理領域に配置したほうが、装置構成が簡素化され、工程が最適化されることによって、生産性の向上に資する場合がある。塗布部による塗布処理と硬化部による硬化処理を別の処理領域で行う場合、塗布処理後、硬化処理までの時間が長くなることから周縁不良領域がより広がる傾向がある。このような場合でも、本願発明の構成とすることで、効果的に周縁不良領域を低減することができる。

本開示の発明によれば、基板の被塗布面の周縁部における塗布膜の周縁不良領域を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を示す概略平面図である。 基板処理装置の第１処理部を示す概略側面図である。 基板処理装置の第２処理部を示す概略側面図である。 基板処理装置の第２処理部を示す概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理のフローを示すフローチャートである。 塗布液が塗布された基板の様子を示す模式図である。 塗布液が塗布された基板の様子を示す模式図である。

本発明に用いる基板の材料に制限は無く、各種の材料を使用することができる。例えば、ガラスやシリコンなどの無機材料、ポリイミドやポリエステルなどの樹脂材料が挙げられる。また、基板の形状についても制限は無いが、円形であることが好ましい。基板は完全な円形である必要はなく、周縁の一部に切り込み部（例えば、ノッチ）や、直線部（例えば、オリエンテーションフラット）を有している基板も使用することができる。基板は被塗布面にパターン等の凹凸形状を有していてもよいが、全体として被塗布面が平坦なものであることが好ましい。

本発明に用いる塗布液の種類に制限は無く、各種の材料を使用することができる。例えば、有機物の溶液や、無機物又は有機物をバインダーと溶剤に分散させたスラリーなどが挙げられる。また、塗布液は、熱や紫外線等のエネルギーに反応して液体から固体へ変化する樹脂等の材料であってもよい。

以下、本発明の実施の形態を、半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例にとって、図面を参照して説明する。なお、本発明は、半導体ウエハの処理に限らず、液晶ディスプレイ用のガラス基板など、各種の基板処理装置にも適用することができる。

＜実施形態＞
＜１．基板処理装置の構成＞
図１は、基板処理装置１の構成を概略的に示す平面図である。基板処理装置１は、基板Ｗに対し、後述の塗布処理、加熱処理および硬化処理を行う。

基板処理装置１は、第１処理部２、第２処理部４および２つの第３処理部５と、アーム３１により基板Ｗを保持して、それぞれの処理部から別の処理部へ基板Ｗを搬送する搬送部３と、基板処理装置１の各部の動作を制御する制御部６とを備える。制御部６は、例えば演算部と、基板処理のためのプログラムが記憶された記憶部を有するコンピュータ装置により構成される。なお、処理部の数は例示であり、本発明の実施に関してはこの数に限られない。

図２は、第１処理部２の構成を概略的に示す側面図である。第１処理部２は、側壁部２７、床部２８及び天井部２９を有する。側壁部２７、床部２８及び天井部２９に囲まれて形成される第１処理領域Ｓ１には、塗布部２１が格納される。側壁部２７のうち、搬送部３と面する側の壁には、図示省略する出入口が設けられる。この出入口を通じて、搬送部３と第１処理部２との間で基板Ｗの搬入出が行われる。

塗布部２１は、塗布器（スリットダイともいう）２２、移動部２３、供給部２４及び基台２５を備える。基台２５は、基板Ｗを保持するステージ２６を有する。本実施形態の基板Ｗは、半導体ウエハ（例えば、シリコンウエハ）であり、塗布液Ｌが塗布される被塗布面Ｗｓを有する。

塗布器２２は、幅方向（図２において紙面に直交する方向）に長尺な部材により構成されており、また、図２に示されるように横断面において、先端面２２１側に向かって先細りとなる形状を有する。塗布器２２は、その内部に、塗布液Ｌが溜められる溜め部２２２と、この溜め部２２２と繋がるスリット状の流路２２３とを有する。スリット状の流路２２３は、先端面２２１において開口２２４を有する。溜め部２２２の塗布液Ｌは、スリット状の流路２２３を通じて開口２２４から吐出される。溜め部２２２及びスリット状の流路２２３は、塗布器２２の幅方向に沿って長く設けられる。よって、塗布器２２は、幅方向に細長い開口２２４を有する。塗布器２２は基板Ｗの鉛直方向上方に位置し、開口２２４から塗布液Ｌは鉛直方向下向きに吐出される。基板Ｗのうち鉛直方向上側の面（おもて面）が、塗布液Ｌが塗布される被塗布面Ｗｓとなる。

塗布器２２は、圧力センサ２４１を有する。圧力センサ２４１は、溜め部２２２内の塗布液Ｌの圧力を計測する。圧力センサ２４１は、制御部６と電気的に接続しており、計測した塗布液Ｌの圧力に関する信号を、制御部６へ出力する。

移動部２３は、塗布器２２の幅方向と交差する方向（本実施形態では、幅方向と直交する方向であり、図２内における左右方向）に移動可能である移動体２３１と、移動体２３１を移動させるリニアアクチュエータ２３２とを有する。塗布器２２は、移動体２３１に搭載される。移動部２３（より具体的には、リニアアクチュエータ２３２）は、制御部６と電気的に接続する。制御部６の動作指令により、移動部２３は幅方向と交差する方向に移動する。これにより、移動部２３は、基板Ｗの被塗布面Ｗｓと先端面２２１との隙間Ｋを幅方向の各位置で一定に保ちつつ、塗布器２２を基板Ｗに対して移動させる。

なお、本実施形態の移動部２３は、基板Ｗに対して塗布器２２が移動する構成であるが、移動部２３は、塗布器２２と基板Ｗとを相対移動させる構成であればよく、固定状態にある塗布器２２に対してステージ２６（基板Ｗ）が移動する構成であってもよい。

供給部２４は、タンク２４２と圧力調整器２４３とを有する。タンク２４２は、塗布液Ｌを溜める。また、タンク２４２は、配管２４４を通じて塗布器２２の溜め部２２２と接続される。配管２４４には開閉切り換え可能なバルブ２４５が設けられる。バルブ２４５が開状態になると、タンク２４２と溜め部２２２との間で塗布液Ｌが流通可能となり、バルブ２４５が閉状態になると、タンク２４２と溜め部２２２との間で塗布液Ｌの流通が遮断される。バルブ２４５が開状態のとき、塗布器２２の開口２２４から塗布液Ｌが吐出され、タンク２４２から塗布器２２の溜め部２２２には塗布液Ｌが随時供給される。

圧力調整器２４３は、制御部６と電気的に接続する圧力調整バルブを含む。制御部６の動作指令により、圧力調整バルブの開度が制御され、これに伴い、タンク２４２の塗布液Ｌの圧力が変化する。すなわち、圧力調整器２４３は、制御部６の動作指令により、タンク２４２の塗布液Ｌの圧力を調整する。バルブ２４５が開状態のとき、タンク２４２と塗布器２２とは配管２４４を通じて接続されているため、この状態でタンク２４２の塗布液Ｌの圧力が調整されると、塗布器２２（溜め部２２２）の塗布液Ｌの圧力は、所定の値に調整される。

本実施形態では、タンク２４２内が吸引されており、圧力調整器２４３によって、タンク２４２の塗布液Ｌの圧力（ゲージ圧）が大気圧よりも負圧になるように調整される。これにより、塗布器２２（溜め部２２２）の塗布液の圧力（ゲージ圧）は、負圧に維持される。制御部６は、圧力センサ２４１から入力される検出結果に基づいて、圧力調整器２４３へ動作指令を行う。圧力調整器２４３は、制御部６の動作指令に基づき、塗布器２２内の塗布液Ｌの圧力を所定の値（負圧）に保つように、タンク２４２に溜めている塗布液Ｌの圧力を調整する。

塗布部２１は、制御部６の動作指令に基づき、移動部２３と供給部２４とを協働させることで、基板Ｗの被塗布面Ｗｓに塗布液Ｌをスリット塗布することができる。本実施形態のスリット塗布方法は、塗布器２２内の圧力を負圧状態に保持し鉛直方向下向きに塗布を行うもので、キャピラリ塗布ともいわれる。

キャピラリ塗布では、はじめに塗布器２２の開口２２４と基板Ｗの端部近傍における被塗布面Ｗｓとを接近させる。次に、圧力調整器２４３により、塗布器２２内の塗布液Ｌの圧力を大気圧よりも負圧にある状態から正圧にして、開口２２４から塗布液Ｌを吐出させる。この吐出された塗布液Ｌが被塗布面Ｗｓに接触することで、開口２２４と被塗布面Ｗｓとの間に塗布液ＬのビードＬｂ（液溜まり）が形成される。ビードＬｂを形成した後、圧力調整器２４３により塗布器２２内の塗布液Ｌを負圧に戻す。

そして、圧力調整器２４３により塗布器２２内の塗布液Ｌを負圧に維持しながら、基板Ｗに対して移動部２３を塗布器２２とともに移動させる。この間、塗布器２２内へタンク２４２から塗布液Ｌが供給される。これにより、先端面２２１と被塗布面Ｗｓとの隙間Ｋに塗布液Ｌが浸透することで開口２２４から塗布液Ｌが引き出され、ビードＬｂの形成を維持しながら、基板Ｗの被塗布面Ｗｓに対して連続的に塗布液Ｌが塗布される。

図３に、第２処理部４の構成の概略側面図を、図４にその概略平面図を示す。第２処理部４は、側壁部４４、床部４５及び天井部４６を有する。側壁部４４、床部４５及び天井部４６に囲まれて形成される第２処理領域Ｓ２には、保持部４１、ヒータ４２及び回転部４３が格納される。側壁部４４のうち、搬送部３と面する側の壁には、図示省略する出入口が設けられる。この出入口を通じて、搬送部３と第２処理部４との間で基板Ｗの搬入出が行われる。

保持部４１は、吸着溝４１２が鉛直方向上方の表面に設けられたステージ４１１を有する。ステージ４１１は、基板Ｗの直径よりも大きい円盤形状を有しており、吸着溝４１２は、ステージ４１１の上方底面に基板Ｗの直径よりも小さい環状に設けられる。吸着溝４１２は、図示省略する吸着孔から配管を通じて、図示省略する真空ポンプと接続しており、ステージ４１１に載置される基板Ｗを吸着保持する。

ヒータ４２は、ステージ４１１に埋設される環状の抵抗加熱式のヒータである。ヒータ４２は、第１実施形態に係る基板処理装置１の加熱部及び半硬化部として機能する。すなわち、基板処理装置１の加熱部及び半硬化部は、同一のヒータを共通して有する。ヒータ４２は、制御部６と電気的に接続し、制御部６の動作指令に基づき加熱を行う。ヒータ４２の内周側の直径は基板Ｗの直径よりも小さく、ヒータ４２の外周側の直径は基板Ｗの直径よりも大きい。すなわち、図４に示すように平面視すると、基板Ｗをステージ４１１の中央に載置したとき、基板Ｗの外周端Ｗｅは、ヒータ４２の内周端４２１と外周端４２２の間に位置する。ヒータ４２は、例えば基板Ｗの直径が数百ｍｍのとき、基板Ｗの被塗布面Ｗｓのうち外周端Ｗｅから内側へ１０ｍｍ程度までの範囲に位置する周縁部を局所的に加熱する。ヒータ４２の内周端４２１よりも内側には、図示省略する断熱部材が設けられる。ヒータ４２が基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部を加熱する際、当該周縁部よりも中央側に位置する被塗布面Ｗｓは、当該断熱部材により断熱されるため、ヒータ４２により加熱されない。これにより、周縁部の局所的な加熱をより確実に行う。

回転部４３は、軸部４３１とモータ４３２とを有する。軸部４３１は、ステージ４１１の下方底面の中央と接続する。モータ４３２は、制御部６と電気的に接続し、制御部６の動作指令に基づき、所定の回転速度で軸部４３１を鉛直軸Ｃまわりに回転させる。これにより、ステージ４１１は、軸部４３１とともに鉛直軸Ｃまわりに回転する。

図１に戻る。２つの第３処理部５は、いずれも同じ構成を有する。第３処理部５は、図示省略する側壁部、床部及び天井部を有する。搬送部３側の側壁部には基板Ｗの出入口が設けられる。側壁部、床部及び天井部に囲まれて形成される第３処理領域Ｓ３には、ステージ５１及びヒータ５２が格納される。

ステージ５１は、基板Ｗの直径よりも大きい円盤形状を有しており、図示省略する吸着保持機構により、基板Ｗを吸着保持する。ヒータ５２は、ステージ５１に埋設される抵抗加熱式のヒータである。ヒータ５２は、制御部６と電気的に接続し、制御部６の動作指令に基づき基板Ｗの被塗布面Ｗｓの全体に対して、加熱を行う。ヒータ５２は、第１実施形態に係る基板処理装置１の本硬化部として機能する。

＜２．基板処理の工程＞
次に、上記のように構成された基板処理装置１における基板処理動作について説明する。図５は、本実施形態における基板処理装置１の動作を示すフローチャートである。

まず、操作者が所定の基板Ｗに応じた基板処理のためのプログラムを指定し、実行指示を行う。その後、プログラムに基づいて制御部６が基板処理装置１の各部へ動作指令を行うことで、基板処理動作が実行される。

はじめに、未処理の基板Ｗが図示しない搬送装置により基板処理装置１の搬送部３へ搬入される。そして、基板Ｗは、被塗布面Ｗｓを鉛直方向上向きにした状態で、搬送部３のアーム３１から第１処理部２へ搬入され、ステージ２６へ載置される。ステージ２６に基板Ｗが載置されると、塗布工程１０１が実行される。

塗布工程１０１では、塗布器２２の開口２２４を基板Ｗの被塗布面Ｗｓに対向させ、ビードＬｂを形成した後に、塗布器２２内の塗布液Ｌの圧力を大気圧よりも負圧にしつつ、移動部２３により基板Ｗの被塗布面Ｗｓに対して開口２２４を移動させる。そして、塗布器２２と被塗布面Ｗｓとの間におけるビードＬｂの形成を維持しながら、基板Ｗの被塗布面Ｗｓへ塗布液Ｌを吐出する。この間、供給部２４から塗布器２２内へ塗布液Ｌが供給される。これにより、塗布工程１０１では、基板Ｗの被塗布面Ｗｓへ塗布液Ｌをキャピラリ塗布する。

塗布工程１０１により基板Ｗの被塗布面Ｗｓに塗布液Ｌが塗布された後、搬送部３が基板Ｗを第１処理部２から第２処理部４へ搬送する第１搬送工程１０２を行う。より具体的には、ステージ２６に載置された基板Ｗをアーム３１が受け取り、基板Ｗを第１処理部２から搬出して、第２処理部４へ搬入し、基板Ｗの被塗布面Ｗｓを鉛直方向上向きにした状態でステージ４１１へ載置する。ステージ４１１に載置された基板Ｗは、吸着保持される。

塗布液Ｌが被塗布面Ｗｓに塗布された状態で、ステージ４１１に基板Ｗが載置されると加熱工程１０３、回転工程１０４および半硬化工程１０５が開始される。

まず、制御部６の動作指令により、所定の第１出力によりヒータ４２が加熱を開始し、基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部が加熱される。被塗布面Ｗｓの周縁部の局所的な加熱に伴い、当該周縁部に位置する塗布液Ｌも局所的に加熱される。加熱により塗布液Ｌの温度が上昇すると、塗布液Ｌの流動性が向上する（加熱工程１０３）。すなわち、塗布液Ｌの粘度が低下し、塗布液Ｌが流動しやすくなる。

ここで、ヒータ４２の第１出力は、塗布液Ｌの性質（例えば、塗布液Ｌに含まれる溶剤の濃度、塗布液Ｌに含まれる溶剤の種類、塗布液Ｌの塗布量）を鑑みて、後述する回転工程１０４の間、塗布液Ｌの流動性が向上する程度の出力に設定され、かつ塗布液Ｌに含まれる溶剤の気化や、塗布液Ｌの反応により、塗布液Ｌの流動性が低下する出力よりも低い出力に設定される。

次に、周縁部における塗布液Ｌの流動性が向上した状態で、制御部６の動作指令により、回転部４３が鉛直軸Ｃまわりに所定の回転速度で回転する。これに伴い、ステージ４１１上の基板Ｗも鉛直軸Ｃまわりに回転する（回転工程１０４）。

図６は、回転工程１０４が開始される前の、塗布工程１０１により塗布液Ｌが塗布された被塗布面Ｗｓの様子を示す模式図である。図６では、基板Ｗの被塗布面Ｗｓのうち、外周端Ｗｅから数ｍｍ〜数十ｍｍの範囲に位置する周縁部の一部を拡大して示している。基板Ｗの被塗布面Ｗｓのうち、中央から周縁部までの領域では、塗布液Ｌが平坦に塗布されることで、後述する硬化工程後の塗布膜の膜厚が所望の値の範囲内となる領域（以下、「平坦領域Ｒ１」と称する）が形成される。一方、周縁部の一部の領域では、塗布液Ｌが表面張力等の作用により盛り上がることで、硬化工程後の塗布膜の膜厚が所望の値の範囲外となる領域（以下、「周縁不良領域Ｒ２」と称する）が形成される。

図７は、図６の拡大図と同じく、基板Ｗの被塗布面Ｗｓのうち、外周端Ｗｅから数ｍｍ〜数十ｍｍの範囲に位置する周縁部の一部を模式的に示す図である。図７は、回転工程１０４により基板Ｗが所定の回転速度で回転している状態における、被塗布面Ｗｓの周縁部の様子を示している。図７では、無回転時（すなわち、図６の状態）の塗布液Ｌの液面を、比較のために破線で示している。

回転工程１０４において、制御部６は、回転部４３（基板Ｗ）の回転速度を、被塗布面Ｗｓ中央付近の平坦領域Ｒ１の塗布液Ｌが大きく流動しないような回転速度で制御する。具体的には、回転部４３により基板Ｗを鉛直軸Ｃまわりに回転させることで、基板Ｗの回転に伴う遠心力により、基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部において、鉛直軸Ｃから外周端Ｗｅへ向かう方向に加熱工程１０３により加熱された塗布液Ｌの流動を生じさせる。被塗布面Ｗｓの周縁部における塗布液Ｌの流動性は、加熱工程１０３により向上しているため、外周端Ｗｅ側へ向かう塗布液Ｌの流動が生じる。

ここで、基板Ｗの回転速度は、塗布液Ｌの流動性（例えば、粘度）や表面張力を鑑みて、塗布液Ｌの外周端Ｗｅ付近の加熱された厚膜領域（周縁不良領域Ｒ２）において大半の流動が生じる程度の回転速度に設定され、かつ外周端Ｗｅから塗布液Ｌが飛散する回転速度よりも遅い回転速度に設定され、回転速度としては、１０００ｒｐｍ以下が好ましい。

このような回転速度で基板Ｗが回転されることで、基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部のうち、外周端Ｗｅ側では、回転に伴う遠心力と塗布液Ｌの表面張力とのバランスにより塗布液Ｌの盛り上がり部が無回転時よりも外周端側に移動し、図７に示すように塗布液Ｌの盛り上がり部Ｌｕが形成される。これにより、無回転時と比較して、周縁不良領域Ｒ２をより外周端Ｗｅ側へ移動させることができる。換言すると、回転工程１０４により、無回転時に周縁不良領域Ｒ２であった領域の一部を、平坦領域Ｒ１にすることで、平坦領域Ｒ１を外周端Ｗｅ側へ広げることができる。

続いて、半硬化工程１０５が実行される。半硬化工程１０５は、周縁部の塗布液Ｌを半硬化し、塗布液Ｌの流動性を低下させる工程である。ここで、「半硬化」とは、少なくとも被塗布面の周縁部における塗布液が溶剤の気化により半乾燥し、又は重合等の反応により半硬化することで、塗布液の流動性が低下することを意味する。以下、塗布液Ｌが半乾燥及び半硬化することを、適宜、単に「半硬化」と称する。

半硬化工程１０５では、制御部６の動作指令に基づき、回転工程１０４により基板Ｗが回転している状態でヒータ４２が所定の第２出力にて加熱を継続する。これにより、回転工程１０４の実行により盛り上がり部Ｌｕが形成された基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部がより加熱される。なお、第２出力は、流動性向上工程１０３におけるヒータ４２の第１出力よりも高い出力であっても良いし、第１出力と同じ出力であっても良い。

加熱工程１０３において、周縁部における塗布液Ｌが加熱により昇温することで、周縁部における塗布液Ｌの流動性は一旦向上する。この状態で、さらに加熱を継続すると、塗布液Ｌに含まれる溶剤の気化や、塗布液Ｌの反応により、周縁部における塗布液Ｌの流動性は低下する。

例えば、塗布液Ｌとして、溶剤へ塗布膜を形成するための物質を溶解させた溶液または当該物質を分散させたスラリーを用いる場合、ヒータ４２による加熱を継続すると、塗布液Ｌに含まれる溶剤が気化することで、盛り上がり部Ｌｕを含む塗布液Ｌが半乾燥し、塗布液Ｌの流動性が低下する。また、塗布液Ｌとして、熱エネルギーにより、例えば重合等の反応が生じて液体から固体へ変化する樹脂等の材料を用いる場合、ヒータ４２による加熱を継続すると、盛り上がり部Ｌｕを含む塗布液Ｌの少なくとも一部が熱により反応することで、盛り上がり部Ｌｕを含む塗布液Ｌが半硬化し、塗布液Ｌの流動性が低下する。

半硬化工程１０５における塗布液Ｌの流動性の低下により、基板Ｗの回転が停止した後も、盛り上がり部Ｌｕの形状をある程度維持することが可能となる。このため、周縁不良領域Ｒ２が周縁部から鉛直軸Ｃ側へ向かう方向に広がるのを抑制することができ、結果として基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部における周縁不良領域Ｒ２を低減することができる。

また、ヒータ４２の内周端４２１よりも内側には、図示省略する断熱部材が設けられているため、加熱工程１０３の間、周縁部よりも中央側に位置する被塗布面Ｗｓ（すなわち、平坦領域Ｒ１の領域）は断熱され、ヒータ４２による加熱が防止される。平坦領域Ｒ１の膜厚は、すでに所望の値の範囲内になっているため、上述の断熱を行わずに基板Ｗの全体を加熱すると、被塗布面Ｗｓの全体の塗布液Ｌの流動性が向上することにより、続く回転工程１０４において平坦領域Ｒ１における塗布液Ｌが必要以上に周縁部へ流動してしまい、平坦領域Ｒ１の膜厚が変動して所望の値の範囲外となるおそれがある。本実施形態では、ヒータ４２を環状に設け、さらに内周端４２１よりも内側に断熱部材を設けることで、被塗布面Ｗｓのうち周縁部（すなわち、周縁不良領域Ｒ２）を局所的に加熱し、周縁部における塗布液Ｌの流動性を局所的に向上させ（加熱工程１０３）、その状態で基板を回転させて周縁部における塗布液Ｌを外周端Ｗｅ側へより確実に流動させ（回転工程１０４）、その後も加熱を継続することで、周縁部における塗布液Ｌの流動性を低下させる（半硬化工程１０５）。このため、平坦領域Ｒ１における膜厚の変動を防止しつつ、周縁不良領域Ｒ２を低減することができる。

また、基板処理装置１では、制御部６がヒータ４２を制御することで、加熱工程１０３ではヒータ４２が加熱部として機能し、半硬化工程１０５ではヒータ４２が半硬化部として機能する。すなわち、加熱部と半硬化部がヒータを共有する。このため、装置構成が複雑化するのを抑制しつつ、基板Ｗの被塗布面Ｗｓにおける周縁不良領域Ｒ２を低減することができる。

半硬化工程１０５の後、搬送部３が基板Ｗを第２処理部４から第３処理部５へ搬送する第２搬送工程１０６を行う。より具体的には、ステージ４１１に載置された基板Ｗをアーム３１が受け取り、基板Ｗを第２処理部４から搬出して、２つの第３処理部５のうちいずれか一方へ搬入し、ステージ５１へ載置する。ステージ５１に載置された基板Ｗは、吸着保持される。

ステージ５１に基板Ｗが載置されると、本硬化工程１０７が開始される。本硬化工程１０７では、制御部６の動作指令により、ヒータ５２が基板Ｗの被塗布面Ｗｓの全体を加熱することで、被塗布面Ｗｓに塗布された塗布液Ｌの全体を加熱する。これにより、塗布液Ｌの全体から溶剤が気化することで塗布液Ｌが乾燥により硬化し（または、塗布液Ｌの全体が重合反応することで硬化し）、塗布膜が形成される。以下、被塗布面Ｗｓに塗布された塗布液Ｌの全体が乾燥又は反応により硬化することを、「本硬化」と称する。

前述のとおり、半硬化工程１０５における流動性の低下により、基板Ｗの回転が停止した後も、盛り上がり部Ｌｕの形状がある程度維持されている。この塗布液Ｌの盛り上がり部Ｌｕが維持された状態で、本硬化工程１０７を行うことで、盛り上がり部Ｌｕの形状を維持したまま塗布液Ｌを本硬化させて塗布膜とすることが可能となる。このため、基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部における周縁不良領域Ｒ２を低減することができる。

以上のように、本実施形態では、加熱工程１０３により、被塗布面Ｗｓに塗布された塗布液Ｌのうち、少なくとも被塗布面Ｗｓの周縁部における塗布液Ｌの流動性を加熱により向上させる。その後、回転工程１０４により、塗布液Ｌが塗布された基板Ｗを回転させることで、基板Ｗの回転に伴う遠心力により、基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部において、鉛直軸Ｃから外周端Ｗｅへ向かう方向への塗布液Ｌの流動をより確実に生じさせる。そして、基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部の外周端Ｗｅ側では、回転に伴う遠心力と塗布液Ｌの表面張力とのバランスにより、塗布液Ｌが盛り上がる。これにより、無回転時と比較して、周縁不良領域Ｒ２をより外周端Ｗｅ側へ移動させることができる。そして、回転工程１０４により盛り上がった塗布液Ｌの流動性を、半硬化工程１０５により低下させることで、回転停止後も周縁不良領域Ｒ２が周縁部から鉛直軸Ｃ側へ向かう方向に広がるのを抑制することができ、結果として基板Ｗの被塗布面Ｗｓの周縁部における周縁不良領域Ｒ２を低減することができる。

ここで、本開示の「硬化工程」は、本実施形態における半硬化工程１０５及び本硬化工程１０７を含む。また、本開示の「硬化部」は、本実施形態における半硬化部（ヒータ４２）及び本硬化部（ヒータ５２）を含む。

＜３．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した形態以外にも種々の変更を行うことが可能である。

＜３．１ 塗布部および塗布工程の変形例＞
上記の実施形態では、塗布工程１０１として塗布部２１によるキャピラリ塗布を行ったが、本発明の実施に関してはこれに限られず、種々の塗布方式を用いることができる。例えば、基板の中央部に塗布液を供給した後、所定の第１回転速度（例えば、数千ｒｐｍ）で基板を回転させ、回転に伴う遠心力で基板の被塗布面全体に塗布液を塗布するスピンコート法により、塗布工程を行ってもよい。この場合、スピンコート法による塗布の後、基板を塗布部のある第１処理部から搬出し、回転部および半硬化部のある第２処理部へ搬入するために、基板の回転は一旦停止される。そして、その後の回転工程では、塗布液が基板の端部から飛散するのを防止しつつ、盛り上がり部を形成させるために、スピンコーティングを行う第１回転速度よりも遅い第２回転速度（例えば、１００〜１０００ｒｐｍ）で基板を回転させる。

＜３．２ ヒータの変形例＞
上記の実施形態では、加熱工程としてヒータ４２（加熱部）を用いて塗布液の流動性を向上させ、半硬化工程としてヒータ４２（半硬化部）を用いて塗布液の流動性を低下させたが、本発明の実施に関してはこれに限られず、塗布液の特性に応じて種々の加熱部及び半硬化部を用いることができる。

例えば、ヒータ４２に替えて、ステージ４１１の上方に、ステージ４１１に保持される基板の被塗布面の周縁部と対向するように環状のヒータを近接させ、ヒータからの輻射熱を利用することで基板の被塗布面の周縁部における塗布液を局所的に加熱するように構成してもよい。この場合も、第１実施形態と同様に被塗布面の中央における塗布液Ｌの加熱を防止するために、環状のヒータの内周端より内側に断熱部材を設けてもよい。

また、ヒータの形状は環状に限られない。ステージ４１１の上方に、ステージ４１１に保持される基板の被塗布面の周縁部の一部領域のみと対向するように、ブロック状のヒータを配置してもよい。ブロック状のヒータは、１体でも良いし、複数体設けても良い。この場合、加熱工程及び半硬化工程では、基板を回転させながらヒータ（加熱部及び半硬化部）による加熱を行うことで、基板の被塗布面の周縁部の一部領域のみと対向するヒータであっても、基板の被塗布面の周縁部の全体にわたって塗布液を加熱することができる。当該変形例では、ヒータを小型化することができる効果がある。

なお、ヒータの環状形状のみによって局所加熱が可能であれば、断熱部材を設けることは必須ではない。また、温度上昇に伴う粘度低下の度合いが低い塗布液Ｌを用いる場合など、基板Ｗの全面を加熱しながら回転させても平坦領域Ｒ１における塗布液Ｌの流動が少なく、平坦領域Ｒ１の変動が抑制されているのであれば、加熱工程１０３において基板Ｗの全面を加熱してもよい。

上記の実施形態では、ヒータ４２として抵抗加熱式のヒータを用いていたが、本発明の実施に関してはこれに限られず、赤外線ランプ等の各種のランプを用いて加熱を行っても良い。

＜３．３ 半硬化部の変形例＞
第１実施形態では、ヒータ４２を加熱部及び半硬化部として共通して用いたが、ヒータ４２を加熱部としてのみ用い、半硬化部としては、下記のような真空乾燥部、光照射部又は冷却部を別途設けるように構成しても良い。

第１実施形態と同様に、塗布液Ｌが、溶剤へ塗布膜を形成するための物質を溶解させた溶液又は溶剤へ当該物質を分散させたスラリーである場合、半硬化部として、ヒータに替えて、真空ポンプ及び配管を有する真空乾燥部を用いることができる。真空ポンプは、第２処理部４の側壁部４４、床部４５及び天井部４６のうち少なくとも一部と接続する配管を介して、第２処理部４内の気体（特に、基板Ｗの被塗布面Ｗｓ付近の気体）を排出する。これにより、第２処理部４内の気体の圧力を大気圧よりも低くすることで、塗布液Ｌの周囲の雰囲気の気圧を下げ、塗布液Ｌからの溶剤の気化を促進する。塗布液Ｌに含まれる溶剤が気化することで、盛り上がり部Ｌｕを含む塗布液Ｌが半乾燥し、塗布液Ｌの流動性が低下する。

塗布液が紫外線等の光エネルギーと反応して硬化する光硬化性の材料である場合、半硬化部として、ヒータに替えて、紫外線や可視光を基板の被塗布面の周縁部に照射するランプ等の光照射部を用いることができる。この場合、塗布液へ光照射部による光照射を行うことで、塗布液の流動性が低下する。

また、塗布液が融液を含む液の場合、半硬化部として、ヒータに替えて、ペルチェ素子などを用いて基板の被塗布面の周縁部を冷却する冷却部を用いることができる。この場合、塗布液へ冷却部による冷却を行うことで、塗布液が固化することにより、塗布液の流動性が低下する。

また、上記の実施形態では、基板Ｗの回転を維持しながら、半硬化工程１０５を行った。しかしながら、半硬化工程１０５の実行中に盛り上がり部Ｌｕが形成されていればよく、半硬化工程１０５中に基板Ｗが回転していることは本発明において必須ではない。塗布液Ｌの流動性が十分低い場合、基板Ｗの回転が停止した後の盛り上がり部Ｌｕは、その高さが徐々に下がりつつあるものの、無回転時よりも盛り上がった状態で維持される。この状態で、半硬化工程１０５を実行すれば、その後も盛り上がり部Ｌｕの形状を維持でき、本発明の効果が得られる。しかしながら、周縁不良領域Ｒ２をより外周端Ｗｅ側へ移動させ、盛り上がり部Ｌｕを確実に維持した状態で半硬化工程１０５を行うために、上記の実施形態のように半硬化工程１０５の実行中に基板Ｗが回転していることが好ましい。

＜３．４ 本硬化部および本硬化工程の変形例＞
上記の実施形態では、本硬化工程としてヒータ５２（本硬化部）を用いて塗布液を本硬化させて塗布膜を形成したが、本発明の実施に関してはこれに限られず、半硬化部と同様に、塗布液の特性に応じて種々の本硬化部を用いることができる。例えば、真空乾燥部を用いて塗布液の周囲の雰囲気の気圧を下げることにより塗布液を乾燥させて本硬化を行っても良いし、ランプを用いた光照射により塗布液の本硬化を行っても良いし、冷却部を用いた冷却により塗布液を固化することで本硬化を行っても良い。

＜３．５ 処理部の変形例＞
上記の実施形態では、塗布工程１０１が第１処理領域Ｓ１で行われ、加熱工程１０３、回転工程１０４および半硬化工程１０５が第２処理領域Ｓ２で行われ、本硬化工程１０７が第３処理領域Ｓ３で行われた。しかしながら、本発明の実施に関してはこれに限られず、これらの工程全てが同一の処理領域で行われても良い。同一の処理領域でこれらの工程を行う場合、塗布部２１におけるステージ２６に、ヒータや回転部を設けてもよい。

また、塗布工程１０１は第１処理領域Ｓ１で行い、加熱工程１０３、回転工程１０４、半硬化工程１０５および本硬化工程１０７を第２処理領域Ｓ２で行うように構成しても良い。この場合、例えば、ステージ４１１に、環状のヒータ４２と、このヒータ４２よりも内側にヒータ４２と独立して制御可能な円形の本硬化工程用の第２ヒータを配置する。そして、加熱工程１０３及び半硬化工程１０５ではヒータ４２のみにより基板の周縁部の加熱を行い、本硬化工程１０７ではヒータ４２と第２ヒータの両方により基板の全体の加熱を行う。

＜３．６ その他＞
上記の実施形態及び変形例は、本発明の実施に関する例示である。本発明の範囲は、上記の直接的な記載のみならず、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、本発明の効果がある限りにおいては、基板処理装置及び基板処理方法に、本実施形態に開示されていない構成要素が含まれていてもよい。

１：基板処理装置 ３：搬送部 ６：制御部
２１：塗布部 ２２：塗布器 ２２２：溜め部
２２４：開口 ２４３：圧力調整器 ４１：保持部
４２：ヒータ（加熱部及び半硬化部） ４３：回転部
５２：ヒータ（本硬化部） Ｗ：基板 Ｗｓ：被塗布面
Ｗｅ：外周端 Ｌ：塗布液 Ｌｕ：盛り上がり部
Ｒ１：平坦領域 Ｒ２：周縁不良領域 Ｓ１：第１処理領域
Ｓ２：第２処理領域

Claims (7)

1. 基板の被塗布面に塗布された塗布液のうち、少なくとも前記被塗布面の周縁部における前記塗布液を加熱する加熱工程と、
   前記被塗布面を鉛直方向上向きにした基板を、前記被塗布面を通過する鉛直軸まわりに回転させることで、前記加熱工程により加熱された前記周縁部の前記塗布液を外周端側に流動させる回転工程と、
   前記回転工程により盛り上がった前記周縁部の前記塗布液の流動性を低下させる硬化工程と、
   を備える、基板処理方法。
2. 前記回転工程よりも前に、前記被塗布面へ前記塗布液をスリット塗布する塗布工程を含む、
   請求項１の基板処理方法。
3. 前記硬化工程は、前記回転工程により前記基板が回転している状態で、前記塗布液の流動性を低下させる工程を含む、
   請求項１又は請求項２の基板処理方法。
4. 前記硬化工程は、前記周縁部の前記塗布液の流動性を低下させる半硬化工程と、前記半硬化工程の後、前記被塗布面に塗布された前記塗布液の全体を硬化させる本硬化工程と、を有する、
   請求項１から請求項３までのいずれか１項の基板処理方法。
5. 塗布液が被塗布面に塗布された状態で、前記被塗布面を鉛直方向上向きにした基板を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記基板を、前記被塗布面を通過する鉛直軸まわりに回転させる回転部と、
   前記塗布液のうち、少なくとも前記被塗布面の周縁部における前記塗布液を加熱する加熱部と、
   前記周縁部における前記塗布液の流動性を低下させる硬化部と、
   前記回転部、前記加熱部および前記硬化部の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記加熱部の温度を制御して前記周縁部における前記塗布液を加熱した状態で、前記回転部の回転制御を行い、前記回転制御の開始後に前記硬化部の動作を制御する、
   基板処理装置。
6. 前記加熱部は、ヒータを有し、
   前記硬化部は、前記加熱部の前記ヒータを共通して有する、
   請求項５に記載の基板処理装置。
7. 第１処理領域に位置する基板を処理する第１処理部と、
   前記基板を前記第１処理領域から前記第１処理領域とは異なる第２処理領域へ搬送する搬送部と、
   前記第２処理領域に位置する前記基板を処理する第２処理部と、
   を備え、
   前記第１処理部は、前記基板の被塗布面に塗布液を塗布する塗布部を含み、
   前記第２処理部は、
   前記塗布液が前記被塗布面に塗布された状態で、前記被塗布面を鉛直方向上向きにして前記基板を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記基板を、前記被塗布面を通過する鉛直軸まわりに回転させる回転部と、
   前記保持部に保持された前記基板の前記被塗布面の周縁部における前記塗布液を加熱する加熱部と、
   前記周縁部における前記塗布液の流動性を低下させる硬化部と、
   を含む、基板処理装置。

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