JPWO2020054424A1 - 塗布膜形成方法及び塗布膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の面内において均一性高い膜厚の塗布膜を速やかに形成すること。【解決手段】基板を基板保持部により保持する工程と、前記基板の周囲を排気して当該基板の表面に気流を形成する工程と、塗布膜を形成するための塗布液を前記基板の表面に供給する塗布液供給工程と、前記基板を被覆するための被覆部材を第１の位置から第２の位置へ前記塗布液が供給された基板に対して相対的に移動させ、当該第２の位置における被覆部材と第１の回転数で回転する前記基板の表面との間に形成される隙間に、前記第１の位置に被覆部材が位置するとしたときよりも流速が大きくなるように前記気流を形成する気流制御工程と、続いて、前記基板の周縁部の塗布液を振り切って前記塗布膜の膜厚分布を調整するために、前記基板を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数で回転させる膜厚分布調整工程と、を実施する。【選択図】図１

Description

本開示は、塗布膜形成方法及び塗布膜形成装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては円形の基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に対してレジストなどの様々な塗布液が塗布されて成膜処理が行われる。特許文献１には、ウエハに塗布したレジストを乾燥させるにあたり、ウエハの周に沿った環状部材を当該ウエハ上に配置して、当該ウエハ上の気流を整流させることが記載されている。

特開２０１７−９２３９２号公報

本開示は、基板の面内において均一性高い膜厚の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。

本開示の塗布膜形成装置は、基板を基板保持部により保持する工程と、
前記基板の周囲を排気して当該基板の表面に気流を形成する工程と、
塗布膜を形成するための塗布液を前記基板の表面に供給する塗布液供給工程と、
前記基板を被覆するための被覆部材を第１の位置から第２の位置へ前記塗布液が供給された基板に対して相対的に移動させ、当該第２の位置における被覆部材と前記基板の表面との間に形成される隙間に、前記第１の位置に被覆部材が位置するとしたときよりも流速が大きくなるように前記気流を形成する気流制御工程と、
続いて、前記基板の周縁部の塗布液を振り切って前記塗布膜の膜厚分布を調整するために、前記基板を前記気流制御工程における基板の回転数である前記第１の回転数よりも高い第２の回転数で回転させる膜厚分布調整工程と、
を備える。

本開示によれば、基板の面内において均一性高い膜厚の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ができる。

本開示の一実施形態であるレジスト塗布装置の縦断側面図である。 前記レジスト塗布装置の平面図である。 前記レジスト塗布装置で処理されるウエハの一例を示す説明図である。 ウエハの周囲の気流を説明するための説明図である。 ウエハの周囲の気流を説明するための説明図である。 ウエハの回転数の変化の一例を示すタイミングチャート図である。 ウエハに対する塗布処理を示す工程図である。 ウエハに対する塗布処理を示す工程図である。 ウエハに対する塗布処理を示す工程図である。 ウエハに対する塗布処理を示す工程図である。 ウエハに対する塗布処理を示す工程図である。 前記レジスト塗布装置に設けられるリングプレートの変形例を示す縦断側面図である。 前記レジスト塗布装置に設けられるリングプレートの変形例を示す縦断側面図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。

本開示の塗布膜形成装置の一実施形態であるレジスト膜形成装置１について、図１の縦断側面図及び図２の平面図を参照しながら説明する。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の裏面中央部を真空吸着することにより、当該ウエハＷを水平に保持する基板保持部であるスピンチャック１１を備えている。このスピンチャック１１は回転機構１２に接続されており、当該回転機構１２により鉛直軸回りに回転する。また、スピンチャック１１に保持されたウエハＷを囲むように、ウエハＷからの各薬液の飛散を防止するカップ１４が設けられている。このカップ１４の底部には排液口１５が開口している。また、カップ１４の底部には排気管１６が設けられており、ウエハＷの処理中においてカップ１４内が排気される。このカップ１４内の排気によって、ウエハＷの周囲から当該ウエハＷの表面における排気が行われる。

図中１７はスピンチャック１１の周囲に配置された垂直な３本の昇降ピンであり、昇降機構１８により垂直に昇降し、スピンチャック１１と図示しない基板搬送機構との間でウエハＷを受け渡す。カップ１４の上方にはファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１９が設けられており、清浄なエアをスピンチャック１１に載置されたウエハＷに供給する。ウエハＷに供給されたエアは、上記の排気管１６により排気される。また、スピンチャック１１の周囲に設けられる支持部３７には、裏面洗浄ノズル３８が支持されて設けられている。裏面洗浄ノズル３８は、ウエハＷの裏面の周縁部にレジストの溶剤を吐出し、洗浄を行う。

レジスト膜形成装置１は、例えば垂直下方にレジストを吐出するレジスト供給ノズル２１を備えている。このレジスト供給ノズル２１は、レジストを貯留するレジスト供給機構２２に接続されている。レジスト供給機構２２はポンプやバルブなどを備え、レジスト供給ノズル２１へレジストを供給する。そのレジスト供給機構２２に貯留されるレジストの粘度は、例えば５０ｃＰ〜１０００ｃＰである。レジスト供給ノズル２１は、アーム２３の先端部に支持されており、アーム２３の基端側は移動機構２４に接続されている。移動機構２４により、アーム２３を介してレジスト供給ノズル２１が水平方向に移動自在且つ昇降自在に構成されている。図２中２５はアーム２３を水平移動させるガイドであり、図２中２６はカップ１４の外側においてレジスト供給ノズル２１を待機させる待機領域である。

また、レジスト膜形成装置１は、例えば垂直下方に溶剤を吐出する溶剤供給ノズル３１を備えている。この溶剤供給ノズル３１は、溶剤を貯留する溶剤供給機構３２に接続されており、当該溶剤供給機構３２から溶剤供給ノズル３１に溶剤が供給される。溶剤供給ノズル３１は、ウエハＷの周縁部の不要なレジスト膜を除去するために用いられる。溶剤供給ノズル３１は、アーム３３の先端部に支持されており、アーム３３の基端側は移動機構３４に接続されている。移動機構３４により、アーム３３を介して溶剤供給ノズル３１が水平方向に移動自在且つ昇降自在に構成されている。図２中３５はアーム３３を水平移動させるガイドであり、図２中３６はカップ１４の外側において、カップ１４の外側において溶剤供給ノズル３１を待機させる待機領域である。

さらにレジスト膜形成装置１には、スピンチャック１１に載置されたウエハＷの上方に位置するように円形の環状部材であるリングプレート４１が設けられている。リングプレート４１の中心部には、円形の開口部４２が形成されている。そして、リングプレート４１の下面はスピンチャック１１に載置されたウエハＷに対向して当該ウエハＷを被覆する。平面で見てリングプレート４１の中心、即ち開口部４２の中心は、スピンチャック１１に載置されたウエハＷの中心に揃っている。従って、リングプレート４１はウエハＷの周に沿うように形成されている。

図２に示す開口部４２の直径Ａ１は、例えば３０ｍｍ〜８０ｍｍである。そして、開口部４２の中心からリングプレート４１の周端までの長さＡ２は、例えば１２０ｍｍ〜１４５ｍｍである。従って、ウエハＷの中心部及び周縁部はリングプレート４１に被覆されていない。説明の便宜上、ウエハＷにおいて被覆部材をなすリングプレート４１に被覆された領域を中間部と記載する場合が有る。リングプレート４１は、支持部材４３を介して昇降機構４４に接続されており、図１に鎖線で示す上昇位置（第１の位置）と、上昇位置の下方であり、図１に実線で示す下降位置（第２の位置）との間を昇降する。

レジスト膜形成装置１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）及びメモリーカード、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、レジスト膜形成装置１の各部に制御信号を送信してその動作を制御するように命令（各ステップ）が組み込まれている。具体的には、回転機構１２によるウエハＷの回転数の変更、レジスト供給ノズル２１及び溶剤供給ノズル３１の移動、レジスト供給機構２２からレジスト供給ノズル２１へのレジストの給断及びリングプレート４１の昇降などの動作がプログラムにより制御される。

続いて、このレジスト膜形成装置１について処理されるウエハＷについて図３を参照して説明する。ウエハＷの表面には凹凸パターンが形成されている。図３に示すウエハＷの表面において鎖線で囲った領域を鎖線の矢印の先に拡大して示しており、この拡大図中において凹凸パターンの一例を表示している。この例では、ウエハＷの表面をマトリクス状に区分するように、縦方向、横方向に夫々複数の溝（凹部）５１が形成されている。溝５１に囲まれる凸部を５２として示しており、凸部５２は例えば平面視正方形である。図３の白抜きの矢印の先には、ウエハＷの縦断側面図を示している。溝５１の深さ（凸部５２の高さ）Ｂ１は例えば１μｍ〜１５μｍであり、より具体的には例えば８μｍである。溝５１の幅Ｂ２は例えば１０μｍ〜５０００μｍであり、より具体的には例えば２００μｍである。凸部５２の一辺の幅Ｂ３は例えば１０μｍ〜５０００μｍであり、より具体的には例えば２８００μｍである。なお、凹凸パターンはこの図３で示す形状に形成されることには限られないし、凹凸パターンが形成されていない基板を処理する場合にも本開示の技術を適用することができる。

続いて、このレジスト膜形成装置１にて行われる処理の概要を説明する。このレジスト膜形成装置１は、上記のように凹凸パターンが形成されるウエハＷに対してスピンコーティングによりレジストを塗布し、そのレジストをウエハＷの回転により乾燥させてレジスト膜を成膜する。しかし、仮に比較的高い回転数でウエハＷを回転させてレジストを乾燥させると、ウエハＷを径方向に見たときに凹凸パターンを構成する凹部内における膜厚は、ウエハＷの周縁部側の膜厚に比べて中心部側の膜厚の方が大きくなる。つまり、ウエハＷの面内において、凹部内のレジスト膜の厚さの均一性が比較的低くなる場合が有る。

これはウエハＷの回転数が比較的高いと、ウエハＷの中心部側に作用する遠心力と周縁部側に作用する遠心力との間に比較的大きな差が生じること、レジストの粘度が比較的高いこと及び上記の凹凸パターンが形成されていることに起因する。詳しく述べると、レジストの粘度が比較的高いので、レジストの流動性については遠心力の影響を比較的大きく受ける。つまり、ウエハＷにおいて周縁部側では外側へと比較的移動しやすいが、ウエハＷの中心部側ではレジストがウエハＷの外側へレジストが比較的移動し難い。言い換えれば、ウエハＷの中心部側ではレジストが残りやすく、ウエハＷの周縁部側ではレジストが残り難い。そして、上記の凹凸パターンが形成されていることで、ウエハＷの外側に移動するためにレジストはこの凹凸を乗り越える必要があるため、遠心力が小さいウエハＷの中心部側でレジストはより残りやすく、結果として既述のように径方向における膜厚が不均一となる。そこで、レジスト膜形成装置１では、レジストをウエハＷの表面全体に塗布した後、ウエハＷを比較的低い回転数で回転させて、ウエハＷ表面のレジストの乾燥を行う。

ただし、そのように比較的低い回転数でウエハＷを回転させた場合、ウエハＷの表面の気流の流速は小さいので、レジストの乾燥速度が遅くなり、スループットの低下を招いてしまう。そこでレジスト膜形成装置１では、上記のような比較的低い回転数でレジストを乾燥させるにあたり、リングプレート４１を既述した下降位置へ位置させる。図４、図５はリングプレート４１が上昇位置、下降位置に夫々位置するときの気流の模式図であり、これら図４、図５も参照しながら、そのようにリングプレート４１を配置する理由について説明する。図４、図５では白抜きの矢印で気流を示している。また、図中２０はレジストである。

リングプレート４１が上昇位置に位置するときには、ウエハＷの表面とリングプレート４１との間隔が比較的大きいため、ＦＦＵ１９から供給されたエアは、リングプレート４１の下方に回り込んだ後に下方に向かい、ウエハＷ上に比較的均一性高く供給される。そして、そのようにウエハＷ上に供給されたエアは、ウエハＷの外側に流れて排気される。

一方、リングプレート４１が下降位置に位置するときには、ウエハＷの表面とリングプレート４１の下面との間に比較的高さが小さい隙間Ｇが形成される。このような状態においては、ＦＦＵ１９から供給されたエアの一部はリングプレート４１に遮られ、ウエハＷの中心部へ向かい、リングプレート４１の開口部４２に流入する。そして、このエアはＦＦＵ１９から直接ウエハＷに中心部に向かって供給されるエアと合流する。

従って、リングプレート４１が上昇位置に位置する状態に比べて、ウエハＷの中心部へ供給されるエアの流量が増大し、それにより当該ウエハＷの中心部上における気流の速度が大きくなる。さらに、ウエハＷの中心部に集まったエアはカップ１４内が排気されることによってウエハＷの中間部を外側へ向けて流れる。この中間部においてはリングプレート４１とウエハＷとの間に比較的高さが小さい隙間Ｇが形成されている、つまり流路が狭いことにより、この中間部上を通過するエアは、リングプレート４１が上昇位置に位置するとした場合よりも高い速度で流れる。このように比較的高い速度の気流に曝されることで、ウエハＷの中心部及び中間部においてはレジストの乾燥が比較的早く進行する。

ところで、上記のように比較的低い回転数でウエハＷを回転させてレジストを乾燥させる場合、ウエハＷの周端部に作用する遠心力が比較的低く、さらに上記のように比較的レジストの粘度が高いので当該レジストの表面張力が高い。従って、このようにウエハＷを比較的低い回転数で回転させる間、レジストは当該ウエハＷの周端部から振り切られ難い。その一方で、遠心力によってウエハＷの中心部から当該周縁部へ向けてレジストが供給されることにより、ウエハＷの周縁部には比較的多くの量のレジストが集まり、ウエハＷの周縁部の膜厚は、ウエハＷの中心部、中間部の膜厚に比べて大きくなるおそれが有る。このような周縁部の膜厚の上昇を防ぐために、リングプレート４１はウエハＷの周縁部を覆わない構成、即ちウエハＷから見て上方が開放される構成とされている。

詳しく説明すると、当該ウエハＷの表面において中心部から周縁部へ流れる気流については、ウエハＷの表面上の空間の高さが小さい、即ち流路が狭いほど、その速度が大きくなる。従って、ウエハＷの周縁部においては、ウエハＷの中間部に比べて気流の速度が遅く、レジストが乾燥し難い。そのようにウエハＷの周縁部のレジストが乾燥していない状態でウエハＷの回転数を上昇させて、ウエハＷの周縁部のレジストを振り切ってウエハＷから除去する。それにより、ウエハＷの周縁部の膜厚が高くなることを抑え、ウエハＷの表面全体で均一性高い膜厚となるように膜厚分布を制御する。このようにウエハＷの回転数を上昇させる際には、リングプレート４１が下降位置に位置しているとウエハＷ上の気流が乱れて、膜厚分布の均一性を十分に上昇させることができないおそれが有るため、リングプレート４１は上昇位置に移動させる。従って、レジストを振り切るときには、レジストを乾燥させるために比較的低い回転数でウエハＷを回転させるときよりも、リングプレート４１とウエハＷとの間の隙間については大きい。

なお、特許文献１にはウエハＷを１８００ｒｐｍという比較的高い回転数で回転させたときにウエハＷの表面上に乱流が発生することを抑制するためにリングプレートをウエハＷに近接するように配置している。しかし、このレジスト膜形成装置１のようにウエハＷを比較的低い速度で回転させたときに、レジストの乾燥を促進させるためにリングプレートを配置することについては記載されていない。

上記したレジスト膜形成装置１の動作について、図６のタイミングチャートと図７〜図１１の作用図を参照しながら順を追って説明する。タイミングチャートは、縦軸にウエハＷの回転数（単位：ｒｐｍ）を設定している。先ず、ＦＦＵ１９からのエアの供給とカップ１４内の排気とが行われ、且つリングプレート４１が上昇位置に位置する状態で、スピンチャック１１にウエハＷが載置され、当該ウエハＷの裏面中央部が吸着される。続いて、レジスト供給ノズル２１がウエハＷの上方に位置し、当該ウエハＷの中心部にレジストが供給される。ウエハＷが例えば１５００ｒｐｍで回転し（時刻ｔ１）、レジスト２０がウエハＷの周縁部に展伸される（図７）。

レジスト２０がウエハＷの表面全体に行き渡ると、ウエハＷの回転数が低下して例えば２００ｒｐｍとなり（時刻ｔ２）、然る後リングプレート４１が下降位置に位置する（時刻ｔ３、図８）。既述したように、ウエハＷの中心部及び中間部においては、表面の気流の流速が高くなり、レジスト２０の乾燥が速やかに進行する。その後、リングプレート４１を上昇位置へ移動させると共にウエハＷの回転数を上昇させて例えば１２００ｒｐｍとし（時刻ｔ４）、乾燥していないウエハＷの周縁部のレジスト２０が振り切られ、ウエハＷ表面に残るレジスト２０によりレジスト膜３０が形成される（図９）。

然る後、溶剤供給ノズル３１からウエハＷの周縁部への溶剤４０の供給と、裏面洗浄ノズル１９からウエハＷの裏面への溶剤の供給とが行われ、ウエハＷの周縁部の不要なレジスト膜３０が除去されると共にウエハＷの裏面が洗浄される（図１０）。その後、溶剤供給ノズル３１及び裏面洗浄ノズル１９からの溶剤４０の供給が停止し、ウエハＷの回転が停止して（時刻ｔ５）、レジスト膜形成装置１におけるウエハＷの処理が終了する（図１１）。

このレジスト膜形成装置１によれば、リングプレート４１を下降位置に位置した状態で比較的低い回転数でウエハＷを回転させ、その後回転数を上昇させる。それによって、レジストを速やかに乾燥させてレジスト膜３０を形成してスループットの向上を図ると共に、ウエハＷの面内各部における膜厚の均一性が高くなるように当該レジスト膜３０を形成することができる。ところでウエハＷの面内におけるレジストの量の均一性を高くするために、上記の時刻ｔ２〜ｔ４のウエハＷの回転数（第１の回転数）としては、例えば１０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍであり、好ましくは１０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍである。また、時刻ｔ４以降の回転数（第２の回転数）としては、ウエハＷの周縁部からレジストを振り切ることができればよく、例えば１０００ｒｐｍ以上である。また、レジストをウエハＷの周縁部に展伸させるための時刻ｔ１〜ｔ２の回転数としては、そのように展伸させるために時刻ｔ２〜ｔ４における回転数よりも大きい回転数（第３の回転数）である。時刻ｔ２〜ｔ４は例えば１０秒〜３００秒、より具体的には例えば６０秒であり、時刻ｔ４〜ｔ５は例えば３秒〜３０秒、より具体的には例えば２０秒である。

また、時刻ｔ４で回転数を上昇させた後に回転数を低下させ、そのように低下した回転数で溶剤供給ノズル３１及び裏面洗浄ノズル１９から溶剤の供給を行ってもよい。具体的に、レジストを振り切るために適正な回転数が、ウエハＷの周縁部のレジスト膜の除去及びウエハＷの周縁部の裏面洗浄を行うために適正な回転数よりも高いものとする。そのような場合、適正な回転数でレジストの振り切りを行い、然る後、適正な回転数で溶剤による処理を行うようにすることができる。ところで、ウエハＷ表面の気流の乱れを確実に防ぐために時刻ｔ２で回転数を低下させた後、時刻ｔ３でリングプレート４１を下降位置に移動させているが、時刻ｔ２でリングプレート４１を下降位置に移動させてもよい。また、上記の処理では時刻ｔ４にて回転数の変更及びリングプレート４１の移動開始を行っているが、時刻ｔ３の後、時刻ｔ４より前において、リングプレート４１の移動を開始し、この移動開始後に回転数の変更を行うようにしてもよい。

リングプレート４１については、カップ１４の外側とウエハＷ上との間を横方向に移動するように構成され、上記の時刻ｔ３〜ｔ４ではウエハＷ上に、それ以外の時間帯ではカップ１４の外側に位置するようにしてもよい。この場合はカップ１４の外側が第１の位置であり、既述の実施形態と同様にウエハＷ上が第２の位置である。また、レジストを振り切るときにウエハＷの回転数を高くするときには、リングプレート４１をカップ１４の外側に位置するように移動させる。即ち、ウエハＷ上からリングプレート４１を退避させる。また、リングプレート４１が昇降する代わりに、カップ１４、スピンチャック１１及び回転機構１２が昇降することで、ウエハＷとリングプレート４１との距離が調整されてもよい。つまり、リングプレート４１についてはウエハＷが時刻ｔ２〜ｔ４にて比較的低い速度で回転するときに、ウエハＷを被覆する位置（被覆位置）と、被覆位置以外の位置との間を相対的に移動できればよい。被覆位置は、当該被覆位置以外の位置にリングプレート４１が配置されたとしたときよりもウエハＷの表面の気流の速度が高くなる位置である。

また、上記の例ではリングプレート４１の下面は水平面であるが、そのように水平面であることには限られず、例えば傾斜面として構成されていてもよい。つまり、図１の隙間Ｇの高さはリングプレート４１の下面の各部で異なってもよく、当該隙間Ｇの高さは例えば１ｍｍ〜２０ｍｍである。ところでリングプレート４１のような環状部材を、被覆部材としてウエハＷ上に配置して気流を制御することには限られない。例えば、ウエハＷに下面が対向する板状の被覆部材であって、当該被覆部材のウエハＷの中央部に対向する領域には多数の孔が開口するように形成してもよい。当該多数の孔を介してＦＦＵ１９から供給されるエアがシャワー状にウエハＷ表面に供給される。

ウエハＷの周縁部において、当該周縁部よりも内側の領域に比べてレジストの乾燥を遅くするためには、リングプレートを上記の構成にすることには限られず、図１２で示すリングプレート６１のような構成とすることができる。リングプレート６１における、リングプレート４１に対する差異点を中心に説明する。リングプレート６１の周縁部側は中心部側に対して屈曲されている。リングプレート６１の周縁部側はウエハＷの周縁部に対向する第１の部位６２をなし、その下面は周端に向かうにつれて上る傾斜面をなしている。リングプレート６１の中心部側はウエハＷの中間部に対向する第２の部位６３をなし、その下面は水平に形成され、ウエハＷの中間部に対向する。このようにリングプレート６１が構成されることで、ウエハＷの周縁部においては当該ウエハＷの周端に向かうほど隙間Ｇが広がる。上記のように隙間Ｇが小さいほどウエハＷの周縁に向かう気流の流速が高くなるため、ウエハＷの周縁部においてウエハＷの中間部に比べて気流の流速が小さい。従ってウエハＷの周縁部における、レジスト２０の乾燥を抑制することができる。

また、図１３にはリングプレートの他の構成例であるリングプレート６４を示している。リングプレート６４について、リングプレート４１との差異点を中心に説明する。リングプレート６４は、開口部４２が形成されると共に昇降機構４４により昇降される円環板である本体部４５を備える。この本体部４５には、円環板であるアダプタ４６が着脱自在に構成されている。アダプタ４６の外径は本体部４５の外径よりも大きく、アダプタ４６は本体部４５の周縁側に取り付けられる。従って、アダプタ４６が取り付けられたときと、取り付けられていないときとで、ウエハＷの周縁部において被覆される領域が異なる。つまり、アダプタ４６はウエハＷの周縁部において露出する領域の幅を調整するための部材である。図中の鎖線は本体部４５に装着されたアダプタ４６を、図中の実線は本体部４５から外されたアダプタ４６を示している。

アダプタ４６としては装置毎のレジストの乾燥性の差を解消する目的や、例えば装置を立ち上げたときに回転数などの処理レシピの調整でレジストの乾燥が調整し難い場合の対処として用いることができる。なお、アダプタ４６についても本体部４５と同様に昇降機構により昇降自在としてもよい。そして、当該アダプタ４６を使用するときには、本体部４５に対して接続される位置（図中鎖線の位置）に移動し、使用しないときには本体部４５に対して上方に離れた位置（図中実線の位置）に移動するようにしてもよい。つまり、作業員がアダプタ４６を本体部４５に対して着脱しても良いし、上記のアダプタ４６用の昇降機構のようなアダプタ４６を本体部４５に着脱するための着脱機構が設けられていてもよい。

上記の例では、塗布液としてレジストを用いているが、反射防止膜形成用の薬液や絶縁膜形成用の薬液など、他の塗布膜を形成するための塗布液を使用する場合にも本開示の技術を適用することができる。なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

（評価試験）
以下、本開示に関連して行われた評価試験について説明する。
評価試験１
評価試験１（１−１〜１−４）として、上記のレジスト膜形成装置１を用いて複数のウエハＷにレジストを塗布した後、互いに異なる態様でレジストを乾燥させた。そしてウエハＷの直径上の各位置におけるレジスト膜の膜厚を測定した。評価試験１−１として、既述の実施形態と同様にレジストをウエハＷの周縁部に行き渡らせた後、ウエハＷの回転数を１０００ｒｐｍとし、且つリングプレートを上昇位置に位置させてレジストを乾燥させた。評価試験１−２として、評価試験１−１と同じくウエハＷの回転数を１０００ｒｐｍとしたが、リングプレート４１を下降位置に位置させて上記の隙間Ｇを形成してレジストの乾燥を行った。評価試験１−３として、ウエハＷの回転数を１００ｒｐｍとしたことを除いて、評価試験１−１と同様に試験を行った。評価試験１−４として、ウエハＷの回転数を１００ｒｐｍとしたことを除いて、評価試験１−２と同様に試験を行った。なお、この評価試験１を含む各評価試験で用いたリングプレートは、既述したリングプレート４１と異なり、ウエハＷの周縁部についても被覆するように構成されている。

図１４、図１５は、この評価試験１の結果を示すグラフである。これらのグラフの縦軸、横軸は測定されたレジストの膜厚（単位：ｎｍ）、ウエハＷの中心からの距離（ｍｍ）を夫々示している。ウエハＷの中心からの距離については一端側を＋の値、他端側を−の値として夫々示している。図１４では評価試験１−１の結果を実線のグラフで、評価試験１−２の結果を点線のグラフで夫々示しており、図１５では評価試験１−３の結果を実線のグラフで、評価試験１−４の結果を点線のグラフで夫々示している。

図１４から評価試験１−１、１−２の結果を見ると、ウエハＷを１０００ｒｐｍで回転させた場合、リングプレート４１によりウエハＷ上に比較的小さい隙間Ｇを形成する場合、当該隙間Ｇを形成しない場合に比べて膜厚の均一性が低下することが分かる。膜厚の最大値-膜厚の最小値を膜厚レンジとすると、隙間Ｇを形成した場合の膜厚レンジは隙間Ｇを形成しない場合の膜厚レンジの略２倍となっていた。

評価試験１−３、１−４の結果を見ると、ウエハＷを１００ｒｐｍで回転させた場合、ウエハＷの膜厚の均一性については隙間Ｇを形成する場合と隙間Ｇを形成しない場合とで膜厚レンジは大きく異ならず、隙間Ｇを形成した方が若干小さくなっていた。従って、この評価試験１においては、リングプレート４１で隙間Ｇを形成してレジストの乾燥を行うにあたり比較的低い回転数で回転させることによって、ウエハＷの面内におけるレジスト膜の膜厚の均一性を高くすることができることが確認された。

評価試験２
評価試験２−１として、ウエハＷの表面に液体である乳酸エチルを塗布し、レジスト膜形成装置１を用いて１００ｒｐｍで回転させて揮発させた。この回転時においてはリングプレートにより隙間Ｇを形成した。そして、ウエハＷの径方向の各部における乳酸エチルの揮発速度を測定した。評価試験２−２として評価試験２−１と略同様に試験を行ったが、この評価試験２−２はリングプレートが設けられないレジスト塗布装置により行った。従って、この評価試験２−２では既述の比較的小さい隙間Ｇの形成を行っていない。

図１６は、評価試験２の結果を示すグラフである。グラフの縦軸、横軸は乳酸エチルの揮発速度（単位：ｍ/秒）、ウエハＷの中心からの距離（単位：ｍｍ）を夫々示している。この図１６においては評価試験２−１の結果を実線で、評価試験２−２の結果を点線で夫々示している。評価試験２−１、２−２からリングプレートを設ける場合及び設けない場合の両方において、ウエハＷの周縁部における揮発速度は、ウエハＷの中心部側における揮発速度に比べて大きいことが確認された。

評価試験３
以下、評価試験３について説明する。評価試験３−１として、レジスト膜形成装置１によりレジストを塗布し、１００ｒｐｍで所定の時間回転させて乾燥させた。そして、ウエハＷの径方向における膜厚分布を測定した。この評価試験３−１ではレジストを乾燥させる際にリングプレートにより、既述の隙間Ｇを形成している。また、評価試験３−２として評価試験３−１と略同様の試験を行った。この評価試験３−２では、リングプレートについて評価試験３−１で用いたものと形状が異なるものを用いた。

図１７は、評価試験３の結果を示すグラフであり、評価試験１の図１４、図１５と同様に膜厚とウエハＷの中心からの距離との関係を示している。図１７について、丸のプロットが評価試験３−１の結果を、四角のプロットが評価試験３−２の結果を夫々示している。この図１７のグラフから、ウエハＷの周縁部における膜厚が比較的大きいことが分かる。この評価試験３の結果及び上記の評価試験２の結果から、乳酸エチルの揮発速度の分布と、レジストの膜厚の分布とには相関が有ることが分かる。従って、例えば既述の各例のようにリングプレートを構成して、ウエハＷの周縁部における乾燥を抑制して、ウエハＷの周縁部の膜厚の上昇をより確実に抑制することができることが予想される。

Ｗ ウエハ
１ レジスト膜形成装置
１０ 制御部
１１ スピンチャック
１２ 回転機構
１４ カップ
２１ レジスト供給ノズル
４１ リングプレート

Claims (10)

1. 基板を基板保持部により保持する工程と、
   前記基板の周囲を排気して当該基板の表面に気流を形成する工程と、
   塗布膜を形成するための塗布液を前記基板の表面に供給する塗布液供給工程と、
   前記基板を被覆するための被覆部材を第１の位置から第２の位置へ前記塗布液が供給された基板に対して相対的に移動させ、当該第２の位置における被覆部材と第１の回転数で回転する前記基板の表面との間に形成される隙間に、前記第１の位置に被覆部材が位置するとしたときよりも流速が大きくなるように前記気流を形成する気流制御工程と、
   続いて、前記基板の周縁部の塗布液を振り切って前記塗布膜の膜厚分布を調整するために、前記基板を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数で回転させる膜厚分布調整工程と、
   を備える塗布膜形成方法。
2. 前記気流制御工程は、前記基板の周縁部における前記塗布膜の乾燥が、当該周縁部よりも基板の中心部寄りにおける塗布膜の乾燥に比べて遅くなるように前記気流を形成する工程を含む請求項１記載の塗布膜形成方法。
3. 前記被覆部材は、前記基板の周に沿って形成された環状部材である請求項１記載の塗布膜形成方法。
4. 前記塗布液供給工程は、前記基板の中心部に供給された前記塗布液を当該基板の周縁部に行き渡らすために、前記第１の回転数よりも大きい第３の回転数で基板を回転させる工程を含む請求項１記載の塗布膜形成方法。
5. 前記膜厚分布調整工程は、前記気流制御工程における前記隙間の大きさよりも前記基板の表面と前記被覆部材との間に形成される隙間が大きいか、前記基板上から前記被覆部材を退避させた状態で行われる請求項１記載の塗布膜形成方法。
6. 前記第１の回転数は１０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍである請求項１記載の塗布膜形成方法。
7. 前記第２の回転数は１０００ｒｐｍ以上である請求項１記載の塗布膜形成方法。
8. 前記塗布液が供給される基板は、表面に凹凸パターンが形成されたものである請求項１記載の塗布膜形成方法。
9. 前記被覆部材は基板の周に沿って形成された環状部材であり、
   前記環状部材は、その周端が前記基板の周端よりも当該基板の中心寄りに位置するか、あるいは前記基板の周縁部に対向する環状の第１の部位と、前記基板の周縁部よりも内側の領域に対向する環状の第２の部位と、を備え、前記基板から第１の部位までの高さは基板から第２の部位までの高さよりも大きく構成される請求項１記載の塗布膜形成方法。
10. 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を回転させる回転機構と、
    前記載置部に載置された基板を囲み、内部が排気されることで前記基板の表面に気流を形成するカップと、
    前記基板の表面の中心部に塗布膜を形成するための塗布液を供給するノズルと、
    第１の位置から第２の位置へ前記載置部に載置された基板に対して相対的に移動し、少なくとも前記第２の位置においては前記基板の表面との間に隙間が形成されるように当該基板の表面を覆う被覆部材と、
    前記基板を回転させて前記基板に供給された塗布液を周縁部へ広げるステップと、次いで前記被覆部材を第１の位置から第２の位置へ前記基板に対して相対的に移動させ、第１の回転数で回転する前記基板により形成される前記隙間に、前記第１の位置に被覆部材が位置するとしたときよりも流速が大きくなるように前記気流を形成するステップと、続いて前記基板の周縁部の塗布液を振り切って前記塗布膜の膜厚分布を調整するために、前記基板を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数で回転させるステップと、を実施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装置。
    
    

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