JP7056107B2

JP7056107B2 - 塗布膜形成方法及び塗布膜形成装置

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Publication number: JP7056107B2
Application number: JP2017234499A
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Inventors: 哲嗣宮本
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Description

本発明は、基板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。

半導体製造工程におけ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）の表面にレジストなどの各種の塗布液が供給されて、塗布膜が形成される。この塗布液の塗布時に、ウエハの表面にはラインアンドスペースやコンタクトホールなどが凹凸のパターンとして形成されている場合が有る。

このパターンの凹部内が埋めつくされることなく、当該凹部内も含めてウエハの表面の各部で均一性高い膜厚となるように塗布膜を形成する要請が有る。つまり、凹部内の側壁及び底部も被覆するように、ウエハの各部で膜厚の均一性が高い塗布膜を形成することが求められる場合が有る。しかし、凹部内に供給された塗布液は重力により当該凹部の底部へと移動するため、当該底部の膜厚が大きくなる一方で、凹部の側壁は塗布膜によって被覆され難いという問題が有る。特許文献１には、ノズルからミスト状の塗布液を、表面に凹凸を有する基板に供給して成膜を行うことについて示されているが、上記の問題を解決するには不十分である。

特開２００５－１９５６０号公報

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その課題は、表面に凹凸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にあたり、凹部内を含む基板の面内各部で膜厚の均一性高くなるように塗布膜を形成することである。

本発明の塗布膜形成工程は、表面に凹凸パターンが形成された基板を基板保持部に保持する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に塗布液のミストを吐出する吐出工程と、
前記凹凸パターンをなす凹部内で前記塗布液を流動させて当該凹部の側壁を当該塗布液で被覆するために、前記基板を傾斜した状態で回転させるか、あるいは前記基板の傾斜角度を変更する被覆工程と、
前記塗布液を乾燥させて塗布膜を形成する工程と、
を備え、
前記被覆工程は、前記基板を傾斜した状態で回転させる工程であることを特徴とする。

本発明によれば、塗布液のミストを供給した基板について、傾斜した状態で回転させるかあるいは傾斜角度を変更することにより、当該塗布液を流動させる。それによって、凹凸パターンを形成する凹部の側壁を塗布液で被覆し、凹部内を含む基板の面内各部で膜厚の均一性高くなるように塗布膜を形成することができる。

本発明に係るレジスト膜形成モジュールを含む基板処理装置の平面図である。前記レジスト膜形成モジュールの縦断側面図である。前記レジスト膜形成モジュールの平面図である。前記レジスト膜形成モジュールにおける傾斜の変更動作の説明図である。前記レジスト膜形成モジュールによって処理されるウエハの斜視図である。前記ウエハの斜視図である。前記ウエハの斜視図である。前記ウエハの斜視図である。前記ウエハの斜視図である。前記ウエハの斜視図である。前記ウエハの表面を示す縦断側面図である。前記ウエハの表面を示す縦断側面図である。前記ウエハの表面を示す縦断側面図である。前記ウエハの表面を示す縦断側面図である。前記ウエハの表面を示す縦断側面図である。前記ウエハの表面を示す縦断側面図である。前記ウエハの斜視図である。前記ウエハの斜視図である。前記ウエハの表面を示す縦断側面図である。前記ウエハの表面を示す縦断側面図である。本発明に係る他のレジスト膜形成モジュールの縦断側面図である。前記レジスト膜形成モジュールの平面図である。前記レジスト膜形成モジュールによって処理されるウエハの斜視図である。本発明に係るさらに他のレジスト膜形成モジュールの縦断側面図である。前記基板処理装置に設けられる搬送機構の斜視図である。前記搬送機構の斜視図である。ウエハの傾きが変化する様子を説明するための斜視図である。ウエハの傾きが変化する様子を説明するための平面図である。

本発明の塗布膜形成装置の一実施の形態に係るレジスト膜形成モジュールを含む基板処理装置１について、図１の平面図を参照して説明する。基板処理装置１は、キャリアブロックＤ１と処理ブロックＤ２とを含む。キャリアブロックＤ１は、円形の基板であるウエハＷを格納するキャリア１１を載置する載置台１２と、当該キャリア１１と処理ブロックＤ２との間でウエハＷを受け渡す搬送機構１３と、を備えている。ウエハＷの表面には、背景技術の項目で説明したように凹凸パターンが形成されている。

処理ブロックＤ２には、主搬送機構１４が設けられている。また、平面で見て主搬送機構１４の周囲を囲むようにユニットＵ１～Ｕ３と、レジスト膜形成モジュール２と、が設けられている。ユニットＵ１～Ｕ３はモジュールの積層体であり、例えばユニットＵ１は受け渡しモジュール１５を、ユニットＵ２、Ｕ３は加熱モジュール１６を夫々備えている。上記の搬送機構１３は、受け渡しモジュール１５に対してウエハＷの受け渡しを行う。レジスト膜形成モジュール２は、ウエハＷの表面に塗布液であるレジストを供給して塗布膜であるレジスト膜を形成する。このレジスト膜形成モジュール２については後に詳述する。

加熱モジュール１６は、レジスト膜形成モジュール２よりレジスト膜が形成されたウエハＷを加熱し、レジスト膜中に含まれる溶剤を揮発させて除去する。主搬送機構１４は、ウエハＷの裏面を水平に支持して、処理ブロックＤ２の各モジュール間でウエハＷを搬送する。基板処理装置１においてウエハＷは、キャリア１１→受け渡しモジュール１５→レジスト膜形成モジュール２→加熱モジュール１６→受け渡しモジュール１５→キャリア１１の順で搬送されて処理される。

レジスト膜形成モジュール２は、ウエハＷにおける凹凸パターンを形成する凹部がレジストに埋め尽くされずに当該凹凸パターンの表面に沿い、その表面の各部で均一性高い膜厚のレジスト膜を形成できるように構成されている。このレジスト膜形成モジュール２について、図２の縦断側面図及び図３の平面図を参照しながら説明する。図中２１は、基板保持部である水平な円形のスピンチャックである。スピンチャック２１は、ウエハＷの裏面中央部を載置するための載置面２０を備え、載置されたウエハＷは当該載置面２０に吸着されて水平に保持される。図中２２は回転機構であり、垂直な軸部２３を介してスピンチャック２１に接続されており、回転機構２２によってスピンチャック２１が中心軸回りに回転する。平面で見て、ウエハＷは、その中心がスピンチャック２１の中心に揃うように当該スピンチャック２１に載置されるため、ウエハＷについてもその中心軸回りに回転する。

図中３１はカップであり、回転するウエハＷより飛散したり、こぼれ落ちた排液を受け止めるために、スピンチャック２１に保持されるウエハＷを囲むように設けられている。図中３０は、ウエハＷを搬入出するためにカップ３１に形成された開口部であり、垂直方向に開口している。図中３２は、カップ３１の底部に開口する排液口である。図中３３はカップの底部に起立して設けられた排気管であり、レジスト膜形成モジュール２におけるウエハＷの処理中に、カップ３１内を排気する。なお、カップ３１内には、排液口３２及び排気管３３に至る排液、排気をガイドするガイド部材が設けられるが、図示は省略している。

図中３４は軸部２３を囲む水平な支持板であり、３本の垂直な昇降ピン３５（図１では２本のみ表示している）が、ウエハＷの回転方向に沿って間隔を空けて当該支持板３４に支持されている。この支持板３４は、カップ３１に設けられる昇降機構３６によって昇降自在に構成されている。つまり、昇降ピン３５が昇降機構３６によって昇降し、上記の主搬送機構１４とスピンチャック２１との間でウエハＷを受け渡す。

上記の回転機構２２は、傾斜変更機構３７に接続されている。また、傾斜変更機構３７は例えば接続アーム３８を介してカップ３１の底部に接続されている。この傾斜変更機構３７は、カップ３１、スピンチャック２１、軸部２３及び回転機構２２を、これらの各部材の互いの位置関係が保たれるように、水平軸Ｒの回りに回転させて傾斜を変更することができる。従って、スピンチャック２１に保持されるウエハＷの傾斜を変更することができる。

図４も参照して説明する。ウエハＷの中心軸、即ちウエハＷの中心を通過し、ウエハＷの表面に直交する軸をＲ１とする。また、垂直軸をＲ２とし、中心軸Ｒ１と垂直軸Ｒ２とのなす角を傾斜角度θとする。この実施形態における処理では、ウエハＷにレジストを供給するときには、傾斜角度θ＝０°、即ちウエハＷの表面が水平とされる。そして、ウエハＷにレジストが供給された後は、傾斜角度θ＝９０°、即ちウエハＷの表面が垂直とされる。そのようにθ＝０°であるときのウエハＷ及びレジスト膜形成モジュール２の各部を、図４中に鎖線で、θ＝９０°であるときのウエハＷ及びレジスト膜形成モジュール２の各部を、図４中に実線で夫々示している。

図２、図３に戻って説明を続ける。図中４１はスプレーをなすレジスト供給ノズルであり、下方に開口した吐出孔４２を備えている。図中４３はレジスト供給源であり、レジスト供給ノズル４１にレジストを供給する。図中４４はＮ２（窒素）ガスの供給源であり、レジスト供給ノズル４１にＮ２ガスを供給する。レジスト供給ノズル４１へのレジストの供給と、Ｎ２ガスの供給とが同時に行われ、レジスト供給ノズル４１に供給されたレジストはＮ２ガスの作用によりミスト化されて当該Ｎ２ガスと共に吐出孔４２から下方に噴霧される。

このようにレジストを液流の状態では無く、ミスト化してウエハＷに供給するのは、ウエハＷの表面に形成される凹部がレジストに埋め尽くされることを防ぐためである。また、そのようにミストの状態でレジスト供給ノズル４１からレジストを吐出させること及び後述するようにウエハＷの表面でレジストを流動させることを目的として、上記のレジスト供給源４３は、比較的低い粘度、例えば３ｃＰ～１０ｃＰのレジストをレジスト供給ノズル４１に供給する。

図３中４５はその先端側にてレジスト供給ノズル４１を支持するアームであり、アーム４５の基端側は移動機構４６に接続されている。移動機構４６はアーム４５を昇降させると共に、ガイドレール４７に沿って水平方向に移動自在に構成されている。このガイドレール４７に沿った移動により、レジスト供給ノズル４１の吐出孔４２は、回転するウエハＷの直径上を移動することができ、ウエハＷの表面全体にレジストのミストを供給することができる。

図中５１はシンナー供給ノズルである。図中５２はシンナー供給源であり、シンナー供給ノズル５１にシンナーを供給する。シンナー供給ノズル５１はこのシンナーを液流として下方に吐出する。このシンナーはレジストの供給前にウエハＷの表面を濡らして改質するプリウエットを行うための処理液であり、凹部内へのレジストの進入を促進させる。図中５３はその先端側にてシンナー供給ノズル５１を支持するアームであり、アーム５３の基端側は移動機構５４に接続されている。移動機構５４はアーム５３を昇降させると共に、ガイドレール４７に沿って水平方向に移動自在に構成されている。シンナー供給ノズル５１はウエハＷの中心部上にシンナーを供給することができ、ウエハＷの回転によるスピンコートによって、シンナーはウエハＷの表面全体に供給される。

図２に示すようにレジスト膜形成モジュール２には、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、ＤＶＤ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、レジスト膜形成モジュール２の各部に制御信号を送信して、その動作を制御し、後述する処理を行うことができるように命令（各ステップ）が組み込まれている。具体的には、回転機構２２によるウエハＷの回転数の変更、昇降機構３６による昇降ピン３５の昇降、傾斜変更機構３７によるカップ３１及びスピンチャック２１の傾斜、レジスト供給源４３からレジスト供給ノズル４１へのレジストの供給、Ｎ２ガス供給源４４からレジスト供給ノズル４１へのＮ２ガスの供給、シンナー供給源５２からシンナー供給ノズル５１へのシンナーの供給、移動機構４６によるレジスト供給ノズル４１の移動、移動機構５４によるシンナー供給ノズル５１の移動などの動作がプログラムにより制御される。

続いて、レジスト膜形成モジュール２におけるウエハＷの処理について、図５～図１０及び図１１～図１５を参照して説明する。図５～図１０は、レジスト膜形成モジュール２において処理されるウエハＷの斜視図であり、図１１～図１５は当該ウエハＷの縦断側面図が変化する様子を示している。図１１はレジスト膜形成モジュール２に搬送されるときのウエハＷを示しており、図中の６１は、凹凸パターンをなす凹部である。この凹部６１の幅Ｌ１は例えば１０μｍ～５０μｍ、より具体的には例えば２５μｍである。凹部６１の高さＨ１は５０μｍ～２００μｍ、より具体的には例えば１００μｍである。また、アスペクト比＝Ｈ１/Ｌ１は例えば２～１０である。

カップ３１の開口部３０が上方に向くと共に、スピンチャック２１の載置面２０が水平な状態で、図１１で説明した凹凸パターンが形成されたウエハＷが、主搬送機構１４によりカップ３１上に搬送される。昇降ピン３５の昇降動作により、ウエハＷの裏面中央部が載置面２０に載置されて吸着され、その表面が水平となるように、即ち図４で説明した傾斜角度θが０°となるように、ウエハＷがスピンチャック２１に保持される（図５）。

然る後、シンナー供給ノズル５１がウエハＷの中心部上に位置する。そして、当該ウエハＷの中心部にシンナー６２が供給されると共に、ウエハＷが回転して遠心力によってシンナー６２はウエハＷの周縁部に展伸されて、プリウエットが行われる（図６）。その後、シンナー６２の供給が停止してシンナー供給ノズル５１がウエハＷ上からカップ３１の外側へと退避する。続いて、レジスト供給ノズル４１がウエハＷ上に位置すると共に、ウエハＷが例えば６００ｒｐｍ以下で回転する。そして、レジスト供給ノズル４１は、ウエハＷの中心部上と、周縁部上との間を往復移動しながらレジスト６３のミストを吐出し、回転するウエハＷの表面全体にレジスト６３が供給される（図７）。従って、凹部６１の外側、即ち凸部上にレジスト６３の液膜が形成される。また、プリウエットが行われていることで、ウエハＷの表面におけるレジスト６３の流動性が高いため、比較的多くの量のレジスト６３が凹部６１内に進入し、重力によって凹部６１の底部に貯留される（図１２）。

然る後、レジスト供給ノズル４１からレジスト６３のミストの吐出が停止し、レジスト供給ノズル４１がウエハＷ上から退避すると共に、例えばウエハＷの回転が一旦停止する。続いて傾斜変更機構３７によりスピンチャック２１及びカップ３１が傾斜し、ウエハＷの表面が垂直となる。つまり、図４で説明したように、傾斜角度θ＝９０°となる。このようにウエハＷが傾斜することで、凹部６１内においては乾燥途中で、依然として流動性を有しているレジスト６３が凹部６１の側壁へと流れ、当該側壁及び凹部６１の底部がレジスト６３に被覆された状態となる（図１３）。そしてθ＝９０°の状態のまま、ウエハＷは例えば６００ｒｐｍ以下で回転し、この回転によって凹部６１の側壁に沿うように当該凹部６１の周方向にレジスト６３が流れ、凹部６１の側壁全体がレジスト６３に被覆される。つまり、凹部６１内全体及び凹部６１の外側が、レジスト６３に被覆された状態となる（図１４）。

そして、回転によるウエハＷの周囲の気流により、レジスト６３の乾燥が進行し、ウエハＷの面内全体においてウエハＷの表面の凹凸に沿うようにレジスト膜６４が形成される（図１５）。このレジスト膜６４の膜厚Ｌ３は、例えば５００ｎｍ～１０μｍである。然る後、ウエハＷの回転が停止し、傾斜角度θが０°に戻るようにスピンチャック２１及びカップ３１の傾斜が変更される。つまりウエハＷが水平となる（図１０）。然る後、昇降ピン３５の上昇によって、当該ウエハＷがスピンチャック２１から主搬送機構１４に受け渡される。

このレジスト膜形成モジュール２においては、ウエハＷを水平な状態としてレジスト６３のミストをウエハＷの表面全体に噴霧した後、ウエハＷを傾斜させた状態とし、回転させることで凹部６１内に供給されたレジスト６３を当該凹部６１内で流動させて側壁を当該レジスト６３により被覆することで、凹凸パターンに沿ったレジスト膜６４をウエハＷの表面全体に、パターンの凹部が埋め尽くされることなく、均一性高い膜厚で形成することができる。

ところで上記の処理において、レジストのミストを供給するときのウエハＷの回転数、凹部６１内の側壁を被覆するためにウエハＷを傾斜させて回転させるときのウエハＷの回転数としては、処理を速く完了するためには夫々大きい値とすることが好ましい。しかし、上記のようにレジスト６３の粘度は比較的低いので、各回転数が大きすぎると当該ウエハＷから当該レジスト６３が飛散してしまう。このような観点から、上記の各回転数としては既述のように６００ｒｐｍ以下とすることが好ましい。

また、上記の処理ではウエハＷの中心部上と周端部上との間でレジスト塗布ノズル４１を往復させているが、そのように往復させずに、中心部上及び周端部上の一方から他方への１回の移動によってレジスト６３を供給するようにしてもよい。また、比較的大型のノズルを用いたり、複数のノズルを用いたりすることで、ウエハＷの表面全体にレジスト６３を供給することができれば、レジスト塗布ノズル４１が移動しなくてもよいし、レジスト６３の供給時にウエハＷが回転しなくてもよい。

さらに、レジスト６３のミストを供給するときにウエハＷを水平状態で回転させることには限られず、例えば傾斜角度θが５～３０°でウエハＷを回転させ、その後、側壁がレジスト６３に被覆されるように傾斜角度θをより大きな値、例えば上記のように９０°としてウエハＷを回転させてもよい。ただし、ウエハＷの表面に均一性高い量でレジスト６３を供給してレジスト膜６４の膜厚の均一化を図るために、水平状態のウエハＷにレジスト６３を供給することが好ましい。なお、装置の部品の組み立て誤差や加工精度などに起因して水平面に対して若干の傾き、例えば３°以内の傾きを有する場合も水平であることに含まれる。

上記の基板処理装置１において、レジスト膜形成モジュール２、加熱モジュール１６の順番でのウエハＷの搬送を複数回繰り返し行い、複数層のレジスト膜６４が積層されるように形成されてもよい。図１６は、上記の順番での搬送を２回繰り返して、２層のレジスト膜６４を積層した例を示している。このように搬送を行い、レジスト膜の形成、加熱によるレジスト膜からの溶剤の除去を繰り返し行うことで所望の膜厚を有するようにレジスト膜を成膜することができる。

ところで、上記の例では凹部６１の側壁をレジスト６３で被覆するために傾斜角度θが９０°となるようにウエハＷを傾斜させているが、そのように傾斜角度θを９０°とすることには限られない。ただし、この傾斜角度θが小さすぎると、凹部６１内の側壁がレジスト６３で被覆されない。そこで、傾斜角度θについては２０°以上とする。そして、本明細書ではそのように傾斜角度θが２０°以上であるときに、ウエハＷは傾斜した状態になっているものとする。傾斜した状態とは、水平面に対して傾斜した状態であるという意味である。

なお、傾斜角度θが９０°であるときには、凹部６１の底部に溜まったレジスト６３が当該凹部６１の側壁に供給されることで、側壁がレジスト６３に被覆されると説明したが、傾斜角度θが９０°より小さくなるようにウエハＷを傾けたときには、凹部６１の開口縁部に溜まったレジスト６３が側壁を伝わって凹部６１の底部に向かうため、傾斜角度θが９０°であるときと同様、傾斜した状態でウエハＷを回転させることで、凹部６１の側壁をレジスト６３で被覆することができる。ただし、凹部６１の底部におけるレジスト膜６４の膜厚が大きくなることを防ぐために、当該凹部６１の底部に溜まったレジスト６３が凹部６１の側壁に供給されるようにすることが好ましく、そのために傾斜角度θとしては例えば７０°以上であることが特に好ましい。

ところでカップ３１については、塗布処理時のウエハＷから塗布液の飛散を抑制することができればよいため、ウエハＷと共に傾斜することには限られない。具体的には、例えばカップ３１内にスピンチャック２１、軸部２３、回転機構２２及び傾斜変更機構３７が設けられる構成とし、傾斜変更機構３７によってカップ３１の傾斜は変化せず、カップ３１内におけるウエハＷの傾斜が変化する構成であってもよい。

また、プリウエット用のシンナーについてもレジストと同様の手法でウエハＷに塗布されるようにしてもよい。具体的に述べると、シンナー吐出ノズル５１についてレジスト吐出ノズル４１と同様に、シンナーをミスト化してウエハＷに供給するように構成する。そして、例えば図７で説明したレジスト吐出ノズル４１と同様にシンナー吐出ノズル５１を動作させる。つまり、水平状態で回転するウエハＷに対して、ウエハＷの上方を移動するシンナー吐出ノズル５１からシンナーのミストを吐出する。然る後、図８、図９で説明したように傾斜角度θ＝９０°とした状態でウエハＷを回転させて、凹部６１内にシンナーを行き渡らせるようにプリウエットを行う。このプリウエットの後は、ウエハＷを水平に戻し、図７～図９で説明したようにレジスト６３を塗布してレジスト膜を成膜する。

このようにウエハＷの表面にシンナーのミストを吐出する工程と、ウエハＷの表面に形成される凹部内でシンナーを流動させて当該凹部の側壁に当該シンナーを供給するために、ウエハＷを傾斜した状態で回転させる工程と、を含むようにプリウエットを行うことで、凹部６１内の側壁を含むウエハＷの表面の各部には均一性高くシンナーを供給することができる。そのようにシンナーを供給することで、プリウエット後に形成されるレジスト膜６４の膜厚について、ウエハＷの面内の各部における均一性をより高くすることができ、当該レジスト膜６４によるウエハＷ表面の被覆性をより高くすることができる。なお、これ以降にレジスト膜を成膜するものとして説明する手法についても、プリウエットに適用することができる。従って、ウエハＷにシンナーを供給した後、ウエハＷの傾斜角度を変更する工程を実行することで、シンナーを凹部６１内に行き渡らせてもよい。

レジスト膜形成モジュール２における他の処理例について、図１７、図１８のウエハＷの斜視図、及び図１９、図２０のウエハＷの縦断側面図を参照しながら説明する。先ず、図６、図７で説明したようにプリウエットを行った後、レジスト６３のミストをウエハＷの表面に供給した後、傾斜変更機構３７によりウエハＷの表面が下方に向かうと共に水平になるように当該ウエハＷを傾斜させる。つまり、上記の角度θ＝１８０°となるようにウエハＷを傾斜させる（図１７）。

凹部６１の底部に溜まっていたレジスト６３が重力の作用により下方へ向かう。その際に表面張力の作用によって、レジスト６３は凹部６１の側壁を伝わって凹部６１の開口縁部へと流れ、凹部６１の外側に表面張力によって付着しているレジスト６３の液膜と合わさる（図１９）。そして、ウエハＷが回転し（図１８）、遠心力の作用により、凹部６１の側壁に付着したレジスト６３が当該側壁に沿って移動する。側壁のうちレジスト６３が供給されていなかった箇所が有っても、このレジスト６３の移動により当該箇所にレジスト６３が供給され、側壁全体がレジスト６３で被覆される。そしてウエハＷの回転による気流に曝されてレジスト６３の乾燥が促進され、レジスト膜６４が形成される（図２０）。このように凹部６１の側壁を被覆する際の傾斜角度θとしては１８０°以下の値で設定し得る。

続いて、レジスト膜形成モジュール２の変形例であるレジスト膜形成モジュール７について、図２１の縦断側面図及び図２２の平面図を参照しながら、レジスト膜形成モジュール２との差異点を中心に説明する。このレジスト膜形成モジュール７においては、上記の移動機構４６に基端側が接続されたアーム４５の先端部に昇降機構７１が設けられている。この昇降機構７１によりアーム４５の先端部に設けられた昇降アーム７２が昇降し、昇降アーム７２に既述のレジスト供給ノズル４１が設けられている。このレジスト供給ノズル４１は、その吐出孔４２が、上記の傾斜角度θ＝９０°であるウエハＷの表面、即ち垂直なウエハＷの表面に向かうように側方に開口している。そして、昇降アーム７２の昇降により、当該吐出孔４２は回転するウエハＷの表面側から見て、ウエハＷの直径に沿って移動する。

このレジスト膜形成モジュール７においては、レジスト膜形成モジュール２と同様に図６で説明したように傾斜角度θ＝０°でプリウエットが行われた後、傾斜角度θ＝９０°となり、ウエハＷが回転する。そして、吐出孔４２がウエハＷの中心部に向かう位置と、吐出孔４２が周端部に向かう位置との間で往復移動するようにレジスト供給ノズル４１の昇降が繰り返されると共に、当該吐出孔４２からレジスト６３のミストが吐出される（図２３）。ウエハＷの凹部６１の底部及び凸部に向けてレジスト６３が吐出されているので、これら凹部６１の底部及び凸部にレジスト６３が供給される。そして、凹部６１の底部に供給されたレジスト６３の一部は、重力により凹部６１の側壁に供給される。従って図１３に示した例と同様に、凹部６１内でレジスト６３が流動する。

そしてウエハＷが回転しているため、そのように凹部６１の側壁に供給されたレジスト６３は、当該側壁に沿うように凹部６１の周方向に流れて、図１４で示したように凹部６１の底部及び側壁全体を含むウエハＷの表面がレジスト６３に被覆される。然る後、レジスト供給ノズル４１からのレジスト６３の吐出が停止し、ウエハＷ表面のレジスト６３が乾燥して、図１５に示したようにレジスト膜６４が形成される。

図２４は、レジスト膜形成モジュール２のさらなる変形例であるレジスト膜形成モジュール７４を示しており、レジスト膜形成モジュール２の代わりに、このようなレジスト膜形成モジュール７４を基板処理装置１に設けてもよい。このレジスト膜形成モジュール７４は、傾斜変更機構３７が設けられておらず、レジスト膜形成モジュール７４におけるカップ３１、スピンチャック２１、軸部２３及び回転機構２２は、レジスト膜形成モジュール２において傾斜角度θ＝９０°である状態のカップ３１、スピンチャック２１、軸部２３及び回転機構２２と同様の傾きを持つように構成されている。従って、カップ３１の開口部３０は横方向に開口し、スピンチャック２１の載置面２０は垂直である。

このレジスト膜形成モジュール７４には、昇降ピン３５及び昇降機構３６が設けられておらず、回転機構２２は、水平移動機構７５に接続されている。この水平移動機構７５によりスピンチャック２１は、カップ３１内でウエハＷの処理を行う処理位置（図中に実線で表示している）と、カップ３１の外側で主搬送機構１４に対して後述のようにウエハＷを受け渡すための受け渡し位置（図中に鎖線で表示している）との間で移動することができる。なお、カップ３１内から排液できるように、カップ３１の排液口３２は、カップ３１の開口部３０から見た下方に設けられている。

このレジスト膜形成モジュール７４においては、レジスト膜形成モジュール７と同様に昇降機構７１により、昇降アーム７２に設けられたレジスト供給ノズル４１が昇降し、レジスト膜形成モジュール７と同様にウエハＷの表面全体にレジスト６３の供給が行われる。また、例えばこのレジスト供給ノズル４１にシンナー供給源５２が接続されており、シンナーについてもレジストと同様にレジスト供給ノズル４１でＮ２ガスと混合され、ミストの状態でウエハＷに吐出される。従ってこのレジスト膜形成モジュール７４におけるプリウエットは、ウエハＷの回転中にシンナーを吐出する状態のレジスト供給ノズル４１が、図２３で説明したレジストの供給時と同様に昇降することで行われる。

このレジスト膜形成モジュール７４が設けられる基板処理装置１の主搬送機構１４の一例を、図２５に示している。図中８１はウエハＷの側周を囲む平面視Ｃ字状の本体部である。図中８２はウエハＷの裏面の周縁部を支持する支持部であり、本体部８１の周方向に間隔をおいて複数設けられている。この支持部８２は、平坦面であるウエハＷの載置面を備え、当該載置面にはウエハＷの裏面を吸引して保持するための吸引孔８３が開口している。ウエハＷを載置面に保持する際には吸引孔８３からの吸引が行われ、各モジュールがウエハＷを受け取る際には、吸引孔８３からの吸引が停止する。図中８４は、本体部８１に接続される回転機構であり、水平軸回りに本体部８１を回転させることができる。そして、この回転機構８４は、進退自在且つ垂直軸回りに回転自在に構成される。

処理ブロックＤ２のレジスト膜形成モジュール７４以外の各モジュールに対してウエハＷを受け渡す際には、図２５に示すようにウエハＷを水平に保持できるように支持部８２の載置面が水平となる。そして、レジスト膜形成モジュール７４に対してウエハＷを受け渡す際には、図２６に示すようにウエハＷを垂直に保持できるように支持部８２の載置面が垂直となる。スピンチャック２１が上記の受け渡し位置へと水平移動することで、そのように垂直に保持されたウエハＷの裏面中央部を吸着し、本体部８１とスピンチャック２１との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。スピンチャック２１にウエハＷが受け渡された後は、スピンチャック２１はカップ３１内の処理位置へと移動し、上記のようにプリウエットが行われ、次いでレジスト６３が供給されて、レジスト膜６４が形成される。

また、傾斜した状態でウエハＷを回転させることによって、凹部６１の側壁をレジスト６３で被覆することには限られない。図２７、図２８に示す傾斜方向変更機構８５には軸部２３の下端が接続され、軸部２３の上端はウエハＷの裏面を吸着保持するスピンチャック２１と同様の構成の保持部８６に接続されている。ただし、図２７では保持部８６の表示は省略している。傾斜変更機構８５により、水平面に沿った円Ｒ３を描くように軸部２３の傾斜が変化する。このように円Ｒ３を描く間、ウエハＷの周において下端となる位置が変化するように、傾斜方向変更機構８５は軸部２３が傾く方向を変化させる。つまりウエハＷが傾斜した状態における、当該ウエハＷの傾斜する向きを変化させる。さらに詳しく述べると、ウエハＷが傾斜した状態が維持されたままで、上記の垂直軸Ｒ２に対するウエハＷの中心軸Ｒ１の傾きの方向が変化する。より具体的に説明すると、ウエハＷの周端における互いに等間隔離れた各位置をＰ１～Ｐ４とし、円Ｒ３における互いに異なると共に等間隔離れた各位置をＱ１～Ｑ４とすると、ウエハＷの中心が位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に位置しているときはウエハＷの周端の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が夫々下端となるように傾斜変更機構８５が軸部２３の傾斜を変化させる。

例えば、図６、図７に示したようにプリウエット、レジストのミストの供給を行う際には、傾斜変更機構８５は軸部２３を垂直とし、ウエハＷが水平な状態で処理が行われるようにする。然る後、上記のようにウエハＷの中心が円Ｒ３に沿って移動するようにウエハＷの傾く方向を変化させて、凹部６１の側壁をレジスト６３で被覆し、さらにそのようにウエハＷが移動することによって形成される気流によってレジスト６３を乾燥させて、レジスト膜６４を形成する。このようにウエハＷの傾斜の向きを変更することは、図２８に示すように側方から見たときに鉛直軸に対してウエハＷの中心軸の傾きが変化することになるため、ウエハＷの傾斜角度が変化することに含まれるものとする。

ところで、上記のレジスト膜形成モジュール２において、ウエハＷが水平な状態で例えば図７で説明したようにレジスト６３のミストを供給した後、傾斜変更機構３７によりウエハＷを傾斜させる。つまり、ウエハＷの回転を行わず、傾斜角度の変更を行うようにしてもよい。この傾斜角度の変更により、凹部６３内においてレジスト６３を流動させて、当該凹部６３内を含むウエハＷの表面全体がレジスト６３に被覆されるようにすることができる。また、傾斜した状態のウエハＷにレジスト６３のミストを供給し、その後にウエハＷの傾斜角度を変更することによってレジスト６３を流動させて、凹部６１内を含むウエハＷの表面全体がレジスト６３に被覆されるようにしてもよい。

塗布液としては、レジストに限られることなく、塗布膜として例えば反射防止膜や絶縁膜などを形成するための原料が含まれた薬液であってもよい。また、基板についてもウエハであることには限られず、フラットパネルディスプレイ用基板、太陽電池用の基板、プリント基板等の各種の基板を用いることができる。また、本発明は上記した実施例には限られず、各実施例は互いに組み合わせることができるし、適宜変更してもよい。

Ｗウエハ
１基板処理装置
１０制御部
２レジスト膜形成モジュール
２１スピンチャック
２２回転機構
３１カップ
３７傾斜変更機構
４１レジスト供給ノズル

Claims

表面に凹凸パターンが形成された基板を基板保持部に保持する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に塗布液のミストを吐出する吐出工程と、
前記凹凸パターンをなす凹部内で前記塗布液を流動させて当該凹部の側壁を当該塗布液で被覆するために、前記基板を傾斜した状態で回転させるか、あるいは前記基板の傾斜角度を変更する被覆工程と、
前記塗布液を乾燥させて塗布膜を形成する工程と、
を備え、
前記被覆工程は、前記基板を傾斜した状態で回転させる工程であることを特徴とする塗布膜形成方法。
前記吐出工程は、傾斜した状態で回転する前記基板に前記ミストを吐出する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成方法。
前記被覆工程は、前記吐出工程が行われるときよりも傾斜が大きい状態で前記基板を回転させる工程を含むことを特徴とする請求項２記載の塗布膜形成方法。
前記吐出工程は、水平な状態の基板に前記ミストを吐出する工程であることを特徴とする請求項３記載の塗布膜形成方法。
表面に凹凸パターンが形成された基板を基板保持部に保持する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に塗布液のミストを吐出する吐出工程と、
前記凹凸パターンをなす凹部内で前記塗布液を流動させて当該凹部の側壁を当該塗布液で被覆するために、前記基板を傾斜した状態で回転させるか、あるいは前記基板の傾斜角度を変更する被覆工程と、
前記塗布液を乾燥させて塗布膜を形成する工程と、
を備え、
前記被覆工程は基板の傾斜角度を変更する工程であり、
当該基板の傾斜の向きを変更する工程を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。
表面に凹凸パターンが形成された基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板の表面に、乾燥して塗布膜を形成するための塗布液のミストを吐出する塗布液吐出ノズルと、
前記凹凸パターンを形成する凹部内で前記塗布液を流動させて当該凹部の側壁を当該塗布液で被覆するために設けられる、前記基板を傾斜した状態で回転させる回転機構及び基板の傾斜角度を変更する傾斜変更機構と、
を備え、
前記傾斜変更機構は、回転可能な前記基板の傾斜角度を変更するように構成され、
前記基板への前記ミストの供給後は、当該基板への前記ミストの供給中よりも傾斜が大きい状態で前記基板を回転させるように制御信号を出力する制御部を備える塗布膜形成装置。
前記塗布液吐出ノズルは、前記回転機構により傾斜した状態で回転する基板に前記ミストを供給するために、側方に開口した吐出孔を備えることを特徴とする請求項６記載の塗布膜形成装置。
前記ミストの供給中において、前記基板は水平な状態であることを特徴とする請求項６または７記載の塗布膜形成装置。
前記傾斜変更機構が設けられ、
当該傾斜変更機構は、基板の傾斜の向きを変更することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。