JP5929852B2 - 塗布膜形成装置、塗布膜形成方法、記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板に塗布膜を形成する塗布膜形成装置、塗布膜形成方法及び前記装置に用いられるコンピュータプログラムを含む記憶媒体に関する。

基板への塗布膜の形成処理、例えばレジスト膜の形成処理を行うにあたり、速やかに成膜を行えることからスピンコーティングと呼ばれる手法が広く用いられている。このスピンコーティングでは、基板の裏面をスピンチャックに保持し、基板の表面の中心部にレジストを供給する。そして、基板を回転させて、遠心力によりレジストを基板の周縁部へと広げる。その後も基板の回転を続けて基板表面のレジストを乾燥させて、レジスト膜を形成する。

前記レジストの乾燥を速やかに行うためには基板の回転数を高くして、レジスト中の溶剤の揮発を促進することが考えられる。しかし基板上の気流のレイノルズ数により、この回転数の上限が制限される。具体的に説明すると、基板の回転数を高くするほど基板の周縁部の速度が高くなるので当該周縁部の前記レイノルズ数が高くなり、レイノルズ数が所定値を超えると基板上の気流が乱流となる。すると、レジスト膜表面に乱流化した気流が転写される。つまり、レジスト膜に気流に沿った凹凸が形成され、基板の面内におけるレジスト膜の面内均一性が低下する。

基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）については大型化が進行しており、例えばその径が４５０ｍｍであるものを用いることが検討されている。このようにウエハが大きくなると、例えば３００ｍｍウエハと比較して、ウエハの周縁部の速度がかなり速いので、後述の評価試験で示すように、ウエハの周縁部において前記凹凸の形成を抑制できる回転数の上限が低くなる。即ち、レジスト塗布後の乾燥工程に長い時間を要することになり、スループットの低下が予測される。

特許文献１には、角型の基板の隅部と対向するように当該基板の上方にリング状のプレートを設けて、上記のようにレジストが塗布された基板上の気流を整流する技術について記載されている。しかし実施の形態において詳しく説明するように、このようなプレートを設けると、当該プレートの開口部へ向かう気流が当該プレートの内周端近傍で急激に変化して下方へ向かう。このように下方へ向かう気流に曝されて乾燥が進行することで、基板の面内における前記プレートの内周端近傍の乾燥速度が、他の箇所の乾燥速度と異なる結果、乾燥後のレジスト膜が当該内周端近傍で、局所的に大きくなるという問題がある。

特開２００５―２３５９５０号公報

本発明はこのような事情においてなされたものであり、その目的は、基板に塗布膜を形成するにあたり、スループットを高くすると共に基板の面内における塗布膜の膜厚の均一性を高くすることである。

本発明の塗布膜形成装置は、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
前記基板に塗布膜を形成するために塗布液を供給する塗布液供給機構と、
前記基板の回転による塗布膜の乾燥時に基板の周縁部上方の気流を整流するために、基板の周縁部上方を覆うように基板の周方向に沿って環状に設けられた環状部材と、を備え、
塗布膜の乾燥時の少なくとも一部の期間において、前記環状部材の内周縁から基板の中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なるように構成されていることを特徴とする。

本発明の塗布膜形成方法は、
基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる工程と、
塗布液供給機構により前記基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する工程と、
前記基板の回転による塗布膜の乾燥時に、基板の周縁部上方を覆うように基板の周方向に沿う環状に設けられた環状部材により基板の周縁部上方の気流を整流する工程と、を備え、
前記気流を整流する工程の少なくとも一部の期間には、前記環状部材の内周縁から基板の回転中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なる状態が形成されていることを特徴とする。

本発明の記憶媒体は、
塗布液を基板の表面に供給し、この基板を鉛直軸回りに回転させることにより基板の表面に薄膜状に前記塗布液を展伸する塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述した塗布膜形成方法を実施するためのものであることを特徴とする。

本発明によれば、基板保持部に保持された基板の周縁部上方を覆い、当該周縁部上の気流を整流させるための環状部材が設けられているため、基板の回転数を高くしたときに基板の周縁部上に乱流が形成されることが抑えられる。そして、塗布膜の乾燥時の少なくとも一部の期間において、前記環状部材の内周縁から基板の中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なるように構成されているため、開口部近傍における気流の真下に向かう成分を分散し、当該内周端近傍において基板の塗布膜の局所的な盛り上がりを抑えることができる。その結果として、塗布膜の乾燥時の基板の回転数を高くすることができるため、スループットを高くすることができ、且つ塗布膜の膜厚について高い面内均一性が得られる。

第１の実施形態にかかる塗布処理装置の側方断面図である。 第１の実施形態にかかる塗布処理装置の平面図である。 第１の実施形態にかかる塗布処理装置によるウエハ処理の工程図である。 第１の実施形態にかかる塗布処理装置によるウエハ処理の工程図である。 第１の実施形態にかかる塗布処理装置によるウエハ処理の工程図である。 第１の実施形態にかかるリングプレートの形状とウエハとの位置関係を表す平面図である。 第１の実施形態にかかるリングプレートの形状とウエハとの位置関係を表す平面図である。 リングプレートの周囲の気流の模式図である。 リングプレートの周囲の気流の模式図である。 変形例にかかるリングプレートの形状とウエハとの位置関係を表す平面図である。 他の変形例にかかるリングプレートの形状とウエハとの位置関係を表す平面図である。 他の変形例にかかるリングプレートの形状を表す平面図である。 他の変形例にかかるリングプレートの形状を表す平面図である。 他の実施形態にかかる塗布処理装置の説明図である。 他の実施形態にかかる塗布処理装置の説明図である。 他の実施形態にかかる塗布処理装置の説明図である。 評価試験の結果を示すグラフである。 評価試験の結果を示すグラフである。 評価試験の結果を示すグラフである。 評価試験の結果を示すグラフである。 評価試験の結果を示すグラフである。

［第１の実施形態］
本発明の塗布膜形成装置の一実施形態であり、ウエハＷにレジストを供給してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置１について、図１の縦断側面図と、図２の平面図とを参照して説明する。レジスト塗布装置１は、ウエハＷの裏面中央部を真空吸着することにより、当該ウエハＷを水平に保持する基板保持部であるスピンチャック１１を備えている。このスピンチャック１１は、下方より軸部１２を介して回転機構である回転駆動部１３に接続されており、当該回転駆動部１３により鉛直軸回りに回転することができる。

スピンチャック１１の下方側には、軸部１２を取り囲んで円形板１４が設けられる。円形板１４に設けられる孔を介して３本の昇降ピン１５が昇降する（図１では昇降ピン１５は、２つのみ表示している）。レジスト塗布装置１の外部の搬送機構とスピンチャック１１との間で、ウエハＷを受け渡すことができる。図中１６は、昇降ピン１５を昇降させるピン昇降機構である。

前記スピンチャック１１を取り囲むようにしてカップ体２が設けられている。カップ体２は、回転するウエハＷより飛散したり、こぼれ落ちたりする廃液を受け止めると共に、当該廃液をレジスト塗布装置１外に排出するためにガイドする。カップ体２は、前記円形板１４の周囲にリング状に設けられた山型ガイド部２１を備えている。山型ガイド部２１は、ウエハＷよりこぼれ落ちた液を、ウエハＷの外側下方へとガイドする役割を有し、その断面形状が山型に形成されている。山型ガイド部２１の外周端から下方に伸びるように環状の垂直壁２２が設けられている。

また、山型ガイド部２１の外側を取り囲むように垂直な筒状部２３と、この筒状部２３の上縁から内側上方へ向けて斜めに伸びる上側ガイド部２４とが設けられている。上側ガイド部２４には、周方向に複数の開口部２５が設けられている。また、筒状部２３の下方側は凹部状に形成され、山型ガイド部２１の下方に環状の液受け部２６を形成する。この液受け部２６においては、排液路２７が接続されると共に、排気管２８が下方から突入する形で設けられている。

上側ガイド部２４の基端から垂直な筒状部３１が上方へ伸びるように設けられ、この筒状部３１の上縁から内側上方へ伸び出すように傾斜壁３２が設けられる。傾斜壁３２、上側ガイド部２４及び筒状部２３、３１により、ウエハＷから当該ウエハＷの回転により飛散した液が受け止められ、受け止められた液がウエハＷの外側下方へガイドされて排液路２７に導入される。カップ体２の上方にはファンフィルタユニット１６が設けられている。ウエハＷの処理中は、このファンフィルタユニット１６から、下方のカップ体２に向けて清浄な気体が供給されると共に、前記排気管２８によりカップ体２内の排気が行われている。

このレジスト塗布装置１には、レジストノズル３３が設けられている。レジストノズル３３は配管を介してレジスト供給源３４に接続されている。図２に示すように、レジストノズル３３はアーム３５の先端に設けられ、アーム３５の基端は、当該アーム３５を昇降させ、且つガイド３６に沿って水平方向に移動自在な移動機構３７に接続されている。移動機構３７によりレジストノズル３３は、ウエハＷの上方の所定位置とカップ体２の外側における待機領域３８との間で移動することができる。

レジスト塗布装置１は、整流部材であるリングプレート４１を備えている。このリングプレート４１は円形で平板である環状部材として形成され、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの周縁部を覆うように当該周縁部に沿って形成されている。リングプレート４１は、支持部材４２によって水平に支持されている。支持部材４２は昇降機構４３に接続されており、この昇降機構４３はリングプレート４１を、図１に鎖線で示す上昇位置と実線で示す下降位置との間で昇降させる。ウエハＷに塗布したレジストを乾燥させるときには、リングプレート４１は前記下降位置に位置する。この下降位置におけるリングプレート４１の下面とウエハＷ表面との距離ｄ１（図１参照）は、例えば０．５ｍｍ〜５０ｍｍである。ウエハＷの搬送機構とスピンチャック１１との間でウエハＷを受け渡すときには、前記搬送機構及びウエハＷに干渉しないように、リングプレート４１は上昇位置に位置する。

リングプレート４１の周縁に囲まれる開口部４４は円形に形成されており、ウエハＷが回転し、ウエハＷの周囲が負圧雰囲気になるときに、開口部４４の上方からリングプレート４１とウエハＷの間の隙間に気体が引き込まれ、開口部４４を介してウエハＷの周囲へ流れ込む。この気体の流入によって、ウエハＷの周囲の気流の乱れが低減される。

リングプレート４１の中心と開口部４４の中心とは、ウエハＷの回転中心Ｏ（ウエハＷが正常にスピンチャック１１上に載置された時のウエハＷの中心）から偏心している。即ちリングプレート４１の内周縁（開口部４４の開口縁）は、ウエハＷの回転中心Ｏまでの水平方向の距離が周方向の位置に応じて異なっている。ウエハＷの直径は、例えば４５０ｍｍであり、この場合、開口部４４の直径は例えば１５０ｍｍ〜３００ｍｍであり、この装置１では２００ｍｍとされている。また、開口部４４の中心と、ウエハＷの回転中心Ｏとの偏心距離は、例えば１ｍｍ〜２０ｍｍに設定される。

レジスト塗布装置１には、図１に示すようにコンピュータである制御部１０が設けられている。制御部１０には、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）及びメモリーカードなどの記憶媒体に格納されたプログラムがインストールされる。インストールされたプログラムは、レジスト塗布装置１の各部に制御信号を送信してその動作を制御するように命令（各ステップ）が組み込まれている。具体的には、回転駆動部１３によるウエハＷの回転数の変更、レジストノズル３３の移動、及びレジスト供給源３４からレジストノズル３３へのレジストの給断及びリングプレート４１の昇降などの動作が、プログラムにより制御される。

次に上述のレジスト塗布装置１を用いた処理について、図３〜図５の工程図を用いて説明する。リングプレート４１が上昇位置に設定されている状態で、図示しない搬送機構によりウエハＷがレジスト塗布装置１に搬送される。昇降ピン１５により、ウエハＷはスピンチャック１１に受け渡され、その裏面の中央部がスピンチャック１１に吸着されて保持される（図３）。次いでウエハＷが例えば３０００ｒｐｍで回転すると共に、待機領域３８からウエハＷの中心部上に移動したレジストノズル３３により当該ウエハＷの中心部にレジストが吐出される。吐出されたレジストは、遠心力によりウエハＷの周縁部へ展伸されてレジスト膜３０を形成し、余剰のレジストはウエハＷの周縁部から振り切られる（図４）。レジストノズル３３は待機領域３８に退避する。このレジストの吐出及び振り切りを行う際に、ウエハＷから飛散したレジストがリングプレート４１へ付着することを防ぐために、リングプレート４１は上昇位置に位置したままとされる。

レジストの吐出が停止し、ウエハＷの回転数が低下して例えば１００ｒｐｍとされ、ウエハＷ面内のレジスト３０の膜厚が調整される。然る後、レジスト３０を乾燥させるために回転数が上昇すると共に、リングプレート４１が下降位置へ移動する（図５）。ウエハＷの回転数が例えば１５００ｒｐｍに達した後、この１５００ｒｐｍで回転が続けられる。

ウエハＷの乾燥工程時のウエハＷの表面領域とリングプレート４１との位置関係を図６を用いて説明する。ある時点においてウエハＷの回転中心Ｏに最も近いリングプレート４１の内周縁（開口部４４の開口縁）の直下のウエハＷ上の点をＰとする。このときのＰとＯとの位置関係を図６に示す。ウエハＷが１８０°回転すると、ウエハＷ上の点Ｐは図７に示すように開口部４４の周縁の直下から最も離れた位置に移動する。

図８、９は、乾燥工程中に点Ｐが図６、７の状態にあるときにおいて、リングプレート４１の周囲における気流の向きを矢印で夫々模式的に示したものである。上記のようにファンフィルタユニット１６からはウエハＷの配置領域を含むエリアに清浄気体による下降気流が形成されている。また、ウエハＷが高速で回転しているため、ウエハＷの周囲は負圧雰囲気になる。このため前記下降気流の一部は、リングプレート４１の開口部４４を介してウエハＷ表面の中央部に供給され、その内周縁からリングプレート４１とウエハＷの間の隙間に引き込まれ、ウエハＷの周縁部へ向けて流れる。ウエハＷの下方の排気管２８により排気が行われていることから、ウエハＷの周縁部へ流れた前記気流は、ウエハＷの下方へと向かい、当該排気管２８により排気される。

ウエハＷの中央部から周縁部へ向かう気流の流路の高さは、リングプレート４１の下面により制限されているため、リングプレート４１の下面を通過する気流のレイノルズ数は小さく抑えられる。従って、前記ウエハＷの中央部から周縁部へ向かう気流は、層流として流れ、上記のように排気管２８に排気される。このようにウエハＷにおけるリングプレート４１と対向する領域では、層流に曝されることにより均一性高くレジスト膜３０の乾燥が進行する。一方、リングプレート４１の内周縁においては、当該内周縁の上方側、内周縁よりも外側及び開口部４４の中央側から気流が一気に当該内周縁の下方側の狭い流入口に流れ込もうとするため、当該内周縁の直下では気流が集中する。このため気流の鉛直成分が大きくなって、ウエハＷ上ではレジスト膜の乾燥が局部的に早く進み、局部的な塗布膜の盛り上がりが発生する。

ここで、図８、９に示すように、ウエハＷ上のＰ点に着目すると、ウエハＷが１回転する間に、リングプレート４１の内周縁の直下に気流が集中する位置と前記内周縁が外側に遠ざかった位置との間を移動することになる。また図９においてリングプレート４１の内周縁の直下に位置するウエハＷ上の部位に着目すると、この部位はウエハＷが半回転したときにリングプレート４１の下方側であって前記内周縁よりも外側に位置し、更にウエハＷが半回転すると元の位置に戻る。即ち、ウエハＷの表面から見れば、リングプレート４１の内周縁の直下である気流が集中する部位が、ウエハＷの周方向の位置に応じて径方向に分散されていることになる。この径方向における分散領域の端部は、リングプレート４１の開口部４４のウエハＷの回転中心Ｏに対する偏心の度合いで決まってくる。

このため、リングプレート４１の内周縁における気流の集中に起因する局所的な強い乾燥が緩和された状態でレジスト膜の乾燥工程が進行する。そして、レジストの吐出を終えてから所定の時間経過後に、ウエハＷの回転が停止する。然る後、リングプレート４１が上昇位置に移動し、ウエハＷがスピンチャック１１から図示しない搬送機構に受け渡され、装置１の外部へ搬送される。

上述の実施形態によれば、ウエハＷの周縁部上に当該周縁部に沿って形成された環状部材である気流制御用のリングプレート４１が設けられているため、ウエハＷの周縁部上の気流が層流化され、レジスト膜の局所的な盛り上がりが抑えられる。そしてリングプレート４１の円形の開口部４４は、ウエハＷの回転中心Ｏに対して偏心しているため、既述のようにリングプレート４１の内周縁の直下である気流の集中する部位がウエハＷ上で分散され、当該気流の集中に起因するレジスト膜の局所的な膜厚の増大が抑えられる。従って、乾燥工程に要する時間の長大化を抑えてスループットの向上を図ることができると共に、レジスト膜の膜厚の面内均一性が低下することを防ぐことができ、ウエハＷの大口径化に対して有用な技術である。

リングプレート４１を既述の下降位置に移動させるタイミングについては、上記の例に限られず、レジスト吐出時に当該下降位置に移動させてもよい。また、スピンチャック１１を昇降自在に構成し、スピンチャック１１の昇降によって、ウエハＷへのレジスト吐出時と、ウエハＷ上のレジスト乾燥時とで、ウエハＷとリングプレート４１の下面との距離が変化するように構成してもよい。

図１０はリングプレート４１の変形例を示す。この例では、リングプレート４１ａの外縁形状はウエハＷ全体を覆う大きさを有し、リングプレート４１ａ全体の中心がウエハＷの回転中心Ｏと一致し、開口部４４ａのみがウエハＷの回転中心Ｏに対して偏心している。リングプレート４１ａ以外の構成は第１の実施形態と同様である。
この場合においても、開口部４４ａからウエハＷ表面へと流入する気流を均一に分散させることができ、径方向において常に同じ位置が気流と衝突することを防ぐ。従って第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

他の変形例にかかるリングプレート４１ｂを図１１に示す。リングプレート４１ｂはプレート全体のウエハＷに対する投影領域がウエハＷ全体を覆う大きさである。リングプレート４１ｂの中央部には楕円形の開口部４４ｂが設けられ、リングプレート４１ｂの中心及び開口部４４ｂの中心は例えばウエハＷの回転中心Ｏと一致している。なお、両方の中心は一致していなくてもよい。リングプレート４１ｂ以外の構成は第１の実施形態と同様である。

またリングプレート４１の開口部は図１２に示すように星形であってもよいし、図１３に示すように三角形であってもよい。即ち、リングプレート４１ｂとして、既述のように内周縁とウエハＷの回転中心Ｏとの水平距離が周方向の位置に応じて異なるように形成されていればよく、この要件はリングプレート４１ｂの開口部４４ｂのウエハＷへの投影領域はウエハＷの回転中心Ｏを中心とする真円と一致しないことであるということができる。なお、ここでいう真円と一致しない状態とは、設定時においてウエハＷの回転中心Ｏと中心を同一とする真円とならないよう設定することをいい、機器の動作、組み立て、加工誤差、経時変化等によって真円と一致しなくなる状態を含まない。

以上において、本発明では塗布膜の乾燥時の少なくとも一部の期間において、前記環状部材の内周縁から基板の回転中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なるように構成されていればよい。従って既述の第１の実施形態のようにリングプレート４１の水平方向の位置が一定である構成に限らず、例えば第１の実施形態のレジスト塗布装置に、図１４に示すようにリングプレート４１を水平移動させるための水平移動機構４５を追加してもよい。このような例における運用方法の一つとして、例えば塗布膜の乾燥時の一部の期間だけ開口部４４の中心がウエハＷの中心から偏心し、前記乾燥時の他の期間においては、開口部４４の中心がウエハＷの中心に一致するように、リングプレート４１の水平位置を移動させる例を挙げることができる。また他の運用方法としては、前記乾燥期間中に、開口部４４の中心とウエハＷの中心との偏心の程度が互いに異なる第１の偏心位置と第２の偏心位置との間でリングプレート４１を水平移動させてもよい。

図１５に、更に他のリングプレートの構成例を示す。このリングプレート９１の下面について縦断面で見ると、当該リングプレート９１の外周縁部側は直線状に構成され、内周縁部側は曲線状に構成されている。そして、このリングプレート９１の下面は、外周縁部側に向かうにつれてウエハＷ表面との距離が小さくなるように構成されている。それによって、ウエハＷの周縁部において気流の流路をより小さくして、気流の乱れをより確実に抑えることができる。また、ウエハＷの中央部側では、前記下面とウエハＷとの距離が大きいため、開口部４４へ進入してから下方へ向かう気流がウエハＷに到達するまでに、既述の遠心力及び排気によって、ウエハＷの周縁部に向かって曲がりやすく、ウエハＷに真下に向かう気流成分が供給されることが、より確実に抑えられる。

図１６に、更に他のリングプレートの構成例を示す。このリングプレート９２は、開口部４４の上面の周縁部に突起部９３を有する。この突起部９３により、開口部４４からウエハＷの内側に向かおうとする気流が一旦突起部９３に乗り上げられるので、ウエハＷ表面において開口部４４の周縁部直下の気流がより分散される。当該突起部９３の形状は、図１６のように角形を有する代わりに、円形や楕円の一部をなす形状を有していてもよい。

塗布液としてレジストを用いる場合について説明してきたが、反射防止膜形成用の薬液や絶縁膜形成用の薬液を基板に塗布する場合も、本発明を適用することができる。また、基板は円形基板に限られず、角形基板を用いてもよい。また、これまで説明したリングプレート４１の各構成は、互いに組み合わせることができる。また、リングプレート４１の材質としては、上面部が金属、下面部が樹脂にて構成される例、あるいは全体が樹脂にて構成される例を挙げることができる。

（評価試験）
評価試験１
既述のレジスト塗布装置１と略同様の装置を用いて、複数のウエハＷにレジスト膜を形成した。ただし、この評価試験１で用いるレジスト塗布装置には、既述のリングプレートは設けられていない。ウエハＷとしては直径が３００ｍｍのウエハＷ（以降、３００ｍｍウエハＷと記載）と、４５０ｍｍのウエハＷ（以降、４５０ｍｍウエハＷと記載）とを用い、ウエハＷごとに乾燥工程時における回転数を変更して、レジスト膜が乾燥するために要する時間（膜乾燥時間とする）を調べた。また、レジスト膜が形成された各３００ｍｍウエハＷ、４５０ｍｍウエハＷについて、ウエハＷの面内における複数箇所の膜厚の３シグマを調べた。

図１７のグラフに、この評価試験１の結果を示している。グラフの縦軸は前記膜乾燥時間及び３シグマを示し、グラフの横軸は乾燥工程時のウエハＷの回転数を示している。このグラフに示されるように、乾燥工程時のウエハＷの回転数を上昇させるほど、前記膜乾燥時間を短縮させることができる。３シグマについて見ると、３００ｍｍウエハＷに比べて、４５０ｍｍウエハＷは、前記回転数が低くても３シグマが大きい、即ち面内均一性が低くなっていることが分かる。この結果より、ウエハＷ上に実施の形態で説明した各リングプレートを配置し、ウエハＷの周縁部上における気体の流路を小さくすることで、当該気体のレイノルズ数の上昇を抑え、それによって乱流の発生を抑えることが有効であると考えられる。

評価試験２
評価試験１と同様に、複数のウエハＷについて乾燥工程時における回転数を変更してレジスト膜の形成を行い、これらの各ウエハＷについて、複数箇所の膜厚を測定し、３シグマを算出した。ウエハＷとしては、評価試験１と同様に３００ｍｍウエハＷと、４５０ｍｍウエハＷとを用いた。３００ｍｍウエハＷについては、評価試験１と同じく、リングプレートを設けないレジスト塗布装置により処理を行った。この３００ｍｍウエハＷを用いて行う試験を、評価試験２−１とする。４５０ｍｍウエハＷについては、リングプレートを備えたレジスト塗布装置と、リングプレートを備えていない装置とを各々用いて試験を行った。４５０ｍｍウエハＷについて、前記リングプレートを備えていないレジスト塗布装置１を用いて行った試験を評価試験２−２、リングプレートを備えた装置１を用いて行った試験を評価試験２−３とする。

図１８のグラフは、この評価試験２の結果を示している。グラフの縦軸は前記膜厚の３シグマを示し、グラフの横軸は乾燥工程時におけるウエハＷの回転数を示している。また、評価試験２−２、２−３については、試験の結果を、黒字に白抜きのプロットと、白抜きしていない黒字のプロットとにより示している。白抜きのプロットは、ウエハＷの周縁部のレジスト膜に、気流の転写による風切りと呼ばれるマークが確認されたことを示す。この風切りマークは、ウエハＷの中心部側から周縁部側へ向かう筋状のマークである。白抜きをしていないプロットは、前記風切りマークが確認されなかったことを示す。

乾燥工程時の回転数が５００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍの範囲では評価試験２−１、２−２の３シグマは同程度であるが、前記回転数が９００ｒｐｍ以上になると、評価試験２−２の３シグマは、評価試験２−１の３シグマに比べて大きくなっている。また、乾燥工程時における回転数が９００ｒｐｍ以上になると、評価試験２−２では前記風切りマークが確認された。評価試験２−１では乾燥時における回転数が５００ｒｐｍ〜１８００ｒｐｍの範囲で、風切りマークが確認されなかった。また、前記回転数が８００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍの範囲において、評価試験２−３の３シグマは、評価試験２−１、２−２の３シグマよりも小さい。そして、評価試験２−３では、前記回転数が８００ｒｐｍ〜１１００ｒｐｍの範囲において、風切りマークが確認されなかった。

乾燥工程時の回転数を１２００ｒｐｍとした評価試験２−１のウエハＷについて、その径方向の膜厚分布を図１９のグラフに示す。乾燥工程時の回転数を１１００ｒｐｍとした評価試験２−２、２−３のウエハＷについて、その径方向の膜厚分布を図２０のグラフに示す。つまり、評価試験２−２のうち風切りマークが確認されたウエハＷの膜厚分布、評価試験２−３のうち風切りマークが確認されなかったウエハＷの膜厚分布を、グラフ中に示している。各図１９、２０のグラフの横軸は、ウエハＷの中心からの距離を示し、縦軸は測定されたレジスト膜の膜厚を示している。これらのグラフに示されるように、評価試験２−３のウエハＷは、評価試験２−１のウエハＷと同程度に、各部の膜厚のばらつきが抑えられている。特に、評価試験２−２のウエハＷに比べて、評価試験２−３のウエハＷは、周縁部における膜厚のばらつきが抑えられていることが分かる。

この評価試験２の結果より、リングプレートを設けることで、径が比較的大きいウエハＷを用い、乾燥工程時における当該ウエハＷの回転数を高くしても、当該ウエハＷの周縁部に風切りマークが形成されることを抑制し、ウエハＷの面内における膜厚のばらつきを抑えることができることが分かる。

評価試験３
ウエハＷについてレジスト膜の形成を行い、径方向に沿って膜厚の測定を行った。ウエハＷとしては４５０ｍｍウエハを用いた。先ず評価試験１と同じく、リングプレートを設けないレジスト塗布装置により処理を行った。この試験を評価試験３−１とする。続いて本発明の第１の実施形態にかかる、開口部がウエハＷの回転中心Ｏに対して偏心したリングプレートを備えたレジスト塗布装置と、開口部がウエハＷの回転中心Ｏに対して偏心していないリングプレートを備えたレジスト塗布装置とを各々用いて処理を行った。偏心したリングプレートを用いて行った試験を評価試験３−２、偏心していないリングプレートを用いて行った試験を評価試験３−３とする。

各評価試験にて得られた結果を図２１に、評価試験３−１については点線にて、評価試験３−２については実線にて、評価試験３−３については破線にて、夫々示す。ここで、グラフの横軸はウエハ外径からの径方向の距離を、縦軸はレジスト膜の膜厚を示したものである。図２１から、先ずリングプレートを有しない装置に比して、リングプレートを有した装置における塗布処理は膜厚の面内均一性が優れていることは明らかである。次いで、偏心していないリングプレートを有する装置と本発明の実施形態にかかる装置とを比較すると、偏心していないリングプレートを有する装置に比して本発明の装置による塗布処理装置は、特に基板の内径部において膜厚を整える効果があることが分かる。よって本発明の塗布処理装置は、塗布処理において面内均一性に優れていることが認められる。

１ 塗布処理装置
１１ スピンチャック
２ カップ体
３３ ノズル
４１ リングプレート
４４ 開口部
Ｗ ウエハ

Claims (16)

1. 基板を水平に保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
   前記基板に塗布膜を形成するために塗布液を供給する塗布液供給機構と、
   前記基板の回転による塗布膜の乾燥時に基板の周縁部上方の気流を整流するために、基板の周縁部上方を覆うように基板の周方向に沿って環状に設けられた環状部材と、を備え、
   塗布膜の乾燥時の少なくとも一部の期間において、前記環状部材の内周縁から基板の中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なるように構成されていることを特徴とする塗布膜形成装置。
2. 前記環状部材は、当該環状部材の内周縁と基板の回転中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なるように設けられることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
3. 前記環状部材の内周縁で囲まれる開口部は、前記回転中心に対して偏心している円形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
4. 前記環状部材の内周縁で囲まれる開口部は、楕円形状であることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
5. 前記環状部材の外周縁は円形であり、当該外周縁で形成される円の中心は前記回転中心と一致していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の塗布膜形成装置。
6. 前記環状部材を水平方向に移動させる水平移動機構を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の塗布膜形成装置。
7. 前記水平移動機構は、塗布膜の乾燥時の少なくとも一部の期間において、前記環状部材の内周縁から基板の回転中心までの水平距離が周方向の位置において異なるように当該環状部材を位置させることを特徴とする請求項６記載の塗布膜形成装置。
8. 前記水平移動機構は、塗布膜の乾燥時の少なくとも一部の期間と当該乾燥時における他の期間との間で前記環状部材の水平方向の位置が異なることを特徴とする請求項７記載の塗布膜形成装置。
9. 前記一部の期間と当該乾燥時における他の期間との間のいずれにおいても、前記環状部材の内周縁から基板の回転中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なることを特徴とする請求項８記載の塗布膜形成装置。
10. 前記環状部材を前記基板に対して相対的に昇降させる昇降機構が設けられ、
    前記昇降機構は、前記塗布液供給機構により基板に塗布液が供給されるときに、前記環状部材を第１の位置に移動させ、
    塗布液の供給終了後は前記環状部材を、回転する基板に対して前記第１の位置よりも当該基板に近接した第２の位置に移動させることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の塗布膜形成装置。
11. 基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
    前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる工程と、
    塗布液供給機構により前記基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する工程と、
    前記基板の回転による塗布膜の乾燥時に、基板の周縁部上方を覆うように基板の周方向に沿う環状に設けられた環状部材により基板の周縁部上方の気流を整流する工程と、を備え、
    前記気流を整流する工程の少なくとも一部の期間には、前記環状部材の内周縁から基板の回転中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なる状態が形成されていることを特徴とする塗布膜形成方法。
12. 前記環状部材は、当該環状部材の内周縁と基板の回転中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なるように設けられることを特徴とする請求項１１記載の塗布膜形成方法。
13. 前記気流を整流する工程の一部の期間と当該工程時における他の期間との間で前記環状部材の水平方向の位置が異なることを特徴とする請求項１１または１２に記載の塗布膜形成方法。
14. 前記一部の期間と当該乾燥時における他の期間との間のいずれにおいても、前記環状部材の内周縁から基板の回転中心までの水平距離が周方向の位置に応じて異なることを特徴とする請求項１３記載の塗布膜形成方法。
15. 前記塗布液供給機構により基板に塗布液が供給されるときに、前記環状部材を第１の位置に位置させる工程と、
    塗布液の供給終了後、昇降機構により前記環状部材を、回転する基板に対して前記第１の位置よりも基板に近接した第２の位置に移動させる工程と、
    を備えることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
16. 塗布液を基板の表面に供給し、この基板を鉛直軸回りに回転させることにより基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１１ないし１５のいずれか一項に記載された塗布膜形成方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。

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