JP6481598B2 - 塗布膜形成方法、塗布膜形成装置及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板に供給された塗布液を基板の回転により広げて塗布膜を形成する技術に関する。

基板に塗布膜例えばレジスト膜を形成するにあたり、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。この手法では、スピンチャックに保持されて回転する基板の表面の中心部に塗布液であるレジストを供給し、その遠心力によりレジスト液を基板の周縁部へと広げ、その後も基板の回転を続けて基板表面の液膜を乾燥させることにより、レジスト膜を形成している。レジスト膜の仕上がり膜厚（目標膜厚）は、基板の回転数やレジスト液の粘度により調整される。

工場では同一のレジスト液、つまりレジスト液及び溶媒の種類及び粘度が同じレジスト液を用いて、プロセス毎に様々な膜厚のレジスト膜を形成する要請がある。ところで、基板の表面にスピンコーティングにより成膜するときに、基板の回転数が高すぎると基板上に形成される気流により膜の表面が乱れるおそれがある。一方、回転数が低すぎると乾燥に要する時間が長くなる問題がある。

このようなことから、基板の回転数の使用範囲が限定されており、同一のレジスト液を用いて形成されるレジスト膜の膜厚の調整範囲が制限される。このため、前記調整範囲を超える膜厚のレジスト膜を形成するときには、粘度の異なるレジスト液を用意する必要がある。この場合には、レジスト液の粘度毎に塗布液ラインを用意するか、共通の塗布液ラインを用いる場合にはレジスト液のタンクの交換が必要となり、装置の大型化や作業の煩雑さを招く懸念がある。

特許文献１には、基板に形成された膜の厚い領域に溶剤ガスを供給し、膜の薄い領域に乾燥ガスを供給して、膜厚を均一化する技術が記載されている。しかしながら、この特許文献１には、形成される塗布膜の平均膜厚を調整する技術については記載されていない。

特許第４８０５７５８号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スピンコーティング法により基板に塗布膜を形成するにあたって、塗布膜の膜厚を調整できる技術を提供することにある。

本発明の塗布膜形成方法は、
鉛直軸周りに回転自在な基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
次いで基板を回転させながら基板の中心部に、粘度が１０００ｃｐ以上の塗布液を供給する工程と、
塗布液の供給の終了時の基板の回転数に対して±５０ｒｐｍの範囲の回転数で基板を回転させることにより塗布液の液膜を均す工程と、
前記塗布液の液膜を均す工程を行っているときに基板の表面に加熱されたガスを供給して塗布液の流動性を下げる工程と、
その後、塗布膜の膜厚を目標膜厚にするために、基板の回転数を塗布液の供給の終了時の回転数及び塗布液の液膜を均す工程時の回転数のいずれよりも高い回転数に維持する工程と、
しかる後、基板の回転数を減速して塗布膜を乾燥する工程と、を含むことを特徴とする。

また、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周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の粘度が１０００ｃｐ以上の塗布液を供給する塗布液ノズルと、
基板の表面に塗布液の流動性を下げるための加熱されたガスを供給するガス供給部と、
基板を回転させながら基板の中心部に塗布液を供給するステップと、塗布液の供給の終了時の基板の回転数に対して±５０ｒｐｍの範囲の回転数で基板を回転させることにより塗布液の液膜を均すステップと、前記塗布液の液膜を均すステップを行っているときに基板の表面に加熱されたガスを供給して塗布液の流動性を下げるステップと、その後、塗布膜の膜厚を目標膜厚にするために、基板の回転数を塗布液の供給の終了時の回転数及び塗布液の液膜を均すステップ時の回転数のいずれよりも高い回転数に維持するステップと、しかる後、基板の回転数を減速して塗布膜を乾燥するステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする。

さらに、本発明の記憶媒体は、
鉛直軸周りに回転自在な基板保持部に水平に保持された基板の表面に塗布液を供給して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を記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、本発明の塗布膜形成方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

本発明によれば、塗布液を基板に供給した後、塗布液の供給の終了時の回転数に対して±５０ｒｐｍの範囲で基板を回転させることにより、基板表面の液膜を均すと共に、基板の表面にガスを供給して、塗布液の流動性を下げている。次いで、一旦回転数を上げて膜厚を調整した後、減速して塗布膜を乾燥することにより塗布膜を形成している。従って、基板の回転数の制御による膜厚の調整に加えて、基板の表面にガスを供給することで液膜の流動性を変えて膜厚の調整をすることができるため、１つの塗布液でより広い範囲の膜厚の塗布膜を成膜することができる。

本発明の塗布膜形成装置の一実施形態を示す縦断側面図である。 塗布膜形成装置の平面図である。 塗布膜形成装置に用いられるガスノズルを示す側面図と底面図である。 ウエハの回転数、レジスト液及びガスの供給のオンオフのタイムチャートを示す説明図である。 レジスト膜の形成処理の工程を示す説明図である。 塗布膜形成装置に用いられるリングプレートの他の例を示す縦断側面図である。 リングプレートの他の例を示す平面図である。 ウエハの回転数のタイムチャートの他の例を示す説明図である。

本発明の塗布膜形成装置の一実施形態について、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗに対して塗布膜であるレジスト膜を形成する例を用いて説明する。図１、図２に示すように、塗布膜形成装置１は、例えば直径が３００ｍｍのウエハＷを保持して回転させる基板保持部をなすスピンチャック１１を備えている。このスピンチャック１１は、ウエハＷの裏面中央部を吸着してウエハＷを水平に保持すると共に、シャフト１２により接続された回転機構１３により鉛直軸に沿って平面視時計回りに回転自在に構成されている。

スピンチャック１１に保持されたウエハＷの周囲にはカップ２が設けられている。カップ２は、排気管２１を介して排気されると共に、排液管２２により、ウエハＷからカップ２内にこぼれ落ちた液体が除去されるようになっている。図中２３は昇降ピンであり、昇降機構２４によって昇降することで、図示しないウエハＷの搬送機構と、スピンチャック１１との間でウエハＷの受け渡しを行うように構成されている。

塗布膜形成装置１は、塗布液及び溶剤を供給するためのノズルユニット３を備えている。ノズルユニット３の先端部には、塗布液を吐出するための塗布液ノズル３０と、溶剤を吐出するための溶剤ノズル３１と、が設けられている。塗布液としては例えば粘度が１ｋｇ／ｍ・ｓ（１０００ｃｐ）以上のレジスト液、溶剤としてはプリウェット用の溶剤例えばレジスト液の溶媒が夫々用いられる。塗布液ノズル３０及び溶剤ノズル３１は、夫々供給路３２、３４を介して塗布液供給機構３３、溶剤供給機構３５に接続されている。塗布液供給機構３３及び溶剤供給機構３５は、例えばポンプ、バルブ、フィルタなどの機器を備えており、塗布液ノズル３０及び溶剤ノズル３１の先端から夫々レジスト液及び溶剤を所定量吐出するように構成されている。

これら塗布液ノズル３０及び溶剤ノズル３１は、図２に示すように、移動機構３６により昇降かつ水平方向に移動自在に構成された共通のアーム３７に支持されて、ウエハＷの中心部上とカップ２の外側の退避位置との間で移動自在に構成されている。図中３８は、移動機構３６が上記のように水平方向に移動するためのガイドである。退避位置には例えば待機バス３９が設けられている。

また、塗布膜形成装置１は、ガスを供給するためのガスノズル４を備えている。ガスはレジスト液の流動性を下げるためのものであり、例えば窒素（Ｎ_２）ガスなどの不活性ガスが用いられる。図３（ａ）はガスノズル４の側面図、図３（ｂ）はガスノズル４の底面図である。この図に示すように、ガスノズル４は例えば扁平な円筒状のバッファ室４１を備え、バッファ室４１の下面には多数のガス吐出孔４２が分散して形成されている。バッファ室４１の上面の中央部には例えば円筒状のガス導入部４３が設けられており、このガス導入部４３は供給路４４を介してガス供給機構４５に接続されている。

ガス供給機構４５は、例えばバルブやガスの加熱機構などの機器を備えており、ガスノズル４から例えば６０℃に加熱されたガスをシャワー状に吐出するように構成されている。加熱機構は、例えばガスの流路の周囲に例えばヒータよりなる加熱部を設けて構成され、ガスが当該流路を通過することにより加熱されるようになっている。この例のガスノズル４は、バッファ室４１を介して複数のガス吐出孔４２からガスをシャワー状に吐出しているため、低流量のガスが高い流速で広範囲に供給される。ガスノズル４、供給管４４及びガス供給機構４５はガス供給部を構成するものである。ガスノズル４は、図２に示すように、移動機構４６により昇降かつ水平方向に移動自在に構成されたアーム４７に支持されて、ウエハＷ上の位置とカップ２の外側の退避位置との間で移動自在に構成されている。図中４８は、移動機構４６が上記のように水平方向に移動するためのガイドである。

塗布膜形成装置１は、図１及び図２に示すように、環状部材であるリングプレート５を備えている。このリングプレート５は円板の中心部に例えば直径１００ｍｍ〜２００ｍｍの円形の開口部５１が設けられた環状に形成されている。リングプレート５は、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの周縁部の上方側を覆うように当該周縁部に沿って形成され、リングプレート５の中心、即ち開口部５１の中心がスピンチャック１１の回転軸上に位置するように設けられている。

このリングプレート５は、支持部材５２により水平な姿勢で支持されると共に、支持部材５２を昇降させる移動機構５３により、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自在に構成されている。この例では、下降位置がリングプレート５がウエハＷの周縁部上方を覆う位置、上昇位置が待機位置に夫々相当する。下降位置におけるリングプレート５の下面とウエハＷ表面との距離は、例えば０．５ｍｍ〜５０ｍｍに設定される。また、リングプレート５には、ガスノズル４がウエハＷの半径上を水平方向に移動する移動領域を形成するために、その周方向の一部に内周から外周に亘る切欠き部５４が形成されている。

上述のカップ２、ノズルユニット３及びガスノズル４の移動領域は、図示しない筐体の中に形成され、筐体の天井部には、図１に示すようにファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が設けられている。ＦＦＵ１４は、カップ２に向けて清浄な気体をダウンフローとして供給するように構成されている。

さらに、塗布膜形成装置１は制御部６を備えている。この制御部６は例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。プログラム格納部には、後述する塗布膜の形成処理を行うことができるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納されている。プログラムには処理手順を既述したレシピも含まれ、このプログラムによって制御部６から塗布膜形成装置１の各部に制御信号が出力されることで、前記各部の動作が制御される。具体的には、回転機構１３によるウエハＷの回転数の変更、ノズルユニット３及びガスノズル４の移動、塗布液供給機構３３及び溶剤供給機構３５から塗布液ノズル３０及び溶剤ノズル３１への塗布液（レジスト液）及び溶剤の給断、ガス供給機構４５からガスノズル４へのガスの給断及びリングプレート５の昇降などの各動作が制御される。プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

続いて、塗布膜形成装置１にて行われる塗布膜の形成処理について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、ウエハＷの回転数の経過時間に対するプロファイルを示している。このグラフの縦軸の値は、ウエハＷの回転数ｒｐｍ（回転数／分）であるが、このグラフは本発明の理解を容易にするために、パターンを視覚的に記載したものであって、実機における回転数のパターンを再現したものではない。また２段目以降のグラフは、上段側からレジスト液の供給、停止を示すタイムチャート、ガスの供給、停止を示すタイムチャートである。

先ず、リングプレート５を上昇位置に配置して、ウエハＷを図示しない外部の搬送機構により塗布膜形成装置１内に搬入し、搬送機構と昇降ピン２３との協働作業によりスピンチャック１１に受け渡す。筐体内にはＦＦＵ１４によりカップ２に向けて不活性ガスが供給された状態である。この動作も含めて、一連の動作は制御部６内のプログラムにより実行される。

次に、退避位置にあるノズルユニット３をウエハＷの中心部上方側に移動し、スピンチャック１１により回転されたウエハＷの中心部に溶剤ノズル３１からプリウェット用の溶剤を吐出する。こうして、遠心力によって溶剤をウエハＷの表面全体に塗布して、塗布液に対するウエハＷの表面の濡れ性を向上させる。次いで、スピンチャック１１の回転数を減速し、例えばスピンチャック１１の回転を停止する。

続いて、ウエハＷに塗布液であるレジスト液を供給して、レジスト液の液膜を形成する液膜形成工程を実施する。この工程では、図５（ａ）に示すように、リングプレート５を上昇位置に配置して、ウエハＷをスピンチャック１１により回転させながら、ウエハＷの中心部に塗布液ノズル３０からレジスト液を供給する。図４に示すように、この工程ではスピンチャック１１の回転数を例えば０ｒｐｍから、レジスト液の供給の終了時の回転数（第１の回転数）が例えば５００ｒｐｍとなるまで例えば１０００ｒｐｍ／ｓの加速度で徐々に連続的に加速した状態でレジスト液が供給される。ウエハＷの中心部に供給されたレジスト液は、ウエハＷの回転の遠心力によりウエハ面内を外方に向けて広がって行き、ウエハＷの表面全体に液膜が形成される。レジスト液の供給を終了すると、ノズルユニット３は退避位置に移動する。

粘度が１０００ｃｐ以上と高いレジスト液は、粘度が低いものに比べて流動性が低いため、レジスト液の供給の開始時の回転数が大きいと、ウエハ表面においていびつな形状で広がってしまう。一方、レジスト液の供給の開始時から終了時まで、一定の低い回転数で回転させると、ウエハＷの周縁部に向かうに連れてレジスト液の流動性が低下し、広がりにくくなる。このことから、液膜形成工程ではスピンチャック１１を例えば停止状態から第１の回転数まで徐々に加速させながらレジスト液を供給することにより、ウエハ面内に径方向に均一にレジスト液を塗り広げることが好ましい。また、レジスト液の供給の終了時の回転数（第１の回転数）が高すぎると、膜の表面が乱れやすくなる上、目標膜厚が大きいレジスト膜の成膜に適さず、第１の回転数が低すぎると、ウエハ全面にレジスト液の液膜を形成するまでの時間が長くなる。このことから、第１の回転数は、例えば２００ｒｐｍ〜７００ｒｐｍに設定することが好ましい。

このように粘度が高いレジスト液では、ウエハ全面にレジスト液が行き渡るまでに時間がかかるため、液膜形成工程の間中、塗布液ノズル３０からレジスト液を供給し続けてもよいし、当該工程の途中でレジスト液の供給を停止し、引き続きウエハＷの回転を続けてレジスト液を塗り広げてもよい。レジスト液の粘度や種類によって、レジスト液の供給のタイミングが適宜設定される。また、液膜形成工程では、ウエハＷをレジスト液の供給の終了時に第１の回転数まで加速してから、レジスト液がウエハ全面に行き渡るまで、第１の回転数±５０ｒｐｍで回転させるようにしてもよい。

続いて、塗布液の液膜を均すリフロー工程を実施する。このリフロー工程では、図５（ｂ）に示すように、リングプレート５を上昇位置に配置した状態で、ウエハＷを第２の回転数で回転させ、ガスノズル４をウエハＷの上方側に位置させて、加熱されたガスを供給する。ガスノズル４は、例えばその下面がリングプレート５の下面と揃う高さに設定され、リングプレート５に形成された切欠き部５４内を、ウエハＷの半径方向に沿って水平移動しながらガスを吐出する。図５（ｂ）は、リングプレート５の切欠き部５４をガスノズル４が移動する様子を示している。

例えば３００ｍｍサイズのウエハＷにおけるガスが供給される領域は、ウエハＷの中心から例えば５０ｍｍ外方側に離れた位置と、ウエハＷの外縁（ウエハＷの中心から１５０ｍｍ離れた位置）との間の領域である。そして、この領域内において、ガスノズル４を繰り返し往復させながら、ガスを例えば７秒間供給する。

このリフロー工程では、ウエハ表面の液膜に対してガスを供給することにより、レジスト液に含まれる溶剤の揮発が促進されて、レジスト液の粘度が上がる。こうしてウエハ表面のレジスト液の流動性を低下させた状態で、レジスト液の液膜が均されて、液膜の膜厚の面内分布が調整される。この例では、リフロー工程の終了時にガスノズル４からのガスの供給を停止し、ガスノズル４は退避位置に移動する。

リフロー工程時のウエハＷの回転数が高すぎると、ガスを吹き付けたときに膜の表面が乱れやすくなる。このため、第２の回転数は、レジスト膜を均すと共に膜厚の乱れを抑制する観点から、第１の回転数（レジスト液の供給の終了時の回転数）に対して±５０ｒｐｍの範囲であり、かつ例えば５００ｒｐｍ以下に設定することが好ましい。また、リフロー工程におけるガスの供給流量は、レジスト液中の溶剤を揮発させる一方、ガスの気流によるレジスト膜の膜厚の乱れを抑制するように適宜設定される。

さらに、ガスの供給領域を、３００ｍｍウエハＷにおいて、ウエハＷの中心から例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲とするのは、ウエハＷの中心に寄り過ぎた位置にガスを吐出すると、ウエハ表面においてガスが吹き付けられる範囲が狭くなって、ウエハＷの流動性が局所的に下がり、膜厚の均一性の調整が難しくなる懸念があるからである。ウエハＷの中心から例えば５０ｍｍよりも外側の領域に広範囲にガスを吹き付けることで、ウエハ表面の広い範囲の液膜の流動性が下げられ、膜厚の均一性の調整がしやすくなる。また、ガスノズル４を移動させながらガスを供給することで、ウエハ表面のより広い範囲のレジスト膜の流動性を下げることができるため、膜厚の均一性の調整がより一層容易になる。

また、図４に示すプロファイルでは、リフロー工程の間中、ガスを供給しているが、リフロー工程では、当該工程の間中、ガスを供給し続けてもよいし、当該工程の途中でガスの供給を停止してもよい。ガスを供給することにより、レジスト液の流動性が低下するため、ガスはレジスト液がウエハＷの全面に行き渡った後に供給されることが好ましいが、例えば液膜形成工程の終了間際から供給するようにしてもよい。

さらに、上述の例ではガスノズル４を移動させながら供給したが、ガスノズル４を移動させず、ガスの供給位置を固定するようにしてもよい。ガスの供給位置を固定する場合には、当該ガスが供給される範囲における最もウエハＷの中心に近い位置は、ウエハＷの中心から例えば５０ｍｍ〜１３０ｍｍであることが好ましい。ガスの供給位置をウエハＷの周縁に寄り過ぎた位置に固定してガスを供給すると、ウエハＷの表面においてガスが吹き付けられる領域が周縁の狭い範囲に限定されてしまう。

次に、塗布膜の膜厚を目標膜厚に調整する膜厚調整工程を実施する。この膜厚調整工程は、例えば図５（ｃ）に示すように、リングプレート５を下降位置に配置し、ウエハＷを液膜形成工程の第１の回転数及びリフロー工程の第２の回転数のいずれよりも高い第３の回転数例えば１０００ｒｐｍで所定時間例えば１〜２秒回転することにより実施される。この膜厚調整工程では、ウエハＷを瞬間的に高回転数にて回転させることにより回転数に応じた膜厚に調整される。リフロー工程においてある程度膜厚が調整されていることから、回転数を高くしなくても膜厚調整に時間がかからず、回転数が高すぎると膜の表面が乱れるおそれがあることから、第３の回転数は、例えば５００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍに設定することが好ましい。また、リフロー工程においてある程度膜厚が調整されていることから、膜厚調整工程の実施時間は、例えば２秒〜１０秒に設定することが好ましい。

しかる後、塗布膜を乾燥する乾燥工程を実施する。この乾燥工程では、リングプレート５を下降位置に配置し、ウエハＷを膜厚調整工程時の第３の回転数よりも低い第４の回転数で回転して、レジスト膜を乾燥させる。第４の回転数は、レジスト膜を乾燥させ、かつレジスト液が振り切られない程度の回転数、例えば５ｒｐｍ〜２００ｒｐｍに設定することが好ましい。この例では液膜形成工程の第１の回転数よりも低い回転数、例えば１０ｒｐｍで回転させることにより、ウエハ表面からのレジスト液の液流れを抑えつつ、レジスト膜を乾燥させている。

リングプレート５は、既述のように、溶剤を供給する工程、レジスト液を供給する液膜形成工程、及びレジスト膜を均すリフロー工程では上昇位置に配置している。このため、溶剤やレジスト液の供給時や、レジスト液の振り切りなどにより、ウエハＷから飛散した溶剤やレジスト液がリングプレート５に付着することが抑えられる。

一方、リングプレート５は、レジスト膜の膜厚調整工程、及び乾燥工程では下降位置に配置される。これによりリングプレート５の下面によってウエハＷの中央部から周縁部へ向かう気流の流路の高さが制限されるので、ウエハＷの中央部から周縁部へ向かう気流は、乱流となることなく層流として流れていく。ウエハＷの回転数が高い程、ウエハＷ上の気流が乱流となりやすくなるが、リングプレート５によりウエハＷの周縁部上方の気流が整流されるので、レジスト液の液膜の表面において、乱流による膜の乱れが抑制され、膜厚の面内均一性が良好となる。こうして、乾燥工程を所定時間実行した後、ウエハＷの回転を停止し、一連の塗布処理を終了する。

上述の実施形態では、スピンコーティング法において、ウエハＷにレジスト液を供給した後、レジスト液の供給の終了時のウエハＷの回転数に対して±５０ｒｐｍの範囲の回転数でウエハＷを回転させることによりレジストの液膜を均しながら、ウエハＷの表面にガスを供給してレジスト液の流動性を下げている。その後、ウエハＷの回転数を上げて膜厚調整を行った後、回転数を減速してレジスト膜を乾燥している。ウエハＷの表面にガスを供給してレジスト液の流動性を下げることにより、ガスを供給しない場合に比べて、レジスト膜の膜厚を厚くすることができる。従って、ウエハＷの回転数の制御による膜厚の調整に加えて、ガスの供給による膜厚の調整を行うことができ、粘度及び種類が同じ同一のレジスト液を用いてより広い範囲の膜厚のレジスト膜を成膜することができる。また、例えば粘度が１０００ｃｐ以上の高粘度のレジスト液（塗布液）を用いた塗布膜形成に適しており、このような粘度の塗布液を用いることにより、例えば膜厚が１μｍ以上の塗布膜を形成できる。

続いて、本発明の実施形態の他の例として、リングプレート７を介してガスが供給される構成例について説明する。図６及び図７に示すように、中央部に開口部７１を備えた環状部材をなすリングプレート７の一部には、リングプレート７を貫通するように、多数のガス吐出孔７２が分散して設けられている。リングプレート７の表面側にはガス吐出孔７２を覆うバッファ室７３が形成され、バッファ室７３の上部中央にはガス導入部７４が設けられている。このガス導入部７４は供給路４４を介してガス供給機構４５に接続されている。

図７（ａ）はバッファ室７３の上方側から見た平面図であり、図７（ｂ）はバッファ室７３を取り外した場合の平面図である。この例では、リングプレート７のガス吐出孔７２とバッファ室７３、ガス導入部７４、供給路４４及びガス供給機構４５と、によりガス供給部が構成されている。また、リングプレート７は上述の実施形態と同様に、支持部材５２により水平な姿勢で支持されると共に、支持部材５２に接続された移動機構５３により昇降自在に構成されている。

以上において、本発明では、塗布液の粘度や種類に応じて、図８のウエハＷの回転数の経過時間に対するプロファイルに従って塗布膜を形成するようにしてもよい。図８（ａ）のプロファイルが図４のプロファイルと異なる点は、塗布液を供給する液膜形成工程時の回転数を一定の値に設定し、次いで第２の回転数に上昇してから、リフロー工程を実施することである。この場合にも、第２の回転数は、塗布液の供給の終了時の第１の回転数に対して＋５０ｒｐｍの範囲の回転数に設定される。このように液膜形成工程の回転数を一定の値に設定しても、塗布膜の粘度及び液膜形成工程の処理時間によって、ウエハＷ表面に塗布液を均一に塗り広げることができる。図８（ａ）のように、液膜形成工程とリフロー工程との間に第１の回転数から第２の回転数まで上昇させる調整時間がある場合には、リフロー工程に加えて、回転数を上昇する間にウエハＷに向けてガスを供給するようにしてもよい。

また、図８（ｂ）のプロファイルが図４のプロファイルと異なる点は、液膜形成工程時の塗布液の供給の終了時の第１の回転数よりもリフロー工程の第２の回転数が低いことである。この場合にも、第２の回転数は、第１の回転数に対して−５０ｒｐｍの範囲の回転数に設定される。さらに、液膜形成工程で回転数を加速させる場合には、ウエハＷの回転数の加速は、徐々に連続的に行うようにしてもよいし、階段状に段階的に行うようにしてもよい。また、図４及び図８（ｂ）のプロファイルでは、液膜形成工程はスピンチャック１１の回転が停止した状態（０ｒｐｍ）から徐々に回転数を上げているが、液膜形成工程の開始時のスピンチャック１１の回転数は必ずしも０ｒｐｍである必要はない。さらに、塗布膜の乾燥工程の第４の回転数は、リフロー工程及び膜厚調整工程において膜厚が決定されているので、膜厚調整工程の第３の回転数よりも低ければよく、塗布液の供給の終了時の第１の回転数及びリフロー工程時の第２の回転数よりも高く設定してもよい。

また、本発明者らは、リフロー工程時のガスの供給時間が長くなると、得られるレジスト膜の膜厚が大きくなること、リフロー工程時のガスの温度が高くなると、供給時間が同じであっても得られるレジスト膜の膜厚が大きくなることを把握している。このため、例えばガスの供給時間及びガスの温度の少なくとも一方を制御することにより、レジスト膜厚の調整を行うようにしてもよい。

具体的には、予めレジスト液（塗布液）の種別毎に、レジスト膜（塗布膜）の目標膜厚と、この目標膜厚を得るためのガスの供給時間と、を実験により取得しておく。同様に、予めレジスト液の種別毎に、レジスト膜の目標膜厚と、この目標膜厚を得るための、供給時間が同じ場合のガスの温度と、を実験により取得しておく。レジスト液の種別とは、例えばレジスト液及び溶媒の種類が同じであって粘度が異なるレジスト液であり、１台の塗布膜形成装置で用いられるレジスト液の種別である。

そして、制御部６のメモリに、例えばレジスト液の種別毎に、レジスト膜の目標膜厚とガスの供給時間とを対応付けて格納しておき、作業者がレジスト液の種別とレジスト膜の目標膜厚を選択することにより、ガスの供給時間が設定されるようにプログラムを構成してもよい。また、制御部６のメモリに、例えばレジスト液の種別毎に、レジスト膜の目標膜厚とガスの温度とを対応付けて格納しておき、作業者がレジスト液の種別とレジスト膜の目標膜厚を選択することにより、ガスの温度が設定されるようにプログラムを構成してもよい。

以上において、本発明の塗布膜形成装置は、リングプレート５、７の移動機構５３を、支持部材５２が昇降及び水平方向に移動できるように構成し、リングプレート５、７の退避位置を、リングプレート５、７がウエハＷの周縁部上方にある位置から水平方向に移動した位置、例えばカップ２の外側の位置に設定してもよい。また、本発明の塗布膜形成装置は、リングプレートを設けない構成であってもよいし、ガス供給機構に加熱機構を設けない構成とし、加熱しないガスを供給してもよい。さらに、ガス供給機構に加熱機構を設ける代わりに、ガスノズル４やリングプレート７のバッファ室４１、７３やガス導入部４３、７４の周囲に例えばヒータよりなる加熱機構を設け、これらバッファ室４１、７３や、ガス導入部４３、７４を加熱することにより、ガスの加熱を行うようにしてもよい。さらにまた、膜厚調整工程及び乾燥工程においても、ガスをウエハ表面に供給するようにしてもよいが、ガスの省量化のためには、リフロー工程のみにガスの供給を留めることが好ましい。

１ 塗布膜形成装置
１１ スピンチャック
１３ 回転機構
３０ 塗布液ノズル
４ ガスノズル
５ リングプレート
６ 制御部

Claims (14)

1. 鉛直軸周りに回転自在な基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
   次いで基板を回転させながら基板の中心部に、粘度が１０００ｃｐ以上の塗布液を供給する工程と、
   塗布液の供給の終了時の基板の回転数に対して±５０ｒｐｍの範囲の回転数で基板を回転させることにより塗布液の液膜を均す工程と、
   前記塗布液の液膜を均す工程を行っているときに基板の表面に加熱されたガスを供給して塗布液の流動性を下げる工程と、
   その後、塗布膜の膜厚を目標膜厚にするために、基板の回転数を塗布液の供給の終了時の回転数及び塗布液の液膜を均す工程時の回転数のいずれよりも高い回転数に維持する工程と、
   しかる後、基板の回転数を減速して塗布膜を乾燥する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。
2. 前記基板の中心部に塗布液を供給する工程は、基板の回転数を加速しながら行われることを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成方法。
3. 前記基板の回転数の加速は連続的又は段階的に行われることを特徴とする請求項２に記載の塗布膜形成方法。
4. 前記塗布液の供給の終了時の基板の回転数は、２００ｒｐｍ〜７００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
5. 塗布膜を乾燥する工程における基板の回転数は、５ｒｐｍ〜２００ｒｐｍであ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方法。
6. 塗布膜の膜厚を目標膜厚にするために、基板の回転数を塗布液の供給の終了時の回転数及び塗布液の液膜を均す工程時の回転数のいずれよりも高い回転数に維持する工程における基板の回転数は、５００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍであ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方法。
7. 前記塗布膜を乾燥する工程は、基板の周方向に沿って環状に形成された環状部材を基板の周縁部上方を覆う位置に設定し、前記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を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。
8. 前記環状部材には、前記ガスを供給するためのガスノズルが基板にガスを吐出しながら基板の面に沿って移動するための移動領域を形成する切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項７記載の塗布膜形成方法。
9. 前記切欠き部は、前記ガスノズルが当該切欠き部に収まった状態で移動できる大きさに形成されていることを特徴とする請求項８記載の塗布膜形成方法。
10. 前記ガスノズルを基板の面に沿って往復移動しながらガスを吐出す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方法。
11. 前記ガスは、前記環状部材の下面から基板の表面に吐出されることを特徴とする請求項７記載の塗布膜形成方法。
12. 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周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の粘度が１０００ｃｐ以上の塗布液を供給する塗布液ノズルと、
    基板の表面に塗布液の流動性を下げるための加熱されたガスを供給するガス供給部と、
    基板を回転させながら基板の中心部に塗布液を供給するステップと、塗布液の供給の終了時の基板の回転数に対して±５０ｒｐｍの範囲の回転数で基板を回転させることにより塗布液の液膜を均すステップと、前記塗布液の液膜を均すステップを行っているときに基板の表面に加熱されたガスを供給して塗布液の流動性を下げるステップと、その後、塗布膜の膜厚を目標膜厚にするために、基板の回転数を塗布液の供給の終了時の回転数及び塗布液の液膜を均すステップ時の回転数のいずれよりも高い回転数に維持するステップと、しかる後、基板の回転数を減速して塗布膜を乾燥するステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
13. 前記塗布膜を乾燥するステップ時において、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って基板の周方向に沿うように環状に設けられた環状部材と、
    前記環状部材を基板の周縁部上方を覆う位置と待機位置との間で移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする請求項１２に記載の塗布膜形成装置。
14. 鉛直軸周りに回転自在な基板保持部に水平に保持された基板の表面に塗布液を供給して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を記憶する記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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