JP3361656B2 - 塗布液塗布方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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等の基板にフォトレジスト液などの
塗布液を塗布する方法に係り、特に、基板を所定の回転
数で低速回転させつつ、その回転中心付近に塗布液を供
給することによって塗布液を基板の表面に拡げ、その後
基板を所定の回転数で高速回転させることによって基板
表面に所望膜厚の塗布被膜を形成する塗布液塗布方法に
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７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し、この装置は基板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、そのほぼ回転中心の上方に、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を備えている。

【０００３】このように構成された装置では、図８のタ
イムチャートに示すように回転数制御を行なって基板Ｗ
の表面に所望の膜厚のフォトレジスト膜を得るようにな
っている。

【０００４】すなわち、まず、吸引式スピンチャック１
０を図示しないモータによって回転駆動して、基板Ｗを
所定の回転数Ｒ１（例えば９００ｒｐｍ）で回転させ
る。その回転が安定した時点で、吐出ノズル３０からほ
ぼ一定の流量でフォトレジスト液Ｒを吐出させ始め（図
８中の符号ｔ_S ）、基板Ｗの回転中心付近にフォトレジ
スト液Ｒを供給し続ける。そしてフォトレジスト液Ｒの
供給開始時点ｔ_S から所定時間経過した時点（図８中の
符号ｔ_E ）でフォトレジスト液Ｒの供給を停止する。そ
の後、吸引式スピンチャック１０の回転数を、現在の回
転数Ｒ１よりも高い回転数Ｒ２（例えば３，０００ｒｐ
ｍ）に上げて所定時間これを保つことによって、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膜を
形成するようになっている。

【０００５】上述したような従来の方法においては、図
９（ａ）〜図９（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。

【０００６】まず、基板Ｗを回転数Ｒ１で低速回転させ
つつ基板Ｗの表面にフォトレジスト液Ｒを供給し始めた
直後の状態では、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の回転中心付近にある。さらにフォトレジスト液Ｒ
を供給し続けると、このコアＲ_a の径は回転に伴う遠心
力が作用してほぼ円形状を保ったまま基板Ｗの周縁に向
かって同心円状に拡がっていく。

【０００７】コアＲ_a は暫くの間（数秒間）は円形状を
保っているが、その後に大きく形を変えていく。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）が放射状に伸び始め
る（図９（ａ））。この多数のヒゲＲ_b は、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
って伸び続けるが、ヒゲＲ_b はコアＲ_a に比べてその回
転半径が大きく、そのために遠心力が大きく加わるの
で、コアＲ_a の径の拡大よりも速く基板Ｗの周縁部に向
かって伸びることになる（図９（ｂ））。

【０００８】さらに基板Ｗの回転を回転数Ｒ１で続ける
（このときフォトレジスト液Ｒも供給され続けている）
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９（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９
（ｃ）中の二点鎖線と図９（ｄ））ことによって、フォ
トレジスト液Ｒで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９
（ｅ））。なお、この時点で吐出ノズル３０からのフォ
トレジスト液Ｒの吐出を停止する（図８中の符号ｔ_E ）
ように予め時間設定されている。

【０００９】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に、基板Ｗの回転数を、現在の
回転数Ｒ１よりも高い回転数Ｒ２として、基板Ｗの表面
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 ）を振り切ることによって、基板Ｗの表
面に所望の膜厚のフォトレジスト膜Ｒ’を形成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法には、次のような問題点がある。すなわ
ち、図９（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、これ以降供給されるフォトレジ
スト液Ｒの大部分は、コアＲ_a からヒゲ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によって覆われるまでに大量のフォ
トレジスト液Ｒを供給する必要があり、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。つま
り、所望膜厚のフォトレジスト膜を得る際のフォトレジ
スト液Ｒの利用効率が極めて低い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
やリンス液などの有機溶剤を主成分とする処理液に比較
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等の製造コストを低減す
る上で重要な課題である。

【００１１】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。

【００１２】

【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に記載の塗布液塗布方法は、基板を所定の
回転数で低速回転させつつ、その回転中心付近に塗布液
を供給することによって塗布液を基板の表面に拡げ、そ
の後基板を所定の回転数で高速回転させることによって
基板表面に所望膜厚の塗布被膜を形成する塗布液塗布方
法において、基板表面に供給された塗布液が基板の低速
回転によって拡がって基板の表面全体を覆う前に、基板
の回転数を上げてゆくことを特徴とするものである。

【００１３】また、請求項２に記載の塗布液塗布方法
は、請求項１に記載の塗布液塗布方法において、基板の
回転数を上げ始めるタイミングは、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基板の周縁に達
する時点よりも前である。

【００１４】また、請求項３に記載の塗布液塗布方法
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、前記基板は、前記所定の回転数の低速回転か
ら、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数の高
速回転へと、その回転数が上げられてゆくものである。

【００１５】また、請求項４に記載の塗布液塗布方法
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、前記基板は、前記所定の回転数の低速回転か
ら、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数より
も高い回転数へと、その回転数が上げられてゆき、その
後、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数に切
り換えられるものである。

【００１６】また、請求項５に記載の塗布液塗布方法
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、前記基板は、前記所定の回転数の低速回転か
ら、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数より
も低い回転数へと、その回転数が上げられてゆき、その
後、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数に切
り換えられるものである。

【００１７】また、請求項６に記載の塗布液塗布方法
は、請求項１ないし請求項５に記載の塗布液塗布方法に
おいて、前記基板は、７，５００〜５０，０００ｒｐｍ
／ｓｅｃの回転加速度で回転数が上げられてゆくもので
ある。

【００１８】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は、次のとおりで
ある。基板を所定の回転数で低速回転させつつ、その回
転中心付近に塗布液を供給し、低速回転時の回転数より
も高い所定の回転数で基板を高速回転させることによ
り、基板の表面に所望膜厚の塗布被膜を形成する。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の周縁に向かって放射状に伸び始め（図９（ａ），
（ｂ）参照）、これらのヒゲＲ_b が基板Ｗの周縁に到達
（図９（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９
（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Ｒ
が基板Ｗの低速回転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９（ａ）に示すようにコアＲ
_a が円形状を保った状態から、図９（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の回転数を上げてゆく。

【００１９】例えば、上記の条件を満たす、図９（ｂ）
に示すようにコアＲ_a からヒゲＲ_bが伸びた状態におい
て回転数を低速回転から高速回転に上げた場合について
説明する。このように回転数制御を行なうと、塗布液
は、図４の模式図に示すような挙動をする。

【００２０】まず、従来例のように回転数が低速の回転
数Ｒ１のままの場合は、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の周縁に向かって遠心力に
より拡大／伸長するが、ここで回転数を上げてゆく（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。したがって、遠心力と慣性力
との合力によりヒゲ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
周縁に向かって伸長し、コアＲ_a の径も拡大することに
なる。

【００２１】その結果、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
間の隙間が急速に狭まり、塗布液が基板Ｗの表面全体を
覆うまでの時間（被覆所要時間）を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、塗布液の供給を
開始してから、塗布液が基板Ｗの全面を覆って塗布液の
供給が停止されるまで時間が短いことを意味する。換言
すれば、ヒゲＲ_b が基板Ｗの周縁部に達してから塗布液
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
る塗布液の量を少なくすることができる。

【００２２】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９（ａ）に示す状
態から後であって、その放射状に伸びた塗布液（ヒゲＲ
_b ）が基板の周縁に達する前、すなわち、図９（ｃ）に
示す状態となる前に、基板の回転数を上げ始めるので、
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、基板の周縁に到達したヒゲ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。

【００２３】また、請求項３に記載の発明によれば、基
板は、塗布液の供給を受ける所定の回転数の低速回転か
ら、所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数の高速回
転へ移行するために、その回転数が上げられてゆく。基
板の回転数は、供給された塗布液（ヒゲＲ_b ）が基板の
周縁に達する前に上げられてゆくので、その回転数の上
昇過程で、放射状に伸びた塗布液（ヒゲＲ_b ）に慣性力
が作用して、ヒゲＲ_bの幅が拡大されることにより、基
板の表面全体が塗布液で急速に覆われる。基板の表面全
体が塗布液で覆われた時点で塗布液の供給が停止される
ので、基板周縁に到達したヒゲＲ_b を通じて飛散する塗
布液の量を少なくすることができる。そして、基板が所
定の高速回転数に達することにより、余剰の塗布液が振
り切られて所望膜厚の塗布被膜が形成される。

【００２４】また、請求項４に記載の発明によれば、放
射状に伸びた塗布液（ヒゲＲ_b ）に慣性力を与えるため
に、所望膜厚の塗布被膜を形成する回転数よりも高い回
転数へと、基板の回転数が上げられてゆく。したがっ
て、この回転数の上昇過程で放射状に伸びた塗布液（ヒ
ゲＲ_b ）に大きな慣性力を与えることができ、ヒゲＲ_b
の周方向の幅を速く拡大することができる。その結果、
基板の表面全体を塗布液で覆う時間をより短くすること
ができる。基板表面が塗布液で覆われた後、基板の回転
数は、所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数に切り
換えられることにより、余剰の塗布液が振り切られて所
望膜厚の塗布被膜が形成される。

【００２５】また、請求項５に記載の発明によれば、放
射状に伸びた塗布液（ヒゲＲ_b ）に慣性力を与えるため
に、所望膜厚の塗布被膜を形成する回転数よりも低い回
転数へと、基板の回転数が上げられてゆく。この回転数
の上昇過程で、ヒゲＲ_b に慣性力が作用して、その幅が
拡大されることにより、基板の表面全体が塗布液で急速
に覆われる。また、ヒゲＲ_b に作用する遠心力は比較的
小さくなるので、ヒゲＲ_b が基板周辺に到達するまでの
時間が長くなる。換言すれば、ヒゲＲ_b が基板の周縁に
達してから、基板表面が塗布液で覆われて塗布液の供給
が停止されるまでの時間が短くなるので、ヒゲＲ_b を通
って飛散する塗布液の量を抑制することができる。基板
表面が塗布液で覆われた後、基板の回転数は、所望膜厚
の塗布被膜を形成する所定回転数に切り換えられること
により、余剰の塗布液が振り切られて所望膜厚の塗布被
膜が形成される。

【００２６】また、請求項６に記載の発明によれば、基
板の回転数を上げてゆく際の加速度を７，５００〜５
０，０００ｒｐｍ／ｓｅｃの範囲に設定する。つまり、
回転数上昇過程の加速度が低すぎると慣性力が小さくな
り過ぎてヒゲの幅を拡大する作用を充分得られないが、
その一方、加速度が高すぎると慣性力が強くなり過ぎて
塗布液が基板表面から飛散したり、ヒゲの幅が拡大して
いく割合よりもヒゲが遠心力により基板の周縁に向かっ
て伸長する割合が多くなり、ヒゲを通って飛散する塗布
液の量が増える。したがって、上記のような範囲の加速
度でもって回転数を上げてゆくことによって、塗布液が
飛散することなく、またヒゲが基板の周縁に向かって伸
長するのを抑制して効果的にひげに慣性力を与えること
ができる。その結果、塗布液の飛散量を抑制することが
できる。

【００２７】

【実施例】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。

【００２８】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）。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】次に、図２のタイムチャートおよび図３
（ａ）〜（ｆ）を参照して、フォトレジスト塗布処理に
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に載置されて吸引保
持され、さらに基板Ｗの回転中心付近の上方には、吐出
ノズル３０が位置しているものとする。また、図３の模
式図は、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。

【００３５】まず、回転モータ１２の回転駆動を開始す
る。具体的には、制御部５０が回転モータ１２を正転駆
動することによって基板Ｗを平面視で『反時計方向』に
回転する。このときの回転数Ｒ３は、この例では１，５
００ｒｐｍとしている。

【００３６】次いで、基板Ｗの回転が回転数Ｒ３で安定
した後（数秒後）、時間ｔ_S の時点で吐出ノズル３０か
らフォトレジスト液を基板Ｗの表面に吐出開始する。こ
の時点では、基板Ｗの回転中心付近には、フォトレジス
ト液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）となっている（図３（ａ））。

【００３７】さらに基板Ｗの回転中心付近にフォトレジ
スト液を供給し続けると、コアＲ_aの径は回転に伴う遠
心力が作用してほぼ円形状を保ったまま基板Ｗの周縁に
向かって同心円状に拡大していく。

【００３８】コアＲ_a は暫くの間（数秒間）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
えていく。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）が放射状に伸び
始める（図３（ａ），（ｂ））。この多数のヒゲＲ
_b は、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伸び続けるが、ヒゲＲ_b はコアＲ
_a に比べて遠心力が大きく加わるので、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伸びることに
なる（図３（ｂ））。

【００３９】そこで、基板Ｗの表面に供給されたフォト
レジスト液Ｒによって基板Ｗの全面が覆われる前に、回
転数を回転数Ｒ３（１，５００ｒｐｍ）よりも高い回転
数Ｒ４に上げる。この例では、回転数Ｒ４を３，０００
ｒｐｍとしている。なお、回転数Ｒ３（１，５００ｒｐ
ｍ）から回転数Ｒ４（３，０００ｒｐｍ）に回転数を切
り換える際には、約０．０７ｓｅｃで完了するように制
御している。

【００４０】このように回転数を回転数Ｒ３から回転数
Ｒ４に上げることにより、基板Ｗの周縁部に向かって直
線的に伸びていくはずのヒゲ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回転に
よる遠心力が作用し、ヒゲＲ_b の伸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（図３（ｃ），図
４）。

【００４１】そして図３（ｃ）に示すように、多数のヒ
ゲＲ_b の先端部が基板Ｗの周縁に到達すると、それらか
ら基板Ｗの周囲にフォトレジスト液Ｒが飛散する（飛散
フォトレジスト液Ｒ_c ）。しかしながら、加速度により
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 ／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時間が従来に比較して大幅に短縮
される（図３（ｃ），（ｄ），（ｅ））。このようにし
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
れた時点（図２の時間ｔ_E ）において、制御部５０は吐
出ノズル３０からのフォトレジスト液Ｒの吐出を停止す
る。そして、回転数Ｒ４での回転を所定時間継続して基
板Ｗの表面全体を覆っているフォトレジスト液Ｒのうち
の余剰分（余剰フォトレジスト液Ｒ_d ）を振り切ること
によって、基板Ｗの表面に所望膜厚のフォトレジスト膜
Ｒ’を形成することができる。

【００４２】なお、フォトレジスト液Ｒの吐出を停止す
る時間ｔ_E は、基板Ｗにフォトレジスト液Ｒを吐出し
て、基板Ｗの表面全体がフォトレジスト液Ｒで覆われる
時間を実際に計測し、この結果に基づいて設定されるも
のである。そして、フォトレジスト液Ｒの吐出開始時間
ｔ_S からの前記時間をメモリ５１に記憶させておくかタ
イマー等に設定しておき、吐出開始からその時間後に吐
出が停止されるようにする。

【００４３】このように基板Ｗを低速回転させながらフ
ォトレジスト液Ｒを供給し、基板Ｗの表面がフォトレジ
スト液Ｒで覆われるまでに、回転数を上げてヒゲＲ_b に
慣性力を与えることにより、基板Ｗの表面がフォトレジ
スト液Ｒによって覆われるまでの時間を短縮することが
できる。したがって、ヒゲＲ_b が基板Ｗの周縁に達して
から、フォトレジスト液Ｒの供給が停止されるまでの時
間が短くなるので、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膜を得
るために供給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。

【００４４】なお、基板は８インチ径のものであり、フ
ォトレジスト液は住友化学製ｉ線レジストＰＦＩを用い
た。さらに、フォトレジスト液の供給時間は３秒間（図
２のｔ_S からｔ_E までの時間）で流量は一定とし、回転
数は１，５００ｒｐｍ（回転数Ｒ３）から３，０００ｒ
ｐｍ（回転数Ｒ４）に切り換えるようにした。

【００４５】実験の結果、回転数切換開始時間がほぼ
０．１〜０．６ｓｅｃの範囲において、被覆所要時間が
極小に近い値をとる。因みに、最初から回転数Ｒ４
（３，０００ｒｐｍ）で処理した場合や、回転数Ｒ３
（１，５００ｒｐｍ）を維持したままで処理した場合に
は、前記範囲に比較して被覆所要時間が長くなる。な
お、基板表面のフォトレジスト液の観察の結果、上記の
時間範囲は、図３（ａ）に示すようにコアＲ_a の周囲に
ヒゲＲ_b が発生した時点から、図３（ｃ）に示すように
ヒゲＲ_b が基板Ｗの周縁部に到達するまでの間に対応す
ることがわかっている。すなわち、ヒゲＲ_b が発生した
時点からヒゲＲ_b が基板の周縁部に到達するまでの間に
回転数を高くすれば、〔ヒゲＲ_b に慣性力を与えること
ができるので〕基板表面をフォトレジスト液で覆うこと
ができる時間を短縮することができる。その結果、不要
な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。

【００４６】実験より、被覆所要時間を短くするために
は急激に回転数を上げる方が好ましいが、急激すぎると
逆に被覆所要時間が長くなり、不要なフォトレジスト液
が増加することがわかった。なお、加速時間（加速度）
が短すぎると逆に被覆所要時間が長くなるのは、次に示
すようなフォトレジスト液の挙動によるものと考えられ
る。すなわち、コアＲ_a から基板Ｗの周縁部に向けて伸
長しているヒゲＲ_b は、急激な加速度により飛散してし
まうか、あるいは周方向に一旦は曲げられるが、その後
は遠心力によって基板Ｗの周縁部に向かって直線的に伸
長するため、ヒゲＲ_b の周方向への幅の拡大が小さくな
るためと思われる。

【００４７】上記のことから、好ましい加速度の範囲を
求めると、 最小加速度＝（３，０００ｒｐｍ−１，５００ｒｐｍ）／０．２ｓｅｃ ＝７，５００ｒｐｍ／ｓｅｃ 最大加速度＝（３，０００ｒｐｍ−１，５００ｒｐｍ）／０．０３ｓｅｃ ＝５０，０００ｒｐｍ／ｓｅｃ となる。すなわち、この場合の基板サイズやフォトレジ
スト種等の条件においては、回転数をあげるのは、７，
５００〜５０，０００ｒｐｍ／ｓｅｃの範囲で行なうこ
とが好ましいこととなる。

【００４８】次に、図５のタイムチャートを参照して、
上記の回転数制御とは異なる回転数制御の例について説
明する。

【００４９】この例では、図５に示すように、フォトレ
ジスト液の供給時に回転数Ｒ５（例えば１，５００ｒｐ
ｍ）とし、ヒゲＲ_b に慣性力を与える際に回転数Ｒ７
（例えば、４，０００ｒｐｍ）とし、所望の膜厚にする
際に回転数Ｒ６（例えば３，０００ｒｐｍ）とする。す
なわち、ヒゲＲ_b に慣性力を与える際の回転数Ｒ７は、
フォトレジスト液の供給時の回転数Ｒ５よりも高く、か
つ、所望の膜厚にする際の回転数Ｒ６よりも高く設定さ
れる。

【００５０】このような回転数制御によると、放射状に
伸びたヒゲＲ_b に大きな慣性力を与えることができ、ヒ
ゲＲ_b の周方向の幅を速く拡大することができる。した
がって、基板の全面を塗布液で覆う時間をより短くする
ことができ、不要なフォトレジスト液の量をさらに少な
くすることができる。その結果、所望膜厚のフォトレジ
スト膜を得るために供給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。

【００５１】次に、図６のタイムチャートを参照して、
回転数制御のもう一つの変形例について説明する。

【００５２】この例では、図６に示すように、フォトレ
ジスト液の供給時に回転数Ｒ８（例えば１，５００ｒｐ
ｍ）とし、ヒゲＲ_b に慣性力を与える際に回転数Ｒ９
（例えば２，０００ｒｐｍ）とし、所望の膜厚にする際
に回転数Ｒ１０（例えば３，０００ｒｐｍ）とする。す
なわち、ヒゲＲ_b に慣性力を与える際の回転数Ｒ９は、
フォトレジスト液の供給時の回転数Ｒ８よりも高く、か
つ、所望の膜厚にする際の回転数Ｒ１０よりも低く設定
される。

【００５３】このような回転数制御によると、放射状に
伸びたヒゲＲ_b が遠心力により基板の周縁に到達する時
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。

【００５４】図２、図５、図６のいずれの回転数制御を
採用するかは、基板の大きさやフォトレジスト液の特性
に合わせて、実験によって決定することができる。

【００５５】次に、上述した本発明方法に係るフォトレ
ジスト液塗布方法と従来例に係る方法との比較を行な
う。従来例としては、フォトレジスト液供給時の低速回
転数（第１の回転数）を９００ｒｐｍとし、所望膜厚を
得るための高速回転数（第２の回転数）を１，５００ｒ
ｐｍとした場合、基板に供給する必要のあるフォトレジ
スト液の量は、３ｃｃ〜６ｃｃであった。

【００５６】一方、本発明に係る塗布方法では、以下の
とおりとなった。なお、第３の回転数は、ヒゲＲ_b に慣
性力を与えるために回転数を上げていく際の目標となる
回転数である。 第１の回転数 第３の回転数 第２の回転数 フォトレジスト液量 １，５００rpm ３，０００rpm ３，０００rpm １．１ｃｃ １，５００rpm ４，０００rpm ４，０００rpm １．０ｃｃ ２，０００rpm ４，０００rpm ４，０００rpm ０．９９ｃｃ １，５００rpm ３，０００rpm ６，０００rpm ０．８１ｃｃ これらの塗布においては、フォトレジスト膜の膜厚均一
性はすべてほぼ良好な状態を得ることができた。このよ
うに本発明方法によれば、従来方法の１／３程度のフォ
トレジスト液の量で所望膜厚のフォトレジスト膜を得る
ことができ、塗布時に基板の周囲に飛散するフォトレジ
スト液の量を極めて少なくすることができる。したがっ
て、現像液や洗浄液などに比較して高価なフォトレジス
ト液の量が極めて少なくなり、半導体装置などの製造コ
ストを低減できるとともにスループットを向上させるこ
とができる。

【００５７】なお、上述した各回転数は一例であり、基
板サイズあるいは基板の表面状態（酸化膜のみの場合や
種々のフォトリソグラフィ工程を経た後の微小凹凸な
ど）または塗布液の粘度あるいは塗布被膜の所望膜厚に
応じて決定されるものである。また、基板に塗布液が供
給された後であって、基板表面に供給された塗布液が基
板の表面全体を覆う前に、塗布液供給時の低速回転数よ
りも高い回転数を目標として基板の回転数を上げてゆく
のであれば、目標となる回転数は１種類に限られること
なく、例えば、〔塗布液供給時の回転数が１，５００ｒ
ｐｍで、所望膜厚を得るための回転数が３，０００ｒｐ
ｍの場合〕回転数を上げてゆく際の目標回転数を２，０
００ｒｐｍ，２，５００ｒｐｍのように２種類に設定す
るようにしてもよい。そして、所定の低速回転数で基板
を回転させつつ塗布液を供給し、２段階に基板の回転数
を上げてゆき、最終段階では所定の高速回転数で所望膜
厚の塗布液被膜を得るようにしてもよい。

【００５８】また、上記の実施例および変形例では、塗
布液としてフォトレジスト液を例にとって説明したが、
本発明は、これに限定されることなく、例えば、パシベ
ーション膜形成用の塗布液などを塗布する場合にも適用
可能である。

【００５９】

【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、基板表面に供給された塗布液
が基板の低速回転によって拡がって基板の表面全体を覆
う前に、基板の回転数を上げてゆくことにより、同心円
状の塗布液から放射状に伸びた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。したがって、塗布液が基
板の表面全体を覆うまでの時間を短縮することができ
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、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。これにより現像液やリンス液などの有
機溶剤を主成分とする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、半導体装置等の製造
コストを低減できるとともにスループットを向上させる
ことができる。

【００６０】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、基板の周縁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のに要する塗
布液の量を少なくすることができる。

【００６１】また、請求項３に記載の発明によれば、基
板は、塗布液の供給を受ける所定の回転数の低速回転か
ら、所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数の高速回
転へ移行するために、その回転数が上げられてゆく。基
板の回転数は、供給された塗布液の放射状の流れが基板
の周縁に到達する前に上げられてゆくので、その回転数
の上昇過程で、放射状に伸びた塗布液の流れに慣性力が
作用して、その幅が拡大されることにより基板の表面全
体が急速に塗布液で覆われる。したがって、基板周縁に
到達した塗布液の放射状の流れ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、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。

【００６２】また、請求項４に記載の発明によれば、放
射状に伸びた塗布液の流れに慣性力を与えるために、所
望膜厚の塗布被膜を形成する回転数よりも高い回転数へ
と基板の回転数が上げられてゆく。この回転数の上昇過
程で放射状に伸びた塗布液の流れに大きな慣性力を与え
ることができ、それらの流れの周方向の幅を速く拡大す
ることができる。したがって、基板の表面全体を塗布液
で覆う時間をより短くすることができるので、基板の周
縁に達した塗布液の放射状の流れを通して周囲に飛散す
る不要な塗布液の量を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の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５に記載の発明によれば、放
射状に伸びた塗布液の流れに慣性力を与えるために、所
望膜厚の塗布被膜を形成する回転数よりも低い回転数へ
と、基板の回転数が上げられてゆく。この回転数の上昇
過程で、塗布液の流れに慣性力が作用して、その幅が拡
大されることにより、基板の表面全体が塗布液で急速に
覆われる。この際、塗布液の流れに作用する遠心力は比
較的小さくなるので、塗布液の流れが基板周縁に到達す
るまでの時間が長くなる。すなわち、塗布液の流れが基
板の周縁に到達してから、基板表面が塗布液で覆われる
までの時間が短くなるので、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。その結果、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６に記載の発明によれば、こ
のような範囲の加速度でもって回転数を上げてゆくこと
により、塗布液が飛散することなく、また塗布液の放射
状の流れが基板の周縁に向かって伸長するのを抑制して
効果的に慣性力を与えることができる。したがって塗布
液の飛散量を抑制することができ、その結果、所望膜厚
の塗布被膜を得るのに要する塗布液の量をより少なくす
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縦
断面図である。

【図２】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】フォトレジスト液塗布方法の説明に供する図で
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】変形例を示すタイムチャートである。

【図６】変形例を示すタイムチャートである。

【図７】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８】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９】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 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_c … 飛散フォトレジスト液 Ｒ_d … 余剰フォトレジスト液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−48078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−138925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−207631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−136333（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−243140（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−99057（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を所定の回転数で低速回転させつ
   つ、その回転中心付近に塗布液を供給することによって
   塗布液を基板の表面に拡げ、その後基板を所定の回転数
   で高速回転させることによって基板表面に所望膜厚の塗
   布被膜を形成する塗布液塗布方法において、 基板表面に供給された塗布液が基板の低速回転によって
   拡がって基板の表面全体を覆う前に、基板の回転数を上
   げてゆくことを特徴とする塗布液塗布方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の塗布液塗布方法におい
   て、基板の回転数を上げ始めるタイミングは、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基板
   の周縁に達する時点よりも前である塗布液塗布方法。
3. 【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、前記基板は、前記所定の回転数の低
   速回転から、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
   転数の高速回転へと、その回転数が上げられてゆく塗布
   液塗布方法。
4. 【請求項４】 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、前記基板は、前記所定の回転数の低
   速回転から、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
   転数よりも高い回転数へと、その回転数が上げられてゆ
   き、その後、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
   転数に切り換えられる塗布液塗布方法。
5. 【請求項５】 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、前記基板は、前記所定の回転数の低
   速回転から、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
   転数よりも低い回転数へと、その回転数が上げられてゆ
   き、その後、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
   転数に切り換えられる塗布液塗布方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５に記載の塗布液
   塗布方法において、前記基板は、７，５００〜５０，０
   ００ｒｐｍ／ｓｅｃの回転加速度で回転数が上げられて
   ゆく塗布液塗布方法。