JPH1116810A

JPH1116810A - 塗布液塗布方法及びその装置

Info

Publication number: JPH1116810A
Application number: JP16577097A
Authority: JP
Inventors: Takuya Sanari; 卓也左成; Masakazu Sanada; 雅和真田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】回転制御を工夫することによって膜厚プロフ
ァイルを良好に保ちつつも、比較的厚い膜厚の塗布被膜
をも形成することができる。【解決手段】基板Ｗを第１の回転数Ｒ１で回転させて
塗布液を回転中心付近から端縁に向けて拡げ、第１の回
転数Ｒ１より低い第２の回転数Ｒ２を経て回転数を低く
し、さらに低い第３の回転数Ｒ３で回転させて、表面全
体に一定膜厚の塗布被膜を形成する塗布液塗布方法にお
いて、第１の回転数Ｒ１から第２の回転数Ｒ２には、基
板の回転中心付近から拡がってゆくほぼ円形状の塗布液
がその端縁に到達する前に切り換え、かつ、第２の回転
数Ｒ２から第３の回転数Ｒ３には、基板の表面全体を塗
布液が覆ってから切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称す
る）に対して、フォトレジスト液、ＳＯＧ液（Spin On
Glass:シリカ系被膜形成材とも呼ばれる）、ポリイミド
樹脂などの塗布液を塗布する塗布液塗布方法及びその装
置に係り、特に、基板に供給された塗布液を拡げる回転
数を、一定膜厚にするための回転数よりも高して基板に
塗布被膜を形成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の塗布液塗布方法として、
例えば、図１１に示すようなものが挙げられる。すなわ
ち、図１１（ａ）に示すように基板を比較的高速の第１
の回転数Ｒ１で一定時間回転させつつ、例えば、塗布液
の一例であるフォトレジスト液を供給し、その後、第１
の回転数Ｒ１より低い第２の回転数Ｒ２を経て減速さ
せ、第１および第２の回転数Ｒ１，Ｒ２より低い回転数
Ｒ３で一定時間回転させる。このような塗布液塗布方法
では、第１の過程Ｐ１にて第１の回転数Ｒ１（スプレッ
ドスピンとも呼ばれる）で回転駆動することによりフォ
トレジスト液を基板の表面全体に塗り拡げ、第２の過程
Ｐ２において減速した後、第３の過程Ｐ３にて第３の回
転数Ｒ３（レベリングスピンとも呼ばれる）で回転駆動
することにより、塗布液の余剰分を振り切りつつフォト
レジスト液に含まれる溶媒を揮発させて膜厚を調整し、
一定膜厚のフォトレジスト被膜をその表面に形成するよ
うになっている。

【０００３】なお、上記の過程においてフォトレジスト
液は、図１１（ｂ）の模式図に示すような挙動を示す。
供給開始時点ｔ_Sの直後は、基板Ｗの回転中心付近に供
給されたフォトレジスト液Ｒが平面視ほぼ円形状の塊
（以下、コアＲ_aと称する）を保っている。その後、図
中に点線で示すように、コアＲ_aの外周部から基板Ｗの
端縁に向かって多数の細長いフォトレジスト液の流れ
（以下、ヒゲＲ_bと称する）が発生する。そして、ヒゲ
Ｒ_bが基板Ｗの端縁に到達すると、供給され続けている
フォトレジスト液Ｒの多くがこれらのヒゲＲ_bを通して
コアＲ_aから周囲に飛散し始める。このようにして飛散
するフォトレジスト液の大部分は被膜形成にほとんど寄
与せず無駄になるが、ヒゲＲ_bが端縁に到達してから短
時間のうちにコアＲ_aが端縁に到達（以下、端縁到達時
間Ｔ_ARと称する）して、基板Ｗの表面全体を覆い尽くす
ことになる。上記の端縁到達時間Ｔ_ARは、比較的高速の
第１の回転数Ｒ１による強い遠心力により非常に短くな
っているので、フォトレジスト被膜Ｒ’を形成するのに
要するフォトレジスト液の量を少なくすることができ
る。

【０００４】この手法では、上記のような利点がある一
方で、比較的高速の第１の回転数Ｒ１により生じる乱流
の影響を強く受けることになる。したがって、これに起
因して基板の回転中心付近と端縁に近い周辺部とではフ
ォトレジスト液の溶媒の揮発度合いに差異が生じ、フォ
トレジスト被膜を基板の表面全体にわたって均一にする
ことができず、膜厚プロファイルに乱れが生じるという
欠点がある。

【０００５】そこで、膜厚プロファイルの乱れを抑制し
て、基板の表面全体にわたって均一な膜厚のフォトレジ
スト被膜を形成するために次のようなことが行われる。

【０００６】すなわち、端縁で生じている乱流の影響を
回避するため、第１の過程Ｐ１においてフォトレジスト
液ＲのコアＲ_aが基板の端縁に到達する前に、つまり、
端縁到達時間Ｔ_ARまでに第２の過程Ｐ２へと移行させ、
第２の過程Ｐ２を経て第３の過程Ｐ３へと移行させる。
この手法によると、第１の過程Ｐ１では、図１１（ｂ）
に示すようにフォトレジスト液が基板の表面全体を覆っ
ていないが、図１１（ｃ）に示すように第３の過程Ｐ３
の一部（例えば、図中の（ｔ₁）時点まで）で全面を覆
わせることが可能である。このような手法により、乱流
の影響を回避して一定膜厚のフォトレジスト被膜を基板
の表面全体にわたって形成することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来方法には、次のような問題がある。すなわち、
比較的薄いフォトレジスト被膜を、膜厚プロファイルを
良好に保ちつつ形成することが可能である一方、比較的
厚いフォトレジスト被膜を形成するには、第３の過程Ｐ
３における第３の回転数Ｒ３を下げる必要がある。する
と、基板の表面全体を覆っていない状態の基板を低速回
転させることになるので、第３の過程Ｐ３の終了時に基
板の表面全体をフォトレジスト液で覆うことができず、
比較的厚い膜厚のフォトレジスト被膜を基板の表面全体
にわたって形成することができないという問題点があ
る。

【０００８】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、回転制御を工夫することによって膜厚
プロファイルを良好に保ちつつも、比較的厚い膜厚の塗
布被膜をも形成することができる塗布液塗布方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】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、請求項１に記載の塗布液塗布方法は、基板を第１の
回転数で回転させて、塗布液を回転中心付近から端縁に
向けて拡げる第１の過程と、前記第１の回転数より低い
第２の回転数を経て前記基板の回転数を低くする第２の
過程と、前記第２の回転数より低い第３の回転数で前記
基板を回転させて、前記基板の表面全体に一定膜厚の塗
布被膜を形成する第３の過程とをその順に実施する塗布
液塗布方法において、前記第１の過程から前記第２の過
程には、前記基板の回転中心付近から拡がってゆくほぼ
円形状の塗布液がその端縁に到達する前に移行し、か
つ、前記第２の過程から前記第３の過程には、前記基板
の表面全体を塗布液が覆ってから移行するようにしたこ
とを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２に記載の塗布液塗布方法
は、請求項１に記載の塗布液塗布方法において、前記第
２の回転数を、前記第１の回転数より低く、かつ、前記
第３の回転数より高くして一定に保持するようにしたこ
とを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項３に記載の塗布液塗布装置
は、基板を第１の回転数で回転させて、塗布液を回転中
心付近から端縁に向けて拡げる第１の過程と、前記第１
の回転数より低い第２の回転数を経て前記基板の回転数
を低くする第２の過程と、前記第２の回転数より低い第
３の回転数で前記基板を回転させて、前記基板の表面全
体に一定膜厚の塗布被膜を形成する第３の過程とをその
順に実施する塗布液塗布装置において、前記基板を回転
自在に支持する回転支持手段と、前記基板の回転中心付
近に塗布液を供給する塗布液供給手段と、前記第１の過
程から前記第２の過程には、前記基板の回転中心付近か
ら拡がってゆくほぼ円形状の塗布液がその端縁に到達す
る前に移行し、かつ、前記第２の過程から前記第３の過
程には、前記基板の表面全体を塗布液が覆ってから移行
するように、前記回転支持手段を介して前記基板の回転
を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする
ものである。

【００１２】また、請求項４に記載の塗布液塗布装置
は、請求項３に記載の塗布液塗布装置において、前記制
御手段は、前記第２の回転数を、前記第１の回転数より
低く、かつ、前記第３の回転数より高くして一定に保持
するようにしたことを特徴とするものである。

【００１３】また、請求項５に記載の塗布液塗布装置
は、請求項３または請求項４に記載の塗布液塗布装置に
おいて、予め設定された、前記基板の回転中心付近から
拡がってゆくほぼ円形状の塗布液がその端縁に達する端
縁到達時間より短い減速開始時間および前記基板の表面
全体を塗布液が覆うまでに要する全面被覆時間を計時す
るタイマをさらに備え、前記制御手段は、前記タイマが
減速開始時間を計時したことに基づいて前記第１の過程
から前記第２の過程への移行を行い、前記タイマが全面
被覆時間を計時したことに基づいて前記第２の過程から
前記第３の過程への移行を行うようにしたことを特徴と
するものである。

【００１４】また、請求項６に記載の塗布液塗布装置
は、請求項３または請求項４に記載の塗布液塗布装置に
おいて、前記基板の回転中心付近からその端縁に向かっ
て拡がってゆくほぼ円形状の塗布液を検出する光学検出
手段をさらに備え、前記制御手段は、ほぼ円形状の塗布
液の外周部が前記基板の端縁までの特定位置に到達した
ことを前記光学検出手段を介して検出し、これに基づき
前記第１の過程から前記第２の過程への移行を行い、前
記光学検出手段を介して前記基板の表面全体が覆われた
ことを検出し、これに基づき前記第２の過程から前記第
３の過程への移行を行うようにしたことを特徴とするも
のである。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。ほぼ円形状の塗布液が基板の回転中心付近から端縁
に到達する前に第１の過程から第２の過程へと移行する
ことにより、第１の回転数による乱流の影響を回避する
ことができる。そして、第２の過程で基板の表面全体を
塗布液が覆った後に、第２の過程から第３の過程へと移
行することによって、第３の回転数を比較的低くして厚
膜を形成する場合であっても未塗布領域が生じることを
防止することができる。

【００１６】また、請求項２に記載の発明によれば、第
２の過程における第２の回転数を一定に保持することに
より、回転数を一定に保持することなく第１の回転数か
ら第２の回転数を経て第３の回転数へと暫時下げてゆく
場合に比較して、乱流の影響を短時間で回避することで
きるとともに、基板の表面全体に短時間で塗布液を塗り
拡げることができる。

【００１７】また、請求項３に記載の発明の作用は次の
とおりである。制御手段が、回転支持手段を制御して、
塗布液供給手段から供給された塗布液が基板の回転中心
付近から端縁に到達する前に、第１の過程から第２の過
程へと移行するように基板の回転を制御することより、
第１の回転数による乱流の影響を回避することができ
る。そして、第２の過程で基板の表面全体を塗布液が覆
った後に、第２の過程から第３の過程へと移行するよう
に基板の回転を制御することによって、厚膜を形成する
ために第３の回転数を比較的低く設定したとしても未塗
布領域が生じることを防止することができる。

【００１８】また、請求項４に記載の発明によれば、第
２の回転数を一定に保持するように制御することで、回
転数を一定に保持することなく第１の回転数から第２の
回転数を経て第３の回転数へと暫時下げてゆく場合に比
較して、乱流の影響を短時間で回避することできるとと
もに、基板の表面全体に短時間で塗布液を塗り拡げるこ
とができる。

【００１９】また、請求項５に記載の発明によれば、実
験などにより予め求められた端縁到達時間よりも短い減
速開始時間をタイマにより計時し、これに基づき制御手
段が第１の過程から第２の過程への移行を行う。また、
同様にして予め求められた全面被覆時間をタイマにより
計時し、これに基づいて制御手段が第２の過程から第３
の過程への移行を行う。したがって、簡易な構成により
各過程への移行を意図した通りに処理を実施できる。

【００２０】また、請求項６に記載の発明によれば、ほ
ぼ円形状の塗布液の外周部が基板の端縁までの特定位置
に達したことを光学検出手段によって検出し、これに基
づいて制御手段が第１の過程から第２の過程への移行を
行う。また、基板の表面全体が塗布液で覆われたことを
光学検出手段を介して検出し、これに基づいて制御手段
が第２の過程から第３の過程への移行を行う。したがっ
て、予め実験などにより端縁到達時間などを求める必要
がなく、また、基板の表面状態に影響を受けることが少
ないので、容易に安定してかつ正確に意図した通りに処
理を実施できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。＜第１実施例＞図１は、第１実施例に係る塗布液塗布装
置の一例である回転式基板塗布装置（スピンコータとも
呼ばれる）の概略構成を示すブロック図である。

【００２２】図中、符号１は、吸引式スピンチャックで
あり、基板Ｗをほぼ水平姿勢で吸着保持するものであ
る。この吸引式スピンチャック１は、回転軸２を介して
電動モータ３によって回転駆動されるようになってお
り、この回転により基板Ｗが回転中心Ｐ周りに回転駆動
される。なお、吸引式スピンチャック１と、回転軸２
と、電動モータ３は、本発明における回転支持手段に相
当する。また、上記のような吸引式スピンチャック１に
代えて、基板Ｗの下面周辺部および端縁を当接支持する
方式のスピンチャックを採用してもよい。

【００２３】吸引式スピンチャック１の周囲には、処理
液の一例であるフォトレジスト液や基板Ｗの裏面を洗浄
する洗浄液などの飛散を防止するための飛散防止カップ
４ａが配設されている。この飛散防止カップ４ａは、図
示しない昇降機構によって昇降自在に構成されており、
図示しない搬送機構が未処理の基板Ｗを吸引式スピンチ
ャック１に載置、または、吸引式スピンチャック１から
処理済みの基板Ｗを受け取る際には、図示しない昇降機
構が飛散防止カップ４ａのみを下降させることによっ
て、二点鎖線で示すように吸引式スピンチャック１を飛
散防止カップ４ａの上部開口から上方に突出させる。な
お、飛散防止カップ４ａを位置固定とし、図示しない昇
降機構により、吸引式スピンチャック１および回転軸２
を飛散防止カップ４ａに対して昇降させるような構成と
してもよい。

【００２４】飛散防止カップ４ａの側方には、基板Ｗに
対してフォトレジスト液を供給するための塗布液供給ノ
ズル５が配備されている。この塗布液供給ノズル５は、
飛散防止カップ４ａの側方にあたる待機位置（図示省
略）と、基板Ｗ面から上方に大きく離れた上方待機位置
（図１中の実線）と、基板Ｗ面に近接した、回転中心Ｐ
の真上にあたる供給位置（図示省略）とにわたって図示
しないノズル移動機構により移動されるように構成され
ている。なお、塗布液供給ノズル５は、本発明の塗布液
供給手段に相当するものである。

【００２５】その下方に向けられた吐出孔５ａは、例え
ば、４ｍｍ程度だけ基板Ｗの表面から上方に位置するよ
うになっている。この距離は、フォトレジスト液の粘度
や基板Ｗのサイズ、その表面状態により基板Ｗの表面に
滴下されたフォトレジスト液がその表面全体にわたって
拡げられる際にムラが発生しないように設定されている
ことが好ましい。

【００２６】基板Ｗ下面の回転中心Ｐ側には、基板Ｗの
裏面に回り込んだフォトレジスト液や付着したミストを
洗浄除去するために洗浄液を吐出するバックリンスノズ
ル１１が配設されている。なお、後述する塗布処理を示
すタイムチャートでは省略しているが、フォトレジスト
液やミストが基板Ｗの裏面に付着することを未然に防止
したり、基板Ｗの裏面に回り込んで付着したフォトレジ
スト液やそのミストを洗浄除去するために、このバック
リングノズル１１から洗浄液を基板Ｗの裏面に供給する
ことが好ましい。

【００２７】上述した電動モータ３の回転数や、塗布液
供給ノズル５からのフォトレジスト液の供給などは、本
発明の制御手段に相当する制御部２０によって統括制御
されている。制御部２０は、処理を規定するために予め
作成された処理プログラム（レシピーとも呼ばれる）に
基づいて各部の動作を制御する。この処理プログラム
は、キーボードなどにより構成されている設定部２１を
介して予め入力されてメモリ２２に格納されている。ま
た、フォトレジスト液の供給を開始した時点を基準に、
第１の回転数Ｒ１から第２の回転数Ｒ２へと減速を開始
するまでの時間（以下、減速開始時間Ｔ_aと称する）
と、減速を開始した時点を基準に、基板Ｗの表面全体を
フォトレジスト液が覆い尽くすまでに要する時間（以
下、全面被覆時間Ｔ_bと称する）とが予め実験によって
求められて設定部２１を介してメモリ２２に格納されて
いる。タイマ２３は、処理プログラムに規定された各命
令の実行間隔をカウントしたり、減速開始時間Ｔ_a、全
面被覆時間Ｔ_bを計時するものである。

【００２８】なお、減速開始時間Ｔ_aは、図１１（ａ）
に示したようにフォトレジスト液ＲのコアＲ_aが基板Ｗ
の表面全体を覆い尽くす端縁到達時間Ｔ_ARより短い範囲
で設定されており、例えば、図１１（ａ）のｔ_E時点を
模式的に示す図１１（ｂ）の模式図のように、コアＲ_a
の半径が基板Ｗの半径の１／２程度になる時間に設定さ
れている。この減速開始時間Ｔ_aがあまりに短いと、第
２の回転数Ｒ２によってフォトレジスト液を表面全体に
塗り拡げるのに要する時間が長くなって全体の処理時間
が長くなる。そこで、減速開始時間Ｔ_aは、全体の処理
時間を勘案して設定することが好ましい。また、全面被
覆時間Ｔ_bは、端縁到達時間Ｔ_ARに設定されている。

【００２９】次に、図２を参照して塗布処理の一例につ
いて説明する。なお、図２（ａ）は処理プログラムに相
当するタイムチャートであり、図２（ｂ）は塗布処理を
受けている基板の状態を模式的に示す図であり、基板を
簡略的に円形で示すとともにフォトレジスト液をハッチ
ングした領域により示している。また、図２（ａ）のタ
イムチャートでは、吸引式スピンチャック１に基板が吸
着支持され、供給位置に塗布液供給ノズル５が移動した
状態で、電動モータ３の回転を開始した時点を時間原点
としている。

【００３０】まず、制御部２０は電動モータ３の回転を
制御して、ｔ₁時点で第１の回転数Ｒ１（例えば、４，
０００ｒｐｍ）に達するようにする。この第１の回転数
Ｒ１による回転が十分に安定した時点ｔ_Sにおいて、塗
布液供給ノズル５からフォトレジスト液の供給を開始す
るとともに、タイマ２３による計時を開始する。ｔ_S時
点の直後では、図２（ｂ）に示すようにフォトレジスト
液Ｒが基板Ｗの回転中心付近でほぼ円形状（コアＲ_a）
を保ったままその径を拡大してゆくが、コアＲ _aの径の
拡大よりも速くコアＲ_aの外周部から発生した多数のフ
ォトレジスト液の流れ（ヒゲＲ_b）が基板Ｗの端縁に向
かって伸長する。

【００３１】制御部２０は、処理プログラムに規定され
ているフォトレジスト液の供給時間が経過するｔ_E時点
でフォトレジスト液の供給を停止する。その後、タイマ
２３により減速開始時間Ｔ_aが計時されたｔ₂時点にお
いて、制御部２０は電動モータ３の回転を減速させ始め
る。なお、時間原点からｔ₂時点までが本発明の第１の
過程に相当するものである。また、ｔ_S時点からｔ₂時
点まで時間は、例えば、０．２ｓｅｃ程度である。

【００３２】図２（ｂ）に示すようにｔ₂時点では、ヒ
ゲＲ_bが基板Ｗの端縁に到達してはいるが、コアＲ_aは
基板Ｗの端縁に到達する前であり、コアＲ_aの半径が基
板Ｗの半径の１／２程度にまで達している状態である。
したがって、第１の回転数Ｒ１によって基板Ｗの端縁付
近にて生じている乱流の影響をコアＲ_aが受けることを
回避できる。

【００３３】コアＲ_aが基板Ｗの端縁に達する前のｔ₂
時点において減速を始め、ｔ₃時点にて第２の回転数Ｒ
２（例えば、３，０００ｒｐｍ）に到達するように制御
する。また、ｔ₂時点において減速を始めると同時に、
タイマ２３のリセットを行うとともに全面被覆時間Ｔ_b
の計時を開始する。この第２の回転数Ｒ２による回転駆
動は、ｔ₂時点から全面被覆時間Ｔ_bを越えてｔ₅時点
まで維持される。

【００３４】基板Ｗの表面全体をフォトレジスト液で覆
うためには、減速を開始したｔ₂時点から全面被覆時間
Ｔ_bが経過するｔ₄時点（図２（ｂ）参照）まで第２の
回転数Ｒ２を保持すればよい。しかしながら、基板の表
面状態が微妙に異なるなどの理由により、予め設定した
全面被覆時間Ｔ_bで基板の表面全体が覆われないような
ことがあったとしても、ｔ₅時点まで回転を維持するこ
とにより全面がフォトレジスト液で覆われるようにする
ため第２の回転数Ｒ２をｔ₅時点まで維持している。

【００３５】基板の表面全体がフォトレジスト液で覆い
尽くされた後、ｔ₅時点において第２の回転数Ｒ２から
減速を開始し、ｔ₆時点で第３の回転数Ｒ３（例えば、
２，０００ｒｐｍ）に達するように駆動する。なお、上
記のｔ₂時点からｔ₆時点までが本発明の第２の過程に
相当する。また、ｔ₂時点からｔ₆時点まで時間は、例
えば、２ｓｅｃ程度である。

【００３６】そして、第３の回転数Ｒ３をｔ₇時点まで
保持し、ｔ₈時点において停止させる。これにより基板
の表面全体を覆っているフォトレジスト液の余剰分を振
り切るとともに、フォトレジスト液に含まれている溶媒
を基板の面内でほぼ均一に揮発させて一定膜厚のフォト
レジスト被膜Ｒ’（図２（ｂ）参照）を形成する。な
お、上記ｔ₆時点からｔ₈時点が本発明の第３の過程に
相当する。

【００３７】このようにして形成されたフォトレジスト
被膜は、第１の回転数Ｒ１による乱流の影響を受けてお
らず、また、全面をフォトレジスト液が覆った後に低速
の第３の回転数Ｒ３に減速して振り切り乾燥しているの
で、基板の表面全体にわたって膜厚が均一なフォトレジ
スト被膜を形成することができる。また、図２（ａ）中
に点線（ｔ₆以降）で示すように、第３の回転数Ｒ３を
低くした場合であっても、未塗布領域を生じさせること
なく厚膜のフォトレジスト被膜をも良好に形成すること
ができる。

【００３８】なお、上記の実施例では、減速開始時間Ｔ
_aの基準を供給開始時点ｔ_Sとしたが、回転を開始した
時間原点を基準にしてもよい。また、全面被覆時間Ｔ_b
の基準を減速開始時間Ｔ_aの経過時点としているが、供
給開始時点ｔ_Sまたは時間原点としてもよい。

【００３９】また、上記の説明において具体的に挙げた
第１の回転数Ｒ１，第２の回転数Ｒ２，第３の回転数Ｒ
３の各数値は、８インチ径の基板Ｗを処理する場合の一
例であり、基板の表面状態やフォトレジスト液の粘度な
どを勘案して、第１の回転数Ｒ１を３，０００ｒｐｍ以
上、第２の回転数Ｒ２を２，０００〜３，０００ｒｐ
ｍ、第３の回転数Ｒ３を２，０００ｒｐｍ以下で適宜に
設定すればよい。

【００４０】＜第２実施例＞次に、図３および図４を参
照して第２実施例に係る回転式基板塗布装置について説
明する。なお、図３は回転式基板塗布装置の概略構成を
示すブロック図であり、図４は塗布液検出部のブロック
図である。また、上述した＜第１実施例＞と同じ構成の
ものには同符号を付すことで詳細な説明については省略
する。

【００４１】飛散防止カップ４ａの上部開口には、ダウ
ンフローを取り込むための複数個の開口を上部に形成さ
れた上部蓋部材４ｂが、この装置のフレームに固定され
て位置固定の状態で配設されている。また、図示しない
搬送機構が未処理の基板Ｗを吸引式スピンチャック１に
載置、または、吸引式スピンチャック１から処理済みの
基板Ｗを受け取る際には、図示しない昇降機構が飛散防
止カップ４ａのみを下降させることによって、飛散防止
カップ４ａと上部蓋部材４ｂとを分離し、吸引式スピン
チャック１を飛散防止カップ４ａの上部開口から上方に
突出させる。なお、飛散防止カップ４ａを位置固定と
し、図示しない昇降機構により、上部蓋部材４ｂと回転
軸２とを飛散防止カップ４ａに対して上昇させるような
構成としてもよい。

【００４２】上部蓋部材４ｂの上部内周面には、その左
側にＣＣＤカメラ３０が、その右側にはストロボ４０が
配設されている。ＣＣＤカメラ３０は、固体撮像素子で
あるＣＣＤと、電子シャッターと、レンズなどから構成
されており、その撮影範囲が後述するように回転中心Ｐ
付近から基板Ｗの端縁部を含むように設定されている。
また、ストロボ４０は、フォトレジスト液が感光しない
ように装置自体が暗室内に設置されているので、基板Ｗ
を撮影する際の照明として用いるためのものである。ス
トロボ４０は、例えば、キセノンランプと、５００ｎｍ
以上の波長を透過するバンドパスフィルタＢＰＦとを組
み合わせて構成されている。これらのＣＣＤカメラ３０
およびストロボ４０は、塗布液検出部７０に接続されて
いる。

【００４３】なお、ストロボ４０としては、キセノンラ
ンプに代えて、赤外光付近に分光感度を有する高輝度赤
外発光ダイオードまたは赤外発光ダイオードアレイを採
用してもよい。この場合には、バンドパスフィルタＢＰ
Ｆは不要となる。また、ストロボ４０としては、供給す
るフォトレジスト液の分光感度に応じて適宜に選択すれ
ばよい。

【００４４】図４を参照して塗布液検出部７０について
説明する。ストロボ４０は、ストロボ電源７１から所要
の電力を供給されて連続的に点灯されている。ＣＣＤカ
メラ３０は、その動作制御、例えば、撮影タイミングを
決定する電子シャッターの動作制御がカメラ制御部７２
によって制御される。詳細は後述するが、カメラ制御部
７２への撮影開始指示は、基板の処理中に制御部２０に
より『撮影開始命令』が実行された場合である。なお、
上記のストロボ４０は、連続点灯である必要はなく、撮
影タイミングに同期させて間欠発光させるようにしても
よい。

【００４５】ＣＣＤカメラ３０は、その取り付け位置に
よって種々の撮影範囲に調整可能であるが、例えば、図
５に示すような撮影範囲１００に設定されている。この
ような撮影範囲１００に設定しておくことにより、塗布
液供給ノズル５の吐出孔５ａから供給され、回転中心Ｐ
付近から端縁部に向かって拡がってゆくフォトレジスト
液のコアの外周部を検出することができる。基板への塗
布処理に先立って撮影範囲１００の撮影を行うが、その
画像信号はＩ／Ｏ制御部７３を介してモニタ７６に出力
される。この画像を見ながらオペレータが設定部７７を
用いて『第１特定領域』１２０Ａおよび『第２特定領
域』１２０Ｂを設定する。設定された各領域は、特定領
域記憶部７８ａに格納される。

【００４６】『第１特定領域』１２０Ａは、基板Ｗの回
転中心Ｐから端縁までの間の特定位置を示す、回転中心
Ｐ付近に供給されて端縁に向かって拡がってゆくフォト
レジスト液Ｒの外周部を検出するためのものである。ま
た、『第２特定領域』１２０Ｂは、フォトレジスト液に
よって基板の表面全体が覆われたか否かを判断するため
のものである。

【００４７】基板の処理時に『撮影開始命令』が実行さ
れた場合には、この時点で撮影された画像のうち『第１
特定領域』１２０Ａの画像が多階調に変換され、画像処
理部７４において全ての画素値の平均値が平均画素値と
して算出される。

【００４８】上述したように、フォトレジスト液が基板
の回転中心から端縁に向かって拡がってゆく際には、図
２（ｂ）に示したように、まずヒゲＲ_bが端縁に向かっ
て伸長してゆき、それに続いてコアＲ_aが急速に径を拡
大してきて基板Ｗの表面全体をコアＲ_aが覆われる。し
たがって、この過程においては、『第１特定領域』１２
０Ａの平均画素値が、例えば、図６の平均画素値曲線Ｃ
Ａのように変化する。なお、このような平均画素値曲線
ＣＡは、処理に先立って行われる実験によって収集され
たデータに基づくものである。

【００４９】すなわち、『第１特定領域』１２０Ａにフ
ォトレジスト液ＲのヒゲＲ_bもコアＲ_aも達していない
過程では、基板Ｗ面だけが撮影されるので、ある大きな
平均画素値Ｖ₁で一定である。その後、ヒゲＲ_bが端縁
に向かって伸長しつつ、その幅を拡げてゆく過程では、
反射率が次第に低下してゆく。そして、『第１特定領
域』１２０Ａにフォトレジスト液ＲのコアＲ_aが到達す
るｔ₂時点では、急激に反射率が低下するため平均画素
値も急激に低下する。その後は、コアＲ_aの厚みがほぼ
一定するので、ある小さな平均画素値Ｖ₂で一定化す
る。

【００５０】このように変位する『第１特定領域』１２
０Ａの平均画素値曲線ＣＡのうち、コアが『第１特定領
域』１２０Ａに達したと判断する基準となる平均画素値
をスレッショルドｔｈとして設定部７７から予め入力し
ておく。このスレッショルドｔｈは、スレッショルド記
憶部７８ｂに格納される。基板の処理中において、『第
１特定領域』１２０Ａの平均画素値にスレッショルドｔ
ｈが一致すると、Ｉ／Ｏ制御部７３から制御部２０に
『特定位置到達信号』が出力される。

【００５１】『第１特定領域』１２０ＡにおいてコアＲ
_aが検出されて『特定位置到達信号』が出力された後
は、同様にして『第２特定領域』１２０Ｂの画像が多階
調に変換され、画像処理部７４において全ての画素値の
平均値が平均画素値として算出される。

【００５２】この場合には、例えば、図６中に点線で示
すように、『第１特定領域』１２０Ａの平均画素値曲線
ＣＡを右方向にシフトしたような『第２特定領域』１２
０Ｂの平均画素値曲線ＣＢを示す。つまり、次第に低下
してゆく平均画素値が、コアＲ_aが基板の端縁に到達す
る端縁到達時間Ｔ_ARが経過した時点ｔ₄において急激に
低下する。この場合にもコアが端縁に到達したと判断す
る平均画素値をスレッショルドｔｈとして予め入力して
おく。つまり、この例では、『第１特定領域』１２０Ａ
および『第２特定領域』１２０Ｂともにスレッショルド
ｔｈが入力されているものとする。なお、基板の処理時
に、『第２特定領域』１２０Ｂの平均画素値にスレッシ
ョルドｔｈが一致すると、Ｉ／Ｏ制御部７３から制御部
２０に『全面被覆信号』が出力されるようになってい
る。

【００５３】なお、上述したＣＣＤカメラ３０と、スト
ロボ４０と、塗布液検出部７０は、本発明における光学
検出手段に相当するものである。

【００５４】次に、図７および図８を参照して上記のよ
うに構成された装置によるフォトレジスト液の塗布処理
について説明する。なお、図７は塗布処理を示すタイム
チャートであり、図８は撮影開始命令が出力されてから
の動作を示すフローチャートである。

【００５５】基本的な処理の流れは、上述した＜第１実
施例＞と同様に、第１の回転数Ｒ１で回転駆動させつつ
フォトレジスト液を供給し、フォトレジスト液のコアが
端縁に達する前に、第２の回転数Ｒ２に減速する。そし
て、第２の回転数Ｒ２によって基板の表面全体がフォト
レジスト液によって覆われた後に、第３の回転数Ｒ３に
減速して一定膜厚のフォトレジスト被膜を形成しようと
いうものである。上記＜第１実施例＞の装置では、予め
実験によって求められた減速開始時間Ｔ_aが経過したこ
とに基づき第１の回転数Ｒ１から第２の回転数Ｒ２へ移
行し、同様にして求められた全面被覆時間Ｔ_bが経過し
たことに基づき第２の回転数Ｒ２から第３の回転数Ｒ３
へと移行した。その一方、この第２実施例では、特定位
置にフォトレジスト液のコアが達したことを検出して第
２の回転数Ｒ２へ移行し、さらにコアが基板の端縁に達
したことを検出して第３の回転数Ｒ３へと移行するよう
になっている。

【００５６】すなわち、第１の回転数Ｒ１で基板が回転
駆動されてｔ_S時点でフォトレジスト液の供給が開始さ
れるとともに、制御部２０は、塗布液検出部７０に対し
て『撮影開始命令』を出力する。すると、塗布液検出部
７０は、以下のように動作する。

【００５７】ステップＳ１（撮影）塗布液検出部７０は、上述したようにして撮影範囲１０
０を所定の周期で撮影する。

【００５８】ステップＳ２（平均画素値を算出）画像処理部７４は、特定領域記憶部７８ａに格納されて
いる『第１特定領域』１２０Ａを参照して、撮影範囲１
００のうちの『第１特定領域』１２０Ａに対応する領域
の平均画素値を算出する。

【００５９】ステップＳ３（スレッショルドに一致？）上述したようにしてスレッショルド記憶部７８ｂに格納
されているスレッショルドｔｈと、算出された平均画素
値とを比較する。そして、平均画素値がスレッショルド
ｔｈ以下になるまで上記のステップＳ１から繰り返し実
行する。平均画素値がスレッショルドｔｈ以下になった
場合には、フォトレジスト液のコアが『第１特定領域』
１２０Ａまで達していることを示しているので、ステッ
プＳ４に分岐する。

【００６０】ステップＳ４（特定位置到達信号の出力）塗布液検出部７０は、ｔ₂時点にて『特定位置到達信
号』を制御部２０に対して出力する。さらに、モニタ７
６にスレッショルドｔｈ以下となった平均画素値を有す
る画像を出力する。オペレータは、この画像をみること
で正常に判断がなされているか否かを判断することがで
きる。もし仮に、ＣＣＤカメラ３０にミストなどが付着
して異常な判断がされている場合には、オペレータが装
置を手動で停止させればよい。これにより不適切な処理
が後続の基板に対して行われることを未然に防止するこ
とができる。

【００６１】『特定位置到達信号』を入力された制御部
２０は、これに基づきｔ₂時点にて第１の回転数Ｒ１を
減速し始め、ｔ₃時点で第２の回転数Ｒ２に達するよう
に減速する。このｔ₂時点では、図２（ｂ）におけるｔ
₂時点の模式図とほぼ同じ状態である。つまり、フォト
レジスト液ＲのコアＲ_aは、基板Ｗの端縁には到達して
いない。

【００６２】上述したように制御部２０に対して『特定
位置到達信号』が出力された後も、図８のステップＳ５
において撮影範囲１００の撮影が行われる。そして、ス
テップＳ６において『第２特定領域』１２０Ｂの平均画
素値が算出され、その平均画素値がスレッショルドｔｈ
以下になるまで、ステップＳ５から繰り返し実行する。
スレッショルドｔｈ以下になるとフォトレジスト液のコ
アが『第２特定領域』１２０Ｂまで達していることを示
しているので、ステップＳ８に分岐し、『全面被覆信
号』を制御部２０に対して出力するとともにモニタ７６
にそのときの画像信号を出力する。

【００６３】『全面被覆信号』を入力された制御部２０
は、これに基づきｔ₄時点にて第２の回転数Ｒ２を減速
し始め、ｔ₅時点で第３の回転数Ｒ３に達するように減
速する。このｔ₄時点では、図２（ｂ）におけるｔ₄時
点の模式図とほぼ同じ状態である。つまり、フォトレジ
スト液ＲのコアＲ_aが基板Ｗの端縁に到達した状態であ
る。

【００６４】そして、ｔ₅時点からｔ₆時点まで第３の
回転数Ｒ３を保持し、ｔ₇時点で回転を停止させる。こ
れによって基板の表面全体を覆ったフォトレジスト液の
余剰分を振り切って乾燥させ、一定膜厚のフォトレジス
ト被膜を形成するが、上述したようにコアが基板の表面
全体を覆う前に減速して乱流の影響を回避し、基板の表
面全体をフォトレジスト液が覆った後に余剰分を振り切
って乾燥させるようにしているので、上述した第１実施
例と同様に、膜厚が均一なフォトレジスト被膜を形成す
ることができる。また、第３の回転数を低くした場合で
あっても、未塗布領域が生じることなく厚膜の被膜を良
好に形成可能である。

【００６５】また、この第２実施例では、上記第１実施
例のように予め設定した時間を基準にして各回転数への
移行を行うのではなく、フォトレジスト液のコアの位置
を検出し、これに基づいて各回転数への移行を行うよう
にしている。上述した第１実施例では基板の表面全体を
フォトレジスト液が覆う度合いに差異があった場合を考
慮して、第２の回転数Ｒ２から第３の回転数Ｒ３へ切り
換える時間に余裕をもたせたが、本実施例装置ではその
差異を吸収することができるのでそのような余裕をもた
せる必要がなく全体の処理時間を僅かながら短縮するこ
とが可能である。

【００６６】例えば、基板の表面状態に差異があってフ
ォトレジスト液の拡がり具合が先の基板と異なる（拡が
りにくい）場合、先の基板処理時にはｔ₂時点で出力さ
れた特定位置到達信号が（ｔ_2a）時点に遅れる。また、
それより低い第２の回転数Ｒ２にしてフォトレジスト液
を全面に塗り拡げるため、第１の回転数Ｒ１時の遅れよ
りもさらに遅れて、つまり端縁到達時間Ｔ_ARが端縁到達
時間（Ｔ_AR）となってｔ₅時点で全面被覆信号が出力さ
れることになる。このようにして基板の表面状態に起因
する差異を吸収することができ、安定してかつ正確に意
図した通りに処理を実施できる。したがって、複数枚の
基板を処理する際に、各基板に同一の条件で処理を施す
ことができる。

【００６７】また、本実施例によると、上記第１実施例
のように予め基板にフォトレジスト液を供給して、拡が
り具合を観察したり、形成された被膜の状態を評価する
ことによって回転制御の時間を設定するような煩雑さが
なく容易に上記の効果を得ることができる。

【００６８】なお、上記第２実施例では、光学検出手段
をＣＣＤカメラ３０と、ストロボ４０と、塗布液検出部
７０とで構成したが、例えば、ＣＣＤカメラ３０とスト
ロボ４０に代えて一定出力のレーザー光を照射するレー
ザー出力部と、レーザー光の強度をリニアに出力する受
光部とを採用してもよい。そして、レーザー光を上述し
た第１／第２特定領域に照射して、その反射光を受光部
で受光し、受光信号のレベルに基づいてコアの位置検出
を行うようにしてもよい。このような構成によると、ス
トロボ４０が不要となるとともに、平均画素値を求める
等の画像処理が不要となって構成が簡単化できる。

【００６９】また、上述した第１実施例および第２実施
例では、第２の回転数Ｒ２を一定に保持するようにした
が、図９中に実線および点線で示すように第２の回転数
Ｒ２を一定に保持することなく、第１の回転数Ｒ１から
第２の回転数Ｒ２を経て第３の回転数Ｒ３へと暫時曲線
的にまたは暫時直線的に変位させるように変形実施する
ことも可能である。

【００７０】また、図１０に示すように第２の回転数Ｒ
２を一定に保持することなく、第１の回転数Ｒ１から一
端は第２の回転数Ｒ２より低い回転数に下げ、その後、
第２の回転数Ｒ２に向けて加速しつつ第３の回転数Ｒ３
へと変位（図中の実線）させるようにしてもよく、第１
の回転数Ｒ１から一端は第２の回転数Ｒ２より高い回転
数に下げ、その後、第２の回転数Ｒ２に向けて減速しつ
つ第３の回転数Ｒ３へと変位（図中の点線）させるよう
にしてもよい。

【００７１】なお、上記の説明においては、基板を回転
させつつフォトレジスト液の供給を開始し、その状態で
供給を完了する方法（ダイナミック法）を例に採って説
明したが、本発明はこのようなフォトレジスト液の供給
方法に限定されるものではない。例えば、基板を静止さ
せた状態でフォトレジスト液の供給を開始し、その状態
で供給を完了する方法（スタティック法）や、基板を静
止させた状態でフォトレジスト液の供給を開始し、回転
を開始した後に供給を完了するようにした、上記のダイ
ナミック法とスタティック法とを組み合わせたような方
法（スタミック法）であってもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の方法発明によれば、第１の回転数による乱流
の影響を回避することができるとともに、第３の回転数
を比較的低くした場合であっても、未塗布領域を生じさ
せることなく基板の表面全体を塗布液で覆うことができ
るので、膜厚プロファイルを良好に保ちつつ厚い膜厚の
塗布被膜をも形成することができる。

【００７３】また、請求項２に記載の方法発明によれ
ば、回転数を一定に保持することなく第１の回転数から
第２の回転数を経て第３の回転数へと暫時下げてゆく場
合に比較して、乱流の影響を短時間で回避することでき
るとともに、基板の表面全体に短時間で塗布液を塗り拡
げることができる。したがって、処理時間を短縮するこ
とが可能である。

【００７４】また、請求項３に記載の装置発明によれ
ば、請求項１に記載の方法発明を好適に実施することが
できる。

【００７５】また、請求項４に記載の装置発明によれ
ば、請求項２に記載の方法発明を好適に実施することが
できる。

【００７６】また、請求項５に記載の装置発明によれ
ば、予め実験などにより求められた減速開始時間および
全面被覆時間を設定しておくことにより、未塗布領域が
生じることなく厚い膜厚の塗布被膜を形成することがで
きる。したがって、簡易な構成で効果を得ることがで
き、装置コストを低減することができる。

【００７７】また、請求項６に記載の装置発明によれ
ば、予め実験などにより端縁到達時間などを求める必要
がなく、また、基板の表面状態に影響を受けることが少
なくなるので、容易に安定してかつ正確に意図した通り
に処理を実施できる。したがって、複数枚の基板を処理
する際に、各基板に同一の条件で処理を施すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る回転式基板塗布装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図２】塗布処理を示すタイムチャートである。

【図３】第２実施例に係る回転式基板塗布装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図４】塗布液検出部を示すブロック図である。

【図５】撮影範囲を示す図である。

【図６】平均画素値曲線を示すグラフである。

【図７】塗布処理を示すタイムチャートである。

【図８】撮影開始命令が出力された場合の動作を示すフ
ローチャートである。

【図９】変形例を示すタイムチャートである。

【図１０】他の変形例を示すタイムチャートである。

【図１１】従来例に係る塗布液塗布方法のタイムチャー
トである。

【符号の説明】

Ｗ … 基板１ … 吸引式スピンチャック（回転支持手段）２ … 回転軸（回転支持手段）３ … 電動モータ（回転支持手段）５ … 塗布液供給ノズル（塗布液供給手段）２０ … 制御部（制御手段）２３ … タイマ３０ … ＣＣＤカメラ（光学検出手段）７０ … 塗布液検出部（光学検出手段）Ｔ_AR … 端縁到達時間Ｔ_a … 減速開始時間Ｔ_b … 全面被覆時間Ｒ … フォトレジスト液Ｒ_a … コアＲ_b … ヒゲＲ’ … フォトレジスト被膜１２０Ａ … 第１特定領域１２０Ｂ … 第２特定領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を第１の回転数で回転させて、塗布
液を回転中心付近から端縁に向けて拡げる第１の過程
と、前記第１の回転数より低い第２の回転数を経て前記
基板の回転数を低くする第２の過程と、前記第２の回転
数より低い第３の回転数で前記基板を回転させて、前記
基板の表面全体に一定膜厚の塗布被膜を形成する第３の
過程とをその順に実施する塗布液塗布方法において、前記第１の過程から前記第２の過程には、前記基板の回
転中心付近から拡がってゆくほぼ円形状の塗布液がその
端縁に到達する前に移行し、かつ、前記第２の過程から
前記第３の過程には、前記基板の表面全体を塗布液が覆
ってから移行するようにしたことを特徴とする塗布液塗
布方法。
【請求項２】請求項１に記載の塗布液塗布方法におい
て、前記第２の回転数を、前記第１の回転数より低く、
かつ、前記第３の回転数より高くして一定に保持するよ
うにしたことを特徴とする塗布液塗布方法。
【請求項３】基板を第１の回転数で回転させて、塗布
液を回転中心付近から端縁に向けて拡げる第１の過程
と、前記第１の回転数より低い第２の回転数を経て前記
基板の回転数を低くする第２の過程と、前記第２の回転
数より低い第３の回転数で前記基板を回転させて、前記
基板の表面全体に一定膜厚の塗布被膜を形成する第３の
過程とをその順に実施する塗布液塗布装置において、前記基板を回転自在に支持する回転支持手段と、前記基板の回転中心付近に塗布液を供給する塗布液供給
手段と、前記第１の過程から前記第２の過程には、前記基板の回
転中心付近から拡がってゆくほぼ円形状の塗布液がその
端縁に到達する前に移行し、かつ、前記第２の過程から
前記第３の過程には、前記基板の表面全体を塗布液が覆
ってから移行するように、前記回転支持手段を介して前
記基板の回転を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする塗布液塗布装置。
【請求項４】請求項３に記載の塗布液塗布装置におい
て、前記制御手段は、前記第２の回転数を、前記第１の
回転数より低く、かつ、前記第３の回転数より高くして
一定に保持するようにしたことを特徴とする塗布液塗布
装置。
【請求項５】請求項３または請求項４に記載の塗布液
塗布装置において、予め設定された、前記基板の回転中
心付近から拡がってゆくほぼ円形状の塗布液がその端縁
に達する端縁到達時間より短い減速開始時間および前記
基板の表面全体を塗布液が覆うまでに要する全面被覆時
間を計時するタイマをさらに備え、前記制御手段は、前
記タイマが減速開始時間を計時したことに基づいて前記
第１の過程から前記第２の過程への移行を行い、前記タ
イマが全面被覆時間を計時したことに基づいて前記第２
の過程から前記第３の過程への移行を行うようにしたこ
とを特徴とする塗布液塗布装置。
【請求項６】請求項３または請求項４に記載の塗布液
塗布装置において、前記基板の回転中心付近からその端
縁に向かって拡がってゆくほぼ円形状の塗布液を検出す
る光学検出手段をさらに備え、前記制御手段は、ほぼ円
形状の塗布液の外周部が前記基板の端縁までの特定位置
に到達したことを前記光学検出手段を介して検出し、こ
れに基づき前記第１の過程から前記第２の過程への移行
を行い、前記光学検出手段を介して前記基板の表面全体
が覆われたことを検出し、これに基づき前記第２の過程
から前記第３の過程への移行を行うようにしたことを特
徴とする塗布液塗布装置。