JP7261970B2 - 回転塗布装置及び回転塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗布液を加工対象物に塗布する塗布装置に関し、特に半導体ウェハのような平板状の加工対象物を回転させながら塗布液を塗布する回転塗布装置及び回転塗布方法に関する。

半導体の製造では各種の膜をウェハの表面上に形成しつつ、ウェハを加工している。例えば、露光時にはウェハの表面にレジスト膜を形成したり、グルービング（溝加工）の際にはデバイス層を保護する保護膜を形成したりする。これらの膜を形成するために、種々の塗布装置が用いられているが、その１つとして回転塗布装置がある。この回転塗布装置では、加工対象物の表面の中心付近に塗布液を供給し、その加工対象物の中心軸を回転軸として加工対象物を回転させることにより、遠心力を用いて塗布液を加工対象物の表面全体に塗布している。

このような回転塗布装置について、塗布膜の膜厚分布を制御するための加熱機構が従来から提案されている。特許文献１は、基板を載置する真空チャック内に複数の温調ラインを備える回転塗布装置を開示する。複数の温調ラインは真空チャックの中心を中心とする同心円状に設けられており、各々の温調ラインの温度は個別に制御可能である。各々の温調ラインの温度を適宜調整することにより、特許文献１の回転塗布装置は、径方向に所望の膜厚分布を有する膜を形成することを可能とする。

特開平８－２９３４６０号公報

ところで、特許文献１の回転塗布装置では、温調ラインで真空チャックを所定の温度分布にした後に、基板を真空チャックの上に載置して基板の温度を真空チャックの温度分布と同一にしている。その後、所定の温度分布になった基板上に塗布液を塗布している。特許文献１はテーブルの回転中に生じるテーブル上の位置の違いによる塗布液の乾燥速度の違いについては何ら考慮されていない。そのため、特許文献１の回転塗布装置では品質が安定した膜を形成することが困難であるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、品質が安定した膜を効率的に形成することが可能な回転塗布装置及び回転塗布方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係わる回転塗布装置は、加工対象物を載置するテーブルと、テーブルを回転させるテーブル回転装置と、テーブルと対向して設けられ、気体と混合された微粒子状の塗布液を散布する二流体混合ノズルと、テーブルを加熱する加熱装置と、テーブルの中心からの距離に応じて加熱温度を変化させるように加熱装置を制御する加熱温度制御部と、を備える。

第１の態様に係わる回転塗布装置では、塗布液の散布とテーブルの加熱とを並列的に行うことができるため、塗布液の散布中に塗布液の乾燥を促進し、膜の形成処理の効率を向上させることができる。更に、テーブルの回転中に生じるテーブルの外周付近とテーブルの中央付近とでの塗布液の乾燥速度の違いを抑制するように、加熱温度制御部はテーブルの中心からの距離に応じて加熱温度を変化させている。これにより、加工対象物全体での塗布液の乾燥速度を均一化させ、形成される膜の品質を安定させることができる。

好ましくは、加熱温度制御部は、前記加熱温度がテーブルの中心から外周方向へ温度勾配を持つように加熱装置を制御する。例えば、テーブルの回転中では、周速度は、テーブルの中心で最も遅くなり、テーブルの中心からの距離が大きくなるほど速くなり、テーブルの周辺部で最も速くなる。テーブルの周速度が速いほどテーブルの回転に伴う風が強くなり、この風が強いほど塗布液の乾燥がより促進される。この周速度の違いによって生じる塗布液の乾燥速度の違いを抑制するように、加熱温度制御部はテーブルの外周付近の加熱温度を中央付近よりも低くするよう加熱温度分布（温度勾配）を制御する。

好ましくは、加熱装置はペルチェ素子である。

また、好ましくは、加熱装置はテーブルから離隔して設けられる。これにより、装置の保守性を向上させることができる。

また、テーブルの回転とノズルの移動とを併用して塗布液を散布するため、遠心力を用いて塗布液を拡散させている従来技術よりもテーブルの回転速度を低くすることができ、ひいては、テー加工対象物の表面上からの塗布液の飛散を低減することができる。

加えて、微細な粒子状の塗布液が散布されるため、塗布液を液滴として滴下する場合と比べて塗布液の乾燥時間を短縮させることができる。

好ましくは、テーブルの回転速度（回転数）は約５００ｒｐｍ未満であり、より好ましくはテーブルの回転速度は約１００から約３００ｒｐｍである。また、好ましくはノズルの揺動速度（角速度）は、数ｒｐｍである。

好ましくは、二流体混合ノズルは、気体及び塗布液の流量を制御するノズル制御部を備える。

好ましくは、回転塗布装置はテーブルの回転動作と、ノズルの移動とを交互に繰り返し行うように、テーブル回転装置及びノズル移動装置を制御する制御部を更に備える。又は、好ましくは、回転塗布装置はテーブルの回転動作と、ノズルの移動とを並列的に（同時に）行うように、テーブル回転装置及びノズル移動装置を制御する制御部を更に備える。

回転塗布装置はテーブルの回転動作とノズルの移動とを並列的に行う場合、好ましくは、制御部はテーブルの径方向におけるノズルの位置に応じてテーブルの回転速度を変化させる。あるいは、テーブルの回転速度を制御（変更）する代わりに、制御部はテーブルの径方向におけるノズルの位置に応じてノズルの移動速度を制御（変更）することにしてもよい。

回転塗布装置はテーブルの回転動作とノズルの移動とを並列的に行う場合、塗布液の散布中にノズルの揺動又は移動によりテーブルの径方向におけるノズルの位置が変化するため、制御部は、ノズルの位置に応じてノズルとテーブルとの相対速度が大きく変化しないようにテーブルの回転速度又はノズルの移動速度を制御（変更）する。これにより、塗布液が不均一に散布されることを抑制する。

ここで、ノズルを固定した状態でテーブル回転装置によりテーブルを回転させつつ、ノズルから塗布液を散布させる動作を、ノズルの位置を変えて複数回行うこととしてもよい。この場合、テーブルの径方向におけるノズルの位置に応じてテーブルの回転速度を変化させる必要はない。

上記目的を達成するために、本発明の第２の態様に係わる回転塗布方法は、テーブルを回転させている状態で、テーブルと対向して設けられた二流体混合ノズルから微粒子状の塗布液を散布する散布工程と、テーブルの上方で二流体混合ノズルを移動させるノズル移動工程と、テーブルの中心からの距離に応じて加熱温度を変化させるようにテーブルを加熱する加熱工程であって、散布工程と並列的に行われる加工工程と、を含む。

ここで、散布工程とノズル移動工程とを交互に繰り返し行うことにしてもよいし、散布工程とノズル移動工程とを並列的に行うことにしてもよい。

第２の態様に係わる回転塗布方法によっても、第１の態様に係わる回転塗布装置と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、塗布液の塗布とテーブルの加熱とを並列的に行うことにより膜を形成効率を向上させることができる。更に、塗布中における加熱装置の加熱温度分布を適切に制御することにより品質が安定した膜を形成することが可能となる。

回転塗布装置の概略構成を示す平面図 回転塗布装置の概略構成を示す正面図 ノズルの付近の構成図 テーブルの上方から見たアームの動作の説明図 ノズル揺動装置の機能ブロック図 テーブルの中心からの距離とテーブルの周速度との関係、及び、テーブルの中心からの距離と加熱温度との関係を示すグラフ 第２実施形態に係わる回転塗布装置におけるノズルの動きを説明する図 第３実施形態に係わる回転塗布装置におけるノズルの動きを説明する図

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、例として加工対象物（ワーク）をウェハとするが、加工対象物を限定する趣旨ではない。

＜第１実施形態＞
図１及び図２は第１実施形態に係る回転塗布装置１０の概略構成を示す平面図及び正面図である。図２において、内部構造を説明するために、テーブル１４の付近は部分的に概略断面図で示している。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は互いに直交する方向であり、Ｘ軸方向は水平方向、Ｙ軸方向はＸ軸方向に直交する水平方向、Ｚ軸方向は上下方向（鉛直方向）である。

図１及び図２に示す回転塗布装置１０は、テーブル１４と、ノズル２２と、アーム２５と、ノズル揺動装置（ノズル移動装置）２０と、テーブル回転装置３０と、加熱装置（ヒータ）４０と、加熱温度制御部４１とを備える。

ウェハ１２は平板状（円板状）であり、ウェハ１２の中心がテーブルの中心とほぼ一致するように、ウェハ１２はテーブル１４上に載置される。テーブル１４は水平方向に平行であり、不図示の吸引装置を用いてウェハ１２を吸着保持する。テーブル回転装置３０は、不図示のモータを用いて、テーブル１４の中心を通りテーブル１４面に垂直な（Ｚ軸に平行な）回転軸を中心にしてテーブル１４を回転させる。

ノズル２２は、塗布液を吐出する吐出口を有し、テーブル１４（ウェハ１２）に対向するように配置される。ノズル２２は、気体と塗布液とを混合して散布する二流体混合ノズルであり、気体と混合された塗布液をテーブル１４に向かって散布する。塗布液の吐出量は、例えば、数ｍｌ／ｍｉｎ程度である。

塗布液は半導体の製造段階に応じて適宜選択される。塗布液として例えば、露光時にはレジスト膜を形成するためのレジスト液、グルービング時には保護膜を形成するためのコート剤等が挙げられる。気体は、塗布液との反応性が低いものが適宜選択される。例えば、塗布液がコート剤である場合、好ましくは、気体は窒素である。ノズル２２の周辺の構成について詳しくは後述する。

アーム２５の一方端にはノズル２２が固定され、アーム２５の他方端はノズル揺動装置２０のアーム回転軸２６に接続される。好ましくは、アーム２５は、ノズル２２がテーブル１４の中心の上方を通過することができる長さを有する。図１及び図２ではアーム２５はＸ軸方向及びＹ軸方向に対して傾斜した位置に配置されているが、この例に限らない。回転塗布装置１０を構成する各部の位置関係や空きスペースに応じてアーム２５の位置は適宜決定される。

アーム回転軸２６はＺ軸方向に延びる柱状であり、アーム２５を略水平に支持する。ノズル揺動装置２０はアーム回転軸２６を中心にアーム２５を揺動（回動）させることにより、テーブル１４の上方でＸ－Ｙ平面上で円弧を描くようにノズル２２を揺動させる（振り子運動させる）。アーム２５の揺動速度（角速度）は、例えば数ｒｐｍである。

ノズル２２が揺動する角度範囲（円弧の中心角）は、少なくとも、ノズル２２がテーブル１４の外周とテーブル１４の中心との間を移動することができる大きさであることが望ましい。ノズル２２が揺動する角度範囲について詳しくは後述する。

加熱装置４０はテーブル１４と対応する形状（略同形状）を有し、テーブル１４の下方からウェハ１２を加熱する。加熱装置４０は、熱電変換方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式、ランプ加熱方式等の任意の方式を用いることが可能である。好ましくは、加熱装置４０は熱電変換素子を用いた熱電変換方式を用いる。より好ましくは、加熱装置４０はペルチェ素子（サーモ・モジュールともいう）である。

加熱装置４０はテーブル１４とは別体として設けられる。好ましくは、加熱装置４０はテーブル１４の下方に、テーブル１４から離隔して設けられる。加熱装置４０をテーブル１４とは別体とすることにより、回転塗布装置１０の保守が容易になる。回転塗布装置１０では、塗布液の散布（塗布）と加熱乾燥とを並列的に（同時に）行うことができる。

加熱温度制御部４１はプロセッサを用いて実現される。加熱温度制御部４１は、テーブル１４の径方向の温度分布を測定する温度測定部（不図示）、ＲＯＭ（Read Only Memory）（不図示）、ＲＡＭ（Random Access Memory）（不図示）、及び入出力インターフェース（不図示）等を備える。

加熱温度制御部４１において、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがＲＡＭに展開され、ＲＡＭに展開されたプログラムがプロセッサによって実行されることにより、入出力インターフェースを介して各種の演算処理や制御処理が実行される。

温度測定部（温度センサ）として、任意の温度測定方式を用いることが可能である。温度測定部として、例えば、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体（ＲＴＤ：Resistance Temperature Detector）等が挙げられるが、この例に限らない。温度測定方式については広く知られているため、説明を省略する。

加熱温度制御部４１は、温度測定部によって測定された温度分布に基づいて、テーブル１４が径方向において所定の温度分布を持つように加熱装置４０を制御する。テーブル１４の温度の高さは入出力インターフェースを介してユーザから指示された塗布剤の種類に応じて適宜設定される。加熱温度制御部４１によるテーブル１４の径方向における温度分布の制御について詳しくは後述する。

図３は、ノズル２２の周辺の構成の概要図である。図３では概略的にノズル２２の断面が示されている。ノズル２２は、塗布液供給路２３と気体供給路２４とに接続される。塗布液供給路２３は流量制御弁１５及び塗布液タンク１６を備え、塗布液をノズル２２に供給する。気体供給路２４は流量制御弁１７、気体タンク１８及び不図示のコンプレッサを備え、気体をノズル２２に圧送する。圧送された気体とノズル２２内で混合されて微細な粒子状になった塗布液は、テーブル１４（ウェハ１２）に向かって散布される。

ノズル制御部２１は、入出力インターフェース（不図示）を介して入力されたユーザの指示に基づいて塗布液供給路２３及び気体供給路２４に各々設けられた流量制御弁１５及び１７の開度を調節することにより、ノズル２２に供給する塗布液及び気体の流量を制御する。ノズル制御部２１は、例えばプロセッサによって実現される。

なお、このノズル２２は塗布液を液滴として滴下（吐出）することも可能であるため、本実施形態の回転塗布装置１０を従来の回転塗布装置と同様に用いることが可能である。

次に、ノズル２２の揺動運動について図４を用いて説明する。回転塗布装置１０では、テーブル１４（ウェハ１２）を回転させながらノズル２２を揺動させて、塗布液をウェハ１２の表面に散布する。例えば、ノズル２２がテーブル１４の中心の直上にある場合にアーム２５がＸ軸に対して４５°傾斜するように配置されてもよい。当然ながら、ノズル揺動装置２０の配置はこの例に限定されない。

図４に示すように、ノズル２２がテーブル１４の中心の直上に位置する場合のアーム２５の角度を０（ゼロ）°とし、アーム２５を時計回りに回転させる場合を正方向（＋方向）とすると、アーム２５（ノズル２２）は、角度０（ゼロ）°を中心に正方向及び負方向の両方向に所定角度だけ揺動可能であることが望ましい。この所定角度は、アーム回転軸２６とテーブル１４との幾何学的配置によって決めることができる。具体的には、この所定角度は、ノズル２２が正方向に揺動することでテーブル１４（ウェハ１２）の一方側の外周に到達し、負方向に揺動することでテーブル１４（ウェハ１２）の他方側の外周に到達することができるような大きさである。

ウェハ１２の大きさがテーブル１４の大きさと比べて小さい場合、塗布液を散布する際にアーム２５（ノズル２２）が揺動する角度範囲をウェハ１２の大きさに合わせて適宜小さくしてもよい。例えば、ノズル２２がテーブル１４の中心の直上にある場合にアーム２５がＸ軸に対して４５°傾斜するように配置されているとすると、アーム２５が揺動する角度範囲は正方向及び負方向にそれぞれ２６°にしてもよい。

ノズル２２の揺動は任意のノズルの位置から開始することができる。例えば、ノズル２２がテーブル１４（ウェハ１２）の中心付近（アーム２５の角度が０°）にある状態からノズル２２の揺動運動を開始してもよい。また、例えば、ノズル２２がテーブル１４（ウェハ１２）の外周付近にある状態からノズル２２の揺動運動を開始してもよい。

図５はノズル揺動装置２０の機能ブロック図である。ノズル揺動装置２０は、アーム角度検出部（アーム揺動速度検出部）２７、テーブル回転制御部２８、ノズル揺動制御部２９及びモータ（不図示）を備える。

アーム角度検出部２７はアーム回転軸２６の回転角度を検出することによりアーム２５の角度位置を検出する回転角度検出器（回転角度センサ）である。アーム角度検出部２７として任意の回転角度検出器を用いることが可能である。回転角度検出器として、例えばロータリーエンコーダやポテンショメータが挙げられるが、この例に限らない。回転角度検出器については広く知られているため、説明を省略する。アーム角度検出部２７により、テーブル１４の径方向におけるノズル２２の現在の位置及びアーム２５の揺動速度を検出することができる。

テーブル回転制御部２８及びノズル揺動制御部２９はプロセッサを用いて実現される。図５では機能に応じてテーブル回転制御部２８及びノズル揺動制御部２９に分けて示しているが、実際は、１つのプロセッサで実現することも可能である。テーブル回転制御部２８及びノズル揺動制御部２９は、ＲＯＭ（Read Only Memory）（不図示）、ＲＡＭ（Random Access Memory）（不図示）、及び入出力インターフェース（不図示）等を備える。テーブル回転制御部２８及びノズル揺動制御部２９では、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがＲＡＭに展開され、ＲＡＭに展開されたプログラムがプロセッサによって実行されることにより、入出力インターフェースを介して各種の演算処理や制御処理が実行される。

テーブル回転制御部２８は、アーム角度検出部２７により検出されたアーム２５の角度位置に応じてテーブル１４の回転速度を決定し、決定した回転速度でテーブル１４を回転させるようにテーブル回転装置３０を制御する。テーブル１４の回転速度の制御について詳しくは後述する。

ノズル揺動制御部２９は、不図示の入出力インターフェースを介して入力されたユーザの指示に基づいて所定の揺動速度でアーム２５を揺動させるように、モータを用いてアーム回転軸２６を回転させる。

このように、回転塗布装置１０ではノズル２２を用いて微粒子状の塗布液を散布するため、塗布液の乾燥時間を短縮できる。この乾燥時間を一層短縮するために回転塗布装置１０は加熱装置４０を備える。

続いて、加熱温度制御部４１による加熱装置４０の制御について図６を用いて説明する。図６の上段はテーブル１４の径方向の位置とテーブル１４の周速度との関係（テーブル１４の径方向における周速度分布）を概念的に示すグラフであり、図６の下段はテーブル１４の径方向の位置と加熱装置４０の加熱温度との関係（テーブル１４の径方向における加熱温度分布）を概念的に示すグラフである。

図６において横軸の中央はテーブル１４の中心に対応し、横軸の両端はテーブル１４の直径方向の両端（外周）に対応する。また、図６において縦軸の目盛は周速度及び温度の変化を示すために参考として付しているものであり、実際の周速度及び温度の値を示すものではない。

テーブル１４の周速度は、テーブル１４の中心で最も遅くなり、テーブル１４の中心からの距離が大きくなるほど速くなり、テーブル１４の周辺部で最も速くなる。そのため、図６の上段に示すように、テーブル１４の径方向における周速度分布は略Ｖ字形状となる。

テーブル１４の回転中においてテーブル１４の周速度が速いほどテーブル１４の回転に伴う風は強くなり、その風が強いほどウェハ１２の表面上の塗布液の乾燥がより促進される。そのため、周速度が遅いテーブル１４（ウェハ１２）の中央付近での塗布液の乾燥速度は、周速度が速いテーブル１４（ウェハ１２）の外周付近での乾燥速度よりも遅くなる。

このようなテーブル１４の径方向における乾燥速度の違いを抑制するように、加熱温度制御部４１は、テーブル１４の中央付近における加熱温度をテーブル１４の外周付近における加熱温度よりも高くするように、加熱装置４０を制御する。この結果、図６の下段に示すように、テーブル１４の径方向における加熱温度分布は略逆Ｖ字形状となる。

なお、塗布液の種類及びテーブル１４の回転速度に応じて加熱装置４０の温度は適宜設定されるが、テーブル１４の径方向における加熱装置４０の加熱温度分布の形状はほぼ変わらない。

このように、本実施形態によれば、テーブル１４の回転中に生じるテーブル１４の中心からの距離の違いによる塗布液の乾燥速度の違いを抑制するように、テーブル１４の径方向における加熱温度分布を制御している。これにより、ウェハ１２全体での塗布液の乾燥速度を均一化させ、形成される膜の品質を安定させることができる。

また、本実施形態の回転塗布装置では、上記制御により１μｍから３μｍ程度の厚さの膜を良好に短時間で形成できる。ウェハ１２の表面上に形成した膜の上へ更に塗布液を繰り返し散布することにより、膜の厚さを正確に制御しながら、例えば、５μｍ以上から数十μｍ程度の大きな厚みを有する膜を短時間かつ低コストで形成することができる。

従来、大きな厚みを有する膜を形成する場合、塗布膜の塗布後に乾燥処理を行っており、この乾燥処理が自然乾燥による場合には多くの時間を要していた。乾燥時間を短縮するためには別途ベーキング機能を設ける必要があった。一方、本実施形態の回転塗布装置１０ではノズル２２による微粒子状の塗布液の散布と加熱とを用いて乾燥時間を短縮しているため、別途ベーキング機能を設ける必要がない。したがって、低い設備導入コストで良好に大きな厚みを有する膜を形成することができる。この場合、塗布液の散布と加熱による乾燥促進とを並行的に行うことによる膜の形成処理の効率の向上は一層顕著となる。当然ながら、塗布液の乾燥をさらに一層促進させるために、ベーキング機能等を別途追加することも可能である。

続いて、塗布液の散布中におけるテーブル１４の回転速度とノズル２２の揺動速度について説明する。本実施形態では塗布液をウェハ１２の表面に散布する際に、テーブル１４を回転させながらノズル２２を揺動させている。塗布液の散布中にノズル２２の揺動によりノズル２２とテーブル１４の中心との距離が変化するため、テーブル１４とノズル２２との相対速度もそれに応じて変化する。

そこで、ノズル２２とテーブル１４との相対速度が大きく変化しないようにする、あるいは、ほぼ一定にするために、テーブル回転制御部２８が、テーブル１４の径方向におけるノズル２２の位置に応じてテーブル１４の回転速度を変化させるようにテーブル回転装置３０を制御することにしてもよい。

具体的には、例えば、テーブル１４の周速度はテーブル１４の中心から外周に向かうほど速くなるため、散布中にノズル２２がテーブル１４の中央付近に移動した時と比べて、ノズル２２がテーブル１４の外周付近に移動した時の方がノズル２２とテーブル１４との相対速度が速くなる。ノズル２２とテーブル１４との相対速度が速くなるほど、ウェハ１２の表面上に散布される塗布液の量は少なくなる（疎になる）。

そのため、テーブル回転制御部２８は、ノズル２２がテーブル１４（ウェハ１２）の中心付近にある場合に比べて、ノズル２２がテーブル１４の外周付近にある場合にはテーブル１４の回転速度が遅くなるように、テーブル１４の回転速度を変更する。

これにより、回転塗布装置１０は、ウェハ１２の表面上への塗布液散布の均一性を向上させることができる。このテーブル回転制御部２８によるテーブル１４の回転速度の制御は予め、制御プログラムとしてＲＯＭに記憶されることにしてもよい。

なお、本実施形態ではテーブル１４の回転速度を変更する場合について説明するが、テーブル１４の回転速度を変更する代わりに、ノズル２２の揺動速度を変更することにしてもよい。

この場合、塗布液の散布が不均一になることを抑制するために、ノズル揺動制御部２９は、ノズル２２がテーブル１４（ウェハ１２）の中心付近にある場合に比べて、ノズル２２がテーブル１４の外周付近にある場合にはノズル２２の揺動速度が遅くなるように（あるいはほぼ０（ゼロ）になるように）、ノズル２２の揺動速度を変更する。

従来の回転塗布装置ではウェハ１２上に液滴として滴下された塗布液をウェハ１２の表面全体に拡散させることができる遠心力を得られるようにテーブル１４の回転速度を大きくする必要があった。具体的には、従来の回転塗布装置ではテーブル１４の回転速度は５００ｒｐｍから２０００ｒｐｍの範囲であり、多くの場合、１０００から１５００ｒｐｍほどであった。

一方、本実施形態では、テーブル１４を回転させている状態でノズル２２を揺動させることによって塗布液をウェハ１２の表面に散布しているため、テーブル１４の回転速度を従来よりも低くすることができる。具体的には、本実施形態ではテーブル１４の回転速度は約５００ｒｐｍ未満であり、好ましくはテーブル１４の回転速度は１００から３００ｒｐｍ程度である。このテーブル１４の回転速度は従来の回転塗布装置と比べて遅い。

更に、本実施形態では二流体混合ノズルで気体と混合された微細な粒子状の塗布液を散布している。これにより、塗布液を滴下していた従来技術と比べて、塗布液の乾燥時間を短縮させることができる。

続いて、塗布液の塗布中（散布中）にノズル２２とテーブル１４との相対速度が大きく変化しないようにするためにテーブル回転制御部２８がテーブル１４の回転速度を変化させる場合における、加熱温度制御部４１による加熱装置４０の制御について図６を用いて説明する。

テーブル回転制御部２８がテーブル１４の径方向におけるノズル２２の位置に応じてテーブル１４の回転速度（回転数）を変更する場合、塗布液の散布中、テーブル１４の回転速度の変化に応じてテーブル１４の周速度も変化する。そのため、図６の上段に示す周速度のグラフも変化する。しかし、たとえテーブル１４の回転速度（回転数）を変更しても、テーブル１４の最高周速度（図６の上段におけるＶ字形状の高さ）が変化するだけであり、テーブル１４全体でみた径方向における周速度の分布の形状はほぼ変わらない。

つまり、テーブル１４の回転速度が速くなる場合、テーブル１４の周速度分布は図６の上段において一点鎖線で示すグラフになり、テーブル１４の回転速度が遅くなる場合、テーブル１４の周速度分布は図６の上段において点線で示すグラフになる。いずれのグラフもテーブル１４の中心で最も周速度が遅くなり、テーブル１４の外周に向かうほど周速度が速くなる略Ｖ字形状である。

そのため、塗布中にテーブル回転制御部２８がテーブル１４の回転速度を上下させる場合にも、周速度分布に起因するテーブル１４の径方向における乾燥速度の差が生じうる。

加熱温度制御部４１は、乾燥速度の違いを抑制するように、テーブル１４の中央付近における加熱温度をテーブル１４の外周付近における加熱温度よりも高くする温度制御を行うため、テーブル１４の径方向における加熱温度分布は図６の下段に示すような略逆Ｖ字形状となる。よって、塗布中にテーブル回転制御部２８がテーブル１４の回転速度を変化させる場合であっても、加熱温度制御部４１による加熱装置４０の制御はほぼ変わらない。

＜第２実施形態＞
第１実施形態ではノズル揺動装置２０によりノズル２２が揺動される場合について説明した。第２実施形態ではノズル２２の動きの他の例について説明する。第２実施形態の回転塗布装置の構成は第１実施形態と同じであるため、構成についての説明は省略する。

図７は第２実施形態に係わる回転塗布装置におけるノズル２２の動きを説明する図である。第２実施形態では、まずノズル２２の位置をテーブル１４の中心付近に固定した状態で、ノズル２２から塗布液を散布しつつ、テーブル回転制御部２８はテーブル回転装置３０にテーブル１４を１周回転させる。テーブル１４の回転速度は第１実施形態と同程度である。テーブル１４を１周回転させ、その位置での塗布液の散布が終了した後、テーブル回転制御部２８はテーブル１４の回転を一旦停止する。

続いて、テーブル１４の回転が停止している状態でノズル揺動装置２０はアーム２５を数°移動（回動）させることにより、テーブル１４の径方向におけるノズル２２の位置を変更させる。その後、ノズル２２の位置を固定した状態でノズル２２から塗布液を散布しつつ、テーブル回転制御部２８はテーブル回転装置３０にテーブル１４を１周回転させる。

この動作をノズル２２の位置がテーブル１４の外周付近に至るまで繰り返すことにより、ウェハ１２の表面の全体に塗布液を散布する。図７において太い実線で示すように、第２実施形態ではウェハ１２に塗布される塗布液の塗布軌跡はテーブル１４の中心を中心とする同心円を描く。

図４に示す装置構成例を用いてより詳しく説明すると、第２実施形態においてノズル２２が移動する範囲は、テーブル１４の中心（アーム２５の角度が０（ゼロ）°）から始まり、負方向（又は正方向）にノズルが所定角度（例として２６°）だけ回転（回動）してテーブル１４（ウェハ１２）の外周に至るまでである。

第１実施形態と同様に、第２実施形態でも、ウェハ１２の大きさがテーブル１４と比べて小さい場合、実際に塗布液を散布する際にノズル２２が移動する角度範囲をウェハ１２の大きさに合わせて小さくしてもよい。

また、ノズル２２をテーブル１４の中心付近からテーブル１４の外周付近まで移動させる場合について説明したが、ノズル２２をテーブル１４の外周付近からテーブル１４の中心付近まで移動させることにしてもよい。

第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、塗布液の飛散の低減及び塗布液の乾燥時間の短縮を実現することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態ではノズル２２の動きの更なる他の例について説明する。第３実施形態の回転塗布装置の構成は第１実施形態と同じであるため、構成についての説明は省略する。

図８は第３実施形態に係わる回転塗布装置におけるノズル２２の動きを説明する図である。第３実施形態では、テーブル１４を回転させている状態でノズル２２の位置をテーブル１４の中心付近からテーブル１４の外周に向かってアーム２５を移動（回動）させながら塗布液をウェハ１２の表面に散布する。テーブル１４の回転速度及びアーム２５の移動速度は第１実施形態と同程度である。第３実施形態では、図８において太い実線で示すように、ウェハ１２に塗布される塗布液の塗布軌跡はテーブル１４の中心からテーブル１４の外周に向かう渦巻（スパイラル）を描く。

本実施形態では第１実施形態と同様に、塗布液をウェハ１２の表面に散布する際に、テーブル１４の回転をさせながらノズル２２を移動させる。そのため、テーブル１４とノズル２２との相対速度が大きく変化しないようにするために（ほぼ一定にするために）、テーブル回転制御部２８は、テーブル１４の径方向におけるノズル２２の位置に応じてテーブル１４の回転速度を変化させるようにテーブル回転装置３０を制御する。

ノズル２２が移動する範囲は、第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。

また、ノズル２２をテーブル１４の中心付近からテーブル１４の外周付近まで移動させる場合について説明したが、ノズル２２をテーブル１４の外周付近からテーブル１４の中心付近まで移動させることにしてもよい。

第３実施形態でも、第１実施形態と同様に、塗布液の飛散の低減及び塗布液の乾燥時間の短縮、を実現することができる。

＜変形例＞
上記において、加熱温度制御部４１はテーブル１４の外周付近の加熱温度を中央付近よりも低くするように加熱温度分布（温度勾配）を制御する場合について説明している。しかし、加熱温度分布はこれらの例に限定されない。例えば、加熱温度制御部４１はテーブル１４の外周付近の加熱温度を中央付近よりも高くするように加熱温度分布（温度勾配）を制御してもよい。外周に向かうほど膜厚が大きくなるように中心よりも外周付近に塗布液を多く塗布する場合、このように加熱温度分布（温度勾配）を制御することにより、テーブル１４の中心付近と外周付近とでの塗布液の乾燥速度の違いを抑制することが可能である。

＜効果＞
以上説明したように、各実施形態に係わる回転塗布装置１０では、テーブル１４の回転中に生じるウェハ１２の外周付近とウェハ１２の中央付近とでの塗布液の乾燥速度の違いを抑制するようにテーブル１４（ウェハ１２）の径方向における加熱温度分布を制御している。これにより、ウェハ１２全体での塗布液の乾燥速度を均一化させ、形成される膜の品質を安定させることができる。

また、塗布液の散布とテーブル１４の加熱とを並列的に行うことができるため、膜の形成処理の効率を向上させることができる。

回転塗布装置１０では、微細な粒子状の塗布液がウェハ１２の表面に散布されるため、塗布液を液滴として滴下する場合と比べて塗布液の乾燥時間を短縮させることができる。

回転塗布装置１０を用いてウェハ１２の表面上に塗布液を繰り返して散布することにより、厚みを正確に制御しつつ、５μｍからそれ以上の数十μｍ程度の厚みを有する膜を効率よく形成することができる。低い設備導入コストで厚みの大きい膜を良好に形成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…回転塗布装置、１２…ウェハ、１４…テーブル、１５，１７…流量制御弁、１６…塗布液タンク、１８…気体タンク、２０…ノズル揺動装置、２１…ノズル制御部、２２…ノズル、２３…塗布液供給路、２４…気体供給路、２５…アーム、２６…アーム回転軸、２７…アーム角度検出部、２８…テーブル回転制御部、２９…揺動制御部、３０…テーブル回転装置、４０…加熱装置、４１…加熱温度制御部

Claims (9)

1. 加工対象物を載置するテーブルと、
   前記テーブルを回転させるテーブル回転装置と、
   前記テーブルと対向して設けられ、気体と混合された微粒子状の塗布液を散布する二流体混合ノズルと、
   前記テーブルの上方で前記二流体混合ノズルを移動させるノズル移動装置と、
   前記テーブルを加熱する加熱装置と、
   前記テーブルの中心からの距離に応じて加熱温度を変化させるように前記加熱装置を制御する加熱温度制御部と、
   を備え、
   前記加熱温度制御部は、前記テーブルの外周付近の前記加熱温度を前記テーブルの中心付近の前記加熱温度よりも低くするような温度勾配を持つように前記加熱装置を制御する回転塗布装置。
2. 前記加熱装置はペルチェ素子である、請求項１に記載の回転塗布装置。
3. 前記加熱装置は、前記テーブルの下方に前記テーブルから離隔して設けられる、請求項１又は２に記載の回転塗布装置。
4. 前記気体及び前記塗布液の流量を制御するノズル制御部を更に備える請求項１から３のいずれか１項に記載の回転塗布装置。
5. 前記テーブルの回転動作と、前記二流体混合ノズルの移動とを交互に繰り返し行うように、前記テーブル回転装置及び前記ノズル移動装置を制御する制御部を更に備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転塗布装置。
6. 前記テーブルの回転動作と、前記二流体混合ノズルの移動とを並列的に行うように、前記テーブル回転装置及び前記ノズル移動装置を制御する制御部を更に備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転塗布装置。
7. 前記制御部は、前記テーブルの径方向における前記二流体混合ノズルの位置に応じて前記テーブルの回転速度を変化させる請求項６に記載の回転塗布装置。
8. 前記制御部は、前記テーブルの径方向における前記二流体混合ノズルの位置に応じて、前記二流体混合ノズルの移動速度を変化させる請求項６に記載の回転塗布装置。
9. テーブルを回転させている状態で、前記テーブルと対向して設けられた二流体混合ノズルを揺動させながら、微粒子状の塗布液を散布する散布工程と、
   前記テーブルの上方で前記二流体混合ノズルを移動させるノズル移動工程と、
   前記テーブルの中心からの距離に応じて加熱温度を変化させるように前記テーブルを加熱する加熱工程であって、前記散布工程と並列的に行われる加熱工程と、
   を含み、
   前記加熱工程は、前記テーブルの外周付近の前記加熱温度を前記テーブルの中心付近の前記加熱温度よりも低くするような温度勾配を持つように前記テーブルを加熱する回転塗布方法。

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