JP6764713B2 - 塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示器用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に対して、高粘度の薬液を塗布する塗布方法に関する。

塗布装置は、円形基板を保持して回転させる保持回転部と、保持回転部で保持された基板の上方から円形基板に対して薬液を吐出するノズルとを備えている（例えば、特許文献１，２参照）。塗布装置は、スピン塗布と呼ばれる方法で薬液膜を形成する。まず、円形基板を低速で回転させる。次に、ノズルから薬液を吐出させる。そして、薬液の吐出を停止した後、円形基板上の薬液が所望の膜厚になるように、円形基板を高速で回転させる。特許文献１，２では、ノズルから薬液を吐出させる際に、円形基板の回転中心を横切るようにノズルを移動させている。

特開昭６０−２１７６２７号公報 特許３９７０６９５号公報

しかしながら、このような従来例は、次のような問題がある。すなわち、高粘度の薬液を用いてスピン塗布を行っても、薬液が均等に広がらなかったり、円形基板の中心部で薬液膜が盛り上がってしまったり、薬液がうまく広がらない問題がある。例えば、円形基板の表面（主面）には、集積回路などのパターンが形成されており、それにより、円形基板の表面は、凹凸を有している。

その円形基板の凹凸の表面上に、例えば３００ｃＰ（centipoise）以上の高粘度の薬液を吐出し、例えば１０００ｒｐｍ以上の高速回転でスピン塗布したとする。この場合、凹凸によって、図１６（ａ）の符号Ｍで示すような、薬液膜ＣＦが載らない膜切れ（塗り残し）が生じ、あるいは、図１６（ｂ）の符号Ｎで示すように、凹凸が反映される。これにより、局所的に膜厚均一性が悪化する。

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、円形基板上に高粘度の薬液膜を形成する際に膜厚を均一にすることができる塗布方法を提供することを目的とする。

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、本発明に係る塗布方法は、３００ｃＰ以上の高粘度薬液を円形基板上に供給して前記円形基板上に薬液膜を形成する塗布方法であって、前記円形基板を第１回転速度で回転させ、かつ、前記円形基板の上方に位置する薬液ノズルを前記円形基板の半径方向に移動させながら、前記薬液ノズルから前記円形基板上に薬液を吐出することで、前記円形基板上のほぼ全面に渦巻き状の薬液膜を形成する工程と、前記渦巻き状の薬液膜を形成した後に、前記薬液ノズルから前記円形基板の中心部に薬液を吐出することで、前記円形基板の中心部に薬液の液溜まりを形成する工程と、前記薬液の液溜まりを形成した後に、前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で前記円形基板を回転させることで、前記液溜まりの薬液を広げて前記渦巻き状の薬液膜を覆わせて前記渦巻き状の薬液膜の表面を平らにする工程と、を備えることを特徴とするものである。

本発明に係る塗布方法によれば、円形基板上に薬液の液溜まりを形成する前に、円形基板上のほぼ全面に渦巻き状の薬液膜を形成する。液溜まりの薬液は、渦巻き状の薬液膜とよくなじむ。そのため、円形基板を回転させて液溜まりの薬液を広げて渦巻き状の薬液膜を覆う際に、液溜まりの薬液が良好に広がる。また、液溜まりの薬液が広がる際に、渦巻き状の薬液膜の表面のでこぼこが平らにされる。これらにより、膜切れ等を防止し、円形基板上に高粘度の薬液膜を形成する際に膜厚を均一にすることができる。

また、円形基板の中心部に液溜まりを形成した後に、渦巻き状の薬液膜を形成すると、液溜まりの薬液が乾燥する。この場合、第２回転速度（高速）で円形基板を回転させた際に、液溜まりが良好に広がらず、円形基板の周縁部よりも中心部で薬液膜が盛り上がってしまう。しかしながら、渦巻き状の薬液膜を形成した後に液溜まりを形成するので、液溜まりの薬液を乾燥させずに、液溜まりを良好に広げることができる。また、薬液を良好に広げることができるので、広げるために余計に薬液を吐出することがない。そのため、薬液を節約することができる。

また、上述の塗布方法において、前記渦巻き状の薬液膜を形成する際に、前記薬液ノズルを、前記円形基板の周縁部から前記円形基板の中心部に向けて前記円形基板の半径方向に移動させることが好ましい。渦巻き状の薬液膜を形成した後、薬液ノズルは、円形基板の中心部の上方に位置する。そのため、薬液ノズルは、そのまま、液溜まりを形成する動作ができる。すなわち、薬液の液溜まりを効率よく形成できる。

また、上述の塗布方法は、前記円形基板を前記第１回転速度で回転させ、かつ、前記薬液ノズルの移動を停止させた状態で、前記円形基板の周縁部の上方に位置する前記薬液ノズルから前記円形基板上に薬液を吐出することで、前記円形基板の周縁部に沿ってリング状の薬液膜を形成する工程を更に備えていることが好ましい。

円形基板の周縁部付近において渦巻き状に薬液膜を形成する場合、薬液膜が形成されない領域が生じる。しかしながら、円形基板の周縁部に沿ってリング状に薬液膜を形成するので、薬液膜が形成されない領域を解消することができる。そのため、円形基板の周縁部付近において、膜切れ等を防止し、円形基板上に高粘度の薬液膜を形成する際に膜厚を均一にすることができる。また、円形基板の周縁部の内外の境界を横切ると、例えば、薬液ノズルから吐出した薬液の液柱が不安定になり、この後、渦巻き状の薬液膜を良好に形成できないおそれがある。しかしながら、これを防止できる。

また、上述の塗布方法は、前記薬液ノズルから薬液を吐出する前に、前記円形基板を回転させ、かつ溶剤ノズルから前記円形基板上に溶剤を吐出することで、前記円形基板上に溶剤膜を形成する処理であるプリウェット処理を実行する工程を更に備えていることが好ましい。プリウェット処理無しで渦巻き状の薬液膜を形成しようする際に、吐出した薬液が薬液ノズルの吐出口付近で塊となって、円形基板に対して薬液を付着させにくい場合がある。しかしながら、プリウェット処理により、円形基板に対して薬液を付着させやすくできる。また、溶剤膜が存在する部分で薬液が流れやすくなる。

また、上述の塗布方法において、前記プリウェット処理の一例は、前記円形基板に形成された凹部に溶剤が入り込んだ状態にすることである。凹部に溶剤が入り込んでいるので、薬液との置換が容易である。そのため、凹部への薬液の埋め込み不足を防止できる。

また、上述の塗布方法において、前記渦巻き状の薬液膜のうちの各周の薬液膜は、半径方向において、隣の周の前記薬液膜と隙間が生じていないことが好ましい。各周の薬液膜が隣の周の薬液膜と隙間が生じていると、第２回転速度（高速）で円形基板を回転させて液溜まりの薬液を広げても、その隙間あるいは凹部を避けて流れる場合がある。そのため、その隙間が生じていないことで、液溜まりの薬液を良好に広げることができる。

また、上述の塗布方法において、前記渦巻き状の薬液膜を形成する際に、前記円形基板の周縁部側の位置よりも前記円形基板の中心部側に前記薬液ノズルが位置するとき、前記薬液ノズルの先端面と前記円形基板の表面との間のクリアランスを前記周縁部側の位置における前記クリアランスよりも大きくすることが好ましい。円形基板の中心部側の位置よりも周縁部側の位置で薬液ノズルに対する円形基板の相対的な回転速度が速くなる。そのため、円形基板に薬液が着液する際に、薬液に加わる回転方向への力の作用が大きく、薬液がちぎれて分断される液切れを起こしやすい。薬液ノズルが周縁部側に位置する際に、クリアランスを小さくすることで、液切れを防止できる。また、薬液ノズルが中心部に位置する際に、薬液の液溜まりを形成する。クリアランスを大きくすることで、薬液ノズルに薬液が付着することを抑制できる。

また、上述の塗布方法において、前記渦巻き状の薬液膜を形成する際に、前記円形基板の周縁部側の位置よりも前記円形基板の中心部側に前記薬液ノズルが位置するとき、前記円形基板の回転速度を前記周縁部側に位置するときの前記回転速度よりも速くすることが好ましい。円形基板の中心部側の位置よりも周縁部側の位置で薬液ノズルに対する円形基板の相対的な回転速度が速くなる。そのため、円形基板に薬液が着液する際に、薬液に加わる回転方向への力の作用が大きく、薬液がちぎれて分断される液切れを起こしやすい。薬液ノズルが周縁部側に位置する際には、円形基板の回転速度を遅くする。これにより、薬液ノズルから吐出された薬液が分断される液切れを防止することができる。また、薬液ノズルが中心部側に位置する際には、円形基板の回転速度を速くする。これにより、薬液を多く吐出し過ぎることを防止する。

本発明に係る塗布方法によれば、円形基板上に薬液の液溜まりを形成する前に、渦巻き状の薬液膜を形成する。液溜まりの薬液は、渦巻き状の薬液膜とよくなじむ。そのため、円形基板を回転させて液溜まりの薬液を広げて渦巻き状の薬液膜を覆う際に、液溜まりの薬液が良好に広がる。また、液溜まりの薬液が広がる際に、渦巻き状の薬液膜の表面のでこぼこが平らにされる。これらにより、膜切れ等を防止し、円形基板上に高粘度の薬液膜を形成する際に膜厚を均一にすることができる。

実施例に係る塗布装置の概略構成図である。 （ａ）は、薬液ノズルの縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡから見た、薬液ノズルの吐出口の形状を示す図である。 溶剤ノズル移動機構および薬液ノズル移動機構の平面図である。 塗布装置の動作を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、実施例に係るプリウェット処理を説明するための側面図である。 薬液膜の形成を説明するための側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、リング状の薬液膜の形成を説明するための平面図である。 渦巻き状の薬液膜の形成を説明するための平面図である。 円形基板における塗布範囲のゾーンを示す平面図である。 各ゾーンの塗布条件を示す図である。 薬液ノズルの先端面と円形基板の表面との間のクリアランスを説明するための側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、リング状および渦巻き状の薬液膜の形成を説明するための側面図である。 薬液の液溜まりの形成を説明するための側面図である。 （ａ）は、高速回転により液溜まりの薬液を広げる様子を示す図であり、（ｂ）は、高速回転後の薬液膜を示す図である。 凹部への薬液の埋め込み不足を示す図である。 （ａ）は、膜切れを示す図であり、（ｂ）は、凹凸が反映した様子を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係る塗布装置の概略構成図である。図２（ａ）は、薬液ノズルの縦断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡから見た、薬液ノズルの吐出口の形状を示す図である。図３は、溶剤ノズル移動機構および薬液ノズル移動機構の平面図である。

＜塗布装置１の構成＞
図１を参照する。塗布装置１は、保持回転部２、溶剤ノズル３および薬液ノズル４を備えている。

保持回転部２は、円形基板（以下、「基板」と呼ぶ）Ｗを略水平姿勢で保持して回転させる。保持回転部２は、スピンチャック７と回転駆動部８とを備えている。スピンチャック７は、回転軸ＡＸ１周りに回転可能に設けられ、基板Ｗを保持する。スピンチャック７は、例えば、基板Ｗの裏面を真空吸着することにより基板Ｗを保持する。回転駆動部８は、スピンチャック７を回転軸ＡＸ１周りに回転させる駆動を行う。回転駆動部８は、例えば電動モータで構成されている。なお、回転軸ＡＸ１は、基板Ｗの中心部ＣＴと略一致する。

溶剤ノズル３は、保持回転部２で保持された基板Ｗ上に溶剤を吐出するものである。溶剤として、例えばシンナーやＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）が用いられる。基板Ｗ上に溶剤を吐出してプリウェット処理することで、薬液ノズル４から吐出される薬液を基板Ｗ上に付着しやすくする。また、基板Ｗ上で薬液を広げやすくする。しかしながら、溶剤だけでは、薬液を良好に広げることができない。

薬液ノズル４は、保持回転部２で保持された基板Ｗ上に薬液を吐出するものである。高粘度の薬液として、ポリイミドなどの樹脂が用いられる。樹脂は、パターンが形成された基板Ｗの保護膜、または基板Ｗ間の層間絶縁膜として使用される。薬液の粘度は、３００ｃＰ以上１００００ｃＰ以下である。薬液ノズル４の吐出口４ａは、図２（ａ）、図２（ｂ）のように、長方形である。薬液ノズル４の吐出口４ａが長方形であると、吐出口４ａが円形や正方形と比べて、１回転で塗布する面積を増加させることができる。また、これにより、吐出時間の短縮および低回転で液柱を安定させたままの塗布動作が可能となる。

なお、図２（ａ）において、符号４ｂは、薬液ノズル４の内部流路であり、後述する薬液配管１９と連通接続する。符号４ｃは、薬液ノズル４の先端面である。また、１回転で塗布する面積を増加させるために、長方形の吐出口４ａの長手方向の長さを長くし過ぎると（例えば半径程度の長さ）、後述する液溜まりＰＤが中心部ＣＴに良好に形成できなくなる場合がある。

また、塗布装置１は、図１のように、カップ９と待機ポット１０とを備えている。カップ９は、基板Ｗおよび保持回転部２の側方を囲うものである。カップ９は、図示しない駆動部により、上下方向に移動するように構成されている。一方、待機ポット１０は、不使用の薬液ノズル４を待機させるものである。待機ポット１０は、薬液ノズル４の先端部を溶剤に浸して洗浄するために溶剤貯留槽を備えていてもよいし、薬液ノズル４の先端部を溶剤雰囲気で包み込んでもよい。なお、溶剤ノズル３を待機させる待機ポットが設けられてもよい。

また、塗布装置１は、溶剤供給源１３、溶剤配管１５、ポンプＰ１および開閉弁Ｖ１を備えている。溶剤供給源１３は、例えばボトルで構成されている。溶剤供給源１３からの溶剤は、溶剤配管１５を通じて溶剤ノズル３に供給される。溶剤配管１５には、ポンプＰ１および開閉弁Ｖ１等が設けられている。ポンプＰ１は、溶剤ノズル３に溶剤を送り、開閉弁Ｖ１は、溶剤の供給およびその停止を行う。

また、塗布装置１は、薬液供給源１７、薬液配管１９、ポンプＰ２および開閉弁Ｖ２を備えている。薬液供給源１７は、例えばボトルで構成されている。薬液供給源１７からの薬液は、薬液配管１９を通じて薬液ノズル４に供給される。薬液配管１９には、ポンプＰ２および開閉弁Ｖ２等が設けられている。ポンプＰ２は、薬液ノズル４に薬液を送り、開閉弁Ｖ２は、薬液の供給およびその停止を行う。

また、塗布装置１は、溶剤ノズル移動機構２１と薬液ノズル移動機構２３とを備えている（図３参照）。

溶剤ノズル移動機構２１は、回転軸ＡＸ２周りに溶剤ノズル３を回転（移動）させる。溶剤ノズル移動機構２１は、アーム２５、シャフト２７および回転駆動部２９を備えている。アーム２５は、溶剤ノズル３を支持し、シャフト２７は、アーム２５を支持する。すなわち、棒状のアーム２５の一端には、溶剤ノズル３が接続され、アーム２５の他端には、シャフト２７が接続されている。回転駆動部２９は、シャフト２７を回転軸ＡＸ２周りに回転させることで、回転軸ＡＸ２周りに溶剤ノズル３およびアーム２５を回転させる。回転駆動部２９は、電動モータ等で構成されている。

一方、薬液ノズル移動機構２３は、上下方向（Ｚ方向）および、基板Ｗの表面に沿った所定の第１方向（Ｘ方向）に、薬液ノズル４を移動させる。薬液ノズル移動機構２３は、アーム３１、上下移動部３３および平面移動部３５を備えている。アーム３１は、薬液ノズル４を支持する。上下移動部３３は、薬液ノズル４およびアーム３１を上下方向に移動させる。平面移動部３５は、薬液ノズル４、アーム３１および上下移動部３３を第１方向（Ｘ方向）に移動させる。なお、薬液ノズル４は、その吐出口４ａの長手方向が第１方向（Ｘ方向）と一致するように配置されている。

上下移動部３３および平面移動部３５は、例えば、電動モータ、ネジ軸およびガイドレール等で構成されている。なお、平面移動部３５は、薬液ノズル４等を第１方向に移動させるだけでなく、第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）に移動させるように構成されてもよい。

なお、溶剤ノズル移動機構２１は、薬液ノズル移動機構２３のように、溶剤ノズル３を上下方向（Ｚ方向）に移動させてもよいし、溶剤ノズル３を第１方向および第２方向の少なくとも一方に移動させてもよい。一方、薬液ノズル移動機構２３は、溶剤ノズル移動機構２１のように、カップ９の側方に配置された回転軸周りに薬液ノズル４を回転させてもよい。また、溶剤ノズル移動機構２１および薬液ノズル移動機構２３は、多関節アームで構成されてもよい。

図１に示す塗布装置１は、制御部３７と操作部３９とを備えている。制御部３７は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等で構成されている。制御部３７は、塗布装置１の各構成を制御する。操作部３９は、表示部、記憶部および入力部等を備えている。表示部は、例えば液晶モニタで構成されている。記憶部は、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、およびハードディスク等の少なくとも１つで構成されている。入力部は、キーボード、マウス、および各種ボタン等の少なくとも１つで構成されている。記憶部には、塗布処理の各種条件および塗布装置１の制御に必要な動作プログラム等が記憶されている。

＜塗布装置１の動作＞
次に、図４に示すフローチャートを参照して、塗布装置１の動作について説明する。まず、図示しない搬送機構は、保持回転部２上に基板Ｗを搬送する。保持回転部２のスピンチャック７は、基板Ｗの裏面を真空吸着して基板Ｗを保持する。

〔ステップＳ０１〕プリウェット処理
制御部３７は、薬液ノズル４から薬液を吐出する前に、基板Ｗを回転させ、かつ、溶剤ノズル３から基板Ｗ上に溶剤を吐出することで、基板Ｗの表面に形成された略全ての凹部Ｈに溶剤が入った状態にすると共に、その凹部Ｈ以外の基板Ｗの表面に溶剤膜ＳＦを形成する処理であるプリウェット処理を実行する。凹部Ｈは、例えばコンタクトホール、ビア（via）、スペースまたはトレンチである。

溶剤ノズル移動機構２１は、図５（ａ）のように、保持回転部２の側方の待機位置から基板Ｗの中心部ＣＴの上方に溶剤ノズル３を移動させる。移動後、図５（ｂ）のように、数十ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させながら、溶剤ノズル３から溶剤を基板Ｗの略中心部ＣＴに吐出する（開閉弁Ｖ１をＯＮにする）。この溶剤の吐出は、図５（ｂ）の破線で囲った拡大図のように、基板Ｗの表面に形成される略全ての凹部Ｈに溶剤を満たすまで行う。凹部Ｈに溶剤を満たしたか否かの動作条件は、実験等により予め設定される。

凹部Ｈに溶剤を満たした後、溶剤ノズル３からの溶剤の吐出を停止する（開閉弁Ｖ１をＯＦＦにする）。なお、溶剤吐出の停止後、溶剤ノズル移動機構２１は、基板Ｗの中心部ＣＴの上方から基板Ｗ外の待機位置に溶剤ノズル３を移動させる。また、溶剤吐出の停止後、基板Ｗの回転速度を上げて、数百ｒｐｍの回転速度で基板Ｗを回転させて、基板Ｗ上の余分な溶剤を基板Ｗ外に排出する（図５（ｃ）参照）。この後、基板Ｗの回転を停止する。このとき、図６の拡大図のように、凹部Ｈには溶剤が入った状態、すなわち溶剤（溶剤膜ＳＦ）が残存する状態にする。また、凹部Ｈ以外の基板Ｗの表面には、溶剤膜ＳＦを形成する。

〔ステップＳ０２〕周縁部に沿ったリング状の薬液膜の形成（１周目）
制御部３７は、基板Ｗを第１回転速度で回転させ、かつ、薬液ノズル４の移動を停止させた状態で、基板Ｗの周縁部Ｅの上方に位置する薬液ノズル４から基板Ｗ上に薬液を吐出する。これにより、基板Ｗの周縁部Ｅに沿ってリング状の薬液膜ＣＦを形成する。

薬液ノズル移動機構２１は、基板Ｗ外の待機ポット１０（待機位置）から基板Ｗの周縁部Ｅの上方に、薬液ノズル４を移動させる（図６参照）。この薬液ノズル４の移動は、ステップＳ０１の溶剤ノズル３からの溶剤の吐出中に移動させて、基板Ｗの上方で待機させておく。ステップＳ０１のプリウェット処理後、薬液ノズル４を下降させて、薬液ノズル４の先端面４ｃと基板Ｗの表面との間のクリアランスＣＬを１．０ｍｍ以下（例えば０．５ｍｍ）に設定する。なお、クリアランスＣＬが高くなると、基板Ｗの回転の際に、薬液ノズル４から薬液が吐出されて、薬液ノズル４と基板Ｗの表面との間に形成される薬液の液柱が不安定になり、液柱がちぎれて分断される「液切れ」が生じるおそれがある。

１周目は、図７（ａ）のように、基板Ｗの周縁部（エッジ部）Ｅに沿ったリング状の薬液膜ＣＦを形成する。数十ｒｐｍの第１回転速度で基板Ｗを１回転させ、かつ、基板Ｗの半径方向に薬液ノズル４を移動させず停止させる。この状態で、基板Ｗの周縁部Ｅの上方に位置する薬液ノズル４から薬液を吐出する。これにより、基板Ｗの周縁部Ｅに沿ったリング状の薬液膜ＣＦを形成する。図７（ｂ）の矢印Ｇのように、基板Ｗの周縁部Ｅ付近において渦巻き状に薬液膜ＣＦを形成する場合、薬液膜ＣＦが形成されない領域が生じる。しかしながら、基板Ｗの周縁部Ｅに沿ってリング状に薬液膜ＣＦを形成するので、薬液膜ＣＦが形成されない領域（矢印Ｇ参照）を解消することができる。そのため、基板Ｗの周縁部Ｅ付近において、膜切れ等を防止し、最終的に、基板Ｗ上に高粘度の薬液膜ＣＦを形成する際に膜厚を均一にすることができる。

なお、図７（ｂ）の矢印Ｇの薬液膜ＣＦが形成されない領域について次のような解消方法が考えられる。その方法とは、基板Ｗ外で薬液ノズル４から薬液を吐出しながら、基板Ｗの上方に薬液ノズル４を移動させて、基板Ｗの周縁部Ｅに薬液膜ＣＦを形成する方法である。しかしながら、この方法では、例えば、基板Ｗの周縁部Ｅの内外の境界を横切ると、例えば、薬液ノズル４から吐出した薬液の液柱が不安定になり、この後、渦巻き状の薬液膜ＣＦを良好に形成できないおそれがある。また、基板Ｗの側面に薬液を付着してしまい、汚れ等の原因となったりするおそれがある。また、基板Ｗ外に吐出すると、薬液を無駄にしてしまう。しかしながら、周縁部Ｅに沿ってリング状に薬液膜ＣＦを形成するので、これらを防止できる。

ステップＳ０２〜Ｓ０４における基板Ｗの第１回転速度は、基板Ｗの周縁部Ｅから薬液がこぼれない程度に設定されている。また、第１回転速度は可変である。

〔ステップＳ０３〕渦巻き状の薬液膜の形成（２周目以降）
ステップＳ０２の１周目では、薬液ノズル４を移動させず停止させて、周縁部Ｅに沿って薬液膜ＣＦを形成した。２周目以降は、薬液ノズル４を移動させて、渦巻き状に薬液膜ＣＦを形成する。すなわち、制御部３７は、基板Ｗを第１回転速度で回転させ、かつ、基板Ｗの上方に位置する薬液ノズル４を基板Ｗの周縁部Ｅから基板Ｗの中心部ＣＴに向けて基板Ｗの半径方向に移動させる。これらを行いながら、薬液ノズル４から基板Ｗ上に薬液を吐出する。これにより、渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成する（図８参照）。なお、図８の渦巻きの実線は、本ステップの薬液ノズル４の軌跡を示す。図８の一点鎖線は、ステップＳ０２の薬液ノズル４の軌跡を示す。

ステップＳ０２，Ｓ０３の薬液膜ＣＦの形成は、塗布範囲をゾーン分けして次のような条件で行ってもよい。すなわち、基板Ｗの周縁部Ｅから中心部ＣＴまで薬液ノズル４を移動させる際に、例えば、薬液ノズル４の先端面４ｃと基板Ｗの表面との間のクリアランスＣＬ、薬液ノズル４の移動速度、および基板Ｗの回転速度を変化させながら、薬液の吐出を実行する。これにより、効率よく凹部Ｈなどの凹凸に薬液を行き渡らせることができる。

図９は、基板Ｗにおける塗布範囲のゾーンを示す。ゾーンは、基板Ｗの中心部ＣＴからの薬液ノズル４の位置に基づいて決定され、基板Ｗの周縁部Ｅ側から第１ゾーンＺ１〜第５ゾーンＺ５、および第６ゾーン（コア）Ｚ６に分けられる。なお、図９の第１ゾーンＺ１〜第６ゾーンＺ６は、図示の都合上、大まかな範囲を示している。図１０は、各ゾーンＺ１〜Ｚ６の塗布条件を示す図である。図１０の項目「ノズル移動距離」は、基板Ｗの中心部ＣＴからの距離（ｍｍ）を示している。基板Ｗは、直径３００ｍｍのものが用いられているとする。例えば、第１ゾーンＺ１は、基板Ｗの中心部ＣＴからの距離が１４３ｍｍであり、薬液ノズル４の移動は行われない。すなわち、第１ゾーンＺ１は、ステップＳ０２のリンク状の薬液膜ＣＦの形成を示している。

まず、図１１を参照して、薬液ノズル４の先端面４ｃと基板Ｗとの間のクリアランスＣＬについて説明する。渦巻き状およびリング状の薬液膜ＣＦを形成する際に、基板Ｗの周縁部Ｅ側の位置（例えば符号ＰＳ１）よりも基板Ｗの中心部ＣＴ側に薬液ノズル４が位置する（例えば符号ＰＳ２）ときがあるとする。この場合、クリアランスＣＬを周縁部Ｅ側の位置（符号ＰＳ１）におけるクリアランスＣＬよりも大きくする。すなわち、基板Ｗの周縁部Ｅより中心部ＣＴ側に薬液ノズル４が位置するほど、クリアランスＣＬを大きくする。

基板Ｗの周縁部Ｅ（第１ゾーンＺ１および第２ゾーンＺ２）では、クリアランスＣＬを例えば０．５ｍｍとする。薬液ノズル４の移動と共に、すなわち薬液ノズル４が位置するゾーンＺ１〜Ｚ６毎に、徐々にクリアランスＣＬを大きくする。基板Ｗの中心部ＣＴ（第６ゾーンＺ６）では、クリアランスＣＬを例えば３．０ｍｍとする。

基板Ｗの中心部ＣＴ側の位置よりも周縁部Ｅ側の位置で薬液ノズル４に対する基板Ｗの相対的な回転速度が速くなる。そのため、基板Ｗに薬液が着液する際に、薬液に加わる回転方向への力の作用が大きく、薬液がちぎれて分断される液切れを起こしやすい。薬液ノズル４が周縁部Ｅ側に位置する際に、クリアランスＣＬを小さくすることで、液切れを防止できる。また、薬液ノズル４が中心部ＣＴに位置する際に、薬液の液溜まりＰＤを形成する。クリアランスＣＬを大きくすることで、薬液ノズル４に薬液が付着することを抑制できる。

次に、基板Ｗの回転速度（第１回転速度）について説明する。渦巻き状およびリング状の薬液膜ＣＦを形成する際に、基板Ｗの周縁部Ｅ側の位置（例えば図１１の符号ＰＳ１）よりも基板Ｗの中心部ＣＴ側に薬液ノズル４が位置する（例えば図１１の符号ＰＳ２）ときがあるとする。この場合、薬液ノズル４に対する基板Ｗの回転速度を周縁部Ｅ側に位置（符号ＰＳ１）するときの回転速度よりも速くする。すなわち、基板Ｗの周縁部Ｅより中心部ＣＴ側に薬液ノズル４が位置するほど、回転速度を速くする。

基板Ｗの周縁部Ｅ（第１ゾーンＺ１および第２ゾーンＺ２）では、回転速度を例えば１３ｒｐｍとする。薬液ノズル４の移動と共に、回転速度を大きくする。基板Ｗの中心部ＣＴ（第６ゾーンＺ６）では、回転速度を例えば４０ｒｐｍとする。

基板Ｗの中心部ＣＴ側の位置よりも周縁部Ｅ側の位置で薬液ノズル４に対する基板Ｗの相対的な回転速度が速くなる。そのため、基板Ｗに薬液が着液する際に、薬液に加わる回転方向への力の作用が大きく、薬液がちぎれて分断される液切れを起こしやすい。薬液ノズル４が周縁部Ｅ側に位置する際には、基板Ｗの回転速度を遅くする。これにより、薬液ノズル４から吐出された薬液が分断される液切れを防止することができる。また、薬液ノズル４が中心部ＣＴ側に位置する際には、基板Ｗの回転速度を速くする。これにより、薬液を多く吐出し過ぎることを防止する。

なお、薬液の吐出速度（吐出レート、単位：ｍｌ／ｓ）は、基板Ｗの回転速度に対して、液切れすることない（耐えることができる）最低の流速を用いる。このような吐出速度を用いることで、薬液をより節約することができる。

次に、薬液ノズル４の移動速度について説明する。図１０のように、基板Ｗの周縁部Ｅ側では塗布範囲が広いので、薬液の吐出時間が長くなる。一方、中心部ＣＴ側では塗布範囲が狭いので、薬液の吐出時間が短くなる。そこで、渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成する際に、基板Ｗの周縁部Ｅ側の位置（例えば図１１の符号ＰＳ１）よりも基板Ｗの中心部ＣＴ側に薬液ノズル４が位置する（例えば図１１の符号ＰＳ２）ときがあるとする。この場合、基板Ｗに対する薬液ノズル４の移動速度を周縁部Ｅ側に位置（符号ＰＳ１）するときの薬液ノズル４の移動速度よりも速くする。すなわち、基板Ｗの周縁部Ｅより中心部ＣＴ側に薬液ノズル４が位置するほど、薬液ノズル４の移動速度を速くする。渦巻き状の薬液膜ＣＦを効率よく形成することができる。

また、渦巻き状の薬液膜ＣＦのうちの各周の薬液膜ＣＦ（１周目のリング状の薬液膜ＣＦを含む）は、基板Ｗに半径方向において、隣の周の薬液膜ＣＦと隙間が生じておらず互いに重なり合っていることが好ましい。図１２（ａ）は、好ましい例である。例えばｎ−１周目の薬液膜ＣＦとｎ周目の薬液膜ＣＦとが互いに重なりあっている。一方、図１２（ｂ）は、好ましくない例である。例えばｎ―１周目の薬液膜ＣＦとｎ周目の薬液膜ＣＦとが離れており、隙間が生じている。各周の薬液膜ＣＦが隣の周の薬液膜ＣＦと互いに隙間が生じていると、後述するステップＳ０５において、基板Ｗを高速回転させて、後述する液溜まりＰＤの薬液を広げても、その隙間あるいは、その隙間に存在する凹部Ｈを避けて流れる場合がある。そのため、その隙間が生じていないことで、液溜まりＰＤの薬液を良好に広げることができる。更に、互いに重なり合っておれば、より確実に、液溜まりＰＤの薬液を良好に広げることができる。

〔ステップＳ０４〕薬液の液溜まりの形成
渦巻き状に薬液膜ＣＦを形成しつつ、薬液ノズル４の中心が中心部ＣＴの上方に到達したとする。この後、すなわち、渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成した後、制御部３７は、更に、薬液ノズル４から基板Ｗの略中心部ＣＴに薬液を吐出する。これにより、基板Ｗの中心部ＣＴに薬液の液溜まり（パドル）ＰＤを形成する（図１３参照）。液溜まりＰＤを形成するための薬液の吐出は、基板Ｗの中心部の上方で薬液ノズル４の移動を停止させた状態で行われる。液溜まりＰＤは、基板Ｗを回転させながら形成される。薬液の液溜まりＰＤは、渦巻き状の薬液膜ＣＦよりも高く形成される。液溜まりＰＤは、渦巻き状の薬液膜ＣＦ上に形成される。なお、液溜まりＰＤの高さまたは量を変えることにより、後述するステップＳ０５の後の薬液膜ＣＦの厚みを調整できる。

薬液の液溜まりＰＤを形成した後、薬液の吐出は停止される。その後、薬液ノズル４を上昇させた後、薬液ノズル４は水平移動させて待機ポット１０に退避される。このときも基板Ｗは、予め設定された第１回転速度で回転している。

〔ステップＳ０５〕基板の高速回転
薬液の液溜まりＰＤを形成し、かつ、薬液ノズル４を上昇若しくは待機ポット１０に戻した後、制御部３７は、渦巻き状に薬液膜ＣＦを形成するための第１回転速度よりも速い第２回転速度で基板Ｗを回転させる。これにより、図１４（ａ）の破線の矢印のように、液溜まりＰＤの薬液を広げてリング状および渦巻き状の薬液膜ＣＦを覆う。液溜まりＰＤの薬液は、渦巻き状の薬液膜ＣＦに沿って均等に広がる。また、リング状および渦巻き状の薬液膜ＣＦの表面のでこぼこは、液溜まりＰＤの薬液で平らにされ、膜厚を均一にすることができる。また、基板Ｗの第２回転速度の回転（高速回転）により、凹部Ｈの溶剤が薬液に置き換えられる（図１４（ｂ）に拡大図参照）。なお、第２回転速度は、予め設定され、例えば７５０ｒｐｍ以上である。

保持回転部２は、第２回転速度で基板Ｗを回転させて液溜まりＰＤの薬液で渦巻き状等の薬液膜ＣＦを覆った後、第２回転速度を上下に調整して基板Ｗを回転させ、膜厚の調整を行う。これにより、凹部Ｈが形成さて凹凸を有する基板Ｗに膜切れがなく、図１４（ｂ）のような、膜厚が均一でかつ目標の膜厚に調整された薬液膜ＣＦを形成することができる。

以上のステップによって薬液膜ＣＦを形成した後、図示しないノズルから溶剤を吐出して、基板Ｗの周縁部Ｅに形成された薬液膜ＣＦを取り除くＥＢＲ（Edge Bead Removal）処理（エッジリンス処理ともいう）を実行したり、洗浄液を吐出して基板Ｗの裏面を洗浄するバックリンス処理を実行したりする。この後、基板Ｗの回転が停止した状態で、保持回転部２は、基板Ｗの保持を解除する。図示しない基板搬送機構は、保持回転部２から基板Ｗを搬出する。

本実施例によれば、基板Ｗ上に薬液の液溜まりＰＤを形成する前に、渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成する。液溜まりＰＤの薬液は、渦巻き状の薬液膜ＣＦとよくなじむ。そのため、基板Ｗを回転させて液溜まりＰＤの薬液を広げて渦巻き状の薬液膜ＣＦを覆う際に、液溜まりＰＤの薬液が良好に広がる。また、液溜まりＰＤの薬液が広がる際に、渦巻き状の薬液膜の表面のでこぼこが平らにされる。これらにより、図１６（ａ）の膜切れＭと図１６（ｂ）の凹みＮを防止し、基板Ｗ上に高粘度の薬液膜ＣＦを形成する際に膜厚を均一にすることができる。

また、基板Ｗの中心部に液溜まりＰＤを形成した後に、渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成すると、液溜まりＰＤの薬液が乾燥する。この場合、第２回転速度（高速回転）で円形基板を回転させた際に、液溜まりＰＤが良好に広がらず、円形基板の周縁部Ｅよりも中心部ＣＴで薬液膜ＣＦが盛り上がってしまう。しかしながら、渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成した後に液溜まりＰＤを形成するので、液溜まりＰＤの薬液を乾燥させずに、液溜まりＰＤを良好に広げることができる。薬液を良好に広げることができるので、広げるために余計に薬液を吐出することがない。そのため、薬液を節約することができる。

なお、薬液の液溜まりＰＤを形成しないで、第２回転速度（高速回転）で円形基板を回転させると、渦巻き状の薬液膜ＣＦの渦巻き模様が残ってしまう。渦巻きの薬液膜ＣＦを形成した後、薬液の液溜まりＰＤを形成して、液溜まりＰＤの薬液を広げている。そのため、渦巻き模様を残さず膜厚を均一にすることができる。

また、渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成する際に、薬液ノズル４は、基板Ｗの周縁部Ｅから基板Ｗの中心部ＣＴに向けて基板Ｗの半径方向に移動させている。渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成した後、薬液ノズル４は、基板Ｗの中心部ＣＴの上方に位置する。そのため、薬液ノズル４は、そのまま、液溜まりＰＤを形成する動作ができる。すなわち、薬液の液溜まりＰＤを効率よく形成できる。

また、薬液ノズル４から薬液を吐出する前に、基板Ｗを回転させ、かつ溶剤ノズル３から基板Ｗ上に溶剤を吐出することで、基板Ｗ上に溶剤膜ＳＦを形成する処理であるプリウェット処理を実行する。プリウェット処理無しで渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成しようする際に、吐出した薬液が薬液ノズル４の吐出口４ａ付近で塊となって、基板Ｗに対して薬液を付着させにくい場合がある。プリウェット処理により、基板Ｗに対して薬液を付着させやすくできる。また、溶剤膜ＳＦが存在する部分で薬液が流れやすくなる。

また、プリウェット処理は、基板Ｗに形成された凹部Ｈに溶剤が入り込んだ状態にしている。凹部Ｈに溶剤が入り込んでいるので、薬液との置換が容易である。そのため、凹部Ｈへの薬液の埋め込み不足（図１５参照）を防止できる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、図２（ｂ）のように、薬液ノズル４の吐出口４ａは長方形であった。これにより、１回転で塗布する面積を増加させることができる。そのため、吐出時間の短縮および低回転で、液柱を安定化させた状態での塗布動作が可能である。しかしながら、吐出口４ａは、長方形に限定されない。例えば、吐出口４ａは、多角形、正方形などの正多角形、楕円および円形であってもよい。

（２）上述した実施例および変形例（１）では、渦巻き状の薬液膜ＣＦを形成する際に、薬液ノズル４は、基板Ｗの周縁部Ｅから基板Ｗの中心部ＣＴに向けて基板Ｗの半径方向に移動させていた。しかしながら、逆方向に移動させてもよい。すなわち、薬液ノズル４は、基板Ｗの中心部ＣＴから基板Ｗの周縁部Ｅに向けて基板Ｗの半径方向に移動させてもよい。

この場合、渦巻き状に薬液膜ＣＦを形成した後、周縁部Ｅに沿ってリング状の薬液膜ＣＦを形成する（最終周）。この後、薬液ノズル４を基板Ｗの中心部ＣＴの上方に移動させて、基板Ｗの中心部ＣＴ上に液溜まりＰＤを形成する。なお、液溜まりＰＤを形成するために、薬液ノズル４とは別（第２）の薬液ノズル（図示しない）を準備してもよい。これにより、渦巻き状およびリング状の薬液膜ＣＦを形成した後、中心部ＣＴの上方に予め移動させておいた、第２の薬液ノズルから薬液を吐出して、時間を空けず直ぐに液溜まりＰＤを形成することができる。

液溜まりＰＤの形成後、基板Ｗを高速回転させることで、液溜まりＰＤの薬液を広げて渦巻き状およびリング状の薬液膜ＣＦを覆わせる。なお、本変形例の場合、クリアランスＣＬ、基板Ｗの回転速度、および薬液ノズル４の移動速度などの条件は、上述した実施例と同じである。

（３）上述した実施例および各変形例では、薬液ノズル４の先端面４ｃと基板Ｗの表面との間のクリアランスＣＬ、基板Ｗの回転速度、および薬液ノズル４の移動速度などの条件を変化させて渦巻き状およびリング状の薬液膜ＣＦを形成させていた。しかしながら、必要に応じて、いずれかの条件を変化させなくてもよい。すなわち、クリアランスＣＬ、基板Ｗの回転速度、および薬液ノズル４の移動速度の少なくとも１つを、薬液ノズル４の移動に伴って変化させて、渦巻き状およびリング状の薬液膜ＣＦを形成させてもよい。

（４）上述した実施例および各変形例では、高粘度の薬液として、樹脂を用いていた。しかしながら、フォトレジストなどのレジスト、接着剤、またはＳＯＧ（Spin on Glass）等の平坦化膜形成用薬液を用いてもよい。

（５）上述した実施例および各変形例では、保持回転部２は、基板Ｗを回転させていた。しかしながら、溶剤ノズル移動機構２１は、基板Ｗに対して溶剤ノズル３を回転軸ＡＸ１周りに回転させてもよい。また、薬液ノズル移動機構２３は、基板Ｗに対して薬液ノズル４を回転軸ＡＸ１周りに回転させてもよい。

（６）上述した実施例および各変形例では、溶剤ノズル移動機構２１は、溶剤ノズル３を移動させ、薬液ノズル移動機構２３は、薬液ノズル４を移動させていた。しかしながら、保持回転部２は、溶剤ノズル３または薬液ノズル４に対して基板Ｗを移動させてもよい。

（７）上述した実施例および各変形例では、液溜まりＰＤは、渦巻き状の薬液膜ＣＦ上に形成された。しかしながら、中心部ＣＴの手前で渦巻き状の薬液膜ＣＦを止めて、中心部ＣＴの上方に移動された薬液ノズル４から薬液を吐出させて液溜まりＰＤを形成させてもよい。すなわち、液溜まりＰＤは、渦巻き状の薬液膜ＣＦ上に形成されておらず、直接に基板Ｗ上に形成させてもよい。

１ … 塗布装置
２ … 保持回転部
３ … 溶剤ノズル
４ … 薬液ノズル
４ｃ … 先端面
２１ … 溶剤ノズル移動機構
２３ … 薬液ノズル移動機構
３７ … 制御部
Ｗ … 円形基板
Ｈ … 凹部
ＣＴ … 中心部
Ｅ … 周縁部
ＰＤ … 液溜まり
ＳＦ … 溶剤膜
ＣＦ … 薬液膜
ＣＬ … クリアランス

Claims (8)

1. ３００ｃＰ以上の高粘度薬液を円形基板上に供給して前記円形基板上に薬液膜を形成する塗布方法であって、
   前記円形基板を第１回転速度で回転させ、かつ、前記円形基板の上方に位置する薬液ノズルを前記円形基板の半径方向に移動させながら、前記薬液ノズルから前記円形基板上に薬液を吐出することで、前記円形基板上のほぼ全面に渦巻き状の薬液膜を形成する工程と、
   前記渦巻き状の薬液膜を形成した後に、前記薬液ノズルから前記円形基板の中心部に薬液を吐出することで、前記円形基板の中心部に薬液の液溜まりを形成する工程と、
   前記薬液の液溜まりを形成した後に、前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で前記円形基板を回転させることで、前記液溜まりの薬液を広げて前記渦巻き状の薬液膜を覆わせて前記渦巻き状の薬液膜の表面を平らにする工程と、
   を備えることを特徴とする塗布方法。
2. 請求項１に記載の塗布方法において、
   前記渦巻き状の薬液膜を形成する際に、前記薬液ノズルを、前記円形基板の周縁部から前記円形基板の中心部に向けて前記円形基板の半径方向に移動させることを特徴とする塗布方法。
3. 請求項１または２に記載の塗布方法において、
   前記円形基板を前記第１回転速度で回転させ、かつ、前記薬液ノズルの移動を停止させた状態で、前記円形基板の周縁部の上方に位置する前記薬液ノズルから前記円形基板上に薬液を吐出することで、前記円形基板の周縁部に沿ってリング状の薬液膜を形成する工程を更に備えていることを特徴とする塗布方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の塗布方法において、
   前記薬液ノズルから薬液を吐出する前に、前記円形基板を回転させ、かつ溶剤ノズルから前記円形基板上に溶剤を吐出することで、前記円形基板上に溶剤膜を形成する処理であるプリウェット処理を実行する工程を更に備えていることを特徴とする塗布方法。
5. 請求項４に記載の塗布方法において、
   前記プリウェット処理は、前記円形基板に形成された凹部に溶剤が入り込んだ状態にすることを特徴とする塗布方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の塗布方法において、
   前記渦巻き状の薬液膜のうちの各周の薬液膜は、半径方向において、隣の周の前記薬液膜と隙間が生じていないことを特徴とする塗布方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の塗布方法において、
   前記渦巻き状の薬液膜を形成する際に、前記円形基板の周縁部側の位置よりも前記円形基板の中心部側に前記薬液ノズルが位置するとき、前記薬液ノズルの先端面と前記円形基板の表面との間のクリアランスを前記周縁部側の位置における前記クリアランスよりも大きくすることを特徴とする塗布方法。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の塗布方法において、
   前記渦巻き状の薬液膜を形成する際に、前記円形基板の周縁部側の位置よりも前記円形基板の中心部側に前記薬液ノズルが位置するとき、前記円形基板の回転速度を前記周縁部側に位置するときの前記回転速度よりも速くすることを特徴とする塗布方法。

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