JP5132781B2

JP5132781B2 - 成膜装置及び成膜方法

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Inventors: 強佐藤; 弘康近藤; 直明桜井; 勝之添田; 健一大城; 修一木村
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Description

本発明は、成膜装置、成膜方法及び半導体装置に関し、例えば、塗布対象物上に材料を塗布して塗布膜を形成する成膜装置及び成膜方法、さらに、その成膜装置又は成膜方法により製造された半導体装置に関する。

成膜装置は、半導体や液晶ディスプレイなどの製造における液相成膜工程に用いられる（例えば、特許文献１参照）。液相成膜工程では、ウエハなどの基板上にレジストや保護膜などの塗布膜を成膜する際、０．１〜１．０μｍ程度の膜厚均一性が求められており、通常、塗布膜はスピンコートにより形成される。このスピンコートは、基板上の中央に材料を供給し、その基板を高速回転させて材料を基板面に拡げ、基板上に塗布膜を形成する塗布方法である。

特開平１０−９２８０２号公報

しかしながら、前述のようにスピンコートを用いた場合には、膜厚均一性はある程度得られるが、材料利用効率は１〜３割と悪く、材料を無駄にしてしまう。また、塗布中に基板のサイドや裏面に飛散、あるいは、ミスト化して回り込んだ材料が付着してしまうため、塗布工程の後にシンナーでそれらを除去するエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要となる。このとき、大量のシンナーを使用するため環境負荷が大きく、シンナー量の削減が要求されている。

また、スピンコートを用いた場合には、飛散した材料を受け止めると同時に、ミスト化した材料を回収するためのカップを定期的に交換する必要があり、その度にスピンコータが連結されているライン全体を停止させる必要が生じるため、稼働率が低下してしまう。通常、このようなラインには、高額な露光機が接続されており、稼働率低下の影響は大きい。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、膜厚均一性を維持しながら、材料利用効率の向上、環境負荷の低減及び稼働率低下の抑制を実現することができる成膜装置、成膜方法及び半導体装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、成膜装置において、塗布対象物が載置されるステージと、ステージに載置された塗布対象物上の所定領域に材料を塗布して塗布膜を形成する塗布部と、塗布膜を溶解可能な溶媒蒸気を生成する給気部と、ステージに載置された塗布対象物上の塗布膜に対し、給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き付ける吹付部と、給気部から吹付部へと搬送される溶媒蒸気を加熱するための加熱部と、吹付部により吹き付ける溶媒蒸気の量を、塗布膜を溶解し、塗布膜の表層側部分の粘度が塗布対象物側部分の粘度より低くなり、塗布膜の表層側部分の粘度及び塗布対象物側部分の粘度が塗布対象物上の塗布膜の拡がりを抑制する粘度となる量とするよう制御し、給気部から吹付部へと搬送される溶媒蒸気を溶媒蒸気の露点温度よりも高い温度に維持するように加熱部を制御する制御部とを備えることである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、成膜方法において、塗布対象物上の所定領域に材料を塗布して塗布膜を形成する工程と、吹き付ける溶媒蒸気の量を、塗布膜を溶解し、塗布膜の表層側部分の粘度が前記塗布対象物側部分の粘度より低くなり、塗布膜の表層側部分の粘度及び塗布対象物側部分の粘度が塗布対象物上の塗布膜の拡がりを抑制する粘度となる量とするように調整して溶媒蒸気を生成する工程と、調整して生成した前記溶媒蒸気を前記溶媒蒸気の露点温度よりも高い温度に維持して搬送する工程と、露点温度よりも高い温度に維持して搬送された調整して生成した溶媒蒸気を塗布対象物上の塗布膜に吹き付ける工程とを有することである。

本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す模式図である。図１に示す成膜装置の概略構成を示す平面図である。図１及び図２に示す成膜装置が行う成膜処理の流れを示すフローチャートである。図３に示す成膜処理における成膜装置の塗布を説明するための説明図である。図４に示す塗布の変形例を説明するための説明図である。図３に示す成膜処理における膜厚平坦化処理を説明するための説明図である。図６に示す膜厚平坦化処理における平坦化現象を説明するための説明図である。塗布後の液膜（塗布膜）を説明するための説明図である。膜厚平坦化処理後の液膜を説明するための説明図である。図９に示す液膜に対して乾燥処理（ベーク処理）を行った後の乾燥膜を説明するための説明図である。溶媒蒸気を増やした膜厚平坦化処理後の液膜を説明するための説明図である。図１１に示す液膜に対して乾燥処理を行った後の乾燥膜を説明するための説明図である。図３に示す成膜処理における仮乾燥に用いる排気ユニットを説明するための説明図である。本発明の第２の実施の形態に係る成膜装置が備える吹付部の概略構成を示す外観斜視図である。図１４のＡ１−Ａ１線断面図である。図１４のＡ２−Ａ２線断面図である。本発明の第３の実施の形態に係る成膜装置が備える吹付部の概略構成を示す外観斜視図である。図１７のＡ３−Ａ３線断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る成膜装置が備える吹付部の概略構成を示す断面図である。本発明の第５の実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面図である。図２０に示す成膜装置が備える吹付部の吹出口を示す平面図である。スリット長さを変えるスリット長さ調整機構を用いた膜厚平坦化処理後の液膜を説明するための説明図である。図２２に示す液膜に対して乾燥処理を行った後の乾燥膜を説明するための説明図である。本発明の第６の実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面図である。図２４に示す成膜装置が備える吹付部の吹出口を示す平面図である。本発明の第７の実施の形態に係る成膜装置が備える吹付部の概略構成を示す断面図である。吹出口の外周部に機械的な遮断板の調整機構を用いた膜厚平坦化処理後の液膜を説明するための説明図である。本発明の第８の実施の形態に係る成膜システムの概略構成を示すブロック図である。図２８に示す成膜システムが行う成膜処理の流れを示すフローチャートである。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１ないし図１３を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置１は、塗布対象物としてのウエハＷが載置されるステージ２と、そのステージ２を水平面内で回転させる回転機構３と、ステージ２上のウエハＷに材料を塗布して塗布膜Ｍを形成する塗布部４と、その塗布膜Ｍを溶解可能な溶媒蒸気（蒸気化した溶媒）を生成する給気部５と、その溶媒蒸気をウエハＷ上の塗布膜Ｍに吹き付ける吹付部６と、ステージ２上のウエハＷと塗布部４及び吹付部６とを相対移動させる移動機構７と、溶媒蒸気を排気する排気部８と、各部を制御する制御部９とを備えている。

ステージ２は円形状に形成されており、回転機構３により水平面内で回転可能に構成されている。このステージ２は、載置されたウエハＷを吸着する吸着機構を備えており、その吸着機構によりステージ上面にウエハＷを固定して保持する。この吸着機構としては、例えばエアー吸着機構などが用いられる。さらに、ステージ２は、ウエハＷを支持する突没可能な複数の支持ピンを備えており、搬送用のロボットアームなどによるウエハＷの受け渡しを行う場合、それらの支持ピンによりウエハＷを支持する。

回転機構３は、ステージ２を水平面内で回転可能に支持しており、ステージ中心を回転中心としてステージ２をモータなどの駆動源により水平面内で回転させる機構である。これにより、ステージ２上に載置されたウエハＷは水平面内で回転することになる。

塗布部４は、塗布膜Ｍとなる材料を吐出する塗布ノズルである。この塗布部４は、所定の圧力により先端部から材料を連続的に吐出してステージ２上のウエハＷに塗布する。この塗布部４には、材料を貯留するタンク４ａがチューブやパイプなどの供給管４ｂを介して接続されている。この供給管４ｂには、調整弁４ｃが設けられている。この調整弁４ｃは制御部９に電気的に接続されており、制御部９による制御に応じて塗布部４からの材料の吐出量を調整する。

給気部５は、溶媒蒸気を発生させる溶媒蒸気発生部５ａと、溶媒蒸気発生部５ａと吹付部６とを連通する搬送管５ｂと、発生させた溶媒蒸気を吹付部６に搬送管５ｂを介して搬送するための搬送気体を溶媒蒸気発生部５ａに供給する搬送気体供給部５ｃと、溶媒蒸気発生部５ａと搬送気体供給部５ｃとを連通する供給管５ｄとを備えている。

溶媒蒸気発生部５ａは、溶媒を貯留するタンク１１と、溶媒蒸気発生用のヒータ１２と、タンク１１内の溶媒蒸気の温度を測定する温度センサ１３とを備えている。ヒータ１２及び温度センサ１３は制御部９に電気的に接続されており、制御部９は温度センサ１３により測定された温度に基づいて、タンク１１内の溶媒を蒸気化させるようにヒータ１２の温度を調整する。

搬送管５ｂは、溶媒蒸気発生部５ａと吹付部６とを接続し、溶媒蒸気発生部５ａから吹付部６に溶媒蒸気を搬送するための搬送流路である。搬送管５ｂとしては、例えばチューブやパイプなどが用いられる。この搬送管５ｂには、熱を供給するヒータ１４が設けられている。このヒータ１４としてはシート状のヒータが用いられており、搬送管５ｂの外周面に巻かれている。ヒータ１４は制御部９に電気的に接続されており、搬送管５ｂの温度が溶媒の露点温度より高くなるように制御部９により調整される。

ここで、搬送管５ｂの温度が溶媒の露点温度より低い場合には、搬送気体中の蒸気化した溶媒が結露し、所望の溶媒蒸気量を得ることが困難になるが、搬送管５ｂの温度はヒータ１４により調整され、搬送管５ｂ内の溶媒蒸気が結露しない温度範囲に維持される。

搬送気体供給部５ｃは、搬送気体を貯留して溶媒蒸気発生部５ａに供給する供給部である。この搬送気体により、溶媒蒸気発生部５ａで発生した溶媒蒸気は吹付部６に搬送されて吹き出される。搬送気体としては、例えば窒素などの不活性ガスや空気などが用いられる。

供給管５ｄは、搬送気体供給部５ｃと溶媒蒸気発生部５ａとを接続し、搬送気体供給部５ｃから溶媒蒸気発生部５ａに搬送気体を供給するための供給流路である。供給管５ｄとしては、例えばチューブやパイプなどが用いられる。この供給管５ｄには、搬送気体の流量を調整する調整弁１５が設けられている。この調整弁１５は制御部９に電気的に接続されており、制御部９による制御に応じて搬送気体供給部５ｃからの搬送気体の流量を調整する。

吹付部６は、溶媒蒸気発生部５ａから搬送管５ｂを介して搬送された溶媒蒸気を吹き出す吹出ヘッドであってエアナイフ型の給気ユニットである。この吹付部６は、スリット（細長い隙間）状の吹出口Ｈ１を有する箱状に形成されている。吹付部６の側面には、熱を供給するヒータ１６が設けられている。このヒータ１６としてはシート状のヒータが用いられており、吹付部６の外周面に貼り付けられている。ヒータ１６は制御部９に電気的に接続されており、吹付部６の温度が溶媒の露点温度より高くなるように制御部９により調整される。

ここで、前述の搬送管５ｂと同様に、吹付部６の温度が溶媒の露点温度より低い場合には、搬送気体中の蒸気化した溶媒が結露し、所望の溶媒蒸気量を得ることが困難になるが、吹付部６の温度はヒータ１６により調整され、吹付部６内の溶媒蒸気が結露しない温度範囲に維持される。

移動機構７は、図１及び図２に示すように、塗布部４を支持してＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構７ａと、吹付部６を支持してＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構７ｂと、それらのＺ軸移動機構７ａ、７ｂをＸ軸方向にそれぞれ移動させる一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄとを備えている。各Ｚ軸移動機構７ａ、７ｂ及び一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄとしては、例えば、リニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構やモータを駆動源とする送りネジ移動機構などが用いられる。

一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄは、各Ｚ軸移動機構７ａ、７ｂを介して塗布部４及び吹付部６をそれぞれＸ軸方向に移動させる移動機構である。例えば、塗布部４はＸ軸移動機構７ｄによりステージ２の中央から外周に向けてＸ軸方向に移動し、吹付部６は一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりステージ２の全面に亘ってＸ軸方向に移動する。

なお、Ｚ軸移動機構７ｂには、反射型レーザ距離センサなどの高さセンサ１７が設けられている。この高さセンサ１７は、一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりＺ軸移動機構７ｂと共にＸ軸方向に移動することよってウエハＷの塗布面のうねりや表面粗さ等を測定する。これにより、ウエハＷの塗布面の高さプロファイルが取得される。

排気部８は、ステージ２に対向しない待機位置で待機する吹付部６から吹き出された溶媒蒸気を排気する排気ヘッドである。この排気部８は、所定の吸引力により溶媒蒸気を連続的に吸引して排気する。排気部８には、所定の吸引力を発生させるポンプ８ａがチューブやパイプなどの排気管８ｂを介して接続されている。ポンプ８ａは制御部９に電気的に接続されており、制御部９による制御に応じて駆動する。

制御部９は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、各種プログラムや各種情報などを記憶する記憶部とを備えている。記憶部としては、メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などを用いる。この制御部９は、各種のプログラムに基づいて、ステージ２の回転や塗布部４の移動、吹付部６の移動などを制御する。これにより、ステージ２上のウエハＷと塗布部４との相対位置、さらに、ステージ２上のウエハＷと吹付部６との相対位置を色々と変化させることができる。

次に、前述の成膜装置１が行う成膜処理（成膜方法）について説明する。成膜装置１の制御部９は各種のプログラムに基づいて成膜処理を実行する。なお、ウエハＷがステージ２上に吸着固定された状態で成膜処理が行われる。

図３に示すように、まず、ギャップ調整が行われ（ステップＳ１）、次いで、塗布部４による塗布が行われる（ステップＳ２）。その後、仮乾燥が行われ（ステップＳ３）、吹付部６による膜厚平坦化処理が行われ（ステップＳ４）、処理が終了する。

ステップＳ１のギャップ調整では、高さセンサ１７が一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりＺ軸移動機構７ｂと共にＸ軸方向に移動し、ステージ２上のウエハＷの塗布面のうねりや表面粗さ等を測定する。すなわち高さプロファイルが取得され、制御部９の記憶部に記憶される。次に、前述の高さプロファイルが用いられ、塗布部４とウエハＷの塗布面との垂直方向の距離（以下、単にギャップという）を設定値に合わせるために、例えば平均値と設定値との差分が求められて補正量が算出され、その補正量だけ塗布部４がＺ軸移動機構７ａによりＺ軸方向に移動する。このようにして、塗布部４とウエハＷの塗布面とのギャップが所望のギャップに調整される。なお、ウエハＷ毎のギャップのばらつきが小さい場合には、ギャップ調整は初回のみ行われ、その後は省略される。

ステップＳ２の塗布では、図４に示すように、ステージ２が回転機構３により回転しながら、塗布部４がＸ軸移動機構７ｄによりＺ軸移動機構７ａと共にＸ軸方向、すなわちウエハＷの中心から外周に向かって徐々に移動する。このとき、塗布部４は移動しながら材料を連続してウエハＷの塗布面に吐出し、さら周速度に合わせて吐出量を制御することで、その塗布面上に渦巻状のパターンに材料を塗布する（スパイラル塗布）。これにより、ウエハＷの塗布面上に塗布膜Ｍが形成される。

なお、塗布部４として塗布ノズルが用いられているが、これに限るものではなく、例えば、図５に示すように、材料を複数の液滴として噴射するインクジェットヘッドなどの噴射ヘッド４Ａが用いられてもよい。この噴射ヘッド４Ａは、Ｘ軸方向に加え、Ｙ軸方向にも移動可能に形成されている。これにより、噴射ヘッド４ＡとウエハＷとの相対位置が変えられながら、噴射ヘッド４Ａから複数の液滴が噴射されてウエハＷの塗布面上に塗布される（ドット塗布）。このときの噴射量、塗布ピッチ及び液滴量が最適化され、ウエハＷ上の各液滴が繋がり、ウエハＷの塗布面上に材料による塗布膜Ｍが形成される。また、このインクジェットヘッドなどの噴射ヘッド４Ａを用いた場合には、ステージ２が回転機構３により回転しながら噴射を行うことにより、効率的に塗布することもできる。

ステップＳ３の仮乾燥では、ウエハＷ上の塗布膜Ｍの流動性を抑制するため、ステージ２が所定速度で所定時間回転し、塗布膜Ｍの乾燥が促進される。特に、塗布膜Ｍの外縁部分の乾燥が促進され、塗布膜Ｍの拡がりが抑止される。なお、塗布膜Ｍの流動性が問題にならない場合には、仮乾燥を省略することも可能である。このような仮乾燥をウエハＷに材料を塗布した後に設けることによって、その乾燥工程で塗布膜Ｍがある程度乾燥して塗布膜Ｍの流動性が抑制されるので、その後に実施される膜厚平坦化処理においてウエハＷの塗布膜Ｍの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。

ステップＳ４の膜厚平坦化処理では、図６に示すように、吹付部６が一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりＺ軸移動機構７ｂと共にステージ２上のウエハＷの全面に亘ってＸ軸方向に移動する。このとき、吹付部６はＸ軸方向に移動しながら溶媒蒸気を連続してウエハＷ上の塗布膜Ｍに吹き付け、その塗布膜Ｍの表層を溶解する。なお、制御部９は、溶媒蒸気の吹付量（供給量）を塗布膜Ｍの表層の粘度を低下させる量とするように制御する。この溶媒蒸気の吹付量の調整は、搬送気体の流量を調整弁１５により調整したり、溶媒蒸気発生部５ａの温度設定を変更したり、あるいは、その両方をすることによって行われる。また、制御部９により回転機構３の回転数を制御することでも吹付量を調整することができる。なお、塗布膜Ｍにおいて粘度を低下させる箇所は表層だけではなく、表層付近や表層のみとすることもできる。また、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御する。

このような膜厚平坦化処理前には、スパイラル塗布やドット塗布による塗布ピッチムラＭａや、乾燥時に発生するクラウンＭｂが塗布膜Ｍに存在しているが、膜厚平坦化処理において、溶媒蒸気が吹付部６によりウエハＷに吹き付けられると、塗布膜Ｍの表層の粘度が低下し、塗布ピッチムラＭａやクラウンＭｂが抑制されて小さくなり、塗布膜Ｍのばらつきが減少する。つまり、スパイラル塗布やドット塗布により膜厚均一性が低下するが、膜厚平坦化処理により塗布膜Ｍのばらつきが小さくなるので、スピンコートと同程度あるいはそれ以上の膜厚均一性を得ることができる。

したがって、スパイラル塗布やドット塗布などのスピンコート以外の塗布方法を用いることが可能であり、その塗布方法を用いることによって、スピンコートに比べ、ウエハＷの塗布面の所定領域だけに材料を塗布することができる。これにより、材料がウエハＷのサイドや裏面に飛散、あるいは、ミスト化して回り込んだ材料が付着することがなくなり、さらに、塗布工程の後にエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要なくなり、また、カップを定期的に交換する必要もなくなる。このように、膜厚均一性を維持しながら、材料利用効率の向上、環境負荷の低減及び稼働率低下の抑制を実現することができる。

ここで、図７に示すように、塗布ピッチムラＭａが存在している場合には、平坦化時間Ｔは、Ｔ∝μλ^４／σｈ^３（μ：粘度、λ：波長、σ：表面張力、ｈ：平均厚さ）のような関係があり、材料の粘度μと比例関係にある。したがって、溶媒蒸気を塗布膜Ｍの表面に吹き付けることによって、塗布膜Ｍの表層が溶解されて粘度が低下すると、平坦化時間Ｔが短縮され、塗布膜Ｍの平坦化が促進される。特に、塗布する材料の表面張力σが高い場合でも、塗布膜Ｍの表面に溶媒蒸気を吹き付けることによって、その表面の粘度を低下させて塗布膜Ｍの平坦化を促進することが可能である。

なお、前述の膜厚平坦化処理を行う場合には、吹付部６とウエハＷとを一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄにより直線的に相対移動させるのと同時に、ステージ２を回転させるような制御が行われてもよい。この場合には、粘度が低下した塗布膜Ｍの表層が遠心力によって平坦になりやすくなるので、平坦化時間が短縮され、さらに、平坦化効果が促進される。

ここで、吹付部６は、前述の膜厚平坦化処理を実行しない場合、ステージ２に対向しない待機位置で待機する。この待機位置に待機する吹付部６から吹き出された溶媒蒸気は排気部８により排気される。なお、吹付部６は、ここでは常時溶媒蒸気を吹き出すように制御されている。このように溶媒蒸気を常時各部に流すような制御を行うことによって、溶媒蒸気の温度安定化と溶媒蒸気量の安定化を実現することができる。

ここで、ステップＳ４の膜厚平坦化処理について、図８ないし図１２を使ってさらに詳しく説明する説明する。目的とする塗布膜Ｍの形状は、溶媒蒸気を供給し、平坦化後の後述する乾燥（ベーク）後に、円柱状の薄膜となっていることが望ましい。

まず、塗布部４は、移動しながら材料を連続してウエハＷの塗布面に吐出し、その塗布面上に渦巻状のパターンを塗布する（スパイラル塗布）。このときの液膜を図８に示す。次に、膜厚平坦化処理を施した場合、図９に示す液膜の粘度分布となる。ここでは、液膜の表層の粘度が溶媒蒸気により低粘度化されて、塗布時に形成される表面の凹凸が緩和される。これを乾燥（ベーク）後乾燥膜Ｍａにした状態を図１０に示す。ここでは、乾燥中の液が周縁部に流動することにより、周縁部に突起ΔＬ１（いわゆるクラウン）が発生する。一方、周縁部以外（周縁部の内側）の部分には塗布時の凹凸に起因した膜厚バラツキΔＳ１が存在する。ここでΔＬ１は平均膜厚から突起最高部との距離で、ΔＳ１は周縁部以外（周縁部の内側）の凹凸のレンジである。

なお、図９は、粘度分布の概要を説明する図であり、粘度が低い部分と粘度が高い部分を単純化して記載している。

ここで、表層とは、表面の層であり、凹凸の部分がある箇所である。この表層を低粘度化することが最低限必要である。

一般に、ΔＬ１とΔＳ１はトレードオフの関係にある。つまり、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦度をさらに向上させるためには、全体的に溶媒蒸気量を増加させればよい。しかし、溶媒蒸気量を増加させると、周縁部の突起の高さが増大してしまう。図１１に示すように、液膜の粘度が大幅に低下（極低）し、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性は良いが周縁部の形状が丸みを帯びてなだらかに変化してしまう。この状態で乾燥（ベーク）を行うと、液の流動性が良いために固形分が周縁部に流れ込みそこで乾燥してしまう。すると、図１２のように周縁部の突起が高い形状の乾燥膜Ｍａとなってしまう（ΔＳ２＜ΔＳ１、ΔＬ２＞ΔＬ１）。

周縁部とは、ウエハＷの塗布膜Ｍの乾燥時に発生する膜形状の変化が現れる部分であり、ΔＬ１が発生する部分を上から見た部分である。

ΔＬ１〜ΔＬ３が発生する部分の幅は、塗布膜Ｍの周縁部から２ｎｍ程度であるが、塗布材料、溶媒等により異なる。

つまり、溶媒蒸気量を増加し、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を下げてしまうと、周縁部の突起が高くなってしまい、平坦化をすることができない。

そこで、溶媒蒸気の吹き付け量（供給量）を塗布膜Ｍの表層の粘度を低下させる量とするように制御する。

ここでは、塗布膜Ｍの粘度分布を変えることが重要となる。例えば、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することで、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。

なお、前述の通り、溶媒蒸気の吹付量の調整は、搬送気体の流量を調整弁１５により調整したり、溶媒蒸気発生部５ａの温度設定を変更したり、あるいは、その両方をすることによって行われる。また、制御部９により回転機構３の回転数を制御することでも吹付量を調整することができる。

ここで、溶媒蒸気の吹き付けにより塗布膜Ｍの表層側の粘度を低下させる場合、表面から塗布膜Ｍの厚さの６０％までの粘度を低下させることで、周縁部の突起が高くなることを防ぐことができる。さらに、表面から塗布膜Ｍの厚さの３０％までの粘度を低下させることが最も好ましい。

さらに、溶媒蒸気を吹き付けウエハＷ上の塗布膜Ｍの粘度分布を変えることによって、ウエハＷに発生する膜形状の変化を抑制することができる。例えば、塗布膜Ｍの周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させることで、ウエハＷの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。

周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させるためには、制御部９により所定領域だけに溶媒蒸気を吹き付ける制御を行う。

また、塗布部としてスパイラル塗布を用いた場合、平坦化に関し、他の塗布方法に比べ利点がある。つまり、スパイラル塗布による膜面の凹凸のパターンは、回転方向に近似的に対称である（どの半径で断面を取っても凹凸の振幅とピッチが同等である）。したがって、膜厚平坦化処理の際の条件が同一条件であっても、他の塗布方法に比べ、膜厚平坦化処理によりウエハＷ上の塗布膜Ｍの全面をより均一化することが可能である。

なお、ディスペンサなどで直線状に一筆書きで塗布した場合には、回転方向に対称ではない。そこで、ウエハＷ上の塗布膜Ｍの全面を均一化するためには、局所的に溶媒の供給量などの条件を変える必要がある。よって、スパイラル塗布を用いると、より平坦化の効果が上がり、スピンコートと同程度の膜厚均一性を得ることができる。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、溶媒蒸気を生成してウエハＷ上の塗布膜Ｍに吹き付けることによって、塗布膜Ｍの表層の粘度が低下し、スパイラル塗布やドット塗布による塗布ピッチムラＭａやクラウンＭｂが小さくなり、塗布膜Ｍのばらつきが小さくなるので、スパイラル塗布やドット塗布などのスピンコート以外の塗布方法を用いた場合でも、膜厚均一性を維持することができる。その結果、スパイラル塗布やドット塗布などの塗布方法を用いることが可能になるので、スピンコートに比べ、ウエハＷの塗布面の所定領域だけに材料を塗布することができ、ウエハＷのサイドや裏面に飛散、あるいは、ミスト化して回り込んだ材料が付着することがなくなり、さらに、塗布工程の後にエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要なくなり、また、カップを定期的に交換する必要もなくなる。したがって、膜厚均一性を維持しながら、材料利用効率の向上、環境負荷の低減及び稼働率低下の抑制を実現することができる。

また、溶媒蒸気の吹付量を塗布膜Ｍの表層の粘度を低下させる量とするように調整することによって、塗布膜Ｍの表層の粘度が下がり、その後に塗布膜Ｍが乾燥する乾燥時間を短縮することが可能となるので、製造時間を短縮することができる。

また、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することで、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。

さらに、溶媒蒸気を吹き付けウエハＷ上の塗布膜Ｍの粘度分布を変えることによって、ウエハＷに発生する膜形状の変化を抑制することができる。例えば、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させることで、ウエハＷの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。

また、ウエハＷを水平面内で回転させながらそのウエハＷ上の塗布膜Ｍに溶媒蒸気を吹き付けることによって、溶媒蒸気による粘度低下に加え、回転による遠心力により塗布膜Ｍのばらつきがより小さくなるので、塗布膜Ｍの膜厚均一性を向上させることができる。

また、仮乾燥でウエハＷ上の塗布膜Ｍを乾燥させることによって、その乾燥工程で塗布膜Ｍがある程度乾燥して塗布膜Ｍの流動性が抑制されるので、その後に実施される膜厚平坦化処理においてウエハＷの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。

ここで、前述の仮乾燥における乾燥手段としては、乾燥部としての回転機構３によりウエハＷを回転させているが、これに限るものではなく、例えば、吹付機構によりウエハＷに窒素などの乾燥用気体を吹き付けるようにしてもよく、あるいは、ベーク炉によりウエハＷを加熱するようにしてもよく、ステージ２に加熱手段を設けてウエハＷを加熱するようにしてもよく、塗布部４とステージ２の回転軸とからの距離が同等な位置に乾燥用給気ヘッドあるいは乾燥用ランプを設けるようにしてもよい。

さらに、図１３に示すように、均一な排気が可能な排気ユニット２１が用いられてもよい。この排気ユニット２１は、ステージ２を覆うような筐体２２と、その筐体２２内に設けられた分散板２３とにより構成されている。この分散板２３は、空気が通過する複数の貫通孔２３ａを有しており、排気を均一化する。なお、筐体２２の上部が工場排気系に接続されており、空気は筐体２２の下方から上方に分散板２３を通過して流れ、筐体２２の上部から排気される。これにより、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを均一に乾燥させることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図１４ないし図１６を参照して説明する。

本発明の第２の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図１４ないし図１６に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る吹付部６は、エアナイフ型の給排気ユニットであり、直方体形状の筐体３１と、給気部５により供給された溶媒蒸気を吹き出す吹出口Ｈ１と、その吹出口Ｈ１の周囲に設けられ吹出口Ｈ１から吹き出された余剰分の溶媒蒸気を排気する排気口Ｈ２とを有している。

筐体３１は、３つのブロック体３１ａ、３１ｂ、３１ｃが組み合わされて、直方体形状に形成されている。各ブロック体３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、ボルトなどの締結部材により固定されている。

吹出口Ｈ１は、筐体３１の下面（図１５及び図１６中）にスリット（細長い隙間）状に形成されており、筐体３１の側面に円形状に形成された二つの流入口Ｈ３に吹出流路Ｆ１を介して接続されている。この吹出流路Ｆ１は、溶媒蒸気が流れる方向に対して垂直方向に長いスリット状に形成されており、一つの吹出口Ｈ１と二つの流入口Ｈ３とを連通する流路である。これらの流入口Ｈ３には、それぞれ搬送管５ｂが接続されている。

排気口Ｈ２は、筐体３１の下面（図１５及び図１６中）に吹出口Ｈ１を間にし、さらに吹出口Ｈ１に近接してスリット状に二つ形成されており、筐体３１の側面に円形状に形成された流出口Ｈ４に排気流路Ｆ２を介して接続されている。この排気流路Ｆ２は吹出流路Ｆ１を間にしてスリット状に二つ形成されており、各排気流路Ｆ２はそれぞれ一つの排気口Ｈ２と一つの流出口Ｈ４とを連通する流路である。この流出口Ｈ４には、排気管が接続されている。

このような吹付部６は、溶媒蒸気を吹き付けて供給する給気機能に加え、余剰分の溶媒蒸気を排気する排気機能も有しており、給排気が一体となった構造になっている。したがって、給排気のバランスを最適化することにより、溶媒蒸気を塗布膜Ｍに供給する際、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。

また、余剰分の溶媒蒸気を排気することにより、塗布膜Ｍの粘度分布を適切に制御することができる。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、溶媒蒸気を供給する吹出口Ｈ１の周囲に排気口Ｈ２を配置することによって、溶媒蒸気の給気量と排気量を適正化することが容易となる。これにより、吹出口Ｈ１の直下となる狭い範囲にのみに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。

さらに、余剰分の溶媒蒸気を排気することにより、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することができる。よって、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。また、ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について図１７及び図１８を参照して説明する。

本発明の第３の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第３の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図１７及び図１８に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る吹付部６は、ノズル型の給排気ユニットであり、円柱形状の筐体４１と、給気部５により供給された溶媒蒸気を吹き出す吹出口Ｈ１と、その吹出口Ｈ１の周囲に設けられ吹出口Ｈ１から吹き出された余剰分の溶媒蒸気を排気する排気口Ｈ２とを有している。なお、筐体４１は塗布部４の塗布ノズルと同程度の大きさに形成されている。

吹出口Ｈ１は、筐体４１の下面（図１８中）に円形状に形成されており、筐体４１の上面（図１８中）に円形状に形成された一つの流入口Ｈ３に吹出流路Ｆ１を介して接続されている。この吹出流路Ｆ１は円柱状に形成されており、一つの吹出口Ｈ１と一つの流入口Ｈ３とを連通する流路である。この流入口Ｈ３には、搬送管５ｂが接続されている。

排気口Ｈ２は、吹出口Ｈ１を中にして円環状に形成されており、筐体４１の側面に円形状に形成された二つの流出口Ｈ４に排気流路Ｆ２を介して接続されている。この排気流路Ｆ２は一つの排気口Ｈ２と二つの流出口Ｈ４とを連通する流路である。これらの流出口Ｈ４には、それぞれ排気管４２が接続されている。

また、ノズル型の吹付部６は小型化が可能な構造であるので、塗布部４の近傍、すなわち、ステージ２の中心から塗布部４の塗布ノズルと半径方向に同等の距離で、回転方向に対して塗布ノズルの後方に位置するようにノズル型の吹付部６を設置し、その吹付部６から塗布直後の塗布膜Ｍに溶媒蒸気を供給することにより、塗布と膜厚平坦化処理を同時に行うことが可能となるので、製造工程の簡略化及び製造時間の短縮を実現することができる。

また、吹付部６が一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりＺ軸移動機構７ｂと共にステージ２上のウエハＷの全面に亘ってＸ軸方向に移動する。このとき、吹付部６はＸ軸方向に移動しながら溶媒蒸気を連続してウエハＷ上の塗布膜Ｍに吹き付け、その塗布膜Ｍの表層を溶解する。なお、制御部９は、溶媒蒸気の吹付量（供給量）を塗布膜Ｍの表層の粘度を低下させる量とするように制御する。この溶媒蒸気の吹付量の調整は、搬送気体の流量を調整弁１５により調整したり、溶媒蒸気発生部５ａの温度設定を変更したり、あるいは、その両方をすることによって行われる。また、制御部９により回転機構３の回転数を制御することでも吹付量を調整することができる。

このように、制御部９により、塗布対象物の中心からある半径における周速度に合わせて溶媒蒸気の量を調整し、単位面積当たりの吹き付け量を一定にするため、主速度の増加に合わせて溶媒蒸気の供給量を増加させている。

ここで、周縁部では殆ど供給しないように制御することで、突起の発生を抑制するでき、膜厚均一性を向上させることができる。

なお、制御部９により、溶媒蒸気を、塗布膜Ｍの周縁部と周縁部の内側とで異なるように制御することでも、周縁部への溶媒蒸気の供給を少なくすることができ、膜厚均一性を向上させることができる。

さらに、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することができる。よって、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。また、ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、溶媒蒸気を供給する吹出口Ｈ１の周囲に排気口Ｈ２を配置することによって、溶媒蒸気の給気量と排気量を適正化することが容易となる。これにより、吹出口Ｈ１の直下となる狭い範囲にのみに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態について図１９を参照して説明する。

本発明の第４の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第４の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図１９に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る吹付部６は、ステージ２を覆うような筐体５１と、その筐体５１内に設けられた分散板５２とを備えている。さらに、成膜装置１には、余剰分の溶媒蒸気を排気する排気部５３が設けられている。なお、筐体５１は、ウエハＷと同等のサイズの吹出口Ｈ１を有している。

分散板５２は、溶媒蒸気が通過する複数の貫通孔５２ａを有しており、給気を均一化する。この分散板５２は分散部として機能する。なお、筐体２２の上部が溶媒蒸気発生部５ａに搬送管５ｂを介して接続されている。溶媒蒸気は、筐体２２の上方から下方に分散板５２を通過して流れ、ステージ２上のウエハＷの塗布膜Ｍに均一に供給される。なお、分散部として分散板５２が用いられているが、これに限るものではなく、例えば、デフューザが用いられてもよい。

排気部５３は、吹付部６から吹き出された余剰分の溶媒蒸気を排気する排気ヘッドであり、ステージ２の外縁を囲むように円環状に形成されている。この排気部５３は、所定の吸引力により溶媒蒸気を連続的に吸引して排気する。排気部５３には、所定の吸引力を発生させるポンプがチューブやパイプなどの排気管を介して接続されている。ポンプは制御部９に電気的に接続されており、制御部９による制御に応じて駆動する。

このような吹付部６は、ウエハＷと同等のサイズの吹出口Ｈ１を有し、供給量を面内で均一化するために貫通孔５２ａが適切に複数設けられた分散板５２を内蔵している。これにより、溶媒蒸気が分散してウエハＷ上の塗布膜Ｍに供給され、塗布膜Ｍに対する面内での供給量が均一となるので、膜厚均一性を向上させることができる。

また、ウエハＷの端部から流れ出る溶媒蒸気は排気部５３により回収されるので、余剰分の溶媒蒸気が散乱することがなくなり、さらに、ウエハＷ上の溶媒蒸気の流れも整流される。特に、給排気のバランスを最適化することにより、溶媒蒸気を塗布膜Ｍに供給する際、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。

また、余剰分の溶媒蒸気を外縁から排気することにより、塗布膜Ｍの粘度分布を適切に制御することができる。

また、第４の実施の形態によれば、ウエハＷを水平面内で回転させなくてもよい。しかし、回転させながらそのウエハＷ上の塗布膜Ｍに溶媒蒸気を吹き付けた場合、溶媒蒸気による粘度低下に加え、回転による遠心力により塗布膜Ｍのばらつきがより小さくなる。よって、塗布膜Ｍの膜厚均一性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、溶媒蒸気を分散させて供給することによって、塗布膜Ｍに対する面内での供給量が均一となるので、膜厚均一性を向上させることができる。また、ウエハＷの外縁から溶媒蒸気を排気する円環状の排気部５３を設けることによって、ウエハＷの外周から流れ出る溶媒蒸気は排気部５３により排気され、さらに、溶媒蒸気の給気量と排気量を適正化することが容易となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態について図２０及び図２１を参照して説明する。

本発明の第５の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第５の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図２０及び図２１に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る吹付部６は、スリット形状の吹出口Ｈ１の開口面積を調整する二つの調整機構６１を具備している。調整機構６１は、吹出口Ｈ１のスリット長さを変えるスリット長さ調整機構であり、吹付部６の長手方向の両端部に設けられている。これにより、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。スリットの長さを変えることで、ウエハＷのエッジ部分への溶媒蒸気の吹付量を制御することができる。

ここで、スリットの長さを変える機構は、制御部９に連動して変えてもよく、手動で変えてもよい。

また、制御部９は、吹付部６をステージ２上のウエハＷに対向させた状態で、回転機構３によりステージ２を回転させながら吹付部６に溶媒蒸気の吹き付けを実行させる。これにより、膜厚平坦化処理を行う際、吹付部６はＸ軸方向に移動せずにステージ２の直径の真上に固定された状態で、回転するステージ２上のウエハＷに溶媒蒸気を供給する。

なお、吹出口Ｈ１は、その長手方向の中心から周縁部に向かってスリット幅が徐々に大きくなるように形成されている。これにより、ウエハＷの中心から周縁部に向かって徐々に溶媒蒸気の供給量が増えることになる。ここで、膜厚平坦化処理を行う際に、ステージ２を回転させているが、このとき、中心から周縁部に行くにしたがって周速度が大きくなるため、単位面積あたりの溶媒の供給量を一定にするためには、中心から周縁部に行くにしたがって供給量を増加させる必要がある。一例として、スリット幅が周縁部に向かって徐々に大きくなるような形状が挙げられる。また、遠心力により塗布膜Ｍの厚さが中心から周縁部に向かって徐々に厚くなることがあるため、その厚さに応じて溶媒蒸気の供給量を変えることもできる。

また、ウエハＷの周縁部への溶媒蒸気の供給量を抑制するために、例えば図２２のようにスリット長さを変えるスリット長さ調整機構を設ける（調整機構６１）。これにより、液膜の周縁部の粘度は殆ど低下せずに周縁形状を維持し、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度が低下して凹凸が緩和される。この状態で後述する乾燥（ベーク）をすると、周縁部の突起が抑えられ、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性が向上した図２３の乾燥膜Ｍａを得ることができる（ΔＳ３＜ΔＳ１、ΔＬ３≒ΔＬ１）。

以上説明したように、本発明の第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、吹出口Ｈ１の開口面積を調整する調整機構６１を設けることによって、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。例えば、ウエハＷのサイズが変更された場合にも、そのサイズに対応させてウエハＷ上の塗布膜Ｍだけに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。

また、スリット長さを調整可能な調整機構６１を設けることによって、液膜の周縁部の粘度は殆ど低下せずに周縁形状が維持され、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度が低下して凹凸が緩和される。この状態で乾燥（ベーク）が行われると、周縁部の突起が抑えられ、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性が向上した乾燥膜Ｍａを得ることができる。

つまり、溶媒蒸気を吹き付けウエハＷ上の塗布膜Ｍの粘度分布を変えることによって、ウエハＷに発生する膜形状の変化を抑制することができる。例えば、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させることで、ウエハＷの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。

周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させるためには、調整機構６１により溶媒蒸気の供給範囲を可変させることができる。

（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態について図２４及び図２５を参照して説明する。

本発明の第６の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第６の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図２４及び図２５に示すように、本発明の第６の実施の形態に係る吹付部６は、スリット形状の吹出口Ｈ１の開口面積を調整する一つの調整機構６１を具備している。調整機構６１は、吹出口Ｈ１のスリット長さを変えるスリット長さ調整機構であり、吹付部６の長手方向の一端部に設けられている。これにより、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。なお、吹付部６は、ステージ２の半径程度の長さに形成されており、一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄのどちらか一方により移動可能に構成されている。

また、制御部９は、吹付部６をステージ２上のウエハＷに対向させた状態で、回転機構３によりステージ２を回転させながら吹付部６に溶媒蒸気の吹き付けを実行させる。これにより、膜厚平坦化処理を行う際、吹付部６はＸ軸方向に移動せずにステージ２の半径の真上に固定された状態で、回転するステージ２上のウエハＷの全面に溶媒蒸気を供給する。

なお、吹出口Ｈ１は、その長手方向の内周部から周縁部に向かってスリット幅が徐々に大きくなるように形成されている。これにより、ウエハＷの中心から周縁部に向かって徐々に溶媒蒸気の供給量が増えることになる。ここで、膜厚平坦化処理を行う際に、ステージ２を回転させているが、このとき、中心から周縁部に行くにしたがって周速度が大きくなるため、単位面積あたりの溶媒の供給量を一定にするためには、周縁部に向かって供給量を増加させる必要がある。一例として、スリット幅が周縁部に向かって徐々に大きくなるような形状が挙げられる。また、遠心力により塗布膜Ｍの厚さが中心から周縁部に向かって徐々に厚くなることがあるため、その厚さに応じて溶媒蒸気の供給量を変えることもできる。なお、溶媒蒸気の供給量については、第５の実施の形態で説明したものと同様である。

また、スリットの長さを変える機構は、制御部９に連動して変えてもよく、手動で変えてもよい。

以上説明したように、本発明の第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、吹出口Ｈ１の開口面積を調整する調整機構６１を設けることによって、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。例えば、ウエハＷのサイズが変更された場合にも、そのサイズに対応させてウエハＷ上の塗布膜Ｍだけに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。また、スリット長さを調整可能な調整機構６１を設けることによって、第５の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態について図２６及び図２７を参照して説明する。

本発明の第７の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第７の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図２６に示すように、本発明の第７の実施の形態に係る吹付部６は、ステージ２を覆うような筐体７１と、その筐体７１内に設けられた分散板７２と、その筐体７１の外周面に設けられ円形状の吹出口Ｈ１の開口面積を調整する一つの調整機構７３とを備えている。なお、筐体７１は、ウエハＷと同等のサイズの吹出口Ｈ１を有している。

分散板７２は、溶媒蒸気が通過する複数の貫通孔７２ａを有しており、給気を均一化する。この分散板５２は分散部として機能する。なお、筐体７１の上部が溶媒蒸気発生部５ａに搬送管５ｂを介して接続されている。溶媒蒸気は、筐体７１の上方から下方に分散板７２を通過して流れ、ステージ２上のウエハＷの塗布膜Ｍに均一に供給される。なお、分散部として分散板５２が用いられているが、これに限るものではなく、例えば、デフューザが用いられてもよい。

調整機構７３は、吹出口Ｈ１の直径を変える直径調整機構であり、吹出口Ｈ１の外周部分を覆うように吹付部６の外周面に設けられている。これにより、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。

また、制御部９は、吹付部６をステージ２上のウエハＷに対向させた状態で、回転機構３によりステージ２を回転させながら吹付部６に溶媒蒸気の吹き付けを実行させる。これにより、膜厚平坦化処理を行う際、吹付部６はＸ軸方向に移動せずにステージ２の真上に固定された状態で、回転するステージ２上のウエハＷに溶媒蒸気を供給する。

なお、第７の実施の形態によれば、吹出口Ｈ１が円形状のため、ウエハＷを水平面内で回転させなくてもよい。

また、溶媒蒸気の供給量については第５の実施の形態で説明したものと同様であるが、より平坦化をするために、周縁部への溶媒蒸気の供給量を制御することについて述べる。前述のΔＬ１とΔＳ１とはトレードオフの関係にあることから、これを解消するための一例について説明する。

周縁部への溶媒蒸気の供給量を制御するために、図２７のように吐出口Ｈ１の外周部に機械的な遮蔽板を設ける（調整機構７３）。これにより、液膜の周縁部の粘度は殆ど低下せずに周縁形状を維持し、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度が低下して凹凸が緩和される。この状態で後述する乾燥（ベーク）をすると、周縁部の突起が抑えられ、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性が向上した図２３の乾燥膜Ｍａを得ることができる（ΔＳ３＜ΔＳ１、ΔＬ３≒ΔＬ１）。なお、この遮蔽板の結露を防止するために、遮蔽板の温度を露点以上になるように管理することが望ましい。

このように、溶媒蒸気を吹き付けウエハＷ上の塗布膜Ｍの粘度分布を変えることによって、ウエハＷに発生する膜形状の変化を抑制することができる。例えば、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させることで、周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。

周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させるためには、調整機構７３により所定領域だけに溶媒蒸気を吹き付ける。

以上説明したように、本発明の第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、溶媒蒸気を分散させて供給することによって、塗布膜Ｍに対する面内での供給量が均一となるので、膜厚均一性を向上させることができる。また、吹出口Ｈ１の開口面積を調整する調整機構７３を設けることによって、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。例えば、ウエハＷのサイズが変更された場合にも、そのサイズに対応させてウエハＷ上の塗布膜Ｍだけに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。

また、吹出口Ｈ１の外周部（開口部）に機械的な遮蔽板の調整機構７３を設けることによって、周縁部への溶媒蒸気の供給量が調整されるので、液膜の周縁部の粘度は殆ど低下せずに周縁形状が維持され、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度が低下して凹凸が緩和される。この状態で後述する乾燥（ベーク）が行われると、周縁部の突起が抑えられ、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性が向上した乾燥膜Ｍａを得ることができる。

（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態について図２８及び図２９を参照して説明する。

本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態に係る成膜装置１を成膜システム８１に適応した適応例である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第８の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図２８に示すように、本発明の第８の実施の形態に係る成膜システム８１は、ウエハＷに感光性の材料を塗布する成膜装置１と、ウエハＷが投入されるインターフェース装置８２と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを現像する現像装置８３と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを乾燥するベーク装置８４と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを冷却するチルプレート８５と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを露光する露光機８６と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍの外縁の不要部分をシンナーで除去するエッジカットを行うエッジカット装置８７と、各装置間でウエハＷを搬送する搬送装置８８とを備えている。

このような成膜システム８１が行う成膜処理（成膜方法）について説明する。成膜システム８１の制御装置は各種のプログラムに基づいて成膜処理を実行する。

図２９に示すように、まず、洗浄や前処理が終わったウエハＷがカセットに収容された状態でインターフェース装置８２にセットされ、ウエハＷの投入が受け付けられる（ステップＳ１１）。次いで、ウエハＷが搬送装置８８によりカセットから取り出され、チルプレート８５に搬送されて載置されて、ウエハＷが所定時間冷却される（ステップＳ１２）。

所定時間経過後、ウエハＷはチルプレート８５から取り出されて成膜装置１に搬送され、感光性の材料が成膜装置１によりウエハＷ上に塗布されて塗布膜Ｍが形成され、その後、塗布膜Ｍの膜厚平坦化処理が行われる（ステップＳ１３）。このときの塗布及び膜厚平坦化処理は第１の実施の形態と同じである（図３参照）。

その後、ウエハＷは搬送装置８８により順次搬送され、ウエハＷがベーク装置８４により加熱されて、ウエハＷ上の塗布膜Ｍが乾燥され（ステップＳ１４）、次いで、ウエハＷがチルプレート８５により冷却され（ステップＳ１５）、ウエハＷ上の塗布膜Ｍ（すなわち乾燥膜Ｍａ）は露光機８６により露光される（ステップＳ１６）。

さらに、ウエハＷは再びチルプレート８５により冷却され（ステップＳ１７）、ウエハＷ上の塗布膜Ｍ（すなわち乾燥膜Ｍａ）が現像装置８３により現像されてから洗浄処理され（ステップＳ１８）、ウエハＷが搬送装置８８によりインターフェース装置８２に戻されて払い出され（ステップＳ１９）、処理が終了する。その後、ウエハＷが個片化されて、半導体チップなどの複数の半導体装置が生成される。

なお、スピンコートの代わりにスパイラル塗布やドット塗布、ディスペンサ塗布など、あるエリアに限定して成膜することが可能な塗布方法が用いられるので、エッジカット工程を削除することが可能であり、エッジカット装置８７を取り除き、成膜システム８１の価格を抑えることができる。

以上説明したように、本発明の第８の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、前述の成膜装置１を成膜システム８１に適応することによって、スピンコートの代わりにスパイラル塗布やドット塗布、ディスペンサ塗布など、あるエリアに限定して成膜することが可能な塗布方法が用いられるので、ウエハＷの塗布面の所定領域だけに材料が塗布される。これにより、エッジカット工程を削除することが可能となるので、エッジカット装置８７を取り除いて成膜システム８１の価格を抑えることができる。

したがって、スパイラル塗布やドット塗布などのスピンコート以外の塗布方法を用いることが可能であり、その塗布方法を用いることによって、スピンコートに比べ、ウエハＷの塗布面の所定領域だけに材料を塗布することができる。これにより、材料がウエハＷのサイドや裏面に飛散、あるいは、ミスト化して回り込んだ材料が付着することがなくなる。さらに、塗布工程の後にエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要なくなり、また、カップを定期的に交換する必要もなくなる。このように、膜厚均一性を維持しながら、材料利用効率の向上、環境負荷の低減及び稼働率低下の抑制を実現することができる。

（他の実施の形態）
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前述の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

前述の実施の形態においては、塗布対象物としてウエハＷを用いているが、これに限るものではなく、例えば、円形状あるいは円形以外の形状のガラス基板などを用いるようにしてもよい。

産業上の利用の可能性

以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は、適宜変更可能である。また、実施形態に記載された作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。本発明は、例えば、塗布対象物上に材料を塗布して塗布膜を形成する成膜装置及び成膜方法、さらに、その成膜装置又は成膜方法により製造された半導体装置等で用いられる。

Claims

塗布対象物が載置されるステージと、
前記ステージに載置された前記塗布対象物上の所定領域に材料を塗布して塗布膜を形成する塗布部と、
前記塗布膜を溶解可能な溶媒蒸気を生成する給気部と、
前記ステージに載置された前記塗布対象物上の前記塗布膜に対し、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き付ける吹付部と、
前記給気部から前記吹付部へと搬送される前記溶媒蒸気を加熱するための加熱部と、
前記吹付部により吹き付ける前記溶媒蒸気の量を、前記塗布膜を溶解し、前記塗布膜の表層側部分の粘度が前記塗布対象物側部分の粘度より低くなり、前記塗布膜の表層側部分の粘度及び前記塗布対象物側部分の粘度が前記塗布対象物上の前記塗布膜の拡がりを抑制する粘度となる量とするよう制御し、前記給気部から前記吹付部へと搬送される前記溶媒蒸気を前記溶媒蒸気の露点温度よりも高い温度に維持するように前記加熱部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする成膜装置。
前記制御部は、前記塗布膜の周縁部の内側の表層に前記溶媒蒸気を吹き付けるよう前記吹付部を制御することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記吹付部は、エアナイフ型であり、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き出す吹出口を具備し、
前記吹出口の開口面積を調整する調整機構と、
前記ステージを水平面内で回転させる回転機構と、
を備え、
前記制御部は、前記回転機構により前記ステージを回転させながら、前記吹付部に前記溶媒蒸気の吹き付けを実行させる、
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記吹付部は、ノズル型であり、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き出す吹出口を具備し、
前記ステージを水平面内で回転させる回転機構を備え、
前記制御部は、前記吹付部による前記溶媒蒸気の吹付量を前記塗布膜の周縁部と周縁部の内側とで異なる量とするように前記給気部を制御し、さらに前記回転機構により前記ステージを回転させながら、前記吹付部に前記溶媒蒸気の吹き付けを実行させる、
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記吹付部は、
前記ステージを覆うように形成され、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き出す吹出口を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を分散させる分散部と、
前記吹出口の開口面積を調整する調整機構と、
を具備していることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記ステージの外縁に沿うように設けられ、前記吹出口から吹き出された余剰分の前記溶媒蒸気を排気する排気部を備えることを特徴とする請求項３、４又は５記載の成膜装置。
前記吹付部は、
前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き出す吹出口と、
前記吹出口の周囲に設けられ、前記吹出口から吹き出された余剰分の前記溶媒蒸気を排気する排気口と、
を具備していることを特徴とする請求項３、４又は５記載の成膜装置。
前記塗布部により塗布された前記塗布対象物上の前記塗布膜を乾燥させる乾燥部を備え、
前記制御部は、前記吹付部に前記溶媒蒸気の吹き付けを実行させるまでに前記塗布対象物上の前記塗布膜の表層を乾燥させるように前記乾燥部を制御することを特徴とする請求項３、４又は５記載の成膜装置。
前記制御部は、前記吹付部により吹き付ける前記溶媒蒸気の量を、少なくとも前記溶媒蒸気の搬送気体の流量または前記溶媒蒸気を発生する際の温度により制御することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記ステージを水平面内で回転させる回転機構を備え、
前記制御部は、前記回転機構により前記ステージを回転させながら、前記塗布膜の形成を実行させる、
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記吹付部により前記溶媒蒸気が吹き付けられた前記塗布対象物上の前記塗布膜を乾燥させる乾燥部を備えることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
塗布対象物上の所定領域に材料を塗布して塗布膜を形成する工程と、
吹き付ける溶媒蒸気の量を、前記塗布膜を溶解し、前記塗布膜の表層側部分の粘度が前記塗布対象物側部分の粘度より低くなり、前記塗布膜の表層側部分の粘度及び前記塗布対象物側部分の粘度が前記塗布対象物上の前記塗布膜の拡がりを抑制する粘度となる量とするように調整して前記溶媒蒸気を生成する工程と、
調整して生成した前記溶媒蒸気を前記溶媒蒸気の露点温度よりも高い温度に維持して搬送する工程と、
露点温度よりも高い温度に維持して搬送された前記調整して生成した前記溶媒蒸気を前記塗布対象物上の前記塗布膜に吹き付ける工程と、
を有することを特徴とする成膜方法。
前記溶媒蒸気を吹き付ける工程では、前記塗布膜の周縁部の内側に前記溶媒蒸気を吹き付けることを特徴とする請求項１２記載の成膜方法。
前記吹き付ける工程では、吹き付けた余剰分の前記溶媒蒸気を排気することを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
前記塗布膜を形成する工程の後で前記溶媒蒸気を吹き付ける工程の前に、前記塗布対象物上の前記塗布膜を乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項１２記載の成膜方法。
前記溶媒蒸気を生成する工程では、生成する前記溶媒蒸気の量を、少なくとも前記溶媒蒸気の搬送気体の流量または前記溶媒蒸気を発生する際の温度により調整して前記溶媒蒸気を生成することを特徴とする請求項１２記載の成膜方法。
前記塗布膜を形成する工程では、前記塗布対象物を水平面内で回転させながら前記塗布対象物上に材料を塗布して前記塗布膜を形成することを特徴とする請求項１２記載の成膜方法。
前記溶媒蒸気を生成する工程では、生成する前記溶媒蒸気の量を、前記溶媒蒸気の搬送気体の流量、前記溶媒蒸気を発生する際の温度、および前記塗布対象物の回転により調整して前記溶媒蒸気を生成することを特徴とする請求項１７記載の成膜方法。
前記溶媒蒸気を吹き付ける工程の後に、前記塗布対象物上の前記塗布膜を乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項１２記載の成膜方法。