JP6880664B2

JP6880664B2 - 塗布膜形成装置、塗布膜形成方法及び記憶媒体

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Publication number: JP6880664B2
Application number: JP2016221555A
Authority: JP
Inventors: 好友佐藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2036-11-14
Also published as: JP2018081957A

Description

本発明は、凹形パターンが形成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技術分野に関する。

半導体製造工程の一つであるフォトリソグラフィにおいては、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）の表面に、スピンコーティングによってレジストを塗布し、露光、現像を順番に行ってレジストパターンが形成される。近年の半導体回路の高集積化に伴い、より複雑な３次元構造を持つデバイスが検討されており、このようなデバイスを製造する場合、表面に凹形パターンが形成されたウエハにレジストを塗布してレジスト膜を形成する場合が有る。

ところでフォトリソグラフィの後に行われるエッチング工程において、上記のように形成されるレジスト膜に対するエッチング対象のエッチング選択比が小さい場合があり、このためレジスト膜を例えばμｍオーダーもの厚い膜とする要請がある。レジスト膜をそのような厚膜とするためには、レジストとしては比較的粘度が高いものを用いる必要がある。しかし、このように比較的粘度が高い、即ち比較的流動性が小さいレジストを上記の凹形パターンを備えたウエハにスピンコーティングによって塗布する場合、凹形パターン内にレジストが十分に満たされず、気泡が残ってしまう場合がある。そのように気泡が残ってしまうと、レジスト膜の厚さにムラが生じたり、ウエハを加熱処理した際に気泡が膨張してレジスト膜内にさらに気泡が混入したりするなどの不具合が生じるおそれが有る。

このような不具合を防ぐために、レジストの塗布前にウエハ上にレジストの溶剤を予め供給しておくプリウエットとよばれる手法が用いられる場合が有る。例えば特許文献１には、ノズルから液状の溶剤を吐出し、凹形パターン内に当該溶剤を満たすようにプリウエットを行うことが記載されている。このプリウエットの後で、ウエハにスピンコーティングされたレジストは、凹形パターン内に満たされている溶剤と混合されることによって当該凹形パターン内に満たされる。しかし、この凹形パターンは微細であるため溶剤をその内部に満たすには、ウエハの表面を溶剤で浸漬した後、比較的多くの時間を要してしまう。

特開２０１４−９３３７１

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、表面に凹形パターンが形成された基板に対して高粘度の塗布液により塗布膜を形成するにあたり、塗布液が凹形パターン内まで行き渡って、良好な塗布膜を速やかに形成することができる技術を提供することにある。

本発明の塗布膜形成装置は、
表面に凹形パターンが形成された基板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おいて、
前記基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板の表面における前記塗布液に対する濡れ性を高めるための表面処理液を当該基板の表面に供給する表面処理液供給ノズルと、
前記基板の表面に近接した状態で当該基板に対して水平方向に相対的に移動することで、前記基板の表面に供給された前記表面処理液を当該基板の表面に押し付けて前記凹形パターン内に供給するための押し付け部と、
前記押し付け部による前記表面処理液の押し付け後に当該基板の表面に前記塗布液を供給する塗布液供給ノズルと、
前記基板保持部に前記基板を水平に保持させ、次いで、前記基板の表面に前記表面処理液供給ノズルから前記表面処理液を供給し、続いて、前記押し付け部を前記基板の表面に近接した状態で当該基板に対して水平方向に相対的に移動させることで、前記基板の表面に供給された前記表面処理液を当該基板の表面に押し付けて前記凹形パターン内に供給し、然る後、前記凹形パターン内に前記表面処理液が残留した状態の前記基板に前記塗布液供給ノズルから前記塗布液を供給して前記塗布膜を形成するように制御信号を出力する制御部と、
を備える。

表面に凹形パターンが形成された基板に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
基板保持部に前記基板を水平に保持させる工程と、
次いで、前記基板の表面に表面処理液供給ノズルから、当該基板の表面における前記塗布液に対する濡れ性を高めるための表面処理液を供給する工程と、
続いて、押し付け部を前記基板の表面に近接した状態で当該基板に対して水平方向に相対的に移動させることで、前記基板の表面に供給された前記表面処理液を当該基板の表面に押し付けて前記凹形パターン内に供給する工程と、
然る後、前記基板に前記塗布液を供給して前記塗布膜を形成する工程と、
を備える塗布膜形成方法。

本発明の記憶媒体は、表面に凹形パターンが形成された基板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を記憶した記憶媒体において、
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、基板の濡れ性を高めるために当該基板の表面に供給された表面処理液を、当該基板の表面に対して近接した状態で相対的に水平方向に移動する押し付け部により当該基板の表面に押し付け、その後、塗布液を基板に供給して塗布膜を形成する。このような構成により、基板の表面の凹形パターン内に表面処理液を速やかに且つ十分に満すことができる。そして、凹形パターン内に十分に表面処理液が満たされていることで、塗布液は表面処理液を介して凹形パターン内へ進入し、当該凹形パターン内に満たされるので、塗布膜形成後に凹形パターン内に気泡が含まれることを抑制することができる。また、凹形パターン内に速やかに処理液が満たされるので、スループットの向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係るレジスト膜形成装置の概略斜視図である。前記レジスト膜形成装置の縦断側面図である。前記レジスト膜形成装置に設けられる溶剤吐出部の縦断側面図である。前記レジスト膜形成装置によって処理される基板の一例を示す縦断側面図である。前記レジスト膜形成装置による処理工程を示す平面図である。前記レジスト膜形成装置による処理工程を示す平面図である。前記レジスト膜形成装置による処理工程を示す平面図である。前記レジスト膜形成装置による処理工程を示す平面図である。前記基板の縦断側面図である。前記基板の縦断側面図である。前記基板の縦断側面図である。前記基板の縦断側面図である。前記基板の縦断側面図である。他の溶剤吐出部の構成を示す縦断側面図である。前記レジスト膜形成装置による他の処理工程を示す平面図である。さらに他の溶剤吐出部の構成を示す縦断側面図である。前記レジスト膜形成装置に設けられる溶剤吐出ノズル及び押し付け部の側面図である。前記溶剤吐出ノズル及び押し付け部に処理されるウエハの平面図である。さらに他の溶剤吐出部の構成を示す平面図である。溶剤吐出部の動作の一例を示す側面図である。

本発明の一実施の形態であるレジスト膜形成装置１について、概略斜視図である図１及び縦断側面図である図２を参照しながら説明する。このレジスト膜形成装置１は、例えば直径が３００ｍｍの円形の基板であるウエハＷの表面に塗布液であるレジストを塗布し、塗布膜であるレジスト膜を形成する。また、レジスト膜形成装置１は、背景技術の項目で説明したように、レジストの塗布前においてウエハＷの表面に対するレジストの濡れ性を高めるための表面処理液である溶剤をレジストの表面に塗布するプリウエットを行う。ウエハＷの表面には後述するように凹形パターンが形成されており、レジスト膜形成装置１は、当該凹形パターン内にシンナーが満たされるようにプリウエットを行えるように構成されている。

レジスト膜形成装置１は、カップモジュール２、レジスト供給ユニット３及び溶剤供給ユニット４を備えている。カップモジュール２は、ウエハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持する基板保持部であるスピンチャック２１と、基板回転機構である回転機構２２と、カップ体２３と、を備えている。スピンチャック２１は、垂直に伸びるシャフトを介して回転機構２２と接続されており、当該回転機構２２により、ウエハＷが鉛直軸回りに回転するようにスピンチャック２１が回転する。

カップ体２３は上側が開口した円形状に構成され、スピンチャック２１に載置されるウエハＷを囲むように設けられている。このカップ体２３は、ウエハＷから飛散した液を受けて、下部側に開口した排液口２４にガイドして排出する。図中２５は、カップ体２３内の下部に設けられる排気管であり、カップ体２３内を排気して、カップ体２３内の雰囲気が外部に飛散することを防ぐ。図中２６は昇降ピンであり、レジスト膜形成装置１の外部の搬送機構とスピンチャック２１との間でウエハＷを受け渡すために、昇降機構２７により昇降する。

続いて、レジスト供給ユニット３について説明する。レジスト供給ユニット３は、レジスト吐出ノズル３１、配管３２、レジスト貯留部３３、アーム３４及び駆動機構３５により構成されている。レジスト吐出ノズル３１は、鉛直下方にレジストを吐出するように構成され、配管３２を介してレジスト貯留部３３に接続されている。レジスト貯留部３３は例えばタンク、ポンプ、バルブ及びフィルタを備え、レジストを貯留すると共に、貯留されたレジストをレジスト吐出ノズル３１に圧送する。このようにノズル３１に供給されるレジストは、例えば４００ｃＰ以上の粘度を有する液体であり、当該レジストを用いて膜厚が１００μｍ以上の比較的厚いレジスト膜が形成される。

レジスト吐出ノズル３１はアーム３４によって支持され、当該アーム３４は駆動機構３５に接続されている。駆動機構３５は、図１に示すガイド３６に沿って水平方向に移動自在であると共に、アーム３４を昇降させることができるように構成されている。図中３７は、カップ体２３の外側に設けられる待機部であり、上側が開口した容器状に形成されている。レジスト吐出ノズル３１は、上記の駆動機構３５によって、待機部３７内とスピンチャック２１に載置されたウエハＷの中心部上との間で移動することができる。

続いて溶剤供給ユニット４について説明する。溶剤供給ユニット４は、溶剤吐出部４１、配管４４、溶剤供給源４６、アーム５１及び駆動機構５２により構成されている。溶剤吐出部４１について、図３の縦断側面図も参照して説明する。溶剤吐出部４１は扁平な円形のブロック状に構成されており、その下面はプリウエットを行う際にウエハＷの表面に近接すると共に対向する水平な円形の対向面４２として構成されている。対向面４２の直径Ｌ１は、例えば３０ｍｍ〜２００ｍｍに設定され、この例では５０ｍｍである。対向面４２の中心部には溶剤の吐出口４３が鉛直下方に向けて開口しており、この吐出口４３の口径Ｌ２は例えば３ｍｍ〜１０ｍｍである。対向面４２は、吐出口４３から吐出された溶剤４０をウエハＷに対して押し付けるための押し付け部として構成されている。

溶剤吐出部４１の上部側には配管４４の一端が接続されている。配管４４の他端は流量調整部４７を介して溶剤供給源４６に接続されており、溶剤供給源４６は配管４４の下流側に溶剤を供給する。流量調整部４７はバルブを備えており、後述の制御部１０から出力される制御信号に基づいて当該バルブの開度が調整されて、溶剤吐出部４１へ供給される溶剤の流量が調整される。溶剤供給源４６から供給される溶剤としては、例えばＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）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）、またはその混合物などである。

溶剤吐出部４１はアーム５１によって支持され、当該アーム５１は駆動機構５２に接続されている。駆動機構５２は、図１に示すガイド５３に沿って水平方向に移動自在であると共に、アーム５１を昇降させることができるように構成されている。また、図中５４はカップ体２３の外側に設けられる待機部であり、上側が開口した容器状に形成されている。駆動機構５２によって、溶剤吐出部４１は、待機部５４内とスピンチャック２１に載置されたウエハＷ上との間で移動することができ、さらに、吐出口４３による溶剤の吐出位置がウエハＷの直径に沿って移動するように水平移動することができる。プリウエットを行う際には、そのように溶剤吐出部４１がウエハＷ上を水平移動すると共に、吐出口４３から溶剤が吐出される。このとき、後述のようにウエハＷに溶剤を押し付けることが出来るように対向面４２とウエハＷの表面とは近接しているが、具体的にこれら対向面４２とウエハＷの表面との距離Ｈ１（図３参照）は、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍとされる。なお、溶剤吐出部４１は溶剤を供給するノズルと溶剤をウエハＷの表面に押し付ける押し付け部とが一体に構成されているため、駆動機構５２はノズル用移動機構且つ押し付け部用の水平移動機構である。

図２に示すように、レジスト膜形成装置１にはコンピュータからなる制御部１０が設けられている。制御部１０は、プログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、回転機構２２によるウエハＷの回転数、駆動機構３５によるレジスト吐出ノズル３１の移動、駆動機構５２による溶剤吐出部４１の移動、昇降機構２７による昇降ピン２６の昇降、流量調整部４７による溶剤吐出部４１へ供給する溶剤の流量の調整、レジスト貯留部３３によるレジスト吐出ノズル３１へのレジストの供給などの動作が制御されるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納される。このプログラムにより、レジスト膜形成装置１を構成する各部に制御信号が送信され、後述のウエハＷに対する処理が実施される。このプログラムは、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、メモリーカードなどの記憶媒体により格納されて制御部１０にインストールされる。

以下、レジスト膜形成装置１によるウエハＷの処理について説明する。この説明では、凹形パターンとして表面にホールが形成されたウエハＷに対して処理が行われる様子を示す。図４は、このウエハＷの縦断側面を示している。図中６１はシリコン層であり、上記のホールをなす凹部６２が形成されている。図中６３はシリコン層６１の表面全体を被覆する絶縁膜である。図中６４は金属膜であり、凹部６２内から凹部６２の開口縁部に亘って形成されている。この凹部６２の幅Ｌ３は例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、凹部６２のアスペクト比である当該凹部６２の高さＨ２／幅Ｌ３は５以上である。凹部６２はウエハＷ表面において多数、所定の間隔を空けて形成されている。なお、凹形パターンとしてはホールの他に、溝であってもよい。

以下、図５〜図８のウエハＷの平面図及び図９〜図１３のウエハＷの表面の縦断側面図を参照して説明する。なお、図９〜図１３では、図示の便宜上、ウエハＷの凹部６２に対して溶剤吐出部４１を、実際の大きさよりも小さく示している。先ず、搬送機構によりウエハＷが昇降ピン２６を介してスピンチャック２１に受け渡される。続いて、待機部５４から溶剤吐出部４１がウエハＷ上に移動する。そして、溶剤吐出部４１の吐出口４３がウエハＷの中心部上に位置し、図３で説明したように、対向面４２がウエハＷの表面に近接するように溶剤吐出部４１が配置される。然る後、ウエハＷが例えば平面視時計回りで回転し、吐出口４３からウエハＷに溶剤４０が吐出されてプリウエットが開始される（図５）。

溶剤４０は対向面４２とウエハＷの表面との隙間に満たされ、円形の液溜まりを形成してウエハＷ上を広がる。続いて、溶剤吐出部４１がウエハＷの直径に沿って、ウエハＷの周端へ向けて水平に移動する。この溶剤吐出部４１の移動は、上記の対向面４２とウエハＷの表面との隙間に溶剤４０が満たされる状態が維持される速度で行われる（図６）。

対向面４２とウエハＷの表面とが近接しているため、吐出口４３から当該対向面４２とウエハＷの表面との間の隙間に供給された溶剤４０は、対向面４２によってウエハＷの表面に押し付けられるように塗布される（図９）。そして、溶剤吐出部４１の下方の凹部６２内には、当該溶剤吐出部４１の移動元側から移動先側に向けて、対向面４２によってウエハＷ表面に押し付けられた当該溶剤４０が流入する（図１０）。さらに溶剤吐出部４１の移動が続けられて、引き続き凹部６２内に溶剤４０が流入し、凹部６２内が、気泡となる空隙が残留しないように溶剤４０によって満たされ、溶剤吐出部４１はそのように溶剤４０で満たされた凹部６２上を通過する（図１１）。溶剤吐出部４１がウエハＷの周端部上に位置し、ウエハＷの表面全体を溶剤４０の液溜まりが被覆すると、溶剤吐出部４１からの溶剤４０の吐出が停止し、溶剤吐出部４１が待機部５４に戻り、プリウエットが終了する。

続いて、ウエハＷの回転数が所定の回転数になり、待機部３７からウエハＷの中心部上に移動したレジスト吐出ノズル３１からレジスト３０がウエハＷの中心部に吐出され、レジスト塗布が開始される。レジスト３０は遠心力により、ウエハＷの周縁部に向けて展伸される（図８）。つまり、レジスト３０がスピンコーティングされる。

レジスト３０は、凹部６２内に満たされている溶剤４０と混合されることで凹部６２内へと進入し（図１２）、凹部６２内に満たされる（図１３）。ウエハＷの表面全体がレジスト３０に被覆されて、レジスト吐出ノズル３１からのレジスト３０の吐出が停止し、レジスト吐出ノズル３１は待機部３７に戻る。そして、ウエハＷの回転によりレジスト３０の乾燥が進行し、レジスト膜が形成されるとウエハＷの回転が停止して、レジスト塗布が終了する。然る後、ウエハＷは昇降ピン２６を介して搬送機構に受け渡され、レジスト膜形成装置１から搬出される。

このレジスト膜形成装置１によれば、溶剤吐出部４１からウエハＷの表面に吐出された溶剤４０を、ウエハＷの回転と溶剤吐出部４１の水平移動とによって、溶剤吐出部４１を構成すると共にウエハＷの表面に近接する対向面４２がウエハＷに押し広げるように塗布する。それにより、ウエハＷ表面の凹部６２内に溶剤４０が満たされるように、ウエハＷの表面全体に溶剤４０が液盛りされる。その後、レジスト３０をウエハＷに供給してレジスト膜を形成する。レジスト３０は凹部６２内に満たされた溶剤４０を介して凹部６２内に進入して、当該凹部６２内を満たすため、レジスト膜形成後、凹部６２内に気泡が含まれることを防ぐことができる。また、ウエハＷの表面に溶剤４０を押し付けることで、凹部６２内に速やかに溶剤４０を供給することができるので、スループットの向上を図ることができる。

上記のプリウエットにおいて、ウエハＷの回転数は当該プリウエットの開始から当該プリウエットの終了までに、ウエハＷの表面全体を溶剤吐出部４１の対向面４２が通過して当該表面全体の凹部６２内に溶剤４０を押し込めるように、比較的小さい回転数、例えば１０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍとする。また、レジスト塗布時には、上記のように粘度が比較的高いレジストをスピンコーティングするために、例えば１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍとする。つまり、プリウエットにおけるウエハＷの回転数は、レジスト塗布においてレジスト３０をウエハＷの周縁部に向けて展伸させる際のウエハＷの回転数よりも低くなるように設定される。

また、上記のプリウエットにおいて溶剤吐出部４１を等速で移動させてもよいが、ウエハＷの表面全体を溶剤吐出部４１の対向面４２が通過することができるようにするために、溶剤吐出部４１の移動速度は、ウエハＷの中心部側を移動するときの速度よりもウエハＷの周縁部側を移動するときの速度が小さくなるように設定してもよい。また、そのように溶剤吐出部４１の移動速度を変更する代わりに、溶剤吐出部４１がウエハＷの中心部側に位置するときのウエハＷの回転数よりも、溶剤吐出部４１がウエハＷの周縁部側に位置するときのウエハＷの回転数が大きくなるように設定して、ウエハＷの表面全体を溶剤吐出部４１の対向面４２が通過するようにしてもよい。

ところで上記のプリウエットにおいて、溶剤吐出部４１がウエハＷの中心部上に位置するときと、溶剤吐出部４１がウエハＷの周縁部上に位置するときとで、当該溶剤吐出部４１から吐出される溶剤の流量が異なるようにしてもよい。溶剤供給部がウエハＷの中心部上に位置するときの溶剤の流量を中心部供給流量、溶剤吐出部４１がウエハＷの周縁部上に位置するときの溶剤の流量を周縁部供給流量とする。比較的粘度が高い溶剤をプリウエットに用いる場合、中心部供給流量を周縁部供給流量よりも大きくして、レジスト塗布時において、ウエハＷの中心部における単位面積あたりの溶剤の量が、ウエハＷの周縁部おける単位面積あたりの溶剤の量よりも多くなるようにしてもよい。

そのようにウエハＷの面内で溶剤の量の分布を形成することで、ウエハＷの中心部に供給されたレジストの流動性を高くし、ウエハＷの周縁部へ速やかに展伸させてスループットの向上を図ることができる。なお、レジスト塗布時にウエハＷの各部に供給されている溶剤の量によって、ウエハＷの各部におけるレジスト膜の膜厚が変化する。従って、ウエハＷの中心部と周縁部との間で膜厚を揃えるために、中心部供給流量と周縁部供給流量とを互いに異なる値に設定してもよい。また、ウエハＷの周方向における長さはウエハＷの周縁部側に向かうほど大きくなるため、周縁部供給流量を中心部供給流量よりも大きくすることで、ウエハＷの周縁部において供給される溶剤の量が不足することを防ぎ、且つウエハＷの中心部において供給される溶剤の量が過剰になることを防ぐようにしてもよい。

図１４では、溶剤吐出部４１の他の構成例を示している。この溶剤吐出部４１においては、振動子７１及びヒーター７２が埋設されている。振動子７１は例えば圧電セラミックスなどの圧電体により構成され、上記のプリウエット時に溶剤吐出部４１がウエハＷの中心部上と周縁部上との間で移動する間、図示しない電圧供給部から電圧が印加されることで振動する。この振動子７１の振動によって、溶剤吐出部４１が振動する。また、ヒーター７２は、溶剤吐出部４１の対向面４２が所定の温度になるように発熱する。

この図１４の溶剤吐出部４１を用いて既述のようにプリウエットを行うと、ウエハＷの凹部６２内に溶剤４０が押し込まれ、さらに溶剤吐出部４１の振動によりそのように押し込まれた溶剤４０が振動する。この振動によって、凹部６２内に残留する気泡６５が凹部６２の上方へとはじき出されて、凹部６２内から除去される。つまり振動子７１の作用により、より確実に凹部６２内を溶剤４０で満たすことができる。また、ヒーター７２によって対向面４２が加熱されているため、吐出口４３から供給された溶剤４０は加熱され、当該対向面４２に対して比較的高い濡れ性を有する。従って、溶剤４０は対向面４２によりウエハＷ上を確実に押し広げられるので、より確実に凹部６２内を溶剤４０で満たすことができる。なお、例えばヒーターを配管４４に設けて、加熱された状態の溶剤４０が吐出口４３から吐出されるようにし、対向面４２に対して良好な濡れ性を持つようにしてもよい。

ところで、図５〜図７で説明したように溶剤吐出部４１を回転するウエハＷの中心部上から周縁部上に移動させた後、回転するウエハＷの周縁部上からウエハＷの中心部上に移動させてプリウエットを行うことで、より確実に凹部６２内に溶剤４０が満たされるようにしてもよい。つまり溶剤吐出部４１をウエハＷの中心部上と周縁部上との間で往復移動させてもよい。そのように溶剤吐出部４１を往復移動させてプリウエットを行う場合、溶剤吐出部４１をウエハＷの中心部上から周縁部上に移動させるときにウエハＷに溶剤４０が供給されているので、溶剤吐出部４１がウエハＷの周縁部上から中心部上に移動する間は、当該溶剤吐出部４１からの溶剤４０の吐出は行ってもよいし、行わなくてもよい。また、図５〜図７で説明した動作とは、溶剤吐出部４１の移動方向を逆にすることでプリウエットを行ってもよい。つまり、溶剤４０を吐出した状態の溶剤吐出部４１を、回転するウエハＷの周縁部上から中心部上へ移動させることで、プリウエットを行ってもよい。

また、図５〜図７で説明したようにウエハＷを時計回りに回転させると共に溶剤吐出部４１をウエハＷの周縁部上へ移動させた後、図１５に示すようにウエハＷを反時計回りに回転させ、この反時計回りの回転中に溶剤吐出部４１をウエハＷの中心部上と周縁部上との間で移動させて、プリウエットを行ってもよい。つまり溶剤吐出部４１に対して回転方向が変更されるようにしてもよい。図１５に示す例では、ウエハＷの反時計回りの回転中において溶剤吐出部４１をウエハＷの周縁部上から中心部上へ移動させているが、ウエハＷの中心部上から周縁部上へと移動させてもよい。ウエハＷの時計回りの回転時とウエハＷの反時計回りの回転時とで凹部６２に対して、異なる方向から溶剤４０が押し込まれるので、凹部６２内からの気泡６５の排出を促進することができる。なお、ウエハＷの時計回りの回転及び溶剤吐出部４１の移動を行った後、ウエハＷの反時計回りの回転及び溶剤吐出部４１の移動を行うまでに、気泡６５が自然に凹部６２内から排出されるようにするための例えば数秒〜数十秒の待機期間を設けてもよい。当該待機期間では、例えばウエハＷの回転、ウエハＷ上における溶剤吐出部４１の移動、及びウエハＷへの溶剤４０の吐出が停止する。

図１６は、溶剤吐出部の他の構成例である溶剤吐出部７３を示している。溶剤吐出部７３について、既述の溶剤吐出部４１との差異点を中心に説明すると、溶剤吐出部７３は、回転機構７４を介してアーム５１に接続されており、当該回転機構７４によって垂直な中心軸回りに回転される。溶剤吐出部７３の上部には凹部７５が形成されており、この凹部７５の底面には流路７６の上流端が開口している。流路７６の下流端は、吐出口４３に接続されている。

また、アーム５１には溶剤吐出ノズル７７が支持されており、溶剤４０を供給する配管４４の下流側は、この溶剤吐出ノズル７７に接続されている。溶剤吐出ノズル７７は回転中あるいは非回転中の溶剤吐出部７３の凹部７５内に向けて溶剤４０を吐出する。この溶剤４０が、流路７６を介して当該溶剤吐出部７３の吐出口４３から吐出される。溶剤吐出部７３は、溶剤吐出部４１と同様にウエハＷの中心部上と周縁部上との間で移動し、この移動中に回転機構７４によって溶剤吐出部７３は回転する。溶剤吐出部７３の回転によって、対向面４２の下方の溶剤４０が撹拌され、ウエハＷ表面の凹部６２内に液流が形成され、上記の振動子７１を設けた場合と同様に、凹部６２内の気泡をはじき出すことができる。

ところで、溶剤吐出部４１ではウエハＷの表面に溶剤４０を押し付けるための押し付け部にウエハＷに溶剤を吐出する溶剤吐出ノズルが設けられた構成となっているが、これらを別体としてもよい。図１７、図１８は、そのように押し付け部と溶剤吐出ノズルとを別体にした構成例を示している。アーム５１には、上記の溶剤吐出ノズル７７が鉛直下方に向けて、溶剤４０を吐出することができるように設けられている。また、アーム５１には吐出口４３が設けられていないことを除いて、溶剤吐出部４１と同様の形状の押し付け部７８が設けられている。

ウエハＷの回転中に溶剤吐出ノズル７７がウエハＷの中心部に溶剤４０を吐出する。そしてアーム５１の移動により、図１８に示すように溶剤４０の吐出位置がウエハＷの周縁部上へ移動すると共に、押し付け部７８がこの吐出位置に追従するようにウエハＷの周縁部上へと移動する。従って、移動する押し付け部７８の前方側には溶剤４０が供給されている状態となっており、この溶剤４０が押し付け部７８によってウエハＷ表面に押し付けられてプリウエットが行われる。

ところで、溶剤吐出部４１がウエハＷ上を移動するようにプリウエットを行うことには限られない。対向面４２の直径がウエハＷの半径と同じか、ウエハＷの半径よりも長くなるように形成する。そして図１９に示すように、ウエハＷの回転によってウエハＷの表面全体が静止した状態の対向面４２の下方を通過するように溶剤吐出部４１を配置し、プリウエットを行うようにしてもよい。また、プリウエットを行うにあたり、ウエハＷを回転させることにも限られない。図１９に示すように構成した溶剤吐出部４１がウエハＷの周方向に沿って移動する移動機構を設け、ウエハＷを回転させずに溶剤吐出部４１を移動させることでプリウエットを行うことができる。

また、上記のように溶剤吐出部４１を往復移動させるにあたり、溶剤吐出部４１をウエハＷの中心部上から周縁部上へ移動させるときには、溶剤４０が確実に凹部６２内に押し込まれるようにするために、対向面４２とウエハＷの表面との距離を比較的小さいＨ３とする（図２０上段）。そして、溶剤吐出部４１をウエハＷの周縁部上からウエハＷの中心部上へ移動させるときには、対向面４２とウエハＷの表面との距離が比較的大きいＨ４（＞Ｈ３）となり、溶剤４０を吐出させながら溶剤吐出部４１を移動させるようにして、溶剤４０を凹部６２内に押し込み且つ比較的大きな溶剤４０の液膜を形成してもよい（図２０下段）。溶剤の液膜を比較的大きくすることで、レジストのスピンコーティング時に速やかにレジストが展伸されるようにする。

塗布液としてはレジストに限られず、反射防止膜形成用の薬液や、絶縁膜形成用の薬液であってもよい。また、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態は適宜変更したり、互いに組み合わせたりすることができる。

Ｗウエハ
１レジスト膜形成装置
１０制御部
２１スピンチャック
２２回転機構
３０レジスト
３１レジスト吐出ノズル
４０溶剤
４１溶剤吐出部
５２移動機構

Claims

表面に凹形パターンが形成された基板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おいて、
前記基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板の表面における前記塗布液に対する濡れ性を高めるための表面処理液を当該基板の表面に供給する表面処理液供給ノズルと、
前記基板の表面に近接した状態で当該基板に対して水平方向に相対的に移動することで、前記基板の表面に供給された前記表面処理液を当該基板の表面に押し付けて前記凹形パターン内に供給するための押し付け部と、
前記押し付け部による前記表面処理液の押し付け後に当該基板の表面に前記塗布液を供給する塗布液供給ノズルと、
前記基板保持部に前記基板を水平に保持させ、次いで、前記基板の表面に前記表面処理液供給ノズルから前記表面処理液を供給し、続いて、前記押し付け部を前記基板の表面に近接した状態で当該基板に対して水平方向に相対的に移動させることで、前記基板の表面に供給された前記表面処理液を当該基板の表面に押し付けて前記凹形パターン内に供給し、然る後、前記凹形パターン内に前記表面処理液が残留した状態の前記基板に前記塗布液供給ノズルから前記塗布液を供給して前記塗布膜を形成するように制御信号を出力する制御部と、
を備える塗布膜形成方法。
前記押し付け部を水平に移動させるための水平移動機構と、
前記基板保持部を鉛直軸まわりに回転させる基板回転機構と、を備え、
前記押し付け部は、前記基板回転機構により回転する前記基板の表面上を前記水平移動機構によって水平に移動することで、前記表面処理液を前記基板に押し付けることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
前記押し付け部は、前記基板の表面上における中心部側と周縁部側との間で往復移動して、前記表面処理液を前記基板に押し付けることを特徴とする請求項２記載の塗布膜形成装置。
前記押し付け部は前記基板の表面に対向する対向面を備え、
前記表面処理液供給ノズルは、前記対向面に開口する前記表面処理液の吐出口を備えるように、前記押し付け部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の塗布膜形成装置。
前記基板の中心部と周縁部との間で前記表面処理液が供給される位置が移動するように前記表面処理液供給ノズルを移動させるノズル用移動機構と、
前記表面処理液供給ノズルから供給される前記表面処理液の流量を調整する流量調整部と、が設けられ、
前記表面処理液供給ノズルは、前記基板の中心部に第１の流量で前記表面処理液を供給し、前記基板の周縁部に前記第１の流量よりも大きい第２の流量で前記表面処理液を供給することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置
前記押し付け部は、前記基板の表面に対向すると共に鉛直軸回りに回転する回転対向面を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
前記押し付け部を振動させる振動子を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
前記押し付け部の温度を調整する温度調整部を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
前記基板回転機構が設けられ、前記押し付け部による前記表面処理液の押し付けを行うために前記基板回転機構によって、前記基板を前記押し付け部に対して第１の方向に回転させること、及び前記基板を前記押し付け部に対して第１の方向とは逆の第２の方向に回転させることが行われることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
前記塗布液の粘度は４００ｃＰ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
表面に凹形パターンが形成された基板に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
基板保持部に前記基板を水平に保持させる工程と、
次いで、前記基板の表面に表面処理液供給ノズルから、当該基板の表面における前記塗布液に対する濡れ性を高めるための表面処理液を供給する工程と、
続いて、押し付け部を前記基板の表面に近接した状態で当該基板に対して水平方向に相対的に移動させることで、前記基板の表面に供給された前記表面処理液を当該基板の表面に押し付けて前記凹形パターン内に供給する工程と、
然る後、前記基板に前記塗布液を供給して前記塗布膜を形成する工程と、
を備える塗布膜形成方法。
表面に凹形パターンが形成された基板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を記憶した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項１１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。