JP2024078401A - スピンチャック及び塗布処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基板に対して回転塗布処理を連続して行う際に、塗布膜の厚さが基板間で変動するのを抑制し、すなわち、膜厚ドリフトを抑制する。【解決手段】基板を保持して回転させるスピンチャックであって、前記基板に塗布液を供給すると共に前記基板を回転させ当該基板上に塗布膜を形成する回転塗布処理用のものであり、回転可能に構成され、前記基板を上面で吸着保持する本体部を有し、前記本体部は、当該本体部に前記基板を吸着保持するための複数の吸着溝を前記上面に有し、前記複数の前記吸着溝の少なくとも一部の内部に、前記本体部と熱伝導率が異なる充填材が配置され、前記充填材は、前記吸着溝内の下部に配置され、前記吸着溝内における当該充填材の上方に空間が形成されている。【選択図】図３

Description

本開示は、スピンチャック及び塗布処理装置に関する。

特許文献１には、基板を保持するスピンチャックが開示されている。このスピンチャックは、基板を略水平に保持する保持プレートと、保持プレートに基板を吸着保持させる減圧吸引装置と、保持プレートを回転させる回転装置と、を具備する。上記保持プレートは、基板保持面にその中央部から周縁部に向かって非放射状に延びるように設けられた複数の吸着溝と、減圧吸引装置と連通し、かつ、複数の吸着溝と個々に連通する複数の吸引孔と、を有する。

特開２００３－１１８２号公報

本開示にかかる技術は、複数の基板に対して回転塗布処理を連続して行う際に、塗布膜の厚さが基板間で変動するのを抑制し、すなわち、膜厚ドリフトを抑制する。

本開示の一態様は、基板を保持して回転させるスピンチャックであって、前記基板に塗布液を供給すると共に前記基板を回転させ当該基板上に塗布膜を形成する回転塗布処理用のものであり、回転可能に構成され、前記基板を上面で吸着保持する本体部を有し、前記本体部は、当該本体部に前記基板を吸着保持するための複数の吸着溝を前記上面に有し、前記複数の前記吸着溝の少なくとも一部の内部に、前記本体部と熱伝導率が異なる充填材が配置され、前記充填材は、前記吸着溝内の下部に配置され、前記吸着溝内における当該充填材の上方に空間が形成されている。

本開示によれば、複数の基板に対して回転塗布処理を連続して行う際に、塗布膜の厚さが基板間で変動するのを抑制することができ、すなわち、膜厚ドリフトを抑制することができる。

本実施形態にかかる塗布処理装置としてのレジスト塗布装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 本実施形態にかかる塗布処理装置としてのレジスト塗布装置の構成の概略を模式的に示す平面図である。 スピンチャックの断面図である。 スピンチャックの本体部の一例を示す上面図である。 スピンチャックの部分拡大断面図である。 スピンチャックの断熱材の一例を示す平面図である。 断熱材の他の例を示す平面図である。 スピンチャックの変形例を説明するための図である。 スピンチャックの変形例を説明するための図である。 スピンチャックの変形例を説明するための図である。 スピンチャックの変形例を説明するための図である。 カップの変形例を説明するための図である。

半導体デバイス等の製造プロセスには、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）等の基板上に塗布液を供給しレジスト膜等の所望の膜を形成する塗布処理がある。この塗布処理には、塗布液を基板に供給すると共に基板を回転させ、遠心力により基板全体に塗布液を拡げ塗布膜を形成する回転塗布処理（いわゆるスピンコーティング）が広く用いられている。

回転塗布処理に用いられる塗布処理装置は、基板を保持して回転させるスピンチャックを備える。スピンチャックは、回転可能に構成されており、その上面で基板を吸着保持する。また、スピンチャックは、当該スピンチャックに基板を吸着保持するための複数の吸着溝を、上面に有する。

ところで、複数枚の基板に対し回転塗布処理を順に連続して行うと、塗布膜の厚さが、基板間で変動が生じること、すなわち、膜厚ドリフトが生じることがある。例えば、連続処理開始後から処理枚数の増加に伴い膜厚が薄くなっていく膜厚ドリフトが生じることがある。この膜厚ドリフトの要因としては、以下が考えられる。

回転塗布処理では、塗布膜が乾燥し、その乾燥時の気化熱により、基板の温度が低くなることがあり、その結果、低温の基板によりスピンチャックが冷却されることがある。そのため、連続処理開始後からスピンチャックの温度が安定するまで、処理枚数の増加に伴い、スピンチャックの温度が低下していくことがある。また、基板は、スピンチャックの温度に影響を与えるだけでなく、スピンチャックの温度の影響を受ける。したがって、連続処理後からスピンチャックの温度が安定するまで、処理枚数の増加に伴い、処理時の基板の温度が低下していき、その結果、膜厚が薄くなっていく、と考えられる。

そこで、本開示にかかる技術は、膜厚ドリフトを抑制する。

以下、本実施形態にかかるスピンチャック及び塗布処理装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜レジスト塗布装置＞
図１及び図２はそれぞれ、本実施形態にかかる塗布処理装置としてのレジスト塗布装置１の構成の概略を模式的に示す縦断面図及び平面図である。

レジスト塗布装置１は、回転塗布処理用のものであり、図１に示すように、スピンチャック１１を備える。スピンチャック１１は、基板としてのウェハＷを保持して回転させるものであり、具体的には、その上面に円形のウェハＷを水平に吸着保持して回転させるものである。スピンチャック１１の詳細な構成については後述する。

スピンチャック１１は、回転機構１２に接続されている。回転機構１２は、スピンチャック１１を回転させる駆動力を発生させるモータ等の駆動源（図示せず）を含む回転駆動部１２ａと、回転駆動部１２ａとスピンチャック１１とを接続する軸部材１２ｂと、を有する。回転機構１２によりスピンチャック１１が鉛直軸回りに回転することにより、スピンチャック１１に保持されたウェハＷも同様に回転する。スピンチャック１１には、当該スピンチャック１１にウェハＷを吸着保持するための排気機構２００（図３参照）が接続されている。

また、スピンチャック１１に保持されたウェハＷを囲むように、液受部としてのカップ１４が設けられている。カップ１４は、スピンチャック１１に保持されたウェハＷからの処理液を受け回収する。例えば、カップ１４は、スピンチャック１１による回転によってウェハＷから振り切られた処理液を受け回収する。

このカップ１４の底部には排液口１５が設けられている。また、カップ１４の底部には排気管１６が設けられており、排気管１６には、排気ポンプ等を有する排気機構３０が接続されている。カップ１４の内部は、ウェハＷの処理中において、排気管１６を介して排気機構３０によって排気される。このカップ１４内の排気によって、ウェハＷの周囲から当該ウェハＷの表面上の排気が行われる。

さらに、カップ１４は、スピンチャック１１と同心の、平面視円形状の孔１７を上部に有する。この孔１７は、カップ１４における、上方の空間に対する開口となる。ウェハＷは、この開口となる孔１７を通過して、スピンチャック１１に載置され保持される。

また、カップ１４は、スピンチャック１１による回転によってウェハＷから側方に振り切られた処理液が衝突する側方壁１８を有する。側方壁１８は、下部周壁１８ａと、上部周壁１８ｂとを含む。下部周壁１８ａは、鉛直方向に延びる円筒状に形成されている。上部周壁１８ｂは、その内周面１８ｃが、下部周壁１８ａの内周面の上端から内側上方に向けて全周に亘って延びる傾斜面となっている。傾斜面である上部周壁１８ｂの内周面１８ｃが、スピンチャック１１に保持されたウェハＷの側方に位置しており、当該ウェハＷの周縁と対向する。ウェハＷから側方に振り切られた処理液は、内周面１８ｃに衝突する。

さらに、カップ１４は、側方壁１８から内側に向けて全周に亘って水平に延び孔１７を形成する、平面視円環状の天壁１９を有する。図の例では、天壁１９は、上部周壁１８ｂの上端に接続されている。

カップ１４の内部における、スピンチャック１１の周囲には、内外に斜面部２０ａ、２０ｂを有する環状のガイド部材２０が配置されている。

また、スピンチャック１１の周囲には、昇降ピン３１が配置されている。この昇降ピン３１は、当該昇降ピン３１を昇降させる駆動力を発生させるシリンダ等の駆動源（図示せず）を有する昇降機構３２に接続されている。昇降機構３２により、昇降ピン３１は、ウェハＷを支持した状態で昇降することができる。これによって、スピンチャック１１とウェハ搬送機構（図示せず）との間でウェハＷを受け渡すことができる。

カップ１４の孔１７の上方には、気流形成部としてのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）４１が設けられており、清浄気体としての清浄な空気の下降気流を形成し、当該空気を孔１７を介してカップ１４内に供給する。カップ１４内にウェハＷに供給された清浄な空気は、排気機構３０によりカップ１４外へ排気される。

さらに、レジスト塗布装置１は、吐出ノズル５１を備える。吐出ノズル５１は、スピンチャック１１に保持されたウェハＷに対して塗布液としてのレジスト液を吐出する。この吐出ノズル５１は、レジスト供給機構５２に接続されている。レジスト供給機構５２は、ポンプやバルブ等を備え、吐出ノズル５１へレジスト液を供給する。

吐出ノズル５１は、図２に示すように、アーム５３の先端部に支持されており、アーム５３の基端側は移動機構５４に接続されている。移動機構５４はモータ等の駆動源によって、ガイドレール５５に沿って図中の往復矢印の方向に移動自在である。また、アーム５３に支持された吐出ノズル５１は、鉛直方向に移動自在である。さらに、吐出ノズル５１は、カップ１４の外側に配置された待機部５６において待機可能である。

また、レジスト塗布装置１は、吐出ノズル６１を備えていてもよい。吐出ノズル６１は、スピンチャック１１に保持されたウェハＷに対して塗布液としてのレジスト液に対する溶剤を吐出する。この吐出ノズル６１は、溶剤供給機構６２に接続されている。溶剤供給機構６２は、ポンプやバルブ等を備え、吐出ノズル６１へ溶剤を供給する。

吐出ノズル６１は、アーム６３の先端部に支持されており、アーム６３の基端側は移動機構６４に接続されている。移動機構６４はモータ等の駆動源によって、ガイドレール６５に沿って図中の往復矢印の方向に移動自在である。また、アーム６３に支持された吐出ノズル６１は、鉛直方向に移動自在である。さらに、吐出ノズル６１は、カップ１４の外側に配置された待機部６６において待機可能である。

さらに、レジスト塗布装置１には、制御部Ｕが設けられている。制御部Ｕは、例えばＣＰＵ等のプロセッサやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、レジスト塗布装置１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。格納されたプログラムは、レジスト塗布装置１の各部に制御信号を送信してその動作を制御するように命令（各ステップ）が組み込まれている。例えば、制御部Ｕは、回転機構１２によるスピンチャック１１の回転数すなわちウェハＷの回転数（回転速度）の変更、吐出ノズル５１の移動を制御する。また、制御部Ｕは、レジスト供給機構５２から吐出ノズル５１へのレジスト液の供給、停止、スピンチャック１１へのウェハＷの吸着保持も制御する。レジスト塗布装置１に溶剤用の吐出ノズル６１が設けられる場合、制御部Ｕは、吐出ノズル６１の移動、溶剤供給機構６２から吐出ノズル６１への溶剤の供給、停止も制御する。なお、上述のプログラムは、コンピュータに読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部Ｕにインストールされたものであってもよい。

＜スピンチャック１１＞
続いて、図３～図６を用いて、スピンチャック１１の構成例を説明する。図３は、スピンチャック１１の断面図である。図４は、スピンチャック１１の後述の本体部の一例を示す上面図である。図中、灰色部分は後述の吸着溝を示す。図５は、スピンチャック１１の部分拡大断面図である。図６は、スピンチャック１１の後述の断熱材の一例を示す平面図である。図７は、上記断熱材の他の例を示す平面図である。

スピンチャック１１は、回転塗布処理用のものであり、図３に示すように、ウェハＷを上面で吸着保持する本体部１００を有する。本体部１００は、回転可能に構成されており、具体的には、回転機構１２（図１参照）に接続されている。本体部１００は、回転機構１２により鉛直軸周りに回転する。これにより本体部１００に保持されたウェハＷも同様に回転する。

また、本体部１００は、ウェハＷより小さく形成され、ウェハＷの裏面中央部を真空吸着することにより、ウェハＷを水平に保持する。そのため、ウェハＷが、本体部１００に吸着保持された状態において、その外周部が本体部１００から張り出している。本体部１００の平面視形状は、例えば、ウェハＷより小径（例えば直径がウェハＷの３０％～６０％、ウェハＷの直径が３００ｍｍの場合、１２０ｍｍｍ～１８０ｍｍ）の円形状である。
本体部１００は例えばポリエーテルエーテルケトンにより形成されている。

また、本体部１００は、当該本体部１００にウェハＷを吸着保持するための複数の吸着溝１１１をその上面に有する。

複数の吸着溝１１１は、例えば、本体部１００の上面に沿って、当該上面の径方向に沿って並ぶように形成されている。

複数の吸着溝１１１は、中心溝１１２と複数の環状溝１１３とを含む。中心溝１１２と複数の環状溝１１３のそれぞれは、平面視において、本体部１００に吸着保持されたウェハＷと同心に形成され、すなわち、図４に示すように、本体部１００の上面と同心に形成されている。また、中心溝１１２と複数の環状溝１１３それぞれは、平面視において、本体部１００に吸着保持されたウェハＷに対応する形状にされている。なお、ウェハＷに対応する形状とは、円形のウェハＷの場合、円形または円環状である。

中心溝１１２は、スピンチャック１１の上面の中心に設けられ、平面視円形状に形成されている。一実施形態において、中心溝１１２は、図３に示すように、排気ポンプ等を有する排気機構２００に接続されている。具体的には、中心溝１１２は、例えば、中心溝１１２の底面に開口する排気孔１１４等を介して、排気機構２００に接続されている。中心溝１１２の内部は、ウェハＷの吸着保持時に、排気機構２００によって排気される。

環状溝１１３それぞれは、図４に示すように、中心溝１１２の外側に設けられ、平面視円環状に形成されている。
また、複数の環状溝１１３は、平面視において幅が狭い第１吸着溝としての第１環状溝１１３ａと、平面視において幅が広い第２吸着溝としての第２環状溝１１３ｂと、を含む。第２環状溝１１３ｂは、平面視における幅が第１環状溝１１３ａの２～４倍である。なお、第１環状溝１１３ａは、平面視における幅が例えば２～１０ｍｍである。

また、第１環状溝１１３ａと第２環状溝１１３ｂは、例えば、本体部１００の上面の径方向に沿って交互に形成されている。

これらの吸着溝１１１それぞれの深さは、低温のウェハＷの影響を受けて本体部１００の温度が低くならないように、比較的大きく設定されている。具体的には、吸着溝１１１それぞれの深さは、スピンチャック１１に吸着保持されたウェハＷに対する回転塗布処理が連続して行われたときにウェハＷの中央部の温度が変動しないように設定されている。すなわち、上述のように連続処理時にウェハＷの中央部の温度が変動しないように、吸着溝１１１それぞれの深さｄは、所定値Ｄ１以下とされている。なお、吸着溝１１１それぞれの深さｄは、本体部１００の強度の観点等から、例えば所定値Ｄ２（＜Ｄ１）以上であることが好ましい。

さらに、スピンチャック１１は、図３に示すように、複数の吸着溝１１１の少なくとも一部の内部に、本体部１００と熱伝導率が異なる充填材としての断熱材１２０が配置されている。断熱材１２０は、本体部１００より熱伝導率が低い。具体的には、断熱材１２０は、本体部１００の材料より熱伝導率が低い材料で形成され、より具体的には、ポリテトラフルオロエチレンにより形成されている。

スピンチャック１１において、断熱材１２０は、吸着溝１１１内の下部に配置されている。具体的には、断熱材１２０は、吸着溝１１１内の下部を充填するように配置されている。そして、スピンチャック１１では、吸着溝１１１内における断熱材１２０の上方に空間Ｋが形成されている。これにより、断熱材１２０が配置されているが空間Ｋが形成されていない場合に比べて、本体部１００及び断熱材１２０を含むスピンチャック１１の温度が低温のウェハＷの影響を受けて低くなるのを抑制することができる。また、このように抑制するために、空間Ｋの高さｈは例えば０．２ｍｍ以上とされている。

また、空間Ｋの高さｈは、本体部１００及び断熱材１２０を含むスピンチャック１１によってウェハＷが適切に冷却されるように設定されている。すなわち、空間Ｋの高さｈは、スピンチャック１１に吸着保持されたウェハＷに対する回転塗布処理時のウェハＷの温度がウェハ面内で均一となるように設定されている。具体的には、空間Ｋの高さｈは、０．４ｍｍ以下とされている。

吸着溝１１１を上述のような深さｄとしつつ空間Ｋを上述のような高さｈとするため、断熱材１２０の厚さｔは空間Ｋの高さｈの２～４倍とされている。
断熱材１２０は例えば接着テープ（図示せず）を介して吸着溝１１１の底面に接着される。この場合、「断熱材１２０の厚さ」とは、具体的には断熱材１２０の厚さと接着テープの厚さとの和である。
吸着溝１１１に対する断熱材１２０の固定手法は、上述の接着テープで接着する方法に限られない。例えば、吸着溝１１１に断熱材１２０を圧入し吸着溝１１１と断熱材１２０との嵌め合わせにより固定してもよいし、ネジ（図示せず）を用いて吸着溝１１１に対し断熱材１２０を固定してもよい。

複数の吸着溝１１１のうち、断熱材１２０が配置されるのは、平面視において幅が広い第２環状溝１１３ｂのみであってもよい。

さらに、スピンチャック１１では、図５に示すように、隣り合う吸着溝１１１の間に設けられた隔壁１１５に、当該隣り合う吸着溝１１１を連通させる、下方に凹む凹所１１６が形成されている。吸着溝１１１のうち、環状溝１１３は、この凹所１１６を介して、ウェハＷの吸着保持時に、その内部が排気される。具体的には、環状溝１１３は、中心溝１１２及び凹所１１６を介して、排気機構２００によって排気される。

また、断熱材１２０の上面は、凹所１１６の下端より下方に位置する。具体的には、断熱材１２０の上面は、凹所１１６の当該断熱材１２０側端の下端より下方に位置する。

さらに、一の吸着溝１１１に対する断熱材１２０は、平面視において、図６に示すように、複数に分割されていてもよい。具体的には、一の吸着溝１１１に対する断熱材１２０は、平面視において、対応する吸着溝１１１の周方向に沿って複数に分割されていてもよい。

また、一の吸着溝１１１に対する断熱材１２０は、平面視において、図７に示すように、切れ込み１２１を有していてもよい。具体的には、一の吸着溝１１１に対する断熱材１２０は、平面視において、対応する吸着溝１１１の周方向に沿って、複数の切れ込み１２１を有していてもよい。

＜回転塗布処理＞
次に、レジスト塗布装置１を用いた回転塗布処理の一例について説明する。

例えば、まず、スピンチャック１１にウェハＷが載置され、吸着保持される。
具体的には、レジスト塗布装置１の内部に、ウェハＷを保持したウェハ搬送装置（図示せず）が挿入され、このウェハ搬送装置とスピンチャック１１との間で、昇降ピン３１を介してウェハＷが受け渡され、これにより、スピンチャック１１に載置される。その後、ウェハＷが、排気機構２００によりスピンチャック１１の吸着溝１１１内（具体的には中心溝１１２内及び環状溝１１３内）が排気され、スピンチャック１１に吸着保持される。

次いで、ウェハＷ上にレジスト液の液膜が形成される。
具体的には、スピンチャック１１に吸着保持されたウェハＷの中心部上方に吐出ノズル５１が移動され、当該吐出ノズル５１からウェハＷ上にレジスト液が吐出される。それと共に、ウェハＷが回転される。これにより、ウェハＷの上面全体を覆うレジスト液の液膜が形成される。
なお、溶剤用の吐出ノズル６１が設けられる場合、レジスト液の液膜の形成の前に、ウェハＷ上に溶剤が供給されてもよい。
具体的には、スピンチャック１１に吸着保持されたウェハＷの中心部上方に吐出ノズル６１が移動され、当該吐出ノズル６１からウェハＷ上にレジスト液が吐出されると共に、ウェハＷが回転されてもよい。これにより、レジスト液の液膜の形成前に、ウェハＷの上面全体のレジスト液による被覆性を向上させることができる。

レジスト液の液膜の形成に続いて、ウェハＷ上のレジスト液の液膜が乾燥され、レジスト膜が形成される。
具体的には、吐出ノズル５１が退避されると共に、ウェハＷの回転が継続される。これにより、ウェハＷ上のレジスト液の液膜から余分なレジスト液が振り切られ、また、当該液膜が乾燥し、レジスト膜が形成される。

そして、ウェハＷの載置及び吸着保持時と逆の手順で、ウェハＷがレジスト塗布装置１から搬出される。
その後、次のウェハＷに対し、上述の各工程が行われる。

＜本実施形態の主な作用効果＞
以上のように本実施形態では、回転塗布処理用のスピンチャック１１が、回転可能に構成され、ウェハＷを上面で吸着保持する本体部１００を有し、本体部１００が、当該本体部１００の上面にウェハＷを吸着保持するための複数の吸着溝１１１を上記上面に有する。また、スピンチャック１１では、複数の吸着溝１１１の少なくとも一部の内部に充填材としての断熱材１２０が配置されている。そして、断熱材１２０が、吸着溝１１１内の下部に配置され、吸着溝１１１内における当該断熱材１２０の上方に空間Ｋが形成されている。

スピンチャック１１と異なり充填材としての断熱材１２０が配置されていないスピンチャック（以下、充填材無しチャック）を用いて回転塗布処理を連続して行った場合、前述のように、連続処理開始後からレジスト膜の厚さが薄くなっていく膜厚ドリフトが生じることがある。この連続処理前期の薄膜化の膜厚ドリフトを抑制するための対策として充填材無しチャックの吸着溝を深くすることが考えられている。しかし、吸着溝を深くすると、ウェハＷの中央部において塗布膜が厚くなり、レジスト膜の厚さがウェハ面内で不均一となってしまうことがある。この原因としては、以下が考えられる。すなわち、ウェハＷの温度が高い部分ではレジスト膜が厚くなり温度が低い部分ではレジスト膜が薄くなる傾向にあるところ、吸着溝を深くした結果、充填材無しチャックによるウェハＷの冷却が弱まり、ウェハＷの中央部の温度が高くなっていることが考えられる。

それに対し、スピンチャック１１は、吸着溝１１１内に断熱材１２０が配置され、断熱材１２０の温度がウェハＷの温度の影響を受けにくい。そのため、スピンチャック１１は、充填材無しチャックと同様、吸着溝１１１を深くすることで、連続処理前期の薄膜化の膜厚ドリフトを抑制することができる。また、スピンチャック１１では、吸着溝１１１を深くしても当該吸着溝１１１内に断熱材１２０が配置されており断熱材１２０がウェハＷの近くに存在するので、断熱材１２０を含むスピンチャック１１でウェハＷの中央部を冷却することができる。そのため、ウェハＷの中央部においてレジスト膜が厚くなるのを抑制し、レジスト膜の厚さがウェハ面内で不均一となるのを抑制することができる。
すなわち、スピンチャック１１によれば、連続処理前期の薄膜化の膜厚ドリフトの抑制と、レジスト膜の厚さのウェハ面内均一性と、を両立することができる。

本発明者らは、本開示にかかる技術を適用したスピンチャックすなわちスピンチャック１１と充填材無しチャックとを用いて、レジスト膜の回転塗布処理を５枚のウェハＷに対し連続的に行い、膜厚ドリフトと膜厚の面内均一性を比較した。充填材無しチャックとしては、吸着溝の深さが０．３ｍｍのもの（以下、浅溝チャックという。）と１ｍｍのもの（以下、深溝チャックという。）との２種類を用いた。また、膜厚の面内均一性とは、ここでは、ウェハ中央部とウェハ周縁部におけるレジスト膜の厚さの差である。

この試験では、深溝チャックを用いた場合、浅溝チャックを用いた場合に比べて、膜厚ドリフトが約３６％改善していたが、ウェハ中央部とウェハ周縁部におけるレジスト膜の厚さの差が比較的大きかった。それに対し、スピンチャック１１を用いた場合、浅溝チャックを用いた場合に比べて、膜厚ドリフトが約１１％改善していたのに加えて、ウェハ中央部とウェハ周縁部におけるレジスト膜の厚さの差が比較的小さく、深溝チャックを用いた場合に比べて約１／５になっていた。この試験結果からも明らかなように、スピンチャック１１によれば、連続開始処理直後からの膜厚ドリフトの抑制と、レジスト膜の厚さのウェハ面内均一性と、を両立することができる

さらに、本実施形態では、吸着溝１１１内における断熱材１２０の上方に空間Ｋが形成されているため、ウェハＷの裏面に断熱材１２０が接触しない。したがって、本実施形態によれば、上記接触によるウェハＷの裏面への異物の付着等を抑制することができる。

また、前述のように、一の吸着溝１１１に対する断熱材１２０は、平面視において、複数に分割されていても、切れ込み１２１を有していてもよい。このように断熱材１２０が分割されたり、切れ込み１２１を有していたりする場合、断熱材１２０が、塗布液等を吸収して膨張したときに破損するのを抑制することができる。

さらに、スピンチャック１１では、断熱材１２０の上面が、凹所１１６の下端より下方に位置する。すなわち、凹所１１６の吸着溝１１１側端が断熱材１２０によって塞がれていない。そのため、断熱材１２０によりスピンチャック１１の吸着力が低下するのを抑制することができる。

＜変形例＞
図８～図１１はそれぞれ、スピンチャックの変形例を説明するための図である。

図８のスピンチャック１１Ａは、図３等に示したスピンチャック１１と、同様膜厚ドリフトを抑制するためのものである。ただし、図３等に示したスピンチャック１１は、連続処理開始後から処理枚数の増加に伴い膜厚が薄くなる膜厚ドリフトを抑制するものであるのに対し、図８のスピンチャック１１Ａは、連続処理後期において処理枚数の増加に伴い膜厚が厚くなる膜厚ドリフトすなわち厚膜化の膜厚ドリフトを抑制するものである。

そのため、スピンチャック１１Ａは、図３等のスピンチャック１１の断熱材１２０に代えて、充填材としての伝熱材１３０が、複数の吸着溝１１１の少なくとも一部の内部に配置されている。伝熱材１３０は、本体部１００より熱伝導率が高い。具体的には、伝熱材１３０は、本体部１００の材料より熱伝導率が高い材料で形成され、より具体的には、例えば、アルミ、ステンレス鋼、銅またはこれらの２以上の組み合わせにより形成されている。

スピンチャック１１Ａにおいて、伝熱材１３０は、吸着溝１１１内の下部に配置されている。具体的には、伝熱材１３０は、吸着溝１１１内の下部を充填するように配置されている。そして、スピンチャック１１Ａでは、吸着溝１１１内における伝熱材１３０の上方に空間Ｋが形成されている。

伝熱材１３０は例えば接着テープ（図示せず）を介して吸着溝１１１の底面に接着される。
吸着溝１１１に対する伝熱材１３０の固定手法は、上述の接着テープで接着する方法に限られない。例えば、吸着溝１１１に伝熱材１３０を圧入し吸着溝１１１と伝熱材１３０との嵌め合わせにより固定してもよいし、ネジ（図示せず）を用いて吸着溝１１１に対し伝熱材１３０を固定してもよい。

複数の吸着溝１１１のうち、伝熱材１３０が配置されるのは、平面視において幅が広い第２環状溝１１３ｂのみであってもよい。

また、伝熱材１３０の上面は、凹所１１６の下端より下方に位置する。具体的には、伝熱材１３０の上面は、凹所１１６の当該伝熱材１３０側端の下端より下方に位置する。

さらに、一の吸着溝１１１に対する伝熱材１３０は、断熱材１２０と同様、平面視において、複数に分割されていてもよい。
また、一の吸着溝１１１に対する伝熱材１３０は、断熱材１２０と同様、平面視において、切れ込み（図７の符号１２１参照）を有していてもよい。

このようなスピンチャック１１Ａが抑制する厚膜化の膜厚ドリフトの要因としては以下が考えられる。充填材無しチャックを用いて回転塗布処理を連続して行った場合、充填材無しチャックを回転させる駆動力を発生させる回転駆動部１２ａのモータ等が発熱し、回転機構１２に蓄熱される。そうすると、回転機構１２の熱が充填材無しチャックに伝わり、充填材無しチャックにも蓄熱される。また、充填材無しチャックは、熱伝導率が比較的低いため、蓄熱量の増加率は小さいので、当該蓄熱量が飽和するまで時間を要する。したがって、充填材無しチャックを用いた場合、連続処理後期において処理枚数の増加に伴い、ウェハＷの温度が上昇していき、その結果、膜厚が厚くなっていくと考えられる。

それに対し、スピンチャック１１Ａでは、吸着溝１１１内に伝熱材１３０が配置されている。そのため、回転機構１２からの伝熱によるスピンチャック１１Ａの蓄熱量の増加率が大きいので、当該蓄熱量が早く飽和する。したがって、スピンチャック１１Ａによれば、連続処理後期において処理枚数の増加に伴い、ウェハＷの温度が上昇するのを抑制することができる。よって、スピンチャック１１Ａによれば、連続処理後期の厚膜化の膜厚ドリフトを抑制することができる。

また、スピンチャック１１Ａでは、吸着溝１１１内における伝熱材１３０の上方に空間Ｋが形成されているため、ウェハＷの裏面に断熱材１２０が接触しない。したがって、スピンチャック１１Ａによれば、上記接触によるウェハＷの裏面への異物の付着等を抑制することができる。

上述のスピンチャック１１及びスピンチャック１１Ａでは、吸着溝１１１に対する充填材として、断熱材１２０または伝熱材１３０のいずれか一方のみが配置されていた。これに代えて、図９のスピンチャック１１Ｂのように、上記充填材１４０は、断熱材１２０Ａと伝熱材１３０Ａの両方を含んでもよい。

図９の充填材１４０は、具体的には、断熱材１２０Ａと伝熱材１３０Ａをそれぞれ１つずつ含み、伝熱材１３０Ａの上に断熱材１２０Ａが重ねられている。
また、充填材１４０は、断熱材１２０等と同様、吸着溝１１１内の下部に配置されている。また、吸着溝１１１内における充填材１４０の上方に空間Ｋが形成されている。

図９の例では、充填材１４０において、上述のように、伝熱材１３０Ａの上に断熱材１２０Ａが重ねられていたが、断熱材１２０Ａの上に伝熱材１３０Ａが重ねられていてもよい。断熱材１２０Ａと伝熱材１３０Ａとのうちいずれを上に配置するかは、例えば、レジスト膜等の塗布膜の厚さや種類に基づいて決定される。
また、充填材１４０は、断熱材１２０Ａと伝熱材１３０Ａをそれぞれ複数含み、これらが吸着溝１１１の深さ方向に沿って交互に配置されていてもよい。
さらに、充填材１４０は、断熱材１２０Ａと伝熱材１３０Ａの一方を２つ含み且つ他方を１つ含み、吸着溝１１１の深さ方向に並ぶ上記一方の間に上記他方が挟まれていてもよい。

図３等に示した例では、断熱材１２０の厚さは、吸着溝１１１間で同じであった。ただし、図１０のスピンチャック１１Ｃのように、断熱材１２０の厚さは、吸着溝１１１間で異なってもよい。この場合、断熱材１２０の厚さが、本体部１００の上面の径方向外側に向かうにつれ薄くなるようにしてもよいし、厚くなるようにしてもよい。各吸着溝１１１における断熱材１２０の厚さは例えばレジスト膜等の塗布膜の厚さや種類に基づいて決定される。

吸着溝１１１に対する充填材として、図８に示すように伝熱材１３０を用いる場合も、伝熱材１３０の厚さが、吸着溝１１１間で異なってもよい。各吸着溝１１１における伝熱材１３０の厚さは例えばレジスト膜等の塗布膜の厚さや種類に基づいて決定される。

さらに、図９に示すように断熱材１２０Ａと伝熱材１３０Ａの両方を含む充填材１４０を用いる場合、断熱材１２０Ａと伝熱材１３０Ａとの割合が吸着溝１１１間で同じで、且つ、充填材１４０の厚さが、吸着溝１１１間で異なってもよい。吸着溝１１１における充填材１４０の厚さは例えばレジスト膜等の塗布膜の厚さや種類に基づいて決定される。
また、充填材１４０を用いる場合、断熱材１２０Ａと伝熱材１３０Ａとの割合が吸着溝１１１間で異なり、且つ、充填材１４０の厚さが、吸着溝１１１間で同じであってもよい。上記割合は例えばレジスト膜等の塗布膜の厚さや種類に基づいて決定される。

図１１のスピンチャック１１Ｄは、図３のスピンチャック１１と同様、吸着溝１１１内に断熱材１２０が配置されている。したがって、スピンチャック１１Ｄによれば、スピンチャック１１と同様、連続処理前期の薄膜化の膜厚ドリフトの抑制と、レジスト膜の厚さのウェハ面内均一性と、を両立することができる

それに加えて、スピンチャック１１Ｄは、本体部１００Ｃにおける回転機構１２との接続部分１１７が伝熱材である。すなわち、上記接続部分１１７が、本体部１００Ｃにおける他の部分より熱伝導率が高い。具体的には、接続部分１１７が、本体部１００Ｃにおける他の部分の材料より熱伝導率が高い材料で形成されている。そのため、スピンチャック１１Ｄでは、回転機構１２からの伝熱による蓄熱量の増加率が大きいので、当該蓄熱量が早く飽和する。したがって、スピンチャック１１Ｄによれば、スピンチャック１１Ａと同様、連続処理後期の厚膜化の膜厚ドリフトを抑制することができる。

すなわち、スピンチャック１１Ｄによれば、連続処理前期の薄膜化の膜厚ドリフトの抑制、レジスト膜の厚さのウェハ面内均一性、及び、連続処理後期の厚膜化の膜厚ドリフトの抑制を達成することができる。

なお、スピンチャックは、吸着溝１１１内に伝熱材１３０が配置され、接続部分１１７が断熱材であってもよい。
また、スピンチャックは、吸着溝１１１内に伝熱材１３０が配置され、接続部分１１７が伝熱材であってもよい。
さらに、スピンチャックは、吸着溝１１１内に断熱材１２０が配置され、接続部分１１７が断熱材であってもよい。

図１２は、カップの変形例を説明するための図である。
図１２のカップ１４Ａは、図１等に示したカップ１４と同様、側方壁１８Ａの上部周壁１８Ａｂの内周面１８Ａｃが、スピンチャック１１に保持されたウェハＷの周縁と対向する対向面である。ただし、カップ１４Ａは、カップ１４と異なり、内周面１８Ａｃに供給孔１８Ａｄが形成されている。供給孔１８Ａｄは内周面１８Ａｃに溶剤を供給する。例えば、供給孔１８Ａｄは、スピンチャック１１に保持されたウェハＷより上側に形成されている。

また、供給孔１８Ａｄは、スピンチャック１１の本体部１００の上面の周方向に沿って複数形成されている。
複数の供給孔１８Ａｄは、溶剤供給機構１５０に接続され、具体的には、供給路１８Ａｅを介して溶剤供給機構１５０に接続されている。例えば、供給路１８Ａｅは平面視円環状に形成されている。溶剤供給機構１５０は、ポンプやバルブ等を備え、供給孔１８Ａｄに溶剤を供給し、具体的には、供給路１８Ａｅに供給する。供給路１８Ａｅに供給された溶剤は、各供給孔１８Ａｄから、内周面１８Ａｃに沿って流れるように送出される。なお、溶剤供給機構１５０は制御部Ｕに制御される。

このカップ１４Ａを用いる場合、回転塗布処理時に、レジスト液の液膜の形成の前に、吐出ノズル６１からのウェハＷ上に溶剤が供給され、すなわち、プリウェットが行われる。プリウェットを含む回転処理では、ウェハＷから振り切られた溶剤が、カップ１４Ａの内周面１８Ａｃに付着し、その後気化し、気化熱により、カップ１４Ａの温度が低くなることがある。その結果、低温のカップ１４Ａの温度の影響を受けてウェハＷも低温となることがある。そのため、連続処理開始後からカップ１４Ａの温度が安定するまで、処理枚数の増加に伴い、処理時のウェハＷの温度が低下していき、レジスト膜の厚さが薄くなることがある。

そこで、カップ１４Ａを用いる場合、制御部Ｕの制御の下、連続処理の開始前に、溶剤が供給孔１８Ａｄから内周面１８Ａｃに所定時間に亘って供給される。これにより、連続処理の開始前に、内周面１８Ａｃに供給された溶剤を気化させ気化熱により内周面１８Ａｃを冷却することができる。その結果、連続処理の開始後からのカップ１４Ａの温度変化を抑えることができるため、吐出ノズル６１から吐出された溶剤に起因した連続処理前期の薄膜化の膜厚ドリフトを抑えることができる。

なお、カップ１４Ａを用いる場合、連続処理における最初の数枚のウェハＷについては、回転塗布処理中に、供給孔１８Ａｄから内周面１８Ａｃに溶剤が供給されてもよい。これにより、連続処理開始時にカップ１４Ａの温度が安定するまで下がり切っていなくても、連続処理開始から早い段階でカップ１４Ａの温度を安定させることができる。よって、吐出ノズル６１から吐出された溶剤に起因した連続処理前期の薄膜化の膜厚ドリフトを抑えることができる。

供給孔１８Ａｄに代えて、または、供給孔１８Ａｄに加えて、供給孔１８Ａｄと同様の供給孔を、ウェハＷからの溶剤が付着するカップ１４の内部の斜面部２０ｂに設け、当該供給孔から斜面部２０ｂに溶剤を供給してもよい。斜面部２０ｂへの溶剤の供給のタイミングは、供給孔１８Ａｄから内周面１８Ａｃへの溶剤の供給のタイミングと同様である。

なお、カップに当該カップを加熱するヒータを設け、ウェハＷからの溶剤の気化熱によりカップが冷却されるのを抑制してもよい。
この場合、ヒータによるカップの加熱は、制御部Ｕの制御の下、連続処理の開始前に行われてもよいし、連続処理中に行われてもよい。

以上の例では、基板として円形のウェハＷが用いられていたが、基板として平長方形のものが用いられる場合にも、本開示にかかる技術を適用することができる。この場合も、中心溝１１２と複数の環状溝１１３それぞれは、平面視において、本体部１００に吸着保持された基板に対応する形状にされていてもよい。なお、ここでのウェハＷに対応する形状とは、長方形または角環状である。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成例も本開示の技術的範囲に属する。
（１）基板を保持して回転させるスピンチャックであって、
前記基板に塗布液を供給すると共に前記基板を回転させ当該基板上に塗布膜を形成する回転塗布処理用のものであり、
回転可能に構成され、前記基板を上面で吸着保持する本体部を有し、
前記本体部は、当該本体部に前記基板を吸着保持するための複数の吸着溝を前記上面に有し、
前記複数の前記吸着溝の少なくとも一部の内部に、前記本体部と熱伝導率が異なる充填材が配置され、
前記充填材は、前記吸着溝内の下部に配置され、前記吸着溝内における当該充填材の上方に空間が形成されている、スピンチャック。
（２）前記充填材は、断熱材であり、
前記断熱材の上方の前記空間の高さは、当該スピンチャックに吸着保持された前記基板に対する前記回転塗布処理時の前記基板の温度が基板面内で均一となるように設定されている、前記（１）に記載のスピンチャック。
（３）前記断熱材の上方の前記空間の高さは、０．２ｍｍ～０．４ｍｍである、前記（２）に記載のスピンチャック。
（４）前記充填材は、断熱材であり、
前記吸着溝の深さは、当該スピンチャックに吸着保持された前記基板に対する前記回転塗布処理を連続して行ったときに前記基板の中央部の温度が前記基板間で変動しないように設定されている、前記（１）～（３）のいずれか１に記載のスピンチャック。
（５）前記充填材は、断熱材であり、
前記断熱材の厚さは、前記断熱材の上方の前記空間の高さの２～４倍である、前記（１）～（４）のいずれか１項に記載のスピンチャック。
（６）前記複数の前記吸着溝は、前記本体部の前記上面の径方向に沿って並ぶように形成されている、前記（１）～（５）のいずれか１に記載のスピンチャック。
（７）前記吸着溝は、平面視において、前記本体部に吸着保持された前記基板と同心且つ当該基板に対応する形状に形成されている、前記（６）に記載のスピンチャック。
（８）前記複数の前記吸着溝は、平面視において幅が狭い第１吸着溝と、平面視において幅が広い第２吸着溝と、を含む、前記（１）～（７）のいずれか１に記載のスピンチャック。
（９）前記第１吸着溝と前記第２吸着溝とは、前記本体部の前記上面の径方向に沿って交互に形成されている、前記（８）に記載のスピンチャック。
（１０）前記第１吸着溝及び前記第２吸着溝のうち、平面視において幅が広い前記第２吸着溝のみ内部に前記充填材が配置されている、前記（８）または（９）に記載のスピンチャック。
（１１）前記第２吸着溝は、平面視における幅が、前記第１吸着溝の２～４倍である、前記（８）～（１０）のいずれか１に記載のスピンチャック。
（１２）前記断熱材は、前記本体部より熱伝導率が低い、前記（２）～（５）のいずれか１に記載のスピンチャック。
（１３）前記本体部は、ポリエーテルエーテルケトンにより形成され、
前記断熱材は、ポリテトラフルオロエチレンにより形成されている、前記（１２）に記載のスピンチャック。
（１４）隣り合う前記吸着溝の間に設けられた隔壁に、当該隣り合う前記吸着溝を連通させる凹所が形成されている、前記（１）～（１３）のいずれか１に記載のスピンチャック。
（１５）前記充填材の上面は、前記凹所の下端より、下方に位置する、前記（１４）に記載のスピンチャック。
（１６）前記本体部は、平面視において前記基板より小さく形成されている、前記（１）～（１５）のいずれか１に記載のスピンチャック。
（１７）前記充填材は、断熱材と伝熱材の両方を含む、前記（１）に記載のスピンチャック。
（１８）前記充填材は、断熱材であり、
前記本体部は、当該本体部を回転させる回転機構との接続部分が、伝熱材である、前記（１）～（５）、（１２）、（１３）のいずれか１に記載の記載のスピンチャック。
（１９）前記（１）～（１８）のいずれか１に記載のスピンチャックと、
前記スピンチャックに保持された前記基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと、を備える、塗布処理装置。
（２０）前記スピンチャックに保持された前記基板からの塗布液を受けるカップと、
制御部と、をさらに備え、
前記カップは、
前記スピンチャックに保持された前記基板の周縁と対向する対向面と、
前記対向面に形成され当該対向面に溶剤を供給する供給孔と、を有し、
前記制御部は、複数の前記基板に対して前記回転塗布処理が連続して行われる前に、前記供給孔から前記カップの前記対向面に前記溶剤が供給されるよう、制御を行う、前記（１９）に記載の塗布処理装置。

１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ スピンチャック
１００、１００Ｃ 本体部
１１１ 吸着溝
１２０ 断熱材
１３０ 伝熱材
１４０ 充填材
Ｋ 空間
Ｗ ウェハ

Claims (19)

1. 基板を保持して回転させるスピンチャックであって、
   前記基板に塗布液を供給すると共に前記基板を回転させ当該基板上に塗布膜を形成する回転塗布処理用のものであり、
   回転可能に構成され、前記基板を上面で吸着保持する本体部を有し、
   前記本体部は、当該本体部に前記基板を吸着保持するための複数の吸着溝を前記上面に有し、
   前記複数の前記吸着溝の少なくとも一部の内部に、前記本体部と熱伝導率が異なる充填材が配置され、
   前記充填材は、前記吸着溝内の下部に配置され、前記吸着溝内における当該充填材の上方に空間が形成されている、スピンチャック。
2. 前記充填材は、断熱材であり、
   前記断熱材の上方の前記空間の高さは、当該スピンチャックに吸着保持された前記基板に対する前記回転塗布処理時の前記基板の温度が基板面内で均一となるように設定されている、請求項１に記載のスピンチャック。
3. 前記断熱材の上方の前記空間の高さは、０．２ｍｍ～０．４ｍｍである、請求項２に記載のスピンチャック。
4. 前記充填材は、断熱材であり、
   前記吸着溝の深さは、当該スピンチャックに吸着保持された前記基板に対する前記回転塗布処理を連続して行ったときに前記基板の中央部の温度が前記基板間で変動しないように設定されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のスピンチャック。
5. 前記充填材は、断熱材であり、
   前記断熱材の厚さは、前記断熱材の上方の前記空間の高さの２～４倍である、請求項１に記載のスピンチャック。
6. 前記複数の前記吸着溝は、前記本体部の前記上面の径方向に沿って並ぶように形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のスピンチャック。
7. 前記吸着溝は、平面視において、前記本体部に吸着保持された前記基板と同心且つ当該基板に対応する形状に形成されている、請求項６に記載のスピンチャック。
8. 前記複数の前記吸着溝は、平面視において幅が狭い第１吸着溝と、平面視において幅が広い第２吸着溝と、を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のスピンチャック。
9. 前記第１吸着溝と前記第２吸着溝とは、前記本体部の前記上面の径方向に沿って交互に形成されている、請求項８に記載のスピンチャック。
10. 前記第１吸着溝及び前記第２吸着溝のうち、平面視において幅が広い前記第２吸着溝のみ内部に前記充填材が配置されている、請求項８に記載のスピンチャック。
11. 前記第２吸着溝は、平面視における幅が、前記第１吸着溝の２～４倍である、請求項８に記載のスピンチャック。
12. 前記断熱材は、前記本体部より熱伝導率が低い、請求項２、３、５のいずれか１項に記載のスピンチャック。
13. 前記本体部は、ポリエーテルエーテルケトンにより形成され、
    前記断熱材は、ポリテトラフルオロエチレンにより形成されている、請求項１２に記載のスピンチャック。
14. 隣り合う前記吸着溝の間に設けられた隔壁に、当該隣り合う前記吸着溝を連通させる凹所が形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のスピンチャック。
15. 前記充填材の上面は、前記凹所の下端より、下方に位置する、請求項１４に記載のスピンチャック。
16. 前記本体部は、平面視において前記基板より小さく形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のスピンチャック。
17. 前記充填材は、断熱材と伝熱材の両方を含む、請求項１に記載のスピンチャック。
18. 前記充填材は、断熱材であり、
    前記本体部は、当該本体部を回転させる回転機構との接続部分が、伝熱材である、請求項１～３のいずれか１項に記載のスピンチャック。
19. 請求項１～３のいずれか１項に記載のスピンチャックと、
    前記スピンチャックに保持された前記基板に塗布液を吐出する吐出ノズルと、を備える、塗布処理装置。

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