JP3315607B2

JP3315607B2 - 塗布液塗布方法

Info

Publication number: JP3315607B2
Application number: JP30177396A
Authority: JP
Inventors: 雅和真田
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2016-11-13
Also published as: JPH10137674A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称す
る）に対して、SOG(Spin On Glass,シリカ系被膜形成材
とも呼ばれる) 液、フォトレジスト液、ポリイミド樹脂
などの塗布液を塗布する方法に係り、特に基板の表面に
塗布液を供給して所望膜厚の塗布被膜を形成する技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の塗布液塗布方法につい
て、図１３に示す装置を例に採って説明する。この図は
回転式基板塗布装置の要部を示すものであり、基板Ｗを
ほぼ水平姿勢で吸引支持して回転させる吸引式スピンチ
ャック１０と、その中心付近の上方に、塗布液であるフ
ォトレジスト液を基板Ｗの表面に供給するための吐出ノ
ズル３０とを備えている。

【０００３】このように構成された装置では、図１４の
タイムチャートに示すような回転数制御を行って基板Ｗ
の表面に所望する膜厚のフォトレジスト被膜を形成する
ようになっている。

【０００４】すなわち、まず、基板Ｗを吸引式スピンチ
ャック１０に吸着支持させる。そして、基板Ｗを静止さ
せた状態で吐出ノズル３０から一定流量でフォトレジス
ト液Ｒを吐出させ始め（図１４中のｔ_S）、予め設定さ
れている供給時間Ｔ_SUだけ基板Ｗの表面中心付近にフォ
トレジスト液Ｒを供給し続ける。そして、ｔ_S時点から
供給時間Ｔ_SUだけ経過したｔ₁時点（＝ｔ_E）において
フォトレジスト液Ｒの供給を停止するとともに、ｔ₂時
点で回転数Ｒ１（例えば９００ｒｐｍ）に到達するよう
に図示しないモータによって基板Ｗの回転駆動を開始す
る。

【０００５】ｔ₂時点からｔ₃時点までの間、基板Ｗの
回転数を回転数Ｒ１に保持して、基板Ｗの表面に供給さ
れたフォトレジスト液Ｒをその表面全体に拡げる。次い
で、ｔ₄時点で基板Ｗの回転数が現在の回転数Ｒ１より
も高い回転数Ｒ２（例えば、３，０００ｒｐｍ）に到達
するように、ｔ₃時点において基板Ｗの回転数を上げ始
める。そして、この回転数Ｒ２をｔ₅時点まで維持する
ことにより、基板Ｗの表面に供給された余剰のフォトレ
ジスト液Ｒを振り切り、基板Ｗの表面に所望する膜厚の
フォトレジスト被膜を形成するようになっている。

【０００６】なお、基板Ｗを静止させた状態でフォトレ
ジスト液Ｒの供給を開始してフォトレジスト被膜を形成
する手法には、上述したように基板Ｗを静止させた状態
でフォトレジスト液Ｒの供給開始および供給停止を行っ
て、その後に基板Ｗの回転を開始する手法（以下、これ
を『スタティック法』と称する）の他に、基板Ｗを回転
させた状態でフォトレジスト液Ｒを供給開始および供給
停止する手法（以下、ダイナミック法と称する）と上記
のスタティック法とを組み合わせたような手法、つま
り、基板Ｗを静止させた状態でフォトレジスト液Ｒの供
給を開始し、基板Ｗを回転させた後にフォトレジスト液
の供給を停止する手法（以下、『スタミック法』と称す
る）がある。このスタミック法は、例えば、図１４中に
括弧書きで示すように、基板Ｗを静止させた状態のｔ_S
時点でフォトレジスト液Ｒの供給を開始し、供給時間
（Ｔ_SU）の間その供給を続けて、基板Ｗの回転数を回転
数Ｒ１へ上げてゆく途中の（ｔ_E）時点においてその供
給を停止するというものである。

【０００７】このような『スタティック法』や『スタミ
ック法』による従来の方法においては、図１５（ａ）〜
図１５（ｆ）の模式図に示すようなフォトレジスト液Ｒ
の挙動によってフォトレジスト被膜が形成される。な
お、これらの図では、簡略的に基板Ｗを円で示し、フォ
トレジスト液Ｒをハッチングした領域で示し、各図にお
ける基板Ｗの回転数を矢印の大きさで模式的に示してい
る。

【０００８】まず、基板Ｗを静止させた状態で基板Ｗの
表面にフォトレジスト液Ｒを供給し始めた直後では、図
１５（ａ）に示すようにフォトレジスト液Ｒは平面視で
円形状の塊Ｒ_a（以下、これをコアＲ_aと称する）とな
って基板Ｗの中心付近にある。さらにフォトレジスト液
Ｒを供給時間Ｔ_SUだけ供給し続けると、このコアＲ
_aは、自重により半径方向に拡がって同心円状に拡がっ
て行く（図１５（ａ）中の点線）。

【０００９】その後、フォトレジスト液Ｒの供給を停止
するとともに基板Ｗを回転数Ｒ１で回転させ始めると、
コアＲ_aは暫くの間（数秒間）は円形状を保ってその径
を拡大してゆくが、その後に大きく形を変えてゆく。具
体的には、この円形状のコアＲ_aの円周部から基板Ｗの
周縁部に向かって多数の細長いフォトレジスト液Ｒ_bの
流れ（以下、これをヒゲＲ_bと称する）が放射状に延び
始める（図１５（ａ）の点線）。この多数のヒゲＲ
_bは、回転数Ｒ１に伴う遠心力によってコアＲ_aの径の
拡大とともに基板Ｗの周縁部に向かって延び続けるが、
ヒゲＲ_bはコアＲ_aに比較してその回転半径が大きいこ
とにより遠心力も大きく加わるので、コアＲ _aの径の拡
大よりも速く基板Ｗの周縁部に向かって延びることにな
る（図１５（ｂ））。

【００１０】さらに基板Ｗの回転を回転数Ｒ１で続ける
と、多数のヒゲＲ_bの先端部は、基板Ｗの周縁部に到達
する（図１５（ｃ））。このように多数のヒゲＲ_bが基
板Ｗの周縁部に到達すると、フォトレジスト液Ｒはコア
Ｒ_aからヒゲＲ_bを通って基板Ｗの周縁部に到達して飛
散（飛散フォトレジスト液Ｒ_c）する。さらにコアＲ _a
の径が大きくなるとともにヒゲＲ_bの幅が拡がる（図１
５（ｃ）中の二点鎖線と図１５（ｄ））ことによって、
フォトレジスト液Ｒによって覆われていないヒゲＲ_b間
の領域が次第に少なくなって基板Ｗの全面がフォトレジ
スト液Ｒ（コアＲ_a，ヒゲＲ_b）によって覆われる（図
１５（ｅ））。

【００１１】以上のように、フォトレジスト液Ｒで基板
Ｗの表面全体を覆った後、基板Ｗの回転数を、現在の回
転数Ｒ１よりも高い回転数２として、基板Ｗの表面全体
を覆っているフォトレジスト液Ｒの余剰分（余剰フォト
レジスト液Ｒ_d）を振り切って、基板Ｗの表面に所望膜
厚のフォトレジスト被膜Ｒ’を形成する。

【００１２】なお、上記の説明は、スタティック法によ
るものであるが、スタミック法であってもフォトレジス
ト液Ｒに生じる挙動は同様のものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の方法には、次のような問題点がある。す
なわち、図１５（ｃ）に示すように、多数のヒゲＲ_bが
基板Ｗの周縁部に到達すると、基板Ｗの表面に供給され
たフォトレジスト液Ｒの大部分がヒゲＲ_bを通って基板
Ｗの周囲に放出されて飛散する（飛散フォトレジスト液
Ｒ_c）ことになる。したがって、基板Ｗの表面全体がフ
ォトレジスト液Ｒによって覆われるようにするために
は、上記の飛散フォトレジスト液Ｒ_cの量を見込んで供
給時間Ｔ _SUを長くするか、あるいは同様にその量を見込
んでフォトレジスト液Ｒの流量を多くしておく必要があ
り、フォトレジスト液の使用量が極めて多くなるという
問題点がある。因みに、このフォトレジスト液などの塗
布液は、現像液やリンス液などの処理液に比較して非常
に高価であるので、飛散する不要な塗布液の量を少なく
することは半導体装置などの製造コストを低減する上で
非常に重要な課題である。

【００１４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、回転数制御を工夫することによって、
所望膜厚の塗布被膜を得るために供給する塗布液の量を
極めて少なくすることができる塗布液塗布方法を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、基板の表面に塗布液を供
給して所望膜厚の塗布被膜を形成する塗布液塗布方法で
あって、（ａ）基板を静止させた状態で、その表面の中
心付近に塗布液を供給する過程と、（ｂ）前記基板の回
転数を第１の回転数へと上げてゆく過程と、（ｃ）前記
基板の表面に供給された塗布液が前記第１の回転数によ
って拡がって前記基板の表面全体を覆う前に、前記基板
の回転数を所定の加速度で前記第１の回転数よりも高い
第２の回転数へと上げてゆく過程と、を順に実施するこ
とを特徴とするものである。

【００１６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の塗布液塗布方法において、前記過程（ｃ）を、
前記基板の表面に供給されて平面視でほぼ円形に拡がっ
ている塗布液の周囲から放射状に塗布液の流れが生じ始
める時点よりも後であって、かつ放射状に延びた塗布液
の流れが前記基板の周縁部に到達する時点よりも前に実
施することを特徴とするものである。

【００１７】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の塗布液塗布方法において、前記
基板の回転数が前記第１の回転数に到達した後、所定時
間その回転数を保持することを特徴とするものである。

【００１８】また、請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載の塗布液塗布方法において、前記塗布液の供給
を、前記第１の回転数へと上げてゆく前に停止すること
を特徴とするものである。

【００１９】また、請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載の塗布液塗布方法において、前記塗布液の供給
を、前記第１の回転数へと上げ始めた後に停止すること
を特徴とするものである。

【００２０】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。基板を静止させた状態でその表面に塗布液を供給し
（過程（ａ））、基板の回転数を第１の回転数へと上げ
てゆく（過程（ｂ））。そして、第１の回転数よりも高
い第２の回転数へと基板の回転数を上げてゆくことによ
り、塗布液の余剰分を振り切って基板の表面に所望膜厚
の塗布被膜を形成する（過程（ｃ））。しかし、上述し
たようにこれらの過程において、まず、円形状の塗布液
ＲのコアＲ_aから多数の細長いヒゲＲ_bが基板Ｗの周縁
部に向かって放射状に延び始め（図１５（ａ），（ｂ）
参照）、これらのヒゲＲ_bが基板Ｗの周縁部に到達（図
１５（（ｃ）参照）すると、これらを通って塗布液が基
板Ｗの周囲に飛散塗布液Ｒ_cとなって飛散する（図１５
（ｃ），（ｄ）参照）ので、不要な塗布液の量が極めて
多くなる。そこで、基板Ｗの表面に供給された塗布液が
第１の回転数によって拡がって基板Ｗの表面全体を覆う
前に、すなわち、図１５（ａ）に示すようにコアＲ_aが
円形状を保った状態から、図１５（ｅ）に示すようにコ
アＲ_aとヒゲＲ_bが相殺されて塗布液Ｒが基板Ｗの表面
全体を覆う前に、基板Ｗの回転数を第１の回転数よりも
高い第２の回転数へと所定の加速度で上げてゆく。

【００２１】例えば、上記の条件を満たす図１５（ｂ）
に示すコアＲ_aからヒゲＲ_bが延びた状態において、基
板の回転数を第１の回転数から〔これよりも高い〕第２
の回転数に所定の加速度で上げた場合について説明す
る。このように回転数を制御すると、塗布液は図４およ
び図５の模式図に示すような挙動をする。

【００２２】まず、従来例のように回転数が第１の回転
数のままである場合は、図４中にハッチングで示す領域
コアＲ_a／ヒゲＲ_bの状態から、二点鎖線で示すように
コアＲ_a／ヒゲＲ_bが基板Ｗの周縁部に向かって遠心力
により拡大／伸長する。その一方、回転数を第１の回転
数よりも高い第２の回転数に所定の加速度で上げてゆく
（加速してゆく）と、ヒゲＲ_bに慣性力、つまり回転方
向とは逆方向の力が作用する。このときに多数のヒゲＲ
_bの間から、新たな放射状の塗布液の流れ（以下、新た
なヒゲＲ_b’と称する）が生じて、多数のヒゲＲ_bの間
から多数の新たなヒゲＲ_b’が基板Ｗの周縁部に向かっ
て延び始める。

【００２３】また、これらのヒゲＲ_bおよび新たなヒゲ
Ｒ_b’には、上記のようにして慣性力が働くので、遠心
力と慣性力との合力により、図５に示すように周方向に
曲げられるようにその幅が拡大するとともに、遠心力に
よってその先端部が周縁部に向かって伸長し、コアＲ_a
の径も拡大することになる。

【００２４】その結果、図５に示すようにヒゲＲ_bおよ
び新たなヒゲＲ_b’は基板Ｗの周縁に向かって伸長する
だけでなく周方向にもその幅を拡大するので、ヒゲＲ_b
が基板Ｗの周縁部に達するまでにヒゲＲ_b間の隙間が、
新たなヒゲＲ_b’の発生も加わって急速に狭まり、塗布
液Ｒが基板Ｗの表面全体を覆うまでの時間（被覆所要時
間）を大幅に短縮することができる。被覆所要時間が短
いということは、塗布液Ｒの供給を開始してから、塗布
液Ｒが基板Ｗの全面を覆って供給が停止されるまでの時
間が短いことを意味する。換言すれば、上述したような
ヒゲＲ_b（および新たなヒゲＲ_b’）が基板Ｗの周縁部
に達してから塗布液Ｒの供給が停止されるまでの時間が
短くなり、それだけヒゲＲ_bを通って基板Ｗの周縁部か
ら飛散する塗布液Ｒの量が少なくなるので、所望膜厚の
塗布被膜を得るのに要する塗布液Ｒの量を少なくするこ
とができる。

【００２５】また、請求項２に記載の発明によれば、基
板の表面に供給されて平面視でほぼ円形の状態（コアＲ
_a）に拡がっている塗布液の周囲から放射状に塗布液の
流れが伸び始める時点、すなわち、図１５（ａ）に示す
状態から後であって、その放射状に延びた塗布液（ヒゲ
Ｒ_b）が基板の周縁部に達する前、すなわち、図１５
（ｃ）に示す状態となる前に、過程（ｃ）を行う、つま
り、基板の回転数を第１の回転数から所定の加速度で第
２の回転数へと上げ始めるので、ヒゲＲ_bおよび新たな
ヒゲＲ_b’に対して効果的に慣性力を与えて、その幅を
拡大することができ、基板の周縁部に到達したヒゲＲ_b
（および新たなヒゲＲ_b’）を通して飛散する塗布液の
量を少なくすることができる。

【００２６】また、請求項３に記載の発明によれば、基
板の回転数を第１の回転数で所定時間保持することによ
り、ヒゲＲ_b（および新たなヒゲＲ_b’）を基板の周縁
部に向けて直線的に伸長させることになる。次いで、基
板の回転数を第２の回転数へと所定の加速度で上げてゆ
くことにより、直線的に基板の周縁部に延び始めたヒゲ
Ｒ_b（および新たなヒゲＲ_b’）に対して効果的に慣性
力を与えてそれらの幅を周方向に急速に拡大することが
できる。したがって、基板の周縁部に到達したヒゲＲ_b
（および新たなヒゲＲ_b’）を通して飛散する塗布液の
量を少なくすることができる。

【００２７】また、請求項４に記載の発明によれば、基
板が静止した状態で塗布液の供給を開始し、基板の回転
数を第１の回転数へと上げてゆく前に停止するスタティ
ック法による塗布液塗布方法であっても、その後に基板
の回転数を第２の回転数へと所定の加速度で上げてゆく
ことにより、ヒゲＲ_b（および新たなヒゲＲ_b’）の周
方向の幅を拡大することができて、基板の周縁部に到達
したヒゲＲ_b（および新たなヒゲＲ_b’）を通して飛散
する塗布液の量を少なくすることができる。

【００２８】また、請求項５に記載の発明によれば、基
板が静止した状態で塗布液の供給を開始し、基板の回転
数を第１の回転数へと上げ始めた後に停止するスタミッ
ク法（ダイナミック法と上記スタティック法とを組み合
わせたような方法）による塗布液塗布方法であっても、
その後に基板の回転数を第２の回転数へと所定の加速度
で上げてゆくことにより、ヒゲＲ_b（および新たなヒゲ
Ｒ_b’）の周方向の幅を拡大することができて、基板の
周縁部に到達したヒゲＲ_b（および新たなヒゲＲ_b’）
を通して飛散する塗布液の量を少なくすることができ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。図１は、本発明方法に基づく回転数
制御を行なう回転式基板塗布装置を示す縦断面図であ
る。

【００３０】図中、符号１０は、吸引式スピンチャック
であって基板Ｗをほぼ水平姿勢で吸着支持するものであ
る。この吸引式スピンチャック１０は、中空の回転軸１
１を介して回転モータ１２によって回転駆動される。吸
引式スピンチャック１０の周囲には、塗布液であるフォ
トレジスト液などの飛散を防止するための飛散防止カッ
プ１３が配置されている。また、図示しない搬送手段が
未処理の基板Ｗを吸引式スピンチャック１０に載置した
り、吸引式スピンチャック１０から処理済みの基板Ｗを
受け取る際には、図示しない昇降手段が回転軸１１と飛
散防止カップ１３とを相対昇降させることによって、吸
引式スピンチャック１０を飛散防止カップ１３の上方へ
と移動させる（図中の二点鎖線）。

【００３１】飛散防止カップ１３は、上カップ１４と、
円形整流板１５と、下カップ１７等から構成されてい
る。上カップ１４は、上部に開口部１４ａと、基板Ｗの
回転によるフォトレジスト液などの飛沫を下方へ案内す
る傾斜面１４ｂとを有する。

【００３２】円形整流板１５は、開口部１４ａから流入
して基板Ｗの周縁に沿って流下する気流を下カップ１７
に整流して案内するとともに、上カップ１４の傾斜面１
４ｂによって下方に案内されたフォトレジスト液などの
飛沫をこの気流に乗せて下カップ１７に案内する。

【００３３】下カップ１７の底部には、排液口１７ａが
配設されている。この排液口１７ａは、排液タンク１７
ｂに接続されており、回転振り切り後のフォトレジスト
液などを回収するようになっている。下カップ１７の底
部には、さらにカップ排気口１７ｃが配設されている。
このカップ排気口１７ｃは、排気ポンプ１７ｄに接続さ
れており、飛散防止カップ１３内に滞留する霧状のフォ
トレジスト液などを空気とともに吸引して排気するよう
になっている。

【００３４】円形整流板１５の内側には、基板Ｗの裏面
に回り込んだフォトレジスト液や付着したミストを除去
するための洗浄液を基板Ｗの裏面に向けて吐出するため
のバックリンスノズル２０が配設されている。このバッ
クリンスノズル２０には、管継手１８と供給配管１８ａ
を介して洗浄液供給部１８ｂから洗浄液が供給されるよ
うになっている。なお、後述する塗布処理を示すタイム
チャートでは省略しているが、フォトレジスト液やその
ミストが基板Ｗの裏面に付着することを防止するため
に、このバックリングノズル２０から洗浄液を基板Ｗの
裏面に供給することが好ましい。

【００３５】さらに、飛散防止カップ１３の開口部１４
ａの上方であって、基板Ｗのほぼ回転中心の上方には、
フォトレジスト液を吐出する吐出ノズル３０が配設され
ている。また、吐出ノズル３０へフォトレジスト液を所
定量だけ供給する図示しない塗布液供給手段と、吸引式
スピンチャック１０と飛散防止カップ１３とを相対昇降
する図示しない昇降手段と、回転モータ１２とは、制御
部５０によって制御されるように構成されている。な
お、制御部５０は、メモリ５１に格納された、後述する
タイムチャートに応じたプログラムによって上記各部の
制御を行なうようになっている。

【００３６】＜スタティック法＞次に、図２のタイムチ
ャートおよび図３〜図１０の模式図を参照して、基板Ｗ
を静止させた状態でフォトレジスト液の供給を完了する
『スタティック法』によるフォトレジスト液の塗布処理
について説明する。なお、このタイムチャートに相当す
るプログラムは、図１に示したメモリ５１に格納されて
制御部５０によって実行される。また、処理対象の基板
Ｗは、既に吸引式スピンチャック１０に載置されて吸着
保持され、さらに基板Ｗの中心付近の上方には、既に吐
出ノズル３０が位置しているものとする。また、図３〜
図１０の模式図では、簡略的に基板Ｗを円形で表し、フ
ォトレジスト液をハッチングした領域で表している。

【００３７】まず、基板Ｗを吸引式スピンチャック１０
に吸着保持させただけの状態、つまり回転モータ１２を
回転駆動することなく基板Ｗを静止させた状態で、ｔ_S
時点において吐出ノズル３０からフォトレジスト液を一
定流量で供給開始する。また、この時点ｔ_Sから予め設
定されている供給時間Ｔ_SUだけフォトレジスト液の供給
が継続されるようになっている。この間、基板Ｗの表面
に供給されたフォトレジスト液Ｒは、図３中に円形状の
実線および円形状の点線で示すように自重でその径を拡
げつつ同心円状に拡大し、基板Ｗの中心付近に平面視で
円形状の塊Ｒ_a（以下、これをコアＲ_aと称する）とな
って存在している。

【００３８】フォトレジスト液Ｒの供給開始時点ｔ_Sか
ら供給時間Ｔ_SUが経過すると（時点ｔ_E）、吐出ノズル
３０からのフォトレジスト液Ｒの供給を停止する。な
お、時点ｔ_Sから時点ｔ_Eが本発明の過程（ａ）に相当
する。さらにフォトレジスト液Ｒの供給を停止するとと
もに時点ｔ₁（＝ｔ_E）にて回転モータ１２の回転駆動
を開始して、ｔ₂時点において基板Ｗの回転数が第１の
回転数Ｒ３（例えば、１，０００ｒｐｍ）に到達するよ
うに加速する。なお、この時点ｔ₁から時点ｔ₂までが
本発明の過程（ｂ）に相当する。

【００３９】この加速時間（ｔ₁〜ｔ₂）は、例えば、
８インチ径の基板Ｗの場合で０．１ｓｅｃ程度が好まし
い。また、第１の回転数Ｒ３による基板Ｗの回転駆動
は、ｔ ₂時点からｔ₃時点まで継続される。その継続時
間（ｔ₂〜ｔ₃）は、例えば、８インチ径の基板Ｗの場
合で０．１ｓｅｃ〜０．２ｓｅｃ程度が好ましい。つま
り、基板Ｗの回転駆動を開始してから時間Ｔ_a’（例え
ば、０．１〜０．３ｓｅｃ程度であり、以下、回転数切
換開始時間と称する）内に基板Ｗの回転数を上げてゆく
と、後述するようにヒゲＲ_aおよび新たなヒゲＲ_b’に
対して効果的に慣性力を与えることができる。

【００４０】なお、上記の回転数切換開始時間Ｔ_a’
は、後述するヒゲＲ_aが第１の回転数Ｒ３により伸長
し、基板の周縁部に到達するまでの時間（到達時間）内
となるように設定することが好ましい。例えば、基板の
サイズが８インチである場合、その到達時間は、実験に
より約０．５ｓｅｃであることが判明している。

【００４１】このときコアＲ_aは暫くの間は円形状を保
っているが、その後つぎのように大きくその形状を変え
てゆく。つまり、この円形状のコアＲ_aの円周部から基
板Ｗの周縁部に向かって多数の細長いフォトレジスト液
Ｒの流れＲ_b（以下、これをヒゲＲ_bと称する）が放射
状に延び始める（図３中に示す放射状の点線）。この多
数のヒゲＲ_bは、基板Ｗの回転数を第１の回転数Ｒ３に
保持する間、遠心力によってコアＲ_aの径の拡大ととも
に基板Ｗの周縁部に向かって直線的に延び続けるが、ヒ
ゲＲ_bはコアＲ_aより半径が大きいことから遠心力がよ
り大きく加わるので、コアＲ_aの径の拡大よりも速く基
板Ｗの周縁部に向かって延びることになる（図４中の実
線および二点鎖線）。さらに、コアＲ_aから新たな放射
状のフォトレジスト液Ｒの流れＲ_b’（以下、新たなヒ
ゲＲ_b’と称する）が生じて、多数のヒゲＲ_bの間から
新たなヒゲＲ_b’（図４中の二点鎖線）が基板Ｗの周縁
部に向かって延び始める。

【００４２】そこで、フォトレジスト液Ｒが基板Ｗの表
面全体を覆う前、より具体的には直線的に延びてゆくヒ
ゲＲ_bおよび新たなヒゲＲ_b’が基板Ｗの周縁部に到達
する前に、基板Ｗの回転数を上記の第１の回転数Ｒ３
（１，０００ｒｐｍ）よりも高い第２の回転数Ｒ４に上
げてゆく。なお、具体的な回転制御としては制御部５０
が、回転モータ１２の回転数を時間ｔ₃から時間ｔ₄の
短い時間Ｔ_b（以下、回転数切換時間と称する）内に、
第１の回転数Ｒ３から第２の回転数Ｒ４に向けて急激に
上げてゆく。この第２の回転数Ｒ４としては、例えば、
３，０００ｒｐｍである。また、その回転数切換時間Ｔ
_b（＝ｔ₃〜ｔ₄）は、例えば、約０．０７ｓｅｃであ
る。なお、上記の時間ｔ₃から時間ｔ₄が本発明におけ
る過程（ｃ）に相当する。

【００４３】このように基板Ｗの回転数を回転数切換時
間Ｔ_b内に第１の回転数Ｒ３から第２の回転数Ｒ４に急
激に上げることにより、基板Ｗの周縁部に向かって直線
的に延びてゆくはずのヒゲＲ_bおよび新たなヒゲＲ_b’
に慣性力、つまり回転方向（図５の矢印）とは逆方向の
力が作用することになる。したがって、遠心力と慣性力
との合力によりヒゲＲ_bおよび新たなヒゲＲ_b’は、図
５および図６に示すように周方向に曲げられるようにそ
の幅を拡大するとともに、遠心力によってその先端部が
基板Ｗの周縁部に向かって伸長する。さらに、これに伴
ってコアＲ_aの径も拡大することになる。

【００４４】そして、図７に示すように、多数のヒゲＲ
_bおよび多数の新たなヒゲＲ_b’の先端部が基板Ｗの周
縁部に到達すると、それらを通って基板Ｗの周縁部にフ
ォトレジスト液Ｒが飛散する（以下、飛散フォトレジス
ト液Ｒ_cと称する）。しかしながら、加速度によりヒゲ
Ｒ_bおよび新たなヒゲＲ_b’が周方向に曲げられている
ので、基板Ｗの周縁部に向かって拡大／伸長していくコ
アＲ_a／新たなヒゲＲ _b’／ヒゲＲ_bが一体となって基
板Ｗの表面全体が覆われるまでの時間（被覆所要時間）
が従来に比較して大幅に短縮される（図７〜図９）。こ
のような作用を生じさせた後、基板Ｗの回転数をｔ₅時
点まで第２の回転数Ｒ４に保持することによって、図１
０に示すように基板Ｗの表面全体を覆っているフォトレ
ジスト液Ｒのうち余剰分（余剰フォトレジスト液Ｒ_d）
を振り切って、基板Ｗの表面に所望膜厚のフォトレジス
ト被膜Ｒ’を形成することができる。

【００４５】このように静止した状態の基板Ｗにフォト
レジスト液Ｒを供給した後に、基板Ｗを第１の回転数Ｒ
３で回転させ、基板Ｗの表面全体がフォトレジスト液Ｒ
によって覆われる前に、具体的には、基板Ｗの回転を開
始した時点ｔ₁から回転数切換開始時間Ｔ_a’後に、第
１の回転数Ｒ３よりも高い第２の回転数４に回転数を上
げ始め、その回転上昇を短い回転数切換時間Ｔ_b内に完
了、つまり所定の加速度をもって回転数を上げてゆくこ
とにより、被覆所要時間を大幅に短縮することができ
る。したがって、ヒゲＲ_bおよび新たなヒゲＲ_b’が基
板Ｗの周縁部に到達してから、基板Ｗの表面全体をフォ
トレジスト液Ｒが覆い尽くすまでの時間が短くなるの
で、ヒゲＲ_bおよび新たなヒゲＲ_b’を通して基板Ｗの
周囲に放出・飛散するフォトレジスト液Ｒの量を少なく
することができる。その結果、所望膜厚のフォトレジス
ト被膜Ｒ’を形成するのに要するフォトレジスト液Ｒの
量を極めて少なくすることができる。

【００４６】なお、上記の説明では、時点ｔ_sから供給
開始したフォトレジスト液Ｒを、基板Ｗの回転数を第１
の回転数Ｒ３に上げ始める時点ｔ₁（＝ｔ_E）で同時に
供給停止するようにしたが、図２に括弧書きで示すよう
に、時点ｔ_sから供給開始したフォトレジスト液Ｒを、
基板Ｗの回転を開始する時点ｔ₁よりも前の時点
（ｔ _E）において供給停止するようにしてもよい。

【００４７】＜スタミック法＞次に、基板を静止させた
状態でフォトレジスト液を供給開始し、基板の回転を開
始した後にフォトレジスト液を供給停止する、ダイナミ
ック法と上記のスタティック法とを組み合わせたような
スタミック法によるフォトレジスト液の塗布処理につい
て、図１１のタイムチャートを参照して説明する。な
お、第１の回転数Ｒ３および第２の回転数Ｒ４、回転数
切換開始時間Ｔ_a’と回転数切換時間Ｔ_bなどは、上記
の＜スタティック法＞で挙げたものと同様である。

【００４８】まず、基板Ｗを吸引式スピンチャック１０
に吸着保持させた状態で、回転モータ１２を回転駆動す
ることなく、ｔ_S時点において吐出ノズル３０からフォ
トレジスト液を一定流量で供給開始する。このフォトレ
ジスト液Ｒの供給は、この時点ｔ_Sから予め設定された
供給時間Ｔ_SUの間だけ継続される。

【００４９】そして、フォトレジスト液Ｒの供給を継続
しつつ、時点ｔ₁において回転モータ１２の回転駆動を
開始し、時点ｔ₂において基板Ｗの回転数が第１の回転
数Ｒ３に到達するように加速する。この例では、静止し
た状態から第１の回転数Ｒ３への加速途中のｔ_E時点に
おいてフォトレジスト液Ｒの供給を停止するように、予
め供給時間Ｔ_SUが設定されている。なお、フォトレジス
ト液Ｒの供給を停止するのは、上記の例に限定されるも
のではなく基板Ｗの回転を開始した後であれば種々の時
点に設定することができる。例えば、図中に括弧書きで
示すように、基板Ｗの回転数が第１の回転数Ｒ３に到達
して一定時間が経過した時点（ｔ_E）においてその供給
を停止するようにしてもよい。この場合、当然のことな
がら、フォトレジスト液を供給する時間が供給時間Ｔ_SU
よりも供給時間（Ｔ_SU）の方が長くなることから、吐出
ノズル３０よりフォトレジスト液を供給する際の流量は
小さく設定される。

【００５０】なお、上記の時点ｔ_Sから時点ｔ_Eが本発
明の過程（ａ）に相当し、時点ｔ₁から時点ｔ₂が本発
明の過程（ｂ）に相当する。

【００５１】そして、基板Ｗの回転駆動が開始された時
点ｔ₁から、静止した状態で基板Ｗに供給開始されたフ
ォトレジスト液が第１の回転数Ｒ３によって拡がってそ
の表面全体を覆う前に、具体的には時点ｔ₃から時点ｔ
₄の間に基板Ｗの回転数を第１の回転数Ｒ３から所定の
加速度をもって第２の回転数Ｒ４へと上げてゆく。な
お、第１の回転数Ｒ３から第２の回転数Ｒ４へと急激に
回転数を上げるには、＜スタティック法＞において述べ
たように回転数切換時間Ｔ_b内に完了することが好まし
い。また、上記の時点ｔ₃から時点ｔ₄は、本発明の過
程（ｃ）に相当する。

【００５２】上記の＜スタティック法＞において既に述
べたように、第１の回転数Ｒ３から第２の回転数Ｒ４へ
基板Ｗの回転数を上げてゆく過程では、フォトレジスト
液Ｒに同様の作用が生じる。つまり、第１の回転数Ｒ３
によってコアＲ_aから基板Ｗの周縁部に向かって直線的
に伸長している多数のヒゲＲ_bおよび多数の新たなヒゲ
Ｒ_b’に対して慣性力を与えることができ、それらの幅
を周方向に拡げることができる。したがって、被覆所要
時間を大幅に短縮することができ、ヒゲＲ_bおよびヒゲ
Ｒ_b’が基板Ｗの周縁部に到達してから、基板Ｗの表面
全体をフォトレジスト液Ｒが覆い尽くすまでの時間が短
くなるので、ヒゲＲ_bおよび新たなヒゲＲ_b’を通して
基板Ｗの周囲に放出・飛散するフォトレジスト液Ｒの量
を少なくすることができる。その結果、所望膜厚のフォ
トレジスト被膜Ｒ’を形成するのに要するフォトレジス
ト液Ｒの量を極めて少なくすることができる。

【００５３】なお、上述した＜スタティック法＞および
＜スタミック法＞の例では、第１の回転数Ｒ３（１，０
００ｒｐｍ）から第２の回転数Ｒ４（３，０００ｒｐ
ｍ）へ基板Ｗの回転数を切り換えるのに要する回転数切
換時間Ｔ_bが約０．０７ｓｅｃであるので、加速度とし
ては約２８，７５１ｒｐｍ／ｓｅｃである。この加速度
によりヒゲＲ_bおよび新たなヒゲＲ_b’に慣性力を与え
て被覆所要時間を短縮することから、上記の加速度は大
きい方が好ましい。しかしながら、加速度が大きすぎる
と逆に被覆所要時間が長くなり、不要なフォトレジスト
液が増大することが実験によって判明している。そこ
で、基板Ｗとして８インチ径のものを採用し、フォトレ
ジスト液として住友化学製ｉ線レジストＰＦＩを採用し
て種々の実験を行った結果、加速度が７，５００〜５
０，０００ｒｐｍ／ｓｅｃの範囲で被覆所要時間を短縮
できることがわかった。したがって、上述したように第
１の回転数Ｒ３から第２の回転数Ｒ４へ回転数を切り換
えるには、この範囲の加速度で行うことが好ましい。

【００５４】＜変形例１＞上述した二つの塗布方法で
は、いずれも静止した状態の基板の回転数を第１の回転
数Ｒ３に上げた後、所定時間だけその回転数を保持する
ようにした。具体的には、図２および図１１のｔ₂から
ｔ₃までの間、第１の回転数Ｒ３を保持するようにし
た。その回転数の保持は、図４の模式図に示すようにコ
アＲ_aから基板Ｗの周縁部に向けてヒゲＲ_bおよび新た
なヒゲＲ_b’を直線的に伸長させ、その後の加速により
周方向に慣性力を与えるためである。しかしながら、第
１の回転数Ｒ３へ回転数を上げてゆく際にもヒゲＲ_bは
少なからず発生するので、その回転数を保持することな
く第２の回転数Ｒ４へ加速してもヒゲＲ_bを発生させる
ことができ慣性力を与えることができる。したがって、
第１の回転数Ｒ３の保持は必須ではなく、図１２に示す
ように回転数を制御してもよい。

【００５５】つまり、基板Ｗの回転数を第１の回転数Ｒ
３に上げてゆき、第１の回転数Ｒ３に到達した時点ｔ₂
において、即座に第２の回転数Ｒ４へと回転数を上げて
ゆく。このようにしても第１の回転数Ｒ３で発生したヒ
ゲＲ_bを周方向に曲げることができ、上記のような効果
を得ることができる。

【００５６】なお、このタイムチャート中における供給
時間Ｔ_SUは『スタティック法』によるフォトレジスト液
の供給タイミングを示し、供給時間（Ｔ_SU）は『スタミ
ック法』による供給タイミングを示している。

【００５７】＜変形例２＞上記の＜スタティック法＞お
よび＜スタミック法＞による塗布処理においては、第１
の回転数Ｒ３および第２の回転数Ｒ４の二段階で回転数
を上げてゆく回転数制御を例に採って説明したが、本発
明はこのような回転数制御に限定されるものではない。

【００５８】つまり、図１２中に点線で示すようにフォ
トレジスト液が供給された基板を第１の回転数Ｒ３で回
転駆動した後、上述した第２の回転数Ｒ４よりも高い第
２の回転数（Ｒ５）に回転数を上げてゆき、その後に回
転数Ｒ４に回転数を下げて、３段階に回転数を制御して
所望膜厚のフォトレジスト被膜を形成するようにしても
よい。この場合には、放射状に延びたヒゲＲ_bおよび新
たなヒゲＲ_b’に対してより大きな慣性力を与えること
ができ、それらの幅をより速く周方向に拡大することが
できる。したがって、被覆所要時間をさらに短くするこ
とができ、不要なフォトレジスト液の量をさらに少なく
することが可能である。よって、所望膜厚のフォトレジ
スト被膜を形成するのに要するフォトレジスト液の量を
極めて少なくすることができる。

【００５９】また、フォトレジスト液が供給された基板
を第１の回転数Ｒ３で回転駆動した後、上述した第２の
回転数Ｒ４よりも低い第２の回転数（Ｒ６）に回転数を
上げてゆき、その後に回転数Ｒ４に回転数を上げて所望
膜厚のフォトレジスト被膜を得るようにしてもよい。こ
の場合には、放射状に延びたヒゲＲ_bおよび新たなヒゲ
Ｒ_b’が遠心力によって基板の周縁部に到達する時間を
抑えることができ、フォトレジスト液が飛散する量を抑
制することができる。したがって、不要なフォトレジス
ト液の量をさらに少なくすることができる。

【００６０】なお、上述した説明では、塗布液としてフ
ォトレジスト液を例に採って説明したが、本発明はＳＯ
Ｇ液やポリイミド樹脂などの塗布液であっても適用可能
である。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、静止した状態の基板表面に供
給された塗布液が第１の回転数によって拡がって基板の
表面全体を覆う前に、基板の回転数を所定の加速度で第
２の回転数へと上げてゆくことにより、同心円状の塗布
液から放射状に延びた塗布液の流れの間に、新たな塗布
液の流れを生じさせることができるとともに、各塗布液
の流れに慣性力を与えることができ、各放射状の塗布液
の流れの間の隙間を急速に狭めることができる。その結
果、放射状の塗布液の流れを通して基板の周囲に飛散す
る塗布液の量を少なくすることができる。これにより現
像液やリンス液などの処理液に比較して高価な塗布液の
量を少なくすることができるので、半導体装置などの製
造コストを低減するとともにスループットを向上させる
ことができる。

【００６２】また、請求項２に記載の発明によれば、基
板の表面に供給されて平面視でほぼ円形状に拡がってい
る塗布液の周囲から放射状に塗布液の流れが生じ始める
時点よりも後であって、かつ放射状に伸び始めた塗布液
の流れが基板の周縁に達する時点よりも前に、基板の回
転数を第１の回転数から第２の回転数へと上げ始めるこ
とにより放射状に伸び始めた塗布液の流れに効果的に慣
性力を与えて、その幅を拡大することができる。したが
って、基板の周縁部に到達した塗布液の流れを通して飛
散する塗布液の量をより一層少なくすることができる。
その結果、所望膜厚の塗布被膜を得るに要する塗布液の
量を少なくすることができる。

【００６３】また、請求項３に記載の発明によれば、第
１の回転数を所定時間保持することにより、放射状の塗
布液の流れを基板の周縁部に向けて直線的に延ばし、そ
の後に基板の回転数を第２の回転数へと上げることによ
り、それらの周方向の幅を効果的に拡大することができ
る。したがって、基板の周縁部に到達した放射状の塗布
液の流れを通して周囲に飛散する塗布液の量を少なくす
ることができ、所望膜厚の塗布被膜を得るのに要する塗
布液の量を少なくすることができる。

【００６４】また、請求項４に記載の発明によれば、基
板が静止した状態で塗布液の供給を完了するスタティッ
ク法による塗布液塗布方法であっても請求項１と同等の
効果を得ることができる。

【００６５】また、請求項５に記載の発明によれば、基
板が静止した状態で塗布液の供給を開始し、基板が第１
の回転数により回転を開始した後にその供給を完了す
る、ダイナミック法と上記のスタティック法とを組み合
わせたような塗布液塗布方法（スタミック法）であって
も請求項１と同じ効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用した回転式基板塗布装置の縦
断面図である。

【図２】スタティック法によるフォトレジスト液塗布方
法を示すタイムチャートである。

【図３】フォトレジスト液の挙動を示す模式図である。

【図４】フォトレジスト液の挙動を示す模式図である。

【図５】フォトレジスト液の挙動を示す模式図である。

【図６】フォトレジスト液の挙動を示す模式図である。

【図７】フォトレジスト液の挙動を示す模式図である。

【図８】フォトレジスト液の挙動を示す模式図である。

【図９】フォトレジスト液の挙動を示す模式図である。

【図１０】フォトレジスト液の挙動を示す模式図であ
る。

【図１１】スタミック法によるフォトレジスト液塗布方
法を示すタイムチャートである。

【図１２】フォトレジスト液塗布方法の変形例を示すタ
イムチャートである。

【図１３】従来例に係る回転式基板塗布装置の要部を示
す図である。

【図１４】従来例に係る塗布液塗布方法を示すタイムチ
ャートである。

【図１５】従来例に係る塗布液塗布方法の説明に供する
図である。

【符号の説明】

１０ … 吸引式スピンチャック１３ … 飛散防止カップ３０ … 吐出ノズル５０ … 制御部５１ … メモリＷ … 基板Ｒ … フォトレジスト液（塗布液）Ｒ_a … コア（円形状の塗布液）Ｒ_b … ヒゲ（放射状の塗布液の流れ）Ｒ_b’ … 新たなヒゲ（放射状の塗布液の流れ）Ｒ_c … 飛散フォトレジスト液Ｒ_d … 余剰フォトレジスト液Ｒ３ … 第１の回転数Ｒ４，（Ｒ５），（Ｒ６） … 第２の回転数Ｔ_a’ … 回転数切換開始時間Ｔ_b … 回転数切換時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05D 1/40 B05C 11/08 G03F 7/16 502 G03F 7/30 502 H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面に塗布液を供給して所望膜厚
の塗布被膜を形成する塗布液塗布方法であって、（ａ）基板を静止させた状態で、その表面の中心付近に
塗布液を供給する過程と、（ｂ）前記基板の回転数を第１の回転数へと上げてゆく
過程と、（ｃ）前記基板の表面に供給された塗布液が前記第１の
回転数によって拡がって前記基板の表面全体を覆う前
に、前記基板の回転数を所定の加速度で前記第１の回転
数よりも高い第２の回転数へと上げてゆく過程と、を順に実施することを特徴とする塗布液塗布方法。
【請求項２】請求項１に記載の塗布液塗布方法におい
て、前記過程（ｃ）を、前記基板の表面に供給されて平
面視でほぼ円形に拡がっている塗布液の周囲から放射状
に塗布液の流れが生じ始める時点よりも後であって、か
つ放射状に延びた塗布液の流れが前記基板の周縁部に到
達する時点よりも前に実施することを特徴とする塗布液
塗布方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の塗布液
塗布方法において、前記基板の回転数が前記第１の回転
数に到達した後、所定時間その回転数を保持することを
特徴とする塗布液塗布方法。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の塗布液塗布方法において、前記塗布液の供給を、前
記第１の回転数へと上げてゆく前に停止することを特徴
とする塗布液塗布方法。
【請求項５】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の塗布液塗布方法において、前記塗布液の供給を、前
記第１の回転数へと上げ始めた後に停止することを特徴
とする塗布液塗布方法。