JP3315609B2 - 塗布液塗布方法 - Google Patents

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塗布液塗布方法に係り、特に静
止させた状態の基板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４を参照して説明する。図４は、回転式基板塗布装置
の要部を示す図である。この装置は、基板Ｗをほぼ水平
姿勢で吸着支持して回転させる吸引式スピンチャック１
０と、そのほぼ回転中心の上方に、塗布液であるフォト
レジスト液Ｒ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】上記のように構成された装置を利用する従
来例に係るフォトレジスト液塗布方法では、例えば、図
５のタイムチャートに示すように回転数制御を行って基
板Ｗの表面に所望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に吸着支持させただけで回転させることなく
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Ｒの供給を開始する。そして、その
状態でフォトレジスト液Ｒの供給を継続し、ｔ_E 時点に
おいて吐出ノズル３０からのフォトレジスト液Ｒの供給
を停止する。

【０００５】このようにしてフォトレジスト液Ｒの供給
を完了した後に、図示しないモータによって基板Ｗを回
転数Ｒ１（例えば、９００ｒｐｍ）で低速回転させて、
フォトレジスト液Ｒを基板Ｗのほぼ表面全体に拡散させ
る。その後、基板Ｗの回転数を現在の回転数Ｒ１よりも
高い回転数Ｒ２（例えば、３，０００ｒｐｍ）に上げて
この高速回転を所定時間保持することにより、基板Ｗの
表面に供給された余剰のフォトレジスト液Ｒを振り切っ
て、基板Ｗの表面に所望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。フォトレジスト被膜の膜厚を
調整するには、図５中に点線で示すように、主として回
転数Ｒ２を低くして厚い膜厚の被膜を形成したり、回転
数Ｒ２を高くして薄い膜厚の被膜を形成するようになっ
ている。なお、上記のように基板Ｗを静止させた状態で
フォトレジスト液Ｒの供給を開始し、その状態で供給を
停止するフォトレジスト液の供給方法は、『スタティッ
ク法』とも呼ばれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来例に係るフォトレジスト液塗布方法には次
のような問題点がある。図５中のｔ_S 時点でフォトレジ
スト液Ｒを供給開始し、ｔ_E 時点でその供給を停止する
までの過程においては、基板Ｗの表面中心付近に供給さ
れたフォトレジスト液Ｒが平面視ほぼ円形状を保ったま
ま、供給され続けるフォトレジスト液Ｒにより拡がって
同心円状にその径を拡大してゆく。

【０００７】しかしながら、その後、基板Ｗを回転数Ｒ
１で低速回転させ始めると、フォトレジスト液Ｒが半径
方向に均等に拡がらず、図６の模式図に示すように、基
板Ｗの回転中心付近に存在するフォトレジスト液Ｒの円
形状の塊Ｒ_a （以下、これをコアＲ_a と称する）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）が延
び始める。さらに遠心力によりコアＲ_a の径が拡大する
とともに、各ヒゲＲ_b の各々の幅が拡大して多数のヒゲ
Ｒ_b 同士の間の未塗布領域がフォトレジスト液Ｒによっ
て埋められてゆき、ついには基板Ｗの表面全体がフォト
レジスト液Ｒによって覆われる。

【０００８】回転数Ｒ１の過程では、上記のようなフォ
トレジスト液Ｒの挙動により基板Ｗの表面全体が覆われ
るが、そのとき各ヒゲＲ_b が基板Ｗの周縁部に到達する
と、基板Ｗ上のフォトレジスト液Ｒの多くはヒゲＲ_b を
通して基板Ｗの周辺に放出・飛散することになる。その
ため、基板Ｗの表面全体をフォトレジスト液Ｒで覆うた
めには、各ヒゲＲ_b を通して周囲に飛散するフォトレジ
スト液Ｒの量を予め見込んでおき、その分多めにフォト
レジスト液Ｒを供給しておかなければならない。これは
フォトレジスト液Ｒの供給量が少ないと、各ヒゲＲ_b 間
の未塗布領域がフォトレジスト液Ｒにより埋まらないの
で、基板Ｗの回転数を回転数Ｒ２に切り換えても、膜厚
均一性が良好なフォトレジスト被膜を形成することがで
きないからである。

【０００９】このように従来例に係るフォトレジスト液
塗布方法によれば、基板Ｗ上に均一な膜厚のフォトレジ
スト被膜を形成するためには多量のフォトレジスト液を
供給しなければならないので、極めてフォトレジスト液
の利用効率が悪いという問題点がある。フォトレジスト
液は、半導体デバイスの製造工程において利用される現
像液やリンス液などの処理液に比較して非常に高価なも
のであるので、フォトレジスト液の飛散量を抑えてフォ
トレジスト液の利用効率を高めることは半導体デバイス
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。

【００１０】加えて最近では、半導体デバイスの製造工
程で使用される半導体ウエハが大口径化する動きがあ
り、フォトレジスト液の使用量をできるだけ抑えつつも
良好な膜厚均一性を有するフォトレジスト被膜を形成す
るという技術的課題の達成は急務になっている。例え
ば、最近では、８インチ（約２００ｍｍ）径の基板より
も更に大口径の３００ｍｍ径の基板を採用しようとする
動きがあるが、このような大口径の基板を処理する場合
には上記の問題に加えて以下のような問題が生じる。

【００１１】つまり、上述した図５のタイムチャートの
如く回転数を制御して３００ｍｍ径などの大口径基板を
処理すると、その表面に形成されるフォトレジスト被膜
の膜厚均一性が大幅に低下するという問題が生じる。基
板Ｗを回転駆動してフォトレジスト被膜を形成する際に
は、基板Ｗの径が大きくなったことにより周縁部の乱流
が顕著に発生し、そのため基板Ｗの中心部から周縁部に
フォトレジスト液が拡がってゆく際に生じる溶媒の不均
一な揮発が膜厚均一性を大幅に低下させる主たる要因で
ある。

【００１２】そこで、乱流の発生を抑制して膜厚均一性
を確保するためには、基板Ｗの回転数を小さくせざるを
得ない。例えば、上記の例で説明すると、回転数Ｒ１を
従来の９００ｒｐｍから７００ｒｐｍに、回転数Ｒ２を
従来の３，０００ｒｐｍから１，５００ｒｐｍに小さく
する。このように回転数Ｒ１，Ｒ２を小さくすると、乱
流を抑制できるので膜厚均一性を良好にすることが可能
である一方、当然のことながら回転駆動により振り切ら
れるフォトレジスト液の量が少なくなるので、形成され
るフォトレジスト被膜の膜厚が厚くなり、所望膜厚のフ
ォトレジスト被膜、特に薄い被膜を形成することが困難
になっている。

【００１３】そこで、膜厚均一性を良好に保ちつつ所望
する膜厚のフォトレジスト被膜を得るために、所望膜厚
に応じてフォトレジスト液の粘度を調整する手法が提案
されている（例えば、０．１ｃｐ単位で粘度を調整す
る）。つまり、低粘度のフォトレジスト液を供給するこ
とで、膜厚の薄い被膜をも形成できるようにするのであ
る。しかしながら、このような手法で調整可能な膜厚の
範囲には限度があるので、やはり回転数Ｒ１，Ｒ２の大
きさを変えて膜厚を調整する必要があるが、上述したよ
うに大口径の基板には乱流に起因する膜厚不均一の問題
があるので、従来可能であった範囲にわたって回転数Ｒ
１，Ｒ２を大きく調整することができず、その結果、膜
厚均一性を良好に保ちつつフォトレジスト被膜の膜厚を
調整可能な範囲が狭くなるという問題がある。

【００１４】なお、提案されているようにフォトレジス
ト液の粘度を変えることによって膜厚を調整する手法を
実現するためには、所望膜厚に応じた量の溶媒を一定粘
度のフォトレジスト液に混合するための溶媒混合機構が
必要なことや、あるいは種々の粘度のフォトレジスト液
を予め用意しておき、膜厚に応じて供給するフォトレジ
スト液を切り換えるフォトレジスト液切換機構が必要に
なっていずれにしても装置およびその制御が極めて複雑
化する等の問題があるので、大口径基板を処理するため
の現実的な方法であるとは言い難い。

【００１５】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塗
布液の利用効率を向上させるとともに、高速回転時間を
調整することによって大口径の基板であっても膜厚均一
性を良好に保ちつつも膜厚調整可能な範囲を広くするこ
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。

【００１６】

【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、本発明は、基板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
静止させた状態で前記基板の表面中心付近に塗布液の供
給を開始するとともに、その供給を停止する過程と、
（ｂ）前記基板を第１の回転数で低速回転させる過程
と、（ｃ）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、（ｄ）前記基板を第２の回転数よりも低い第３の回
転数で回転させて塗布被膜を形成する過程とをその順に
実施し、基板を第２の回転数で高速回転させる時間を調
整して、前記塗布被膜の膜厚を調整するようにしたこと
を特徴とするものである。

【００１７】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。すなわち、
基板を静止させた状態で塗布液を基板の表面中心付近に
供給開始し、その状態で供給を停止する（過程
（ａ））。この過程では、供給された塗布液が基板の中
心付近に円形状の塊（コア）となって存在し、液量の増
大に伴ってその径が同心円状に次第に拡大してゆく。こ
の状態で基板を第１の回転数で低速回転させると（過程
（ｂ））、コアの円周部から多数の細長い塗布液の流れ
（ヒゲ）が発生して、基板の周縁部に向かって延び始め
る。このヒゲが基板の周縁部に到達すると、これらを通
してコアから塗布液が周囲に飛散することになる。そこ
で、塗布液が基板の表面全体を覆う前に、基板の回転数
を第１の回転数よりも高速回転の第２の回転数へと上げ
て加速してゆく（過程（ｃ））。すると、図３の模式図
に示すように、基板の中心付近にあるコアＲ_a から周縁
部に向かって直線的に延びてゆくはずのヒゲＲ_b （図中
の二点鎖線）に慣性力を与えることができる。したがっ
て、遠心力と慣性力との合力によってヒゲＲ_b は周方向
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てコアＲ
_a の径も拡大する（図中の点線）。したがって、各ヒゲ
Ｒ_b間の未塗布領域が急速に狭まり、塗布液が基板の表
面全体を覆うまでの被覆所要時間を短縮することがで
き、各ヒゲ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。

【００１８】高速の第２の回転数に続いて、これよりも
低い第３の回転数で基板を所定時間回転させることによ
り基板の表面全体に塗り拡げられた塗布液を乾燥させて
塗布被膜を形成するが（過程（ｄ））、第２の回転数に
よって基板を高速回転させ続けると、暫くして膜厚不均
一の要因である乱流が生じ始める。しかし、その時点で
は既に基板のほぼ表面全体にわたって塗布液が塗り拡げ
られているので、基板の中心付近から周縁部に向かって
拡がってゆく塗布液が乱流による影響をほとんど受ける
ことがなく、それに含まれている溶媒が基板の面内にお
いてほぼ均一に揮発する。

【００１９】したがって、塗布液は基板のほぼ表面全体
にわたって均一に塗り拡げられてゆく。さらに継続して
基板を第２の回転数で高速回転させて、その表面全体に
塗布液を完全に塗り拡げるとともに余剰分を振り切る。
このとき第２の回転数を調整することなく第２の回転数
による回転駆動時間を調整すると振り切られる塗布液の
量を調整することができるので、基板の表面全体を覆っ
ている塗布液の厚みを調整することができる。

【００２０】

【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、本発明に係る塗布液塗布方
法を適用した回転式基板塗布装置を示す縦断面図であ
る。

【００２１】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が配備されている。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）。

【００２２】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に案内す
る傾斜面１４ｂとを有する。

【００２３】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。

【００２４】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。
このカップ排液口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。

【００２５】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。

【００２６】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が配備され
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、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、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５
０は、メモリ５１に格納された、後述するタイムチャー
トに応じた処理プログラムによって上記各部の制御を行
うようになっている。

【００２７】上述したような構成の回転式基板塗布装置
に適用された本発明方法に基づく回転数制御の一例を図
２のタイムチャートを参照して説明する。なお、以下の
タイムチャートでは省略しているが、上記バックリンス
ノズル２０から洗浄液を吐出して、基板Ｗの裏面に付着
したフォトレジスト液やそのミストを洗浄除去するよう
に命令を付加しておくことが好ましい。

【００２８】まず、基板Ｗを吸引式スピンチャック１０
に吸着支持させ、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から一定流量でフォトレジスト液の供給を開始す
る。そして、ｔ_S 時点から供給時間Ｔ_SUが経過する時点
ｔ_E において、フォトレジスト液の供給を停止する。つ
まり、この供給時間Ｔ_SU内に所要量のフォトレジスト液
を供給完了する。この過程では、フォトレジスト液が基
板Ｗの表面中心付近において円形状の塊（コア）となっ
ており、液量が増すにつれてその径を同心円状に拡大し
てゆく。なお、上記のｔ_S 時点からｔ_E 時点までが本発
明における過程（ａ）に相当する。

【００２９】フォトレジスト液の供給を停止した後、ｔ
₁ 時点において制御部５０がモータ１２を回転駆動し
て、ｔ₂ 時点で基板Ｗの回転数が比較的低速の回転数Ｒ
３に到達するように制御する。そして、この回転数Ｒ３
による回転駆動をｔ₃ 時点まで保持する。なお、この回
転数Ｒ３は本発明における第１の回転数に相当するもの
であり、例えば、１，５００ｒｐｍである。また、ｔ₁
時点からｔ₃ 時点までが本発明の過程（ｂ）に相当す
る。回転数Ｒ３による回転駆動を開始すると、基板Ｗの
表面中心付近に供給されたフォトレジスト液のコア部分
は、暫くの間、円形状を保っているが、その後、その円
周部から多数の細長いフォトレジスト液の流れ（ヒゲ）
が生じ始め、直線的に基板Ｗの周縁部に向かって延びて
ゆくとともにコアもその径を拡大してゆく。多数のヒゲ
が基板Ｗの周縁部に達すると、それらを通してフォトレ
ジスト液が周囲に飛散して浪費されることになる。

【００３０】そこで、基板Ｗに供給されたフォトレジス
ト液が、回転数Ｒ３による遠心力によって拡がって基板
Ｗの表面全体を覆う前に、基板Ｗの回転数を、現在の回
転数Ｒ３よりも高い回転数Ｒ４に上げて加速してゆく。
具体的には、ｔ₃ 時点まで回転数Ｒ３を保持した後、ｔ
₄ 時点で基板Ｗの回転数が回転数Ｒ４に到達するように
モータ１２の回転数を上げ始める。なお、この回転数Ｒ
４は本発明の第２の回転数に相当するものであり、例え
ば、４，０００ｒｐｍである。また、ｔ₃ 時点からｔ₄
時点までが本発明の過程（ｃ）に相当する。

【００３１】上記のように加速することによって基板Ｗ
の表面を拡がりつつあるフォトレジスト液には、図３に
示すような挙動が生じる。つまり、図中に二点鎖線で示
すように基板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 に、回転数上昇過程における加速度によ
って慣性力が作用するとともに高速回転による遠心力が
作用し、図中に点線で示すようにヒゲＲ_b の延びる方向
がその合力によって周方向に曲げられるようにしてその
幅が拡大する。さらにコアＲ_a の径も拡大する。このよ
うにしてヒゲ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／伸長してゆくコアＲ_a ／ヒ
ゲＲ_b が一体となって、フォトレジスト液によって基板
Ｗの表面全体が覆われるまでの被覆所要時間を従来に比
較して短縮することができる。被覆所要時間を短縮でき
るので、ヒゲＲ_b を通して周囲に飛散するフォトレジス
ト液の量を少なくすることができる。つまり、フォトレ
ジスト液の利用効率を向上させることができる。

【００３２】上記のように基板Ｗの回転数が高速の回転
数Ｒ４に到達すると、ある程度の遅れを伴い基板Ｗの表
層においてその周縁部から乱流が発生し、それが次第に
中心部に向かって進行してゆく。この乱流は、フォトレ
ジスト液が基板Ｗの中心付近から周縁部に向かって拡が
ってゆく際に、それに含まれている溶媒揮発を不均一に
するので、フォトレジスト被膜の膜厚を不均一にする主
たる原因となる。しかし、フォトレジスト液は基板Ｗが
静止した状態で既に供給を完了されており、その後の比
較的低速の回転数Ｒ３および回転数Ｒ４への加速過程に
よって基板Ｗのほぼ表面全体にわたって既に塗り拡げら
れている。したがって、フォトレジスト液が基板Ｗの表
面全体に拡がってゆく際には、溶媒揮発が不均一になる
ことがない。

【００３３】このようにして基板Ｗのほぼ表面全体にフ
ォトレジスト液を均一に塗り拡げた後も、所望膜厚に応
じた時間だけ高速の回転数Ｒ４に保持する。具体的に
は、基板Ｗの回転数が高速の回転数Ｒ４に到達した時点
ｔ₄ を基準として、回転数Ｒ４で回転駆動する時間（以
下、空回転時間Ｔ_H ’とする）、つまり、ｔ₄ 時点から
ｔ₅ 時点の時間を所望膜厚に応じて設定すればよい。こ
の空回転時間Ｔ_H ’の過程では、基板Ｗの表面全体にわ
たってフォトレジスト液を完全に塗り拡げるとともに、
その僅かな余剰分をある程度振り切って所望膜厚に近い
膜厚に粗調整する。このように高速の回転数Ｒ４を保持
すると乱流の影響を受けることになるが、既にフォトレ
ジスト液が基板Ｗのほぼ表面全体を覆っているので膜厚
が不均一になる不都合は生じない。

【００３４】そして、空回転時間Ｔ_H ’が経過したｔ₅
時点で、基板Ｗの回転数が高速の回転数Ｒ４よりも低い
回転数Ｒ５に到達するようにモータ１２を制御する。こ
のように基板Ｗの回転数を回転数Ｒ５に下げると高速の
回転数Ｒ４によって基板Ｗの表層付近に生じていた乱流
をほぼ抑止することができる。この回転数Ｒ５をｔ₇時
点まで保持することにより、基板Ｗの表面全体にわたっ
てほぼ所望膜厚にされているフォトレジスト液を乾燥さ
せて、所望膜厚のフォトレジスト被膜を形成することが
できる。なお、上記の回転数Ｒ５が本発明における第３
の回転数に相当し、例えば、３，０００ｒｐｍである。
また、ｔ₆ 時点からｔ₇ 時点までが本発明の過程（ｄ）
に相当するものである。

【００３５】上述したように基板Ｗを静止させた状態で
フォトレジスト液の供給を完了し、比較的低速の（第１
の）回転数Ｒ３および高速の（第２の）回転数Ｒ４への
加速過程により基板Ｗのほぼ表面全体にフォトレジスト
液を塗り拡げているので、高速の回転数Ｒ４に伴う乱流
の影響で溶媒揮発が不均一になって膜厚が不均一になる
ことを防止できる。したがって、基板Ｗの表面全体にわ
たって膜厚均一性が良好なフォトレジスト被膜を形成す
ることができる。また、膜厚を調整するためには、図２
中に括弧書きで示すように上記の空回転時間Ｔ_H ’を変
えて振り切るフォトレジスト液量を変え、基板Ｗの表面
全体を覆っているフォトレジスト液の厚みを変える。し
たがって、回転数を変えることなくフォトレジスト被膜
の厚みを変えることができるので、大口径の基板Ｗであ
っても乱流に起因する膜厚不均一が生じることを防止で
き、膜厚調整可能範囲を従来に比較して広くすることが
できる。特に、薄い膜厚を必要とする場合、従来手法で
は一般的に回転数を上げる必要があるが、本発明方法に
よれば回転数を変えることなく、空回転時間Ｔ_H ’を長
くすることで薄膜を品質良く形成することができる。ま
た、本手法では、１種類の粘度のフォトレジスト液で種
々の膜厚のフォトレジスト被膜を形成することができる
ので、既存の装置に容易に適用することができるととも
に、フォトレジスト液の粘度を調整して膜厚を変えよう
とする提案手法のように装置の構造および制御が複雑化
することがない。

【００３６】なお、図２のタイムチャート中における回
転数切換開始時間Ｔ_a ’および回転数切換時間Ｔ_b は、
以下のように設定することが好ましい。回転数切換開始
時間Ｔ_a は、基板Ｗの表面中心付近に供給されたフォト
レジスト液が遠心力により拡がってゆき、基板Ｗの表面
全体を覆う前に設定することが好ましく、さらにはコア
Ｒ_a （図３，図６参照）の円周部から発生するヒゲＲ_b
の先端部が基板Ｗの周縁部に到達する前に設定すること
がより好ましい。具体的な数値例としては、８インチ径
の基板の場合でおよそ０．１〜０．８ｓｅｃの範囲であ
る。この値は、基板サイズ、（第１の）回転数Ｒ３、基
板の表面状態、吐出ノズル３０から供給されるフォトレ
ジスト液の供給速度などにより変動するものであるの
で、それらを勘案して上記の条件を満たすように設定す
ればよい。

【００３７】回転数切換時間Ｔ_b は、基板Ｗの中心付近
から周縁部に向かって直線的に延びてゆくヒゲを周方向
にできるだけ大きく曲げられるように短い方が好まし
い。その一方で、あまりに短時間で加速すると基板の中
心付近から周縁部に向けて直線的に伸長しているヒゲが
急激な加速度により飛散してしまうか、あるいは一旦は
周方向に曲げることができるがその後は強大な遠心力に
よって再び基板の周縁部に向かって直線的に伸長し始め
ることで、ヒゲの周方向への幅の拡大が小さくなり、逆
に被覆所要時間が長くなってしまう。実験によると回転
数切換時間Ｔ_b の値は、およそ０．２〜０．３ｓｅｃ程
度の範囲が好ましく、加速度で言えば、約７，５００〜
５０，０００ｒｐｍ／ｓｅｃの範囲が好ましい。

【００３８】なお、上述した図２のタイムチャートで
は、フォトレジスト液の供給停止時点ｔ_E から（第１
の）回転数Ｒ３へと基板Ｗの回転数を上げてゆくまでに
一定時間だけ間を空けているが、基板Ｗとフォトレジス
ト液の温度差によってはその間に塗布ムラの原因を生じ
る場合があるので、ｔ_E 時点においてフォトレジスト液
の供給を停止するとともに基板Ｗの回転数を（第１の）
回転数Ｒ３に上げ始めることが好ましい。

【００３９】また、上記の説明では、空回転時間Ｔ_H ’
のみを調整して膜厚を調整する場合を例に採って説明し
たが、膜厚を僅かながらも調整可能なその他のパラメー
タとして（第１の）回転数Ｒ３、（第２の）回転数Ｒ
４、（第３の）回転数Ｒ５及びその回転駆動時間があ
る。但し、これらの回転数を調整する際には、膜厚不均
一の要因である乱流の発生を考慮して行う必要がある。

【００４０】また、上記の説明ではフォトレジスト液を
例に採って説明したが、本発明はＳＯＧ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ことは言う
までもない。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、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高速の第２の回転数に上げてゆく
ことにより、多数の細長い塗布液の流れ（ヒゲ）を周方
向に曲げることができ、それらの間の未塗布領域を急速
に狭めることができる。したがって、被覆所要時間を短
縮することができ、細長い塗布液の流れ（ヒゲ）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。その
結果、塗布液の利用効率を向上させることができ、半導
体デバイスの製造コストを低減することができる。

【００４２】また、塗布液は、基板を回転駆動する前に
所定量の供給を完了しており、第１の回転数による回転
駆動および高速回転の第２の回転数に上げてゆくことで
塗布液を基板のほぼ表面全体にわたって塗り拡げること
ができる。したがって、高速の第２の回転数により生じ
る乱流の影響を受ける前に、塗布液を基板のほぼ表面全
体にわたって塗り拡げることができ、溶媒の揮発を基板
面内において均一にすることができる。さらに、回転数
を調整することなく第２の回転数による回転駆動時間を
調整することにより振り切られる塗布液の量を調整する
ことができるので、塗布液の膜厚を調整することができ
る。その結果、大口径の基板において特に生じ易い乱流
に起因する膜厚不均一を防止でき、膜厚均一性を良好に
保ちつつも膜厚調整可能な範囲を広くすることができ
る。このため薄い膜厚の塗布被膜をも品質良く形成する
ことができ、デザインルールが厳しい半導体デバイスの
製造にも対応することができる。また、膜厚に応じて塗
布液の粘度を変える必要がないので、従来の装置にこの
塗布液塗布方法を適用するだけで大口径基板に均一な塗
布被膜を形成することができ、既存の装置を有効活用す
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概
略構成を示す図である。

【図２】フォトレジスト液塗布方法の一例を示すタイム
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】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５】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６】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】

Ｗ … 基板 １０ … 吸引式スピンチャック １２ … モータ １３ … 飛散防止カップ ３０ … 吐出ノズル ５０ … 制御部 ５１ … メモリ Ｒ３ … 回転数（第１の回転数） Ｒ４ … 回転数（第２の回転数） Ｒ５ … 回転数（第３の回転数） Ｔ_a ’ … 回転数切換開始時間 Ｔ_b … 回転数切換時間 Ｔ_H ’ … 空回転時間 Ｔ_SU … 供給時間

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−16333（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−349970（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05D 1/40 H01L 21/027 H01L 21/31

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板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前記基板の表面中心付近
   に塗布液の供給を開始するとともに、その供給を停止す
   る過程と、 （ｂ）前記基板を第１の回転数で低速回転させる過程
   と、 （ｃ）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、 （ｄ）前記基板を第２の回転数よりも低い第３の回転数
   で回転させて塗布被膜を形成する過程とをその順に実施
   し、 基板を第２の回転数で高速回転させる時間を調整して、
   前記塗布被膜の膜厚を調整するようにしたことを特徴と
   する塗布液塗布方法。