JP3471168B2 - 基板処理方法およびその装置 - 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等の基板にフォトレジスト液、
現像液、ポリイミド樹脂、SOG(Spin On Glass,シリカ系
被膜形成材とも呼ばれる）液等の処理液を供給して基板
の処理を行う基板処理方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板処理方法として、例
えば、基板表面の回転中心付近に処理液供給手段により
処理液を供給し、その基板と平面視でほぼ同寸法形状で
あって回転自在に構成された板状部材を、基板表面から
上方に僅かな間隔（例えば、１０ｍｍ）を隔てた位置
（これを処理位置と称する）に配置した状態で、基板保
持手段により保持された基板を低速回転させることによ
り、処理液を拡散流動させてその表面全体に塗り拡げる
拡散流動処理を施し、次いで、その基板を高速回転させ
て、基板表面全体に塗り拡げられた処理液を振り切るこ
とによりその表面全体にわたって処理液を均一にするレ
ベリング促進処理を施し、その後、処理液に含まれる溶
剤などの揮発を促進させる揮発促進処理を施すことによ
り基板の表面全体に所定膜厚の処理液被膜を形成する方
法が挙げられる。上記の板状部材は、待機位置（例え
ば、基板表面から上方あるいは側方に大きく離れた位
置）と処理位置との、予め機械的に決められた２ヵ所の
位置に移動可能に構成されており、例えば、上記２ヵ所
の位置に沿ってロッドが伸縮するエアシリンダを含む機
構によってその位置が移動されるようになっている。

【０００３】このような方法によると、上記の拡散流動
処理時においては、基板表面から一定の間隔を隔ててそ
の上方に位置する板状部材の作用により、基板表面と板
状部材との間にある偏平な空気層が基板の回転に引きず
られるように回転して、基板表面に対する相対的な空気
の流動がほぼ均一に整流されることにより、板状部材を
配置しない場合に比較して処理液に含まれる溶剤の揮発
が抑制されるので、処理液の拡散流動性を高く保つこと
ができる。したがって、基板の回転中心付近に供給され
た処理液は、基板の回転に伴う遠心力と、この遠心力に
伴って空気層が回転中心付近から基板周縁部に向けてほ
ぼ均一に整流されて流動することにより生じる、処理液
が基板周縁部に向けて拡散流動するのを助長する流動助
長力とによって基板の周縁に向けて急速に拡がってゆく
ので、処理液が基板表面全体を覆う時間（以下、これを
被覆所要時間と称する）を短縮することができ、基板表
面全体を覆うために要する処理液の量を少なくすること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、板状部材によって拡散流動処理を適切
に施すことができる一方で、板状部材の配置位置が機械
的に１つの処理位置に決められている関係上、拡散流動
処理時における基板表面と板状部材との間隔がレベリン
グ促進処理時においても保持されているので、レベリン
グ促進処理を適切に施すことができないという問題点が
ある。つまり、拡散流動処理に続いて施されるレベリン
グ促進処理は、基板を高速回転させることにより、基板
の表面全体を覆った処理液を基板の表面全体にわたって
均一にする処理であるが、高速回転に伴って生じる流動
助長力が大きくなり過ぎて基板表面全体に塗り拡げられ
た処理液にムラが生じるので、レベリング促進処理を適
切に施すことができず、その後の揮発促進処理を経て基
板表面全体に形成された処理液被膜の膜厚が不均一にな
る。

【０００５】因みに、レベリング促進処理時に板状部材
を待機位置に配置するようにした場合、つまり基板表面
の上方に僅かな間隔を隔てて板状部材を配置しない状態
でレベリング促進処理を施すようにした場合には、基板
表面に対する相対的な空気の流動が大きく乱れて、処理
液に含まれている溶剤に部分的な揮発を生じるので、や
はり上述したようにレベリング促進処理を適切に施すこ
とができない。その一方、レベリング促進処理が適切に
施されるように板状部材と基板表面との間隔を設定して
おいた場合には、拡散流動処理時における流動助長力が
小さくなり過ぎるので、被覆所要時間が長くなって拡散
流動処理を適切に施すことができないという問題が生じ
る。

【０００６】なお、上述したレベリング促進処理に係る
問題は、基板の回転に伴う遠心力に起因して基板が大口
径になるほど顕著に現れるので、特に大口径の基板に対
して処理を施す最近の半導体ウエハ処理装置や液晶表示
装置用のガラス基板処理装置において非常に重要な課題
となっている。

【０００７】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、基板表面と板状部材との間隔を制御す
ることにより、拡散流動処理を適切に施すことができる
とともに、レベリング促進処理をも適切に施すことがで
きる基板処理方法およびその装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【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に記載の方法発明は、回転可能な基板保持
手段に保持された基板に処理液供給手段により処理液を
供給し、回転自在である板状部材を前記基板保持手段に
保持された基板上方においてほぼ平行に配置した状態
で、基板を回転させつつ基板の処理を行う基板処理方法
であって、前記基板表面と前記板状部材との間隔を第１
の間隔に設定した状態で、前記処理液供給手段により処
理液が供給された基板を第１の速度で回転させる工程
と、基板を第１の速度より速い第２の速度で回転させる
工程とを行い、前記第２の速度に到達した後に、前記第
１の間隔より狭い第２の間隔に設定することを特徴とす
るものである。

【０００９】また、請求項２に記載の装置発明は、基板
を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転さ
せる第１の駆動手段と、前記基板保持手段に保持された
基板表面に処理液を供給する処理液供給手段と、前記基
板保持手段の上方においてほぼ平行に配置され、かつ回
転自在である板状部材と、前記基板保持手段と前記板状
部材とを相対的に移動させることにより、基板表面と前
記板状部材との間隔を変位させる第２の駆動手段と、前
記第２の駆動手段により基板表面と前記板状部材とを第
１の間隔に設定した状態で、前記第１の駆動手段により
第１の速度で前記基板保持手段を回転させ、さらに前記
第１の駆動手段により第１の速度より速い第２の速度で
前記基板保持手段を回転させた後に、前記第２の駆動手
段により基板表面と前記板状部材とを第１の間隔より狭
い第２の間隔に設定する制御手段と、を備えていること
を特徴とするものである。

【００１０】また、請求項３に記載の装置発明は、請求
項２に記載の基板処理装置において、前記間隔を計測す
る間隔計測手段を備えるとともに、前記制御手段は、前
記間隔計測手段による計測結果に基づいて前記第１の間
隔および前記第２の間隔を調整することを特徴とするも
のである。

【００１１】また、請求項４に記載の装置発明は、請求
項２または３に記載の基板処理装置において、前記板状
部材を回転させる第３の駆動手段をさらに備えるととも
に、前記制御手段は、前記第２の駆動手段により第２の
間隔に設定した状態で、前記第１の駆動手段により前記
第２の速度で前記基板保持手段を回転させている場合
は、前記第３の駆動手段により前記板状部材を前記基板
保持手段の回転と同期させて回転させることを特徴とす
るものである。

【００１２】また、請求項５に記載の発明装置は、請求
項４に記載の基板処理装置において、前記制御手段は、
前記第３の駆動手段により前記板状部材を前記基板保持
手段の回転と常に同期させて回転させることを特徴とす
るものである。

【００１３】また、請求項６に記載の発明装置は、請求
項２から５のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記第１の間隔が１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、前記
第２の間隔が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であるこ
とを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の方法発明の作用は次のとおり
である。基板表面の上方に板状部材を配置しない状態で
基板を回転させた場合には、基板表面に対する相対的な
空気の流動が大きく乱れるが、その上方に僅かな間隔を
隔てて板状部材を配置した状態では、それらの間にある
偏平な空気層が基板の回転に引きずられるように回転す
るので、空気層が回転中心付近から基板周縁部に向けて
ほぼ均一に整流される。このように空気層が整流される
と、処理液に含まれている溶剤の揮発が抑制されるとと
もに、基板中心付近に供給された処理液には基板周縁部
に向けてそれが板状流動するのを助長する流動助長力が
加わる。そこで、基板中心付近に処理液供給手段により
供給された処理液を拡散流動させて基板表面全体に塗り
拡げる拡散流動処理では、基板表面と板状部材との間隔
を第１の間隔に設定した状態で、第１の速度で基板を回
転させる。するとこの拡散流動処理において、前記第１
の間隔では、その間隔内にある空気層が整流されるの
で、処理液に含まれる溶剤の揮発を抑制することができ
るとともに、適度な流動助長力を生じさせることができ
る。したがって、基板中心付近に供給された処理液を、
基板の回転により生じる遠心力と、この遠心力に伴って
生じる上記の流動助長力とによって基板周縁部に向けて
急速に板状流動させることができる。その結果、処理液
が基板表面全体を覆う被覆所要時間を短縮することがで
きる。

【００１５】上記の第１の間隔は、上述したように基板
表面と板状部材との間隔内にある空気層を整流可能な間
隔であって、処理液の揮発を抑制することができるとと
もに、適度な流動助長力を発生させることができるもの
であるが、基板表面全体を覆っている処理液を基板表面
全体にわたって均一にするレベリング促進処理において
は、基板が第１の速度より速い第２の速度で回転されて
いることに起因して上記の流動助長力が大きくなり過
ぎ、基板表面全体に塗り拡げられている処理液にムラが
生じてしまう。そこで、基板を第２の速度で回転させて
基板表面全体に塗り拡げられた処理液を振り切ることに
より基板表面全体にわたって処理液を均一にするレベリ
ング促進処理では、基板表面と板状部材との間隔を、上
記の第１の間隔に代えて、これよりも狭い第２の間隔に
設定しておく。すると、基板表面と板状部材との間隔に
存在する偏平な空気層は、第２の速度で回転している基
板とほぼ一体的に回転するようになるので、このレベリ
ング促進処理における流動助長力を、処理液にムラを生
じさせない程度の適度のものとすることができる。した
がって、基板表面全体に塗り拡げられた処理液を、遠心
力と、第２の間隔に設定することによって生じさせた適
度な流動助長力とにより基板表面全体にわたって均一に
することができる。

【００１６】また、請求項２に記載の装置発明の作用は
次のとおりである。板状部材と基板表面との間隔は、板
状部材と基板保持手段とを相対移動させる第２の駆動手
段によって変位可能になっている。制御手段は、この第
２の駆動手段によりその間隔を処理に応じた適切な間隔
に設定する。すなわち、処理液供給手段により基板中心
付近に供給された処理液を板状流動させてその表面全体
に塗り拡げる板状流動処理においては、基板表面と板状
部材との間を第１の間隔に設定しておく。この第１の間
隔に設定しておくことにより、その間隔にある空気層が
整流され処理液に含まれる溶剤の揮発を抑制することが
できるとともに、適度な流動助長力を生じさせることが
できる。したがって、基板中心付近に供給された処理液
を、第１の駆動手段が基板保持手段を第１の速度で回転
させることに伴う基板の回転により生じる遠心力と、こ
の遠心力に伴って生じる上記の流動助長力とによって基
板周縁部に向けて急速に板状流動させることができる。
その一方、表面全体に処理液を塗り拡げられた基板を第
１の速度よりも速い第２の速度で回転させて処理液を振
り切って、その表面全体にわたって均一にするレベリン
グ促進処理においては、上記第１の間隔に代えてこの間
隔よりも狭い第２の間隔に設定しておく。このような第
２の間隔に設定しておくことによって基板表面と板状部
材との間隔に存在する偏平な空気層は、第２の速度で回
転している基板とほぼ一体的に回転することになるの
で、このレベリング促進処理における流動助長力を、処
理液にムラを生じさせない程度の適度なものとすること
ができる。したがって、基板の表面全体に塗り拡げられ
た処理液を、遠心力と、第２の間隔に設定することによ
って生じさせた適度な流動助長力とにより基板表面全体
にわたって均一にすることができる。

【００１７】また、請求項３に記載の装置発明の作用は
次のとおりである。制御手段は、第２の駆動手段により
基板保持手段と板状部材とを相対移動させることにより
基板表面と板状部材との間隔を変位させるが、これらの
間隔を計測する間隔計測手段による計測結果に基づいて
第１の間隔および第２の間隔に調整することによって、
これらの間隔を正確に調整・設定することができる。例
えば、種々の厚みを有する基板、または厚みの公差が大
きな基板が混在して処理されるような場合であっても、
基板厚さの変動に起因する変動分を吸収して正確に両間
隔を設定することができる。

【００１８】また、請求項４に記載の装置発明の作用は
次のとおりである。回転自在である板状部材は、第３の
駆動手段によって積極的に回転される。制御手段は、第
２の駆動手段により第２の間隔に設定した状態で、第１
の駆動手段により第２の速度で基板保持手段を回転させ
ている場合は、第３の駆動手段により板状部材を第２の
速度で、かつ基板保持手段、すなわち基板保持手段に保
持された基板の回転と同期させて回転させる。この場合
においては、基板表面と板状部材との第２の間隔に存在
する偏平な空気層を、第２の速度で回転している基板と
ほぼ一体的に回転させることによって、レベリング促進
処理における流動助長力を、処理液にムラを生じさせな
い程度の適度なものとすることが適切であるので、板状
部材を基板の回転に同期させて同方向に回転させること
により、偏平な空気層をより基板と一体的に回転させる
ことができる。したがって、このレベリング促進処理に
おける整流効果を高めることができるので、処理液を基
板表面全体にわたってより均一にすることができる。

【００１９】また、請求項５に記載の装置発明の作用は
次のとおりである。前記基板保持手段の回転に常に同期
させて板状部材を回転させることにより、常時整流効果
を高めることができるので、レベリング促進処理だけで
なく拡散流動処理においても偏平な空気層を基板と一体
的に回転させることができる。したがって、基板処理時
における整流効果を高めることができるので、処理液の
揮発をより抑制するとともに処理液をより均一にするこ
とができる。

【００２０】また、請求項６に記載の装置発明の作用は
次のとおりである。第１の間隔が１．０ｍｍ以上１．５
ｍｍ以下であり、第２の間隔が０．０５ｍｍ以上０．２
ｍｍ以下であるので、拡散流動処理とレベリング促進処
理とが確実に行われる。

【００２１】

【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。 ＜第１実施例＞ 図１は、本発明に係る基板処理方法を適用した基板処理
装置の一例である、回転式基板処理装置の要部を示す一
部破断縦断面図およびブロック図である。なお、処理の
対象である基板として半導体ウエハを例に採って説明す
るが、以下、この半導体ウエハを単に基板と称すること
にする。また、処理液としてはフォトレジスト液を例に
採って説明する。

【００２２】図中、符号１は、基板を水平姿勢で保持す
るスピンチャックである。このスピンチャック１は、電
動モータを含む回転駆動部２によって鉛直方向に沿う回
転中心Ｐを中心にして回転駆動されるようになってい
る。なお、スピンチャック１および回転駆動部２は、本
発明における基板保持手段および第１の駆動手段に相当
するものである。

【００２３】スピンチャック１の周囲には、基板Ｗに供
給されたフォトレジスト液が周囲に飛散するのを防止す
る飛散防止カップ５が配設されている。スピンチャック
１に保持された基板Ｗには、その回転中心Ｐ付近に処理
液供給ノズル７を介してフォトレジスト液が供給され
る。この処理液供給ノズル７は、図中に二点鎖線で示す
飛散防止カップ５の側方の待機位置と、図中に実線で示
す基板Ｗの回転中心Ｐの鉛直方向の供給位置とにわたっ
て移動可能に構成されている。なお、上述した回転駆動
部２の回転制御と、処理液供給ノズル７の移動およびフ
ォトレジスト液の供給制御は、後述する制御部によって
制御される。また、この処理液供給ノズル７は、本発明
における処理液供給手段に相当するものである。

【００２４】飛散防止カップ５の側方には、平面視で基
板Ｗとほぼ同寸法形状、つまり平面視ほぼ円形の板状の
ディフューザ１０が配備されている。このディフューザ
１０は、その中心に取り付けられた中空の回転軸１１と
ベアリング１２とを介してブラケット１３に懸垂支持さ
れており、鉛直方向に沿う回転中心Ｐ1 を中心として水
平面内で回転自在に構成されている。ブラケット１３の
上面から上方に突出した部分には、照射したレーザ光の
反射光強度に基づいて変位量を検出するレーザ変位セン
サ１５が、そのレーザ光の照射検出部を下方に向けて取
り付けられている。レーザ変位センサ１５から照射およ
び反射されたレーザ光は、回転軸１１の中空部およびデ
ィフューザ１０の下面に配設されている透過部１０ａを
通って基板Ｗ表面およびレーザ変位センサ１５に到達す
る。後述する制御部は、レーザ変位センサ１５により検
出された変位量に基づいて基板Ｗ表面とディフューザ１
０下面との間隔を算出する。なお、ディフューザ１０お
よびレーザ変位センサ１５は、それぞれ本発明における
板状部材および間隔計測手段に相当するものである。

【００２５】ディフューザ１０を回転自在に懸垂支持す
るブラケット１３の側面には、水平方向に延びた支持ア
ーム２０の一端部が取り付けられている。この支持アー
ム２０の他端部は、昇降部材２２に連動連結されてい
る。昇降部材２２は、フレーム２４内に立設されたガイ
ド２６に緩挿されているとともに、ガイド２６に並設さ
れたボールネジ２８に螺合されている。ボールネジ２８
はその下端部が昇降パルスモータ３０の回転軸に連動連
結されおり、この昇降パルスモータ３０を回転駆動する
ことにより、昇降部材２２がガイド２６に沿って昇降し
てディフューザ１０を昇降するようになっている。詳細
は後述するが、昇降パルスモータ３０を回転駆動するこ
とにより、基板Ｗ表面とディフューザ１０下面との間隔
を所定の間隔に変位することができるようになってい
る。なお、この昇降パルスモータ３０は、本発明におけ
る第２の駆動手段に相当するものである。

【００２６】フレーム２４は、その下端部に、装置フレ
ームに固定された揺動パルスモータ３５の回転軸が連動
連結されており、揺動パルスモータ３５を回転駆動する
ことによりフレーム２４自体が回転中心Ｐ₂を軸芯とし
て回転する。このように揺動パルスモータ３５を回転駆
動することにより、支持アーム２０の一端部側に配設さ
れたディフューザ１０を揺動駆動するようになってい
る。ディフューザ１０は揺動駆動および昇降駆動される
ことにより、図中に実線で示す飛散防止カップ５の側方
に外れた側方待機位置と、図中に二点鎖線で示す基板Ｗ
の上方で、その表面から大きく離れた基板上方待機位置
と、図中に二点鎖線で示す基板Ｗ表面に近接した処理位
置とにわたって移動される。なお、基板Ｗの上方にディ
フューザ１０が位置しているときの、基板Ｗ表面とディ
フューザ１０下面との間隔を符号ｄで表す。

【００２７】上述した回転駆動部２と、処理液供給ノズ
ル７と、レーザ変位センサ１５と、昇降パルスモータ３
０と、揺動パルスモータ３５とは、ＣＰＵを含む制御部
４０によって統括制御される。この制御部４０は、メモ
リ４２に予め格納されている、後述する処理プログラム
に基づいて上記各部を統括制御するものである。また、
メモリ４２は、装置オペレータにより予め指示されたデ
ィフューザ１０下面と基板Ｗ表面との間隔を示す第１お
よび第２の間隔と、ディフューザ１０が基板Ｗ上方で待
機している際の間隔を示す待機位置間隔とを格納してい
る。なお、制御部４０は、本発明の制御手段に相当する
ものである。

【００２８】上記のように構成された装置における動作
について、処理プログラムを示す図２のフローチャート
および図３のタイムチャートを参照して説明する。な
お、図３（ａ）は基板Ｗの回転数の変化を示すタイムチ
ャートであり、図３（ｂ）はディフューザ１０と基板Ｗ
との間隔の変化を示すタイムチャートである。

【００２９】ステップＳ１（基板を載置） 基板Ｗを載置する際には、処理液供給ノズル７が図１中
に二点鎖線で示す待機位置にあり、ディフューザ１０が
図１中に実線で示すように側方待機位置にある。この状
態で図示しない昇降機構が、回転駆動部２を含むスピン
チャック１と飛散防止カップ５とを相対的に昇降移動し
た後、図示しない基板搬送機構が基板Ｗをスピンチャッ
ク１に載置する。基板Ｗが載置されるとスピンチャック
１は基板Ｗの裏面を吸引して吸着保持する。

【００３０】ステップＳ２（基板上方待機位置に移動） 制御部４０は、揺動パルスモータ３５を回転駆動して、
側方待機位置にあるディフューザ１０を基板Ｗ上方であ
って、基板Ｗ表面から大きく離れた基板上方待機位置
（基板Ｗ表面から上方に待機位置間隔ｄ₀だけ離れた位
置）に移動する。但し、この待機位置間隔ｄ0 は、ディ
フューザ１０が基板Ｗに対して何らの影響も与えないも
のであるので、特に精密に制御する必要はない。つま
り、後述するように、処理液供給ノズル７を介してフォ
トレジスト液を基板Ｗ表面に供給する際に、処理液供給
ノズル７と干渉しない位置間隔であればよい。

【００３１】ステップＳ３（間隔計測処理） 制御部４０は、昇降パルスモータ３０を回転駆動してデ
ィフューザ１０を基板Ｗ表面に向けて下降してゆき、こ
のときの間隔をレーザ変位センサ１５を介して逐次に計
測し、その間隔がメモリ４２に予め記憶されている第１
の間隔および第２の間隔にそれぞれ一致した時点で、昇
降パルスモータ３０に出力した〔累積した〕パルス数を
メモリ４２に格納する。なお、ここではこれらのパルス
数をそれぞれ第１パルスデータおよび第２パルスデータ
と称することにする。

【００３２】なお、上記の第１の間隔とは、ディフュー
ザ１０と基板Ｗとの間隔内にある偏平の空気層を整流可
能な間隔であって、基板Ｗを低速回転させることによ
り、基板Ｗ表面の回転中心付近に供給されたフォトレジ
スト液を拡散流動させてその表面全体に塗り拡げる拡散
流動処理時に設定する間隔（これを第１の間隔ｄ₁とす
る）であり、上記の第２の間隔とは、第１の間隔ｄ₁よ
りも狭い間隔であって、基板Ｗを高速回転させて、基板
Ｗ表面全体に塗り拡げられたフォトレジスト液を振り切
ることにより、その表面全体にわたってを均一にするレ
ベリング促進処理時に設定する間隔（これを第２の間隔
ｄ₂とする）である。これらの第１の間隔ｄ₁および第２
の間隔ｄ₂との具体的な値は、基板Ｗのサイズや各処理
時における基板Ｗの回転数、供給するフォトレジスト液
の粘度などの種々の条件によって適宜に設定されるもの
であるが、一例を挙げると、第１の間隔ｄ₁が１．０ｍ
ｍ〜１．５ｍｍ程度の間隔であり、第２の間隔ｄ₂が
０．０５ｍｍ〜０．２程度の微小間隔であり、この間隔
ならば、後述するステップＳ６における拡散流動処理
と、ステップＳ８におけるレベリング促進処理を確実に
行うことができる。

【００３３】上記のようにディフューザ１０を基板Ｗ表
面から第１の間隔ｄ₁および第２の間隔ｄ₂に位置させる
ために、昇降パルスモータ３０に出力すべきパルス信号
（第１パルスデータおよび第２パルスデータ）をメモリ
４２に格納した後、制御部４０は昇降パルスモータ３０
を回転駆動して、ディフューザ１０を基板Ｗ表面から待
機位置間隔ｄ₀だけ上方に離れた基板上方待機位置に上
昇して退避する。

【００３４】ステップＳ４（回転開始） 制御部４０は、回転駆動部２を介して基板Ｗを低速で回
転駆動する。具体的には、この回転開始の時点を時間原
点としている図３（ａ）に示すように、時間ｔ₁の時点
で基板Ｗの回転数が回転数Ｒ１に到達するような加速度
で回転駆動が開始される。そして、この回転数Ｒ１を時
間ｔ₄まで保持する。

【００３５】ステップＳ５（フォトレジスト液供給） 制御部４０は、待機位置にある処理液供給ノズル７を基
板Ｗの上方にあたる処理位置にまで移動した後、時間ｔ
₂の時点において一定流量でフォトレジスト液の供給を
開始して所定時間後（時間ｔ₃）にその供給を停止す
る。その後、処理液供給ノズル７は、時間ｔ₃の時点か
ら退避を開始して時間ｔ_3aの時点までに基板Ｗ上方から
退避する。

【００３６】ステップＳ６（間隔を第１の間隔に設定） 制御部４０は、処理液供給ノズル７が基板Ｗ上方から退
避し始めるとともに、メモリ４２に格納されている第１
パルスデータに基づくパルス列を昇降パルスモータ３０
に出力し、ディフューザ１０の下面と基板Ｗ表面の間隔
を第１の間隔ｄ₁に設定する。具体的には、図３（ｂ）
のタイムチャートに示すように、処理液供給ノズル７が
退避し始める時点ｔ₃から上記パルス列を昇降パルスモ
ータ３０に出力し始めるが、その周波数は、処理液供給
ノズル７が完全に基板Ｗ上方から退避するｔ_3a時点にお
いて、その間隔が第１の間隔ｄ₁になるように予め設定
されている。なお、基板Ｗへのフォトレジスト液の供給
を停止した時点ｔ₃から基板Ｗの回転数を高速の回転数
Ｒ２に上昇開始する時点ｔ₄までは、基板Ｗの回転中心
付近に供給されたフォトレジスト液を基板Ｗの周縁部に
向けて拡散流動させる処理である。

【００３７】このように拡散流動処理時に、ディフュー
ザ１０を基板Ｗ表面から第１の間隔ｄ₁を隔てた位置に
配置することにより、ディフューザ１０下面と基板Ｗ表
面との間にある偏平な空気層は、基板Ｗの回転に引き回
されるように基板Ｗとともに回転し、この回転に伴って
ディフューザ１０も次第に回転を始める。これにより、
空気層の基板Ｗ表面に対する相対的な流れが整流され
て、フォトレジスト液に含まれる溶剤の揮発が抑制され
て拡散流動性が高く保たれるとともに、基板Ｗの回転中
心付近に平面視円形状で存在しているフォトレジスト液
には基板Ｗの周縁部に向けてそれが拡散流動するのを助
長する流動助長力が適度に加わる。したがって、基板Ｗ
の回転中心付近に供給されたフォトレジスト液を、基板
Ｗの回転により生じる遠心力と、この遠心力に伴って生
じる上記の流動助長力とによって基板Ｗの周縁部に向け
て急速に拡散流動させることができる。その結果、フォ
トレジスト液が基板Ｗの表面全体を覆う被覆所要時間を
短縮することができる。

【００３８】ステップＳ７（回転数上昇） 制御部４０は、時間ｔ₄において基板Ｗの回転数を低速
の回転数Ｒ１から高速の回転数Ｒ２に上げ始め、時間ｔ
₅においてその回転数Ｒ２に到達するように回転駆動部
２を制御する。

【００３９】ステップＳ８（間隔を第２の間隔に設定） 制御部４０は、基板Ｗの回転数が高速の回転数Ｒ２に到
達する時点ｔ₅において、メモリ４２に格納されている
第２パルスデータに基づくパルス列を昇降パルスモータ
３０に出力し、ディフューザ１０の下面と基板Ｗ表面の
間隔を、上記の第１の間隔ｄ₁よりも狭い第２の間隔ｄ₂
に設定する。具体的には、図３（ｂ）のタイムチャート
に示すように、基板Ｗが回転数Ｒ２に到達した時点ｔ₅
から上記パルス列を昇降パルスモータ３０に出力し始め
るが、その周波数は、時間ｔ_5aにおいて、その間隔が第
２の間隔ｄ₂になるように予め設定されている。なお、
この回転数Ｒ２に上昇され始めた時点ｔ₄からその回転
数を保持する時間ｔ₆までは、基板Ｗ表面全体に塗り拡
げられたフォトレジスト液の余剰分を振り切って基板Ｗ
の表面全体にわたって均一にするように作用するので、
レベリング促進処理となる。

【００４０】このようにレベリング促進処理時に、上記
第１の間隔ｄ₁よりも狭い第２の間隔ｄ₂に設定しておく
と、基板Ｗ表面とディフューザ１０との間隔に存在する
偏平な空気層は、高速回転している基板Ｗとほぼ一体的
に回転するようになるので、この処理時の流動助長力
を、フォトレジスト液にムラを生じさせない程度の適度
のものとすることができる。したがって、基板Ｗの表面
全体に塗り拡げられたフォトレジスト液を、遠心力と、
第２の間隔ｄ₂に設定することによって生じさせた適度
な流動助長力とにより基板Ｗ表面全体にわたって均一に
することができる。

【００４１】ステップＳ９（回転数下降） 時間ｔ₆において制御部４０は、基板Ｗの回転数を上記
の回転数Ｒ２から下げ始め、時間ｔ₇において上記の回
転数Ｒ１よりも高い回転数Ｒ３に到達するように回転を
制御する。この回転数Ｒ３は、時間ｔ₈まで保持され
る。この時間ｔ₇から時間ｔ₈の範囲は、レベリング促進
処理されたフォトレジスト液に含まれる溶剤を揮発させ
るための揮発促進処理である。この例では、レベリング
促進処理と揮発促進処理との回転数を変えているが、レ
ベリング促進処理の回転数で行うようにしてもよい。

【００４２】ステップＳ１０（ディフューザを上昇） 基板Ｗの回転数が下降し始めた時間ｔ₆から所定時間経
過後の時間ｔ_6aにおいて、制御部４０は、昇降パルスモ
ータ３０を徐々に上昇する。具体的には、第２の間隔ｄ
₂にあるディフューザ１０がほぼ一定速度で基板Ｗ表面
から上昇するように、所定のパルス列を一定の周波数で
昇降パルスモータ３０に出力する。このようにディフュ
ーザ１０を基板Ｗ表面から上昇してゆくと、基板Ｗとデ
ィフューザ１０との間にある空気層は、ある時点におい
て基板Ｗの回転に連れ回されることがなくなって、基板
Ｗの表面に対する相対的な空気の流動が大きく乱れるの
で、フォトレジスト液中に含まれる溶剤が揮発する。

【００４３】ステップＳ１１（回転停止） 制御部４０は、時間ｔ₈において減速を開始し、時間ｔ₉
において基板Ｗの回転が完全に停止するように回転駆動
部２を制御する。上記のステップＳ１０において上昇さ
れ始めたディフューザ１０は、その後、側方待機位置ま
で移動する（図１中に実線で示す位置）。

【００４４】上述した一連の処理を経て基板Ｗ表面に
は、均一な膜厚を有するフォトレジスト被膜が形成され
る。そして、次なる基板Ｗに対して上記のステップＳ１
から繰り返すことにより順次に基板Ｗに対して処理を施
すことができる。

【００４５】上述したように、拡散流動処理時には、デ
ィフューザ１０を基板Ｗ表面から第１の間隔ｄ₁を隔て
た位置に配置し、レベリング促進処理時には、上記第１
の間隔ｄ₁よりも狭い第２の間隔ｄ₂に配置、すなわち、
基板Ｗの表面とディフューザ１０下面との間隔を処理に
応じて制御することにより、フォトレジスト液の拡散流
動性を高く保ちつつ拡散流動処理を適切に施し、かつ、
レベリング促進処理をも適切に施すことができる。その
結果、フォトレジスト液が基板Ｗの表面全体を覆う被覆
所要時間を短縮することができて、所定膜厚のフォトレ
ジスト被膜を形成するのに要するフォトレジスト液量を
少なくすることができるとともに、フォトレジスト被膜
の膜厚を基板Ｗ表面全体にわたって均一にすることがで
きる。

【００４６】さらに、上記の両間隔ｄ₁，ｄ₂を、処理対
象の基板Ｗをスピンチャック１に載置した後に、ステッ
プＳ３において計測するようにしたので、正確にディフ
ューザ１０をそれらの間隔に設定することができる。し
たがって、種々の厚みを有する基板、または厚みの公差
が大きな基板が混在して処理されるような場合であって
も、基板厚さの変動に起因する変動分を吸収することが
できるので、正確に両間隔を設定することができる。

【００４７】＜第２実施例＞ 次に、第２実施例装置として、ディフューザ１０を積極
的に回転駆動するように構成したものを例に採って説明
する。なお、図４ではディフューザ１０に係る構成のみ
を示しているが、スピンチャック１や処理液供給ノズル
７などの他の構成は、図１の構成と同一である。また、
図４中において、図１に係る構成と同じものは同一符号
を付すことで詳細な説明については省略する。

【００４８】ディフューザ１０は、その回転中心部に立
設された中空の回転軸１１ａと、ベアリング１２とを介
してブラケット１３に回動自在に懸垂支持されている。
回転軸１１ａには、その外周面に従動プーリ１１ｂが配
設されている。支持アーム２０の中央部付近には、回転
中心Ｐ₃をディフューザ１０の回転中心Ｐ₁とほぼ平行に
して、かつ、回転軸を下方に向けた状態で電動モータ５
０が配設されている。この電動モータ５０の回転軸に
は、主動プーリ５０ａが連動連結されており、これと従
動プーリ１１ｂには、タイミングベルト５１が掛け渡さ
れている。電動モータ５０は、制御部４０（図１参照）
によってその回転数が後述するように制御されるように
なっている。なお、電動モータ５０はディフューザ１０
を回転駆動するものであって、本発明における第３の駆
動手段に相当するものである。

【００４９】次に、上記のように構成された装置の動作
について、図５のタイムチャートを参照して説明する。
なお、図５（ａ）および図５（ｂ）は、第１実施例装置
において参照した図３（ａ）および図３（ｂ）と同じタ
イムチャートであるが、基板Ｗの回転数および間隔との
関係が把握しやすいように再度記載している。図５
（ｃ）は、ディフューザ１０の回転数の変化を示すタイ
ムチャートである。

【００５０】図５（ｃ）に示すように、制御部４０は、
基板Ｗの回転数がＲ２に到達する時間ｔ₅においてディ
フューザ１０の回転数もほぼ同じ回転数Ｒ２に到達する
ように、時間ｔ_3bにおいて電動モータ５０を介して基板
Ｗの回転方向と同じ方向にディフューザ１０を回転駆動
し始める。つまり、少なくともレベリング促進処理の間
は、ディフューザ１０を図５（ａ）に示す基板Ｗの回転
数に同期させて同方向に回転駆動する。換言すると、基
板Ｗの回転数が高速の回転数Ｒ２で一定に保持されてい
る時間ｔ₅から時間ｔ₆までの間は、基板Ｗの回転数に同
期させて、かつ、その回転方向と同じ方向にディフュー
ザ１０を回転駆動する。このようにレベリング促進処理
の間、ディフューザ１０の回転を基板Ｗの回転に同期さ
せることにより、ディフューザ１０と基板Ｗとの間にあ
る偏平な空気層をより基板Ｗと一体的に回転させること
ができる。したがって、レベリング促進処理時の整流効
果を高めることができるので、フォトレジスト液を基板
Ｗの表面全体にわたってより均一にすることができる。

【００５１】また、上記のようにレベリング促進処理の
間だけでなく、基板Ｗの回転数に常に同期させて同方向
に回転駆動するようにしてもよい。この場合について、
図６のタイムチャートを参照して説明する。なお、この
図６（ａ），（ｂ）は、図３（ａ）および図３（ｂ）と
同じタイムチャートであるが、上述した理由により再度
記載している。なお、図６（ｃ）は、ディフューザ１０
の回転数の変化を示すタイムチャートであり、図６
（ａ）に示す基板Ｗの回転数の変化を示すタイムチャー
トと同じものとなっている。このようにディフューザ１
０の回転を基板Ｗの回転に常に同期させておくことによ
り、常時整流効果を高めることができるので、レベリン
グ処理だけでなく拡散流動処理においても偏平な空気層
を基板と一体的に回転させることができ、両処理時にお
ける整流効果を高めることができるので、フォトレジス
ト液に含まれる溶剤の揮発をより抑制するとともに、フ
ォトレジスト液をより均一にすることができる。

【００５２】なお、上記の第２実施例で説明した『同
期』とは、実質的に同期していればよく、例えば、基板
Ｗの回転数とディフューザ１０との回転数に多少の相違
があっても上述したように整流効果を高めることができ
ることは言うまでもない。

【００５３】また、上記第１実施例および上記第２実施
例では、レーザ変位センサ１５を備えているものについ
て説明したが、これは第１の間隔ｄ₁および第２の間隔
ｄ₂となる位置にディフューザ１０を精度よく移動する
ためのものであって必須ではない。例えば、図２に示し
たフローチャートのステップＳ３において第１の間隔ｄ
₁および第２の間隔ｄ₂にディフューザ１０を移動するた
めの第１パルスデータおよび第２パルスデータを格納し
たが、これらを処理の前に予め収集してメモリ４２に格
納しておき、その後の基板処理時にはこれらに基づいて
ディフューザ１０を移動するようにしてもよい。また、
昇降パルスモータ３０によりディフューザ１０の位置を
移動して設定するようにしたが、エアシリンダなどのア
クチュエータによって機械的に上記の両間隔となる位置
に移動するような構成としてもよい。

【００５４】また、上記各実施例では、上記両間隔を調
整するためにディフューザ１０を昇降するように構成し
たが、これに代えて、ディフューザ１０を揺動パルスモ
ータ３５により揺動するだけの構成、つまりディフュー
ザ１０は昇降しない構成として、スピンチャック１およ
び回転駆動部２を昇降するようにしてもよい。

【００５５】また、上記第１実施例および上記第２実施
例では、処理液としてフォトレジスト液を例に採って説
明したが、現像液、ポリイミド樹脂、SOG(Spin On Glas
s,シリカ系被膜形成材とも呼ばれる）液などの処理液で
あっても上記と同様の効果を得ることができる。また、
基板としては半導体ウエハを例に採って説明したが、基
板が液晶表示装置用の角形ガラス基板である場合には、
平面視でほぼ同形状寸法の角板状のディフューザを採用
すればよい。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の方法発明によれば、処理液を拡散流動させて
基板表面全体に塗り拡げる拡散流動処理では、板状部材
と基板表面との間隔を第１の間隔に設定した状態で、基
板を第１の速度で回転させ、処理液を基板表面全体にわ
たって均一にするレベリング促進処理では、板状部材と
基板表面との間隔を第１の間隔よりも狭い第２の間隔に
設定した状態で、基板を第１の速度よりも速い第２の速
度で回転させているので、拡散流動処理を適切に施すこ
とができるとともに、レベリング促進処理をも適切に施
すことができる。その結果、処理液が基板の表面全体を
覆う被覆所要時間を短縮することができて、所定膜厚の
処理液被膜を形成するのに供給する処理液量を少なくす
ることができるとともに、処理液被膜の膜厚を基板表面
全体にわたって均一にすることができる。

【００５７】また、請求項２に記載の装置発明によれ
ば、請求項１に記載の発明方法を好適に実施することが
できる。

【００５８】また、請求項３に記載の装置発明によれ
ば、間隔計測手段による計測結果に基づいて第１の間隔
および第２の間隔に調整することにより、これらの間隔
を正確に調整・設定することができる。したがって、種
々の厚みを有する基板、または厚みの公差が大きな基板
が混在して処理されるような場合であっても、基板厚さ
の変動に起因する変動分を吸収することができるので、
正確に両間隔を設定することができる。

【００５９】また、請求項４に記載の装置発明によれ
ば、偏平な空気層をより基板と一体的に回転させること
ができて、レベリング促進処理時における整流効果を高
めることができるので、処理液を基板表面全体にわたっ
てより均一にすることができる。その結果、その後の処
理を経て形成された処理液被膜の膜厚をより均一なもの
とすることができる。

【００６０】また、請求項５に記載の装置発明によれ
ば、レベリング促進処理時だけでなく拡散流動処理時に
おいても偏平な空気層を基板と一体的に回転させること
ができて、両処理時における整流効果をより高めること
ができるので、処理液中の溶剤の揮発をより抑制するこ
とができるとともに、基板表面に塗り拡げられた処理液
をより均一にすることができる。

【００６１】また、請求項６に記載の装置発明によれ
ば、第１の間隔が０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、第２
の間隔が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であるので、
流動拡散処理とレベリング促進処理とを確実に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る回転式基板処理装置の要部を
示す一部破断縦断面図およびブロック図である。

【図２】処理プログラムを示すフローチャートである。

【図３】基板回転数の変化および間隔の変化を示すタイ
ムチャートである。

【図４】第２実施例に係る回転式基板処理装置の要部を
示す一部破断縦断面図である。

【図５】レベリング促進処理時のみディフューザの回転
を基板の回転に同期させる場合のタイムチャートであ
る。

【図６】常にディフューザの回転を基板の回転に同期さ
せる場合のタイムチャートである。

【符号の説明】

Ｗ … 基板 １ … スピンチャック（基板保持手段） ２ … 回転駆動部（第１の駆動手段） ７ … 処理液供給ノズル（処理液供給手段） １０ … ディフューザ（板状部材） １５ … レーザ変位センサ（間隔計測手段） ３０ … 昇降パルスモータ（第２の駆動手段） ３５ … 揺動パルスモータ ４０ … 制御部（制御手段） ４２ … メモリ ５０ … 電動モータ（第３の駆動手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−144167（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−283331（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−260404（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/30 502 G03F 7/16 502 H01L 21/027

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な基板保持手段に保持された基
   板に処理液供給手段により処理液を供給し、回転自在で
   ある板状部材を前記基板保持手段に保持された基板上方
   においてほぼ平行に配置した状態で、基板を回転させつ
   つ基板の処理を行う基板処理方法であって、 前記基板表面と前記板状部材との間隔を第１の間隔に設
   定した状態で、前記処理液供給手段により処理液が供給
   された基板を第１の速度で回転させる工程と、 基板を第１の速度より速い第２の速度で回転させる工程
   とを行い、 前記第２の速度に到達した後に、前記第１の間隔より狭
   い第２の間隔に設定することを特徴とする基板処理方
   法。
2. 【請求項２】 基板を保持する基板保持手段と、 前記基板保持手段を回転させる第１の駆動手段と、 前記基板保持手段に保持された基板表面に処理液を供給
   する処理液供給手段と、 前記基板保持手段の上方においてほぼ平行に配置され、
   かつ回転自在である板状部材と、 前記基板保持手段と前記板状部材とを相対的に移動させ
   ることにより、基板表面と前記板状部材との間隔を変位
   させる第２の駆動手段と、 前記第２の駆動手段により基板表面と前記板状部材とを
   第１の間隔に設定した状態で、前記第１の駆動手段によ
   り第１の速度で前記基板保持手段を回転させ、さらに前
   記第１の駆動手段により第１の速度より速い第２の速度
   で前記基板保持手段を回転させた後に、前記第２の駆動
   手段により基板表面と前記板状部材とを第１の間隔より
   狭い第２の間隔に設定する制御手段と、 を備えていることを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の基板処理装置におい
   て、前記間隔を計測する間隔計測手段を備えるととも
   に、前記制御手段は、前記間隔計測手段による計測結果
   に基づいて前記第１の間隔および前記第２の間隔を調整
   することを特徴とする基板処理装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の基板処理装置
   において、前記板状部材を回転させる第３の駆動手段を
   さらに備えるとともに、 前記制御手段は、前記第２の駆動手段により第２の間隔
   に設定した状態で、前記第１の駆動手段により前記第２
   の速度で前記基板保持手段を回転させている場合は、前
   記第３の駆動手段により前記板状部材を前記基板保持手
   段の回転と同期させて回転させることを特徴とする基板
   処理装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の基板処理装置におい
   て、前記制御手段は、前記第３の駆動手段により前記板
   状部材を前記基板保持手段の回転と常に同期させて回転
   させることを特徴とする基板処理装置。
6. 【請求項６】 請求項２から５のいずれかに記載の基板
   処理装置において、前記第１の間隔が１．０ｍｍ以上
   １．５ｍｍ以下、前記第２の間隔が０．０５ｍｍ以上
   ０．２ｍｍ以下であることを特徴とする基板処理装置。