WO2010053125A1 - 成膜装置、成膜方法及び半導体装置 - Google Patents

成膜装置、成膜方法及び半導体装置 Download PDF

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film
unit
coating film
coating
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強 佐藤
弘康 近藤
直明 桜井
勝之 添田
健一 大城
修一 木村
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株式会社 東芝
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0486—Operating the coating or treatment in a controlled atmosphere

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and a semiconductor device, and, for example, a film forming apparatus and a film forming method for applying a material on an object to be coated to form a coated film, and further, the film forming apparatus or film forming method
  • the present invention relates to a semiconductor device manufactured by the method.
  • the film forming apparatus is used in a liquid phase film forming process in the manufacture of a semiconductor, a liquid crystal display or the like (see, for example, Patent Document 1).
  • a coating film such as a resist or a protective film on a substrate such as a wafer
  • film thickness uniformity of about 0.1 to 1.0 ⁇ m is required, and usually, the coating film Is formed by spin coating.
  • the spin coating is a coating method in which a material is supplied to the center on a substrate, the substrate is rotated at high speed to spread the material on the substrate surface, and a coating film is formed on the substrate.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is film formation capable of realizing improvement of material utilization efficiency, reduction of environmental load and suppression of operation rate decrease while maintaining film thickness uniformity.
  • An apparatus, a film forming method, and a semiconductor device are provided.
  • a first feature according to the embodiment of the present invention is that, in a film forming apparatus, a stage on which an object to be coated is placed and a predetermined area on the object to be coated placed on the stage are coated with a material
  • the solvent vapor generated by the air supply unit is applied to the application film forming the film, the air supply unit generating solvent vapor capable of dissolving the coating film, and the coating film on the application object placed on the stage.
  • a second feature of the embodiment of the present invention is that the semiconductor device is manufactured by the above-described film forming apparatus.
  • a film forming method comprising the steps of: applying a material to a predetermined region on an object to be coated to form a coating film;
  • the solvent vapor is generated by adjusting the amount of the viscosity of the surface side portion of the coating film to be lower than the viscosity of the coating object side portion, and forming the solvent vapor on the coating object And b) spraying on the coated film.
  • FIG.1 It is a schematic diagram which shows schematic structure of the film-forming apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a top view which shows schematic structure of the film-forming apparatus shown in FIG. It is a flowchart which shows the flow of the film-forming process which the film-forming apparatus shown in FIG.1 and FIG.2 performs. It is explanatory drawing for demonstrating application
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 of FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 of FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line A3-A3 of FIG.
  • It is sectional drawing which shows schematic structure of the spraying part with which the film-forming apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention is equipped.
  • It is a top view which shows schematic structure of the film-forming apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention.
  • FIG. 23 is an explanatory view for explaining a dried film after the liquid film shown in FIG. 22 has been subjected to a drying process. It is a top view which shows schematic structure of the film-forming apparatus based on the 6th Embodiment of this invention. It is a top view which shows the blower outlet of the spraying part with which the film-forming apparatus shown in FIG. 24 is provided.
  • FIG. 28 It is sectional drawing which shows schematic structure of the spraying part with which the film-forming apparatus which concerns on the 7th Embodiment of this invention is equipped. It is explanatory drawing for demonstrating the liquid film after the film thickness flattening process which used the adjustment mechanism of a mechanical blocking plate in the outer peripheral part of a blower outlet. It is a block diagram which shows schematic structure of the film-forming system which concerns on the 8th Embodiment of this invention. It is a flowchart which shows the flow of the film-forming process which the film-forming system shown in FIG. 28 performs.
  • a film forming apparatus 1 includes a stage 2 on which a wafer W as an application target is placed, and a rotation for rotating the stage 2 in a horizontal plane.
  • Mechanism 3 coating unit 4 that applies material to wafer W on stage 2 to form coating film M, and air supply unit 5 that generates solvent vapor (vaporized solvent) that can dissolve coating film M
  • a spray unit 6 for spraying the solvent vapor onto the coating film M on the wafer W
  • a moving mechanism 7 for relatively moving the wafer W on the stage 2 and the coating unit 4 and the spray unit 6, and exhaust for exhausting the solvent vapor.
  • the control unit 9 includes a unit 8 and a control unit 9 that controls each unit.
  • the stage 2 is formed in a circular shape, and is configured to be rotatable in a horizontal plane by the rotation mechanism 3.
  • the stage 2 is provided with a suction mechanism for suctioning the mounted wafer W, and the wafer W is fixed and held on the upper surface of the stage by the suction mechanism.
  • this suction mechanism for example, an air suction mechanism or the like is used.
  • the stage 2 is provided with a plurality of supportable support pins for supporting the wafer W. When delivery of the wafer W is performed by a transfer robot arm or the like, the wafer W is supported by the support pins.
  • the rotation mechanism 3 rotatably supports the stage 2 in a horizontal plane, and rotates the stage 2 in a horizontal plane by a drive source such as a motor with the center of the stage as a rotation center. Thus, the wafer W placed on the stage 2 is rotated in the horizontal plane.
  • the coating unit 4 is a coating nozzle that discharges a material to be the coating film M.
  • the coating unit 4 continuously discharges the material from the tip portion at a predetermined pressure and applies the material onto the wafer W on the stage 2.
  • a tank 4a for storing material is connected to the application unit 4 via a supply pipe 4b such as a tube or a pipe.
  • a regulating valve 4c is provided in the supply pipe 4b.
  • the adjustment valve 4 c is electrically connected to the control unit 9, and adjusts the discharge amount of the material from the application unit 4 according to the control by the control unit 9.
  • the air supply unit 5 includes a solvent vapor generating unit 5a that generates solvent vapor, a transfer pipe 5b that communicates the solvent vapor generating unit 5a and the spray unit 6, and a transfer pipe 5b that transfers the generated solvent vapor to the spray unit 6.
  • a transport gas supply unit 5c supplies transport gas for transport via the solvent vapor generation unit 5a, and a supply pipe 5d communicates the solvent vapor generation unit 5a with the transport gas supply unit 5c.
  • the solvent vapor generating unit 5 a includes a tank 11 for storing the solvent, a heater 12 for generating the solvent vapor, and a temperature sensor 13 for measuring the temperature of the solvent vapor in the tank 11.
  • the heater 12 and the temperature sensor 13 are electrically connected to the controller 9, and the controller 9 controls the temperature of the heater 12 to vaporize the solvent in the tank 11 based on the temperature measured by the temperature sensor 13. Adjust the
  • the transport pipe 5 b is a transport flow path for connecting the solvent vapor generating unit 5 a and the spraying unit 6 and transporting the solvent vapor from the solvent vapor generating unit 5 a to the spraying unit 6.
  • a tube or a pipe is used as the transport pipe 5b.
  • the transfer pipe 5b is provided with a heater 14 for supplying heat.
  • a sheet-like heater is used as the heater 14 and is wound around the outer peripheral surface of the transport pipe 5b.
  • the heater 14 is electrically connected to the control unit 9, and is adjusted by the control unit 9 so that the temperature of the transport pipe 5b is higher than the dew point temperature of the solvent.
  • the temperature of the transfer pipe 5b is lower than the dew point temperature of the solvent, the vaporized solvent in the transfer gas condenses, making it difficult to obtain a desired amount of solvent vapor, but the temperature of the transfer pipe 5b becomes difficult. Is adjusted by the heater 14 and maintained in a temperature range in which the solvent vapor in the transfer pipe 5b does not condense.
  • the carrier gas supply unit 5c is a supply unit that stores the carrier gas and supplies the carrier gas to the solvent vapor generation unit 5a.
  • the solvent vapor generated in the solvent vapor generating unit 5 a is conveyed to the spray unit 6 and blown out by the carrier gas.
  • the carrier gas for example, an inert gas such as nitrogen or air is used.
  • the supply pipe 5d is a supply flow path for connecting the carrier gas supply unit 5c and the solvent vapor generation unit 5a and supplying the carrier gas from the carrier gas supply unit 5c to the solvent vapor generation unit 5a.
  • a tube or a pipe is used as the supply pipe 5d.
  • the supply pipe 5d is provided with a control valve 15 for adjusting the flow rate of the carrier gas.
  • the adjusting valve 15 is electrically connected to the control unit 9, and adjusts the flow rate of the carrier gas from the carrier gas supply unit 5 c according to the control by the controller 9.
  • the spraying unit 6 is a blowout head for blowing out the solvent vapor transported from the solvent vapor generating unit 5a through the transport pipe 5b, and is an air knife type air supply unit.
  • the spray unit 6 is formed in a box shape having a slit (elongated gap) -like outlet H1.
  • a heater 16 that supplies heat is provided on the side surface of the spray unit 6.
  • a sheet-like heater is used as the heater 16 and is attached to the outer peripheral surface of the blowing unit 6.
  • the heater 16 is electrically connected to the control unit 9 and is adjusted by the control unit 9 so that the temperature of the spray unit 6 becomes higher than the dew point temperature of the solvent.
  • the temperature of the spray unit 6 is adjusted by the heater 16, and the temperature of the solvent vapor in the spray unit 6 is maintained within a temperature range that does not cause condensation.
  • the moving mechanism 7 supports a coating unit 4 and moves it in the Z-axis direction.
  • a Z-axis moving mechanism 7a supports the blowing unit 6 and moves it in the Z-axis direction.
  • a moving mechanism 7b and a pair of X-axis moving mechanisms 7c and 7d for respectively moving the Z-axis moving mechanisms 7a and 7b in the X-axis direction are provided.
  • a linear motor moving mechanism using a linear motor as a driving source or a feed screw moving mechanism using a motor as a driving source is used as each Z-axis moving mechanism 7a, 7b and the pair of X-axis moving mechanisms 7c, 7d.
  • the pair of X-axis moving mechanisms 7c and 7d are moving mechanisms that respectively move the application unit 4 and the spray unit 6 in the X-axis direction via the Z-axis moving mechanisms 7a and 7b.
  • the coating unit 4 is moved in the X-axis direction from the center to the outer periphery of the stage 2 by the X-axis moving mechanism 7d, and the spraying unit 6 is X over the entire surface of the stage 2 by the pair of X-axis moving mechanisms 7c and 7d. Move in the axial direction.
  • the Z-axis moving mechanism 7b is provided with a height sensor 17 such as a reflective laser distance sensor.
  • the height sensor 17 moves in the X-axis direction together with the Z-axis moving mechanism 7b by the pair of X-axis moving mechanisms 7c and 7d to measure the waviness, surface roughness, etc. of the coated surface of the wafer W. Thereby, the height profile of the application surface of the wafer W is acquired.
  • the exhaust unit 8 is an exhaust head for exhausting the solvent vapor blown out from the spray unit 6 which stands by at a standby position not facing the stage 2.
  • the exhaust unit 8 continuously sucks and exhausts the solvent vapor by a predetermined suction force.
  • a pump 8 a that generates a predetermined suction force is connected to the exhaust unit 8 via an exhaust pipe 8 b such as a tube or a pipe.
  • the pump 8 a is electrically connected to the control unit 9 and is driven according to the control of the control unit 9.
  • the control unit 9 includes a microcomputer that centrally controls each unit, and a storage unit that stores various programs, various information, and the like.
  • a memory, a hard disk drive (HDD) or the like is used as the storage unit.
  • the control unit 9 controls the rotation of the stage 2, the movement of the application unit 4, the movement of the spray unit 6, and the like based on various programs.
  • the relative position between the wafer W on the stage 2 and the coating unit 4 and the relative position between the wafer W on the stage 2 and the spray unit 6 can be changed variously.
  • the control unit 9 of the film forming apparatus 1 executes the film forming process based on various programs. Note that the film formation process is performed in a state where the wafer W is adsorbed and fixed on the stage 2.
  • step S1 gap adjustment is performed (step S1), and then application by the application unit 4 is performed (step S2). Thereafter, temporary drying is performed (step S3), the film thickness flattening process is performed by the blowing unit 6 (step S4), and the process ends.
  • step S1 the height sensor 17 is moved in the X axis direction together with the Z axis moving mechanism 7b by the pair of X axis moving mechanisms 7c and 7d, and the waviness and surface roughness of the coated surface of the wafer W on the stage 2 Measure etc. That is, the height profile is acquired and stored in the storage unit of the control unit 9.
  • the height profile described above is used, and in order to adjust the distance in the vertical direction between the coating unit 4 and the coating surface of the wafer W (hereinafter simply referred to as a gap) to a set value, for example, an average value and a set value A difference is obtained to calculate a correction amount, and the application unit 4 is moved in the Z-axis direction by the Z-axis moving mechanism 7a by the correction amount.
  • the gap between the coating unit 4 and the coating surface of the wafer W is adjusted to the desired gap.
  • the gap adjustment is performed only for the first time, and is omitted thereafter.
  • step S2 the coating unit 4 and the Z-axis moving mechanism 7a are rotated by the X-axis moving mechanism 7d while the stage 2 is rotated by the rotation mechanism 3, ie from the center of the wafer W It moves gradually towards the outer circumference.
  • the coating unit 4 continuously discharges the material onto the coated surface of the wafer W while moving, and further controls the discharge amount in accordance with the peripheral speed to make the material in a spiral pattern on the coated surface. Apply (spiral application).
  • the coating film M is formed on the coated surface of the wafer W.
  • a coating nozzle is used as the coating unit 4, the present invention is not limited to this.
  • a jetting head 4A such as an inkjet head that jets a material as a plurality of droplets is used. May be The jet head 4A is formed to be movable in the Y-axis direction in addition to the X-axis direction. As a result, while the relative position between the jet head 4A and the wafer W is changed, a plurality of droplets are jetted from the jet head 4A and coated on the coated surface of the wafer W (dot coating).
  • the ejection amount, the application pitch, and the droplet amount are optimized, the droplets on the wafer W are connected, and the application film M of the material is formed on the application surface of the wafer W.
  • the ejection head 4A such as the inkjet head is used, the coating can be efficiently performed by performing the ejection while rotating the stage 2 by the rotation mechanism 3.
  • the stage 2 rotates at a predetermined speed for a predetermined time, and the drying of the coating film M is promoted.
  • the drying of the outer edge portion of the coating film M is promoted, and the spread of the coating film M is suppressed.
  • temporary drying can be omitted.
  • step S4 the spraying unit 6 is moved by the pair of X axis moving mechanisms 7c and 7d together with the Z axis moving mechanism 7b over the entire surface of the wafer W on the stage 2. Move in the direction. At this time, the spray unit 6 sprays solvent vapor continuously on the coating film M on the wafer W while moving in the X-axis direction, and dissolves the surface layer of the coating film M.
  • the control unit 9 controls the amount of spray (supply amount) of the solvent vapor so as to decrease the viscosity of the surface layer of the coating film M.
  • the adjustment of the spray amount of the solvent vapor is performed by adjusting the flow rate of the carrier gas by the control valve 15, changing the temperature setting of the solvent vapor generating portion 5a, or both.
  • the control of the number of rotations of the rotation mechanism 3 by the control unit 9 can also adjust the blowing amount.
  • the coating film M not only the surface layer but also the vicinity of the surface layer or only the surface layer can be used to reduce the viscosity. Further, the viscosity on the wafer W side (stage side) of the coating film M is controlled not to be lower than the viscosity on the surface side.
  • coating pitch unevenness Ma by spiral coating or dot coating and a crown Mb generated at the time of drying are present in the coating film M, but in the film thickness flattening process, solvent vapor is present.
  • the viscosity of the surface layer of the coating film M is reduced, the coating pitch unevenness Ma and the crown Mb are suppressed and thus reduced, and the variation of the coating film M is reduced. That is, although the film thickness uniformity is lowered by the spiral coating and the dot coating, since the variation of the coating film M is reduced by the film thickness flattening process, the film thickness uniformity equal to or greater than that of the spin coating can be obtained. it can.
  • the flattening time T is T ⁇ 4 / ⁇ h 3 ( ⁇ : viscosity, ⁇ : wavelength, ⁇ : surface tension, h (Average thickness) and proportional to the viscosity ⁇ of the material. Therefore, when the surface layer of the coating film M is dissolved and the viscosity is reduced by spraying solvent vapor on the surface of the coating film M, the planarization time T is shortened and the planarization of the coating film M is promoted. In particular, even when the surface tension ⁇ of the material to be applied is high, it is possible to promote the planarization of the applied film M by reducing the viscosity of the surface by spraying solvent vapor on the surface of the applied film M.
  • the stage 2 is rotated at the same time as the blowing unit 6 and the wafer W are relatively relatively moved by the pair of X-axis moving mechanisms 7c and 7d. Control may be performed.
  • the surface layer of the coating film M having a reduced viscosity is likely to be flat due to the centrifugal force, so that the planarization time is shortened and the planarization effect is further promoted.
  • the spray unit 6 stands by at a standby position not facing the stage 2.
  • the solvent vapor blown out from the spray unit 6 waiting at this standby position is exhausted by the exhaust unit 8.
  • the spraying part 6 is controlled so that a solvent vapor may always be blown out here. As described above, by performing control such that the solvent vapor is always supplied to each part, the temperature stabilization of the solvent vapor and the stabilization of the solvent vapor amount can be realized.
  • step S4 the film thickness flattening process in step S4 will be described in more detail with reference to FIGS. 8 to 12.
  • the shape of the coating film M made into the objective it is desirable to supply a solvent vapor
  • the application unit 4 discharges the material continuously onto the application surface of the wafer W while moving, and applies a spiral pattern on the application surface (spiral application).
  • the liquid film at this time is shown in FIG.
  • the film thickness flattening process is performed, the viscosity distribution of the liquid film shown in FIG. 9 is obtained.
  • the viscosity of the surface layer of the liquid film is reduced by the solvent vapor, and the unevenness of the surface formed at the time of application is alleviated.
  • the state which made this dry film Ma after drying (baking) is shown in FIG.
  • a protrusion ⁇ L1 (so-called crown) is generated on the peripheral portion.
  • the film thickness variation ⁇ S1 caused by the unevenness at the time of application exists in a portion other than the peripheral portion (inside the peripheral portion).
  • ⁇ L1 is the distance from the average film thickness to the highest part of the protrusion
  • ⁇ S1 is a range of unevenness other than the peripheral part (inside of the peripheral part).
  • FIG. 9 is a figure explaining the outline
  • the surface layer is a layer on the surface, and is a portion where there is an uneven portion. It is at least necessary to lower the viscosity of this surface layer.
  • ⁇ L1 and ⁇ S1 are in a trade-off relationship. That is, in order to further improve the flatness of portions other than the peripheral portion (inside the peripheral portion), the solvent vapor amount may be increased as a whole. However, as the amount of solvent vapor is increased, the height of the peripheral protrusions increases. As shown in FIG. 11, the viscosity of the liquid film is significantly reduced (extremely low), and the flatness other than the peripheral edge (inner side of the peripheral edge) is good, but the shape of the peripheral edge is rounded and changed gently. I will. If drying (baking) is performed in this state, the solid content will flow into the peripheral portion and be dried there because of the good fluidity of the liquid. Then, as shown in FIG. 12, the protrusion of the peripheral portion becomes a dry film Ma having a high shape ( ⁇ S2 ⁇ S1, ⁇ L2> ⁇ L1).
  • the peripheral portion is a portion where a change in the film shape that occurs when the coating film M of the wafer W is dried appears, and a portion where a portion where ⁇ L 1 occurs is viewed from above.
  • the width of the portion where ⁇ L1 to ⁇ L3 is generated is about 2 nm from the peripheral portion of the coating film M, but varies depending on the coating material, the solvent, and the like.
  • the amount of spray (supply amount) of the solvent vapor is controlled to be an amount to reduce the viscosity of the surface layer of the coating film M.
  • the viscosity distribution of the coating film M is important to change the viscosity distribution of the coating film M.
  • the viscosity on the wafer W side (stage side) of the coating film M it is possible to prevent the protrusion on the peripheral edge from becoming high.
  • the viscosity on the wafer W side (stage side) as low as possible and lowering the viscosity on the surface side, projections can be suppressed and planarization can be realized.
  • adjustment of the spray amount of the solvent vapor can be performed by adjusting the flow rate of the carrier gas by the adjustment valve 15, changing the temperature setting of the solvent vapor generating portion 5a, or both of them. It will be.
  • the control of the number of rotations of the rotation mechanism 3 by the control unit 9 can also adjust the blowing amount.
  • the viscosity on the surface layer side of the coating film M is reduced by spraying the solvent vapor, the viscosity of the coating film M is reduced to 60% of the thickness of the coating film M, so that the protrusion of the peripheral portion becomes high. It can prevent. Furthermore, it is most preferable to reduce the viscosity to 30% of the thickness of the coating film M from the surface.
  • the viscosity distribution of the coating film M on the wafer W by spraying solvent vapor, it is possible to suppress the change in the film shape generated on the wafer W.
  • the viscosity of portions other than the peripheral portion (inner side of the peripheral portion) of the coating film M it is possible to suppress the change in the film shape generated on the peripheral portion of the wafer W.
  • control unit 9 performs control to spray the solvent vapor only on the predetermined region.
  • the concavo-convex pattern of the film surface by the spiral coating is approximately symmetrical in the rotational direction (the amplitude and the pitch of the concavo-convex are the same regardless of the radius). Therefore, even under the same conditions in the film thickness planarization process, the entire surface of the coated film M on the wafer W can be made more uniform by the film thickness planarization process, as compared with other coating methods. is there.
  • the solvent vapor is generated and sprayed to the coating film M on the wafer W, whereby the viscosity of the surface layer of the coating film M is reduced, and spiral coating is performed. Since coating pitch unevenness Ma and crown Mb by coating and dot coating become smaller and dispersion of coating film M becomes smaller, even when using coating methods other than spin coating such as spiral coating and dot coating, the film thickness uniformity is maintained be able to. As a result, it becomes possible to use a coating method such as spiral coating or dot coating, so that the material can be coated only on a predetermined area of the coated surface of the wafer W compared to spin coating.
  • the amount of the solvent vapor to be sprayed so as to decrease the viscosity of the surface layer of the coating film M
  • the viscosity of the surface layer of the coating film M decreases, and the drying time for drying the coating film M is shortened. Manufacturing time can be shortened.
  • the viscosity distribution of the coating film M on the wafer W by spraying solvent vapor, it is possible to suppress the change in the film shape generated on the wafer W.
  • the viscosity of the portion other than the peripheral portion (inside the peripheral portion) it is possible to suppress the change in the film shape generated on the peripheral portion of the wafer W.
  • control unit 9 performs control to spray the solvent vapor only on the predetermined region.
  • the dispersion of the coating film M becomes smaller due to the centrifugal force due to the rotation.
  • the film thickness uniformity of the coating film M can be improved.
  • the coating film M on the wafer W by drying, the coating film M is dried to a certain extent in the drying step, and the flowability of the coating film M is suppressed. It is possible to suppress the change in the film shape generated at the peripheral portion of the wafer W in the hardening process.
  • the drying means in the above-mentioned temporary drying although the wafer W is rotated by the rotation mechanism 3 as the drying unit, the present invention is not limited thereto.
  • the wafer W may be dried by using a spray mechanism.
  • the gas may be blown, or the wafer W may be heated by a baking furnace, or the wafer W may be heated by providing a heating means on the stage 2.
  • the coating unit 4 and the stage 2 The drying air supply head or the drying lamp may be provided at a position where the distance from the rotation shaft is equal.
  • an exhaust unit 21 capable of uniform exhaust may be used.
  • the exhaust unit 21 includes a housing 22 that covers the stage 2 and a dispersion plate 23 provided in the housing 22.
  • the dispersion plate 23 has a plurality of through holes 23a through which air passes, and makes the exhaust gas uniform.
  • the upper part of the housing 22 is connected to the factory exhaust system, and the air flows from the lower part of the housing 22 upward through the dispersion plate 23 and is exhausted from the upper part of the housing 22. Thereby, the coating film M on the wafer W can be uniformly dried.
  • the second embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment. Therefore, in particular, a portion different from the first embodiment, that is, the spray portion 6 will be described. In the second embodiment, the description of the same parts as the parts described in the first embodiment will be omitted.
  • the blowing unit 6 is an air knife type air supply and discharge unit, and is supplied by a rectangular parallelepiped housing 31 and an air supply unit 5.
  • the blowout port H1 which blows off the solvent vapor
  • the exhaust port H2 which is provided around the blowout port H1 and exhausts the excess solvent vapor blown out from the blowout port H1.
  • the housing 31 is formed in a rectangular parallelepiped shape by combining three block bodies 31a, 31b, and 31c. Each block body 31a, 31b, 31c is fixed by a fastening member such as a bolt.
  • the blowout opening H1 is formed in a slit (long and narrow gap) shape on the lower surface (in FIGS. 15 and 16) of the housing 31 and is discharged to two inlets H3 formed in a circular shape on the side surface of the housing 31. It is connected via the flow path F1.
  • the blowout flow path F1 is formed in a slit shape long in the direction perpendicular to the direction in which the solvent vapor flows, and is a flow path connecting one blowout port H1 and the two inflow ports H3.
  • Each of the inlets H3 is connected to the transport pipe 5b.
  • the air outlet H2 is formed between the air outlet H1 and the air outlet H1 in the lower surface of the housing 31 (in FIGS. 15 and 16), and two air outlets H2 are formed in the shape of a slit. It is connected via the exhaust flow path F2 to the circular outlet H4.
  • the exhaust flow path F2 is formed in a slit shape with two blowout flow paths F1 in between, and each exhaust flow path F2 is a flow path which connects one exhaust port H2 and one outlet H4. .
  • An exhaust pipe is connected to the outlet H4.
  • Such a spray unit 6 has an exhaust function of exhausting an excess of solvent vapor in addition to an air supply function of spraying and supplying the solvent vapor, and has a structure in which the air supply and exhaust are integrated. Therefore, when the solvent vapor is supplied to the coating film M, the excess solvent vapor is not scattered into the apparatus by optimizing the balance of the air supply and exhaust, and the apparatus can be prevented from being contaminated.
  • the viscosity distribution of the coating film M can be appropriately controlled by exhausting the excess solvent vapor.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, by disposing the exhaust port H2 around the blowout port H1 for supplying the solvent vapor, it becomes easy to optimize the supplied amount and the exhaust amount of the solvent vapor. This makes it possible to supply the solvent vapor only to a narrow range immediately below the outlet H1, so that excess solvent vapor is not scattered in the apparatus, and contamination of the apparatus can be prevented. .
  • the viscosity distribution of the coating film M can be appropriately controlled by exhausting the excess solvent vapor.
  • the viscosity on the wafer W side (stage side) of the coating film M can be controlled not to be lower than the viscosity on the surface side. Therefore, it can prevent that the euros
  • the third embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment. Therefore, in particular, a portion different from the first embodiment, that is, the spray portion 6 will be described. In the third embodiment, the description of the same parts as the parts described in the first embodiment will be omitted.
  • the blowing unit 6 is a nozzle type air supply and discharge unit, and is supplied by a cylindrical case 41 and the air supply unit 5.
  • the blowout port H1 which blows off the solvent vapor
  • the exhaust port H2 which is provided around the blowout port H1 and exhausts the excess solvent vapor blown out from the blowout port H1.
  • the housing 41 is formed in the same size as the coating nozzle of the coating unit 4.
  • the blowout opening H1 is formed in a circular shape on the lower surface (in FIG. 18) of the housing 41, and the blowout passage in one inlet H3 formed in a circular shape on the upper surface (in FIG. 18) of the housing 41. Connected via F1.
  • the blowout flow path F1 is formed in a cylindrical shape, and is a flow path that communicates one blowout port H1 with one inflow port H3.
  • the transfer pipe 5b is connected to the inflow port H3.
  • the exhaust port H2 is formed in an annular shape with the blowout port H1 in between, and is connected to the two outlets H4 formed in a circular shape on the side surface of the housing 41 via the exhaust flow path F2.
  • the exhaust flow path F2 is a flow path which connects one exhaust port H2 and two outlet H4.
  • An exhaust pipe 42 is connected to each of the outlets H4.
  • Such a spray unit 6 has an exhaust function of exhausting an excess of solvent vapor in addition to an air supply function of spraying and supplying the solvent vapor, and has a structure in which the air supply and exhaust are integrated. Therefore, when the solvent vapor is supplied to the coating film M, the excess solvent vapor is not scattered into the apparatus by optimizing the balance of the air supply and exhaust, and the apparatus can be prevented from being contaminated.
  • the nozzle type spray unit 6 since the nozzle type spray unit 6 has a structure that can be miniaturized, it is in the vicinity of the application unit 4, that is, in the rotation direction at the same distance from the center of the stage 2 in the radial direction with the application nozzle of the application unit 4.
  • the nozzle type sprayer 6 is disposed behind the coating nozzle, and solvent vapor is supplied from the sprayer 6 to the coating film M immediately after coating to simultaneously perform coating and film thickness flattening processing. As it can be done, simplification of the manufacturing process and shortening of the manufacturing time can be realized.
  • the blowing unit 6 is moved in the X-axis direction along the entire surface of the wafer W on the stage 2 together with the Z-axis moving mechanism 7b by the pair of X-axis moving mechanisms 7c and 7d.
  • the spray unit 6 sprays solvent vapor continuously on the coating film M on the wafer W while moving in the X-axis direction, and dissolves the surface layer of the coating film M.
  • the control unit 9 controls the amount of spray (supply amount) of the solvent vapor so as to decrease the viscosity of the surface layer of the coating film M.
  • the adjustment of the spray amount of the solvent vapor is performed by adjusting the flow rate of the carrier gas by the control valve 15, changing the temperature setting of the solvent vapor generating portion 5a, or both.
  • the control of the number of rotations of the rotation mechanism 3 by the control unit 9 can also adjust the blowing amount.
  • the controller 9 adjusts the amount of solvent vapor in accordance with the peripheral velocity at a certain radius from the center of the application object, and makes the spray amount per unit area constant, in accordance with the increase in the main velocity.
  • the supply of solvent vapor is increased.
  • the generation of the protrusion can be suppressed, and the film thickness uniformity can be improved.
  • the control unit 9 controls the solvent vapor so as to be different between the peripheral portion of the coating film M and the inside of the peripheral portion by the control unit 9, the supply of the solvent vapor to the peripheral portion can be reduced, and the film thickness is uniform. It is possible to improve the quality.
  • the viscosity on the wafer W side (stage side) of the coating film M can be controlled not to be lower than the viscosity on the surface side. Therefore, it can prevent that the euros
  • the viscosity distribution of the coating film M can be appropriately controlled by exhausting the excess solvent vapor.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, by disposing the exhaust port H2 around the blowout port H1 for supplying the solvent vapor, it becomes easy to optimize the supplied amount and the exhaust amount of the solvent vapor. This makes it possible to supply the solvent vapor only to a narrow range immediately below the outlet H1, so that excess solvent vapor is not scattered in the apparatus, and contamination of the apparatus can be prevented. .
  • the viscosity distribution of the coating film M can be appropriately controlled by exhausting the excess solvent vapor.
  • the fourth embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment. Therefore, in particular, a portion different from the first embodiment, that is, the spray portion 6 will be described. In the fourth embodiment, the description of the same parts as the parts described in the first embodiment will be omitted.
  • the spray unit 6 includes a housing 51 for covering the stage 2 and a dispersion plate 52 provided in the housing 51. There is. Further, the film forming apparatus 1 is provided with an exhaust unit 53 for exhausting the solvent vapor in an excess amount.
  • the housing 51 has an outlet H1 of the same size as the wafer W.
  • the dispersion plate 52 has a plurality of through holes 52a through which the solvent vapor passes, and makes the air supply uniform.
  • the dispersion plate 52 functions as a dispersion unit.
  • casing 22 is connected to the solvent vapor generation part 5a via the conveyance pipe 5b.
  • the solvent vapor flows downward from above the housing 22 through the dispersion plate 52, and is uniformly supplied to the coating film M of the wafer W on the stage 2.
  • distribution board 52 is used as a dispersion
  • the exhaust unit 53 is an exhaust head for exhausting the solvent vapor of the surplus blown out from the spray unit 6, and is formed in an annular shape so as to surround the outer edge of the stage 2.
  • the exhaust unit 53 sucks and discharges the solvent vapor continuously by a predetermined suction force.
  • a pump for generating a predetermined suction force is connected to the exhaust unit 53 via an exhaust pipe such as a tube or a pipe.
  • the pump is electrically connected to the control unit 9 and is driven according to the control of the control unit 9.
  • Such a spray unit 6 has a blowout port H1 of the same size as the wafer W, and incorporates a dispersion plate 52 in which a plurality of through holes 52a are appropriately provided in order to equalize the supply amount in the plane. There is. As a result, the solvent vapor is dispersed and supplied to the coating film M on the wafer W, and the supply amount to the coating film M in the plane becomes uniform, so that the film thickness uniformity can be improved.
  • the viscosity on the wafer W side (stage side) of the coating film M can be controlled not to be lower than the viscosity on the surface side. Therefore, it can prevent that the euros
  • the excess solvent vapor does not scatter, and the flow of the solvent vapor on the wafer W is also rectified.
  • the solvent vapor is supplied to the coating film M by optimizing the balance of the air supply and exhaust, it is possible to prevent the excess solvent vapor from being scattered in the apparatus and to prevent the apparatus from being contaminated.
  • the viscosity distribution of the coating film M can be appropriately controlled by exhausting the excess solvent vapor from the outer edge.
  • the wafer W may not be rotated in the horizontal plane.
  • the dispersion of the coating film M is further reduced by the centrifugal force due to the rotation, in addition to the viscosity decrease by the solvent vapor. Therefore, the film thickness uniformity of the coating film M can be improved.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, by dispersing and supplying the solvent vapor, the amount of supply to the coating film M in the surface becomes uniform, so that the film thickness uniformity can be improved. Further, by providing an annular exhaust portion 53 for exhausting the solvent vapor from the outer edge of the wafer W, the solvent vapor flowing out from the outer periphery of the wafer W is exhausted by the exhaust portion 53, and the supplied amount and exhaust amount of the solvent vapor As it is easy to optimize the system, it is possible to prevent the excess solvent vapor from being scattered in the apparatus and to prevent the apparatus from being contaminated.
  • the viscosity distribution of the coating film M can be appropriately controlled by exhausting the excess solvent vapor from the outer edge.
  • FIG. 20 Fifth Embodiment A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 20 and 21.
  • FIG. 20 is a diagrammatic representation of FIG. 20 and 21.
  • the fifth embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment. Therefore, in particular, a portion different from the first embodiment, that is, the spray portion 6 will be described. In the fifth embodiment, the description of the same parts as the parts described in the first embodiment will be omitted.
  • the spray unit 6 includes two adjustment mechanisms 61 for adjusting the opening area of the slit-shaped outlet H1.
  • the adjusting mechanism 61 is a slit length adjusting mechanism that changes the slit length of the blowout port H 1, and is provided at both ends in the longitudinal direction of the blowing unit 6. Thereby, the supply range of the solvent vapor to the wafer W can be varied. By changing the length of the slit, it is possible to control the spray amount of the solvent vapor to the edge portion of the wafer W.
  • the mechanism for changing the length of the slit may be changed in conjunction with the control unit 9 or may be changed manually.
  • the control unit 9 causes the spray unit 6 to spray solvent vapor while rotating the stage 2 by the rotation mechanism 3.
  • the solvent vapor is transferred to the wafer W on the rotating stage 2 in a state where the spray unit 6 is fixed just above the diameter of the stage 2 without moving in the X axis direction. Supply.
  • the blower outlet H1 is formed so that slit width may become large gradually toward the peripheral part from the center of the longitudinal direction.
  • the amount of supplied solvent vapor gradually increases from the center of the wafer W toward the peripheral portion.
  • the stage 2 is rotated.
  • the circumferential velocity increases from the center to the peripheral portion, so the amount of solvent supplied per unit area is constant.
  • it is necessary to increase the supply amount from the center to the periphery.
  • An example is a shape in which the slit width gradually increases toward the peripheral edge.
  • the thickness of the coating film M may be gradually thickened from the center toward the periphery due to the centrifugal force, the supply amount of the solvent vapor can also be changed according to the thickness.
  • a slit length adjusting mechanism for changing the slit length is provided (adjusting mechanism 61).
  • adjusting mechanism 61 the viscosity of the peripheral portion of the liquid film is maintained with substantially no reduction, and the viscosity of the portion other than the peripheral portion (inner side of the peripheral portion) is reduced to alleviate the unevenness.
  • drying (baking) to be described later it is possible to obtain the dried film Ma of FIG. 23 in which the protrusion of the peripheral portion is suppressed and the flatness of the other portion (inner side of the peripheral portion) is improved ( ⁇ S3 ⁇ S1 , ⁇ L3 ⁇ ⁇ L1).
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the supply range of the solvent vapor to the wafer W can be varied by providing the adjusting mechanism 61 for adjusting the opening area of the outlet H1. For example, even when the size of the wafer W is changed, it is possible to supply the solvent vapor only to the coating film M on the wafer W in accordance with the size, so excess solvent vapor is removed in the apparatus. It will not scatter and can prevent the contamination of the device.
  • the adjusting mechanism 61 capable of adjusting the slit length, the viscosity of the peripheral portion of the liquid film is maintained with almost no reduction, and the peripheral shape is maintained, and the viscosity of other than the peripheral portion (inner side of the peripheral portion) is reduced. Unevenness is relieved.
  • drying drying
  • the supply mechanism of the solvent vapor can be varied by the adjusting mechanism 61.
  • the viscosity on the wafer W side (stage side) of the coating film M can be controlled not to be lower than the viscosity on the surface side. Therefore, it can prevent that the euros
  • FIG. 24 Sixth Embodiment The sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 24 and 25.
  • the sixth embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment. Therefore, in particular, a portion different from the first embodiment, that is, the spray portion 6 will be described. In the sixth embodiment, the description of the same parts as the parts described in the first embodiment will be omitted.
  • the spray unit 6 includes one adjustment mechanism 61 that adjusts the opening area of the slit-shaped outlet H1.
  • the adjustment mechanism 61 is a slit length adjustment mechanism that changes the slit length of the blowout port H1, and is provided at one end of the spray unit 6 in the longitudinal direction. Thereby, the supply range of the solvent vapor to the wafer W can be varied.
  • the blowing unit 6 is formed to have a length about the radius of the stage 2 and is configured to be movable by one of the pair of X-axis moving mechanisms 7c and 7d.
  • the control unit 9 causes the spray unit 6 to spray solvent vapor while rotating the stage 2 by the rotation mechanism 3.
  • the solvent is applied to the entire surface of the wafer W on the rotating stage 2 in a state where the spray unit 6 is fixed just above the radius of the stage 2 without moving in the X axis direction. Supply steam.
  • the blower outlet H1 is formed so that a slit width may become large gradually toward the peripheral part from the inner peripheral part of the longitudinal direction.
  • the amount of supplied solvent vapor gradually increases from the center of the wafer W toward the peripheral portion.
  • the stage 2 is rotated.
  • the circumferential velocity increases from the center to the peripheral portion, so the amount of solvent supplied per unit area is constant. In order to achieve this, it is necessary to increase the amount of supply toward the periphery.
  • An example is a shape in which the slit width gradually increases toward the peripheral edge.
  • the thickness of the coating film M may be gradually thickened from the center toward the periphery due to the centrifugal force, the supply amount of the solvent vapor can also be changed according to the thickness.
  • the amount of solvent vapor supplied is the same as that described in the fifth embodiment.
  • the mechanism for changing the length of the slit may be changed in conjunction with the control unit 9, or may be changed manually.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the supply range of the solvent vapor to the wafer W can be varied by providing the adjusting mechanism 61 for adjusting the opening area of the outlet H1. For example, even when the size of the wafer W is changed, it is possible to supply the solvent vapor only to the coating film M on the wafer W in accordance with the size, so excess solvent vapor is removed in the apparatus. It will not scatter and can prevent the contamination of the device. Further, by providing the adjusting mechanism 61 capable of adjusting the slit length, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained.
  • FIG. 26 Seventh Embodiment The seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 26 and 27.
  • the seventh embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment. Therefore, in particular, a portion different from the first embodiment, that is, the spray portion 6 will be described. In the seventh embodiment, the description of the same parts as the parts described in the first embodiment will be omitted.
  • the spray unit 6 includes a case 71 for covering the stage 2, a dispersion plate 72 provided in the case 71, and the case It has one adjustment mechanism 73 provided on the outer peripheral surface of the body 71 and adjusting the opening area of the circular outlet H1.
  • the housing 71 has an outlet H1 of the same size as the wafer W.
  • the dispersion plate 72 has a plurality of through holes 72a through which solvent vapor passes, and makes the air supply uniform.
  • the dispersion plate 52 functions as a dispersion unit.
  • casing 71 is connected to the solvent vapor generation part 5a via the conveyance pipe 5b.
  • the solvent vapor flows downward from above the housing 71 through the dispersion plate 72, and is uniformly supplied to the coating film M of the wafer W on the stage 2.
  • distribution board 52 is used as a dispersion
  • the adjusting mechanism 73 is a diameter adjusting mechanism that changes the diameter of the air outlet H1, and is provided on the outer peripheral surface of the blowing unit 6 so as to cover the outer peripheral portion of the air outlet H1. Thereby, the supply range of the solvent vapor to the wafer W can be varied.
  • the control unit 9 causes the spray unit 6 to spray solvent vapor while rotating the stage 2 by the rotation mechanism 3.
  • the spray unit 6 supplies the solvent vapor to the wafer W on the rotating stage 2 in a state of being fixed right above the stage 2 without moving in the X-axis direction.
  • the wafer W since the air outlet H1 is circular, the wafer W may not be rotated in the horizontal plane.
  • the supply amount of the solvent vapor is the same as that described in the fifth embodiment, the control of the supply amount of the solvent vapor to the peripheral portion will be described in order to further flatten the surface. Since the aforementioned ⁇ L1 and ⁇ S1 are in a trade-off relationship, an example for solving this will be described.
  • a mechanical shielding plate is provided on the outer peripheral portion of the discharge port H1 as shown in FIG. 27 (adjustment mechanism 73).
  • the viscosity of the peripheral portion of the liquid film is maintained with substantially no reduction, and the viscosity of the portion other than the peripheral portion (inner side of the peripheral portion) is reduced to alleviate the unevenness.
  • drying (baking) to be described later it is possible to obtain the dried film Ma of FIG. 23 in which the protrusion of the peripheral portion is suppressed and the flatness of the other portion (inner side of the peripheral portion) is improved ( ⁇ S3 ⁇ S1 , ⁇ L3 ⁇ ⁇ L1).
  • the solvent vapor is sprayed to only a predetermined region by the adjusting mechanism 73.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, by dispersing and supplying the solvent vapor, the amount of supply to the coating film M in the surface becomes uniform, so that the film thickness uniformity can be improved. Further, by providing the adjustment mechanism 73 for adjusting the opening area of the blowout port H1, the supply range of the solvent vapor to the wafer W can be varied. For example, even when the size of the wafer W is changed, it is possible to supply the solvent vapor only to the coating film M on the wafer W in accordance with the size, so excess solvent vapor is removed in the apparatus. It will not scatter and can prevent the contamination of the device.
  • the mechanical shield plate adjusting mechanism 73 on the outer peripheral portion (opening) of the outlet H1
  • the amount of solvent vapor supplied to the peripheral portion is adjusted, so the viscosity of the peripheral portion of the liquid film is
  • the peripheral shape is maintained with almost no reduction, and the viscosity of portions other than the peripheral portion (inner side of the peripheral portion) is reduced to alleviate the unevenness.
  • drying (baking) to be described later it is possible to obtain a dried film Ma in which the protrusion of the peripheral portion is suppressed and the flatness of the portion other than the peripheral portion (inner side of the peripheral portion) is improved.
  • the viscosity on the wafer W side (stage side) of the coating film M can be controlled not to be lower than the viscosity on the surface side. Therefore, it can prevent that the euros
  • FIG. 28 Eighth Embodiment An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 28 and 29.
  • the eighth embodiment of the present invention is an application example in which the film forming apparatus 1 according to the first embodiment is applied to a film forming system 81. Therefore, in particular, parts different from the first embodiment will be described. In the eighth embodiment, the description of the same parts as the parts described in the first embodiment will be omitted.
  • a film forming system 81 includes a film forming apparatus 1 for applying a photosensitive material to a wafer W, and an interface apparatus 82 for receiving the wafer W.
  • a developing device 83 for developing the coating film M on the wafer W a baking device 84 for drying the coating film M on the wafer W, a chill plate 85 for cooling the coating film M on the wafer W, and
  • An exposure unit 86 that exposes the coating film M, an edge cutting device 87 that performs edge cutting to remove unnecessary portions of the outer edge of the coating film M on the wafer W with a thinner, and a transfer device 88 that transfers the wafer W between the respective devices. And have.
  • a film forming process (film forming method) performed by such a film forming system 81 will be described.
  • the control device of the film forming system 81 executes the film forming process based on various programs.
  • the wafer W which has been cleaned and pretreated is set in the interface device 82 in a state of being accommodated in the cassette, and the input of the wafer W is accepted (step S11).
  • the wafer W is taken out of the cassette by the transfer device 88, transferred to and placed on the chill plate 85, and the wafer W is cooled for a predetermined time (step S12).
  • the wafer W is taken out of the chill plate 85 and carried to the film forming apparatus 1, and a photosensitive material is applied onto the wafer W by the film forming apparatus 1 to form a coating film M.
  • the film thickness flattening process of the film M is performed (step S13). The application and the film thickness flattening process at this time are the same as in the first embodiment (see FIG. 3).
  • the wafer W is sequentially transferred by the transfer device 88, the wafer W is heated by the bake device 84, the coating film M on the wafer W is dried (step S14), and then the wafer W is cooled by the chill plate 85. (Step S15) The coated film M on the wafer W (that is, the dried film Ma) is exposed by the exposure device 86 (step S16).
  • the wafer W is cooled again by the chill plate 85 (step S17), and the coated film M (that is, the dried film Ma) on the wafer W is developed by the developing device 83 and then washed (step S18).
  • the sheet is returned to the interface device 82 by the transport device 88 and dispensed (step S19), and the process ends. Thereafter, the wafer W is singulated to generate a plurality of semiconductor devices such as semiconductor chips.
  • the coating method which can be formed into a film limited to a certain area such as spiral coating, dot coating, dispenser coating, etc. is used instead of spin coating, it is possible to delete the edge cutting process.
  • the cutting apparatus 87 can be removed to reduce the cost of the film forming system 81.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, by applying the above-described film forming apparatus 1 to the film forming system 81, there is a coating method capable of forming a film limited to a certain area such as spiral coating, dot coating, dispenser coating instead of spin coating. As it is used, the material is applied only to a predetermined area of the application surface of the wafer W. As a result, the edge cutting process can be eliminated, so the edge cutting device 87 can be removed to reduce the cost of the film forming system 81.
  • a coating method capable of forming a film limited to a certain area such as spiral coating, dot coating, dispenser coating instead of spin coating.
  • the material is applied only to a predetermined area of the application surface of the wafer W.
  • the edge cutting process can be eliminated, so the edge cutting device 87 can be removed to reduce the cost of the film forming system 81.
  • the wafer W is used as the application object in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this.
  • a circular or non-circular glass substrate may be used.
  • the present invention is used, for example, in a film forming apparatus and a film forming method for forming a coating film by applying a material on an object to be coated, and a semiconductor device manufactured by the film forming apparatus or the film forming method.

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Abstract

　成膜装置（１）において、塗布対象物（Ｗ）が載置されるステージ（２）と、ステージ（２）を水平面内で回転させる回転機構（３）と、ステージ（２）に載置された塗布対象物（Ｗ）上の所定領域に材料を塗布して塗布膜（Ｍ）を形成する塗布部（４）と、塗布膜（Ｍ）を溶解可能な溶媒蒸気を生成する給気部（５）と、ステージ（２）に載置された塗布対象物（Ｗ）上の塗布膜（Ｍ）に対し、給気部（５）により生成された溶媒蒸気を吹き付ける吹付部（６）と、吹付部（６）により吹き付ける溶媒蒸気の量を、塗布膜（Ｍ）を溶解し、塗布膜（Ｍ）の表層側部分の粘度が塗布対象物（Ｗ）側部分の粘度より低くなる量となるよう制御する制御部（９）とを備える。

Description

成膜装置、成膜方法及び半導体装置
　本発明は、成膜装置、成膜方法及び半導体装置に関し、例えば、塗布対象物上に材料を塗布して塗布膜を形成する成膜装置及び成膜方法、さらに、その成膜装置又は成膜方法により製造された半導体装置に関する。
　成膜装置は、半導体や液晶ディスプレイなどの製造における液相成膜工程に用いられる（例えば、特許文献１参照）。液相成膜工程では、ウエハなどの基板上にレジストや保護膜などの塗布膜を成膜する際、０．１～１．０μｍ程度の膜厚均一性が求められており、通常、塗布膜はスピンコートにより形成される。このスピンコートは、基板上の中央に材料を供給し、その基板を高速回転させて材料を基板面に拡げ、基板上に塗布膜を形成する塗布方法である。
特開平１０－９２８０２号公報
　しかしながら、前述のようにスピンコートを用いた場合には、膜厚均一性はある程度得られるが、材料利用効率は１～３割と悪く、材料を無駄にしてしまう。また、塗布中に基板のサイドや裏面に飛散、あるいは、ミスト化して回り込んだ材料が付着してしまうため、塗布工程の後にシンナーでそれらを除去するエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要となる。このとき、大量のシンナーを使用するため環境負荷が大きく、シンナー量の削減が要求されている。
　また、スピンコートを用いた場合には、飛散した材料を受け止めると同時に、ミスト化した材料を回収するためのカップを定期的に交換する必要があり、その度にスピンコータが連結されているライン全体を停止させる必要が生じるため、稼働率が低下してしまう。通常、このようなラインには、高額な露光機が接続されており、稼働率低下の影響は大きい。
　本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、膜厚均一性を維持しながら、材料利用効率の向上、環境負荷の低減及び稼働率低下の抑制を実現することができる成膜装置、成膜方法及び半導体装置を提供することである。
　本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、成膜装置において、塗布対象物が載置されるステージと、ステージに載置された塗布対象物上の所定領域に材料を塗布して塗布膜を形成する塗布部と、塗布膜を溶解可能な溶媒蒸気を生成する給気部と、ステージに載置された塗布対象物上の塗布膜に対し、給気部により生成された溶媒蒸気を吹き付ける吹付部と、吹付部により吹き付ける溶媒蒸気の量を、塗布膜を溶解し、塗布膜の表層側部分の粘度が塗布対象物側部分の粘度より低くなる量となるよう制御する制御部とを備えることである。
　本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、半導体装置において、前述の成膜装置により製造されたことである。
　本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、成膜方法において、塗布対象物上の所定領域に材料を塗布して塗布膜を形成する工程と、吹き付ける溶媒蒸気の量を、塗布膜を溶解し、塗布膜の表層側部分の粘度が塗布対象物側部分の粘度より低くなる量とするように調整して溶媒蒸気を生成する工程と、調整して生成した溶媒蒸気を塗布対象物上の塗布膜に吹き付ける工程とを有することである。
本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す模式図である。 図１に示す成膜装置の概略構成を示す平面図である。 図１及び図２に示す成膜装置が行う成膜処理の流れを示すフローチャートである。 図３に示す成膜処理における成膜装置の塗布を説明するための説明図である。 図４に示す塗布の変形例を説明するための説明図である。 図３に示す成膜処理における膜厚平坦化処理を説明するための説明図である。 図６に示す膜厚平坦化処理における平坦化現象を説明するための説明図である。 塗布後の液膜（塗布膜）を説明するための説明図である。 膜厚平坦化処理後の液膜を説明するための説明図である。 図９に示す液膜に対して乾燥処理（ベーク処理）を行った後の乾燥膜を説明するための説明図である。 溶媒蒸気を増やした膜厚平坦化処理後の液膜を説明するための説明図である。 図１１に示す液膜に対して乾燥処理を行った後の乾燥膜を説明するための説明図である。 図３に示す成膜処理における仮乾燥に用いる排気ユニットを説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る成膜装置が備える吹付部の概略構成を示す外観斜視図である。 図１４のＡ１－Ａ１線断面図である。 図１４のＡ２－Ａ２線断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る成膜装置が備える吹付部の概略構成を示す外観斜視図である。 図１７のＡ３－Ａ３線断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る成膜装置が備える吹付部の概略構成を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面図である。 図２０に示す成膜装置が備える吹付部の吹出口を示す平面図である。 スリット長さを変えるスリット長さ調整機構を用いた膜厚平坦化処理後の液膜を説明するための説明図である。 図２２に示す液膜に対して乾燥処理を行った後の乾燥膜を説明するための説明図である。 本発明の第６の実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面図である。 図２４に示す成膜装置が備える吹付部の吹出口を示す平面図である。 本発明の第７の実施の形態に係る成膜装置が備える吹付部の概略構成を示す断面図である。 吹出口の外周部に機械的な遮断板の調整機構を用いた膜厚平坦化処理後の液膜を説明するための説明図である。 本発明の第８の実施の形態に係る成膜システムの概略構成を示すブロック図である。 図２８に示す成膜システムが行う成膜処理の流れを示すフローチャートである。
（第１の実施の形態）
　本発明の第１の実施の形態について図１ないし図１３を参照して説明する。
　図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置１は、塗布対象物としてのウエハＷが載置されるステージ２と、そのステージ２を水平面内で回転させる回転機構３と、ステージ２上のウエハＷに材料を塗布して塗布膜Ｍを形成する塗布部４と、その塗布膜Ｍを溶解可能な溶媒蒸気（蒸気化した溶媒）を生成する給気部５と、その溶媒蒸気をウエハＷ上の塗布膜Ｍに吹き付ける吹付部６と、ステージ２上のウエハＷと塗布部４及び吹付部６とを相対移動させる移動機構７と、溶媒蒸気を排気する排気部８と、各部を制御する制御部９とを備えている。
　ステージ２は円形状に形成されており、回転機構３により水平面内で回転可能に構成されている。このステージ２は、載置されたウエハＷを吸着する吸着機構を備えており、その吸着機構によりステージ上面にウエハＷを固定して保持する。この吸着機構としては、例えばエアー吸着機構などが用いられる。さらに、ステージ２は、ウエハＷを支持する突没可能な複数の支持ピンを備えており、搬送用のロボットアームなどによるウエハＷの受け渡しを行う場合、それらの支持ピンによりウエハＷを支持する。
　回転機構３は、ステージ２を水平面内で回転可能に支持しており、ステージ中心を回転中心としてステージ２をモータなどの駆動源により水平面内で回転させる機構である。これにより、ステージ２上に載置されたウエハＷは水平面内で回転することになる。
　塗布部４は、塗布膜Ｍとなる材料を吐出する塗布ノズルである。この塗布部４は、所定の圧力により先端部から材料を連続的に吐出してステージ２上のウエハＷに塗布する。この塗布部４には、材料を貯留するタンク４ａがチューブやパイプなどの供給管４ｂを介して接続されている。この供給管４ｂには、調整弁４ｃが設けられている。この調整弁４ｃは制御部９に電気的に接続されており、制御部９による制御に応じて塗布部４からの材料の吐出量を調整する。
　給気部５は、溶媒蒸気を発生させる溶媒蒸気発生部５ａと、溶媒蒸気発生部５ａと吹付部６とを連通する搬送管５ｂと、発生させた溶媒蒸気を吹付部６に搬送管５ｂを介して搬送するための搬送気体を溶媒蒸気発生部５ａに供給する搬送気体供給部５ｃと、溶媒蒸気発生部５ａと搬送気体供給部５ｃとを連通する供給管５ｄとを備えている。
　溶媒蒸気発生部５ａは、溶媒を貯留するタンク１１と、溶媒蒸気発生用のヒータ１２と、タンク１１内の溶媒蒸気の温度を測定する温度センサ１３とを備えている。ヒータ１２及び温度センサ１３は制御部９に電気的に接続されており、制御部９は温度センサ１３により測定された温度に基づいて、タンク１１内の溶媒を蒸気化させるようにヒータ１２の温度を調整する。
　搬送管５ｂは、溶媒蒸気発生部５ａと吹付部６とを接続し、溶媒蒸気発生部５ａから吹付部６に溶媒蒸気を搬送するための搬送流路である。搬送管５ｂとしては、例えばチューブやパイプなどが用いられる。この搬送管５ｂには、熱を供給するヒータ１４が設けられている。このヒータ１４としてはシート状のヒータが用いられており、搬送管５ｂの外周面に巻かれている。ヒータ１４は制御部９に電気的に接続されており、搬送管５ｂの温度が溶媒の露点温度より高くなるように制御部９により調整される。
　ここで、搬送管５ｂの温度が溶媒の露点温度より低い場合には、搬送気体中の蒸気化した溶媒が結露し、所望の溶媒蒸気量を得ることが困難になるが、搬送管５ｂの温度はヒータ１４により調整され、搬送管５ｂ内の溶媒蒸気が結露しない温度範囲に維持される。
　搬送気体供給部５ｃは、搬送気体を貯留して溶媒蒸気発生部５ａに供給する供給部である。この搬送気体により、溶媒蒸気発生部５ａで発生した溶媒蒸気は吹付部６に搬送されて吹き出される。搬送気体としては、例えば窒素などの不活性ガスや空気などが用いられる。
　供給管５ｄは、搬送気体供給部５ｃと溶媒蒸気発生部５ａとを接続し、搬送気体供給部５ｃから溶媒蒸気発生部５ａに搬送気体を供給するための供給流路である。供給管５ｄとしては、例えばチューブやパイプなどが用いられる。この供給管５ｄには、搬送気体の流量を調整する調整弁１５が設けられている。この調整弁１５は制御部９に電気的に接続されており、制御部９による制御に応じて搬送気体供給部５ｃからの搬送気体の流量を調整する。
　吹付部６は、溶媒蒸気発生部５ａから搬送管５ｂを介して搬送された溶媒蒸気を吹き出す吹出ヘッドであってエアナイフ型の給気ユニットである。この吹付部６は、スリット（細長い隙間）状の吹出口Ｈ１を有する箱状に形成されている。吹付部６の側面には、熱を供給するヒータ１６が設けられている。このヒータ１６としてはシート状のヒータが用いられており、吹付部６の外周面に貼り付けられている。ヒータ１６は制御部９に電気的に接続されており、吹付部６の温度が溶媒の露点温度より高くなるように制御部９により調整される。
　ここで、前述の搬送管５ｂと同様に、吹付部６の温度が溶媒の露点温度より低い場合には、搬送気体中の蒸気化した溶媒が結露し、所望の溶媒蒸気量を得ることが困難になるが、吹付部６の温度はヒータ１６により調整され、吹付部６内の溶媒蒸気が結露しない温度範囲に維持される。
　移動機構７は、図１及び図２に示すように、塗布部４を支持してＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構７ａと、吹付部６を支持してＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構７ｂと、それらのＺ軸移動機構７ａ、７ｂをＸ軸方向にそれぞれ移動させる一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄとを備えている。各Ｚ軸移動機構７ａ、７ｂ及び一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄとしては、例えば、リニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構やモータを駆動源とする送りネジ移動機構などが用いられる。
　一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄは、各Ｚ軸移動機構７ａ、７ｂを介して塗布部４及び吹付部６をそれぞれＸ軸方向に移動させる移動機構である。例えば、塗布部４はＸ軸移動機構７ｄによりステージ２の中央から外周に向けてＸ軸方向に移動し、吹付部６は一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりステージ２の全面に亘ってＸ軸方向に移動する。
　なお、Ｚ軸移動機構７ｂには、反射型レーザ距離センサなどの高さセンサ１７が設けられている。この高さセンサ１７は、一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりＺ軸移動機構７ｂと共にＸ軸方向に移動することよってウエハＷの塗布面のうねりや表面粗さ等を測定する。これにより、ウエハＷの塗布面の高さプロファイルが取得される。
　排気部８は、ステージ２に対向しない待機位置で待機する吹付部６から吹き出された溶媒蒸気を排気する排気ヘッドである。この排気部８は、所定の吸引力により溶媒蒸気を連続的に吸引して排気する。排気部８には、所定の吸引力を発生させるポンプ８ａがチューブやパイプなどの排気管８ｂを介して接続されている。ポンプ８ａは制御部９に電気的に接続されており、制御部９による制御に応じて駆動する。
　制御部９は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、各種プログラムや各種情報などを記憶する記憶部とを備えている。記憶部としては、メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などを用いる。この制御部９は、各種のプログラムに基づいて、ステージ２の回転や塗布部４の移動、吹付部６の移動などを制御する。これにより、ステージ２上のウエハＷと塗布部４との相対位置、さらに、ステージ２上のウエハＷと吹付部６との相対位置を色々と変化させることができる。
　次に、前述の成膜装置１が行う成膜処理（成膜方法）について説明する。成膜装置１の制御部９は各種のプログラムに基づいて成膜処理を実行する。なお、ウエハＷがステージ２上に吸着固定された状態で成膜処理が行われる。
　図３に示すように、まず、ギャップ調整が行われ（ステップＳ１）、次いで、塗布部４による塗布が行われる（ステップＳ２）。その後、仮乾燥が行われ（ステップＳ３）、吹付部６による膜厚平坦化処理が行われ（ステップＳ４）、処理が終了する。
　ステップＳ１のギャップ調整では、高さセンサ１７が一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりＺ軸移動機構７ｂと共にＸ軸方向に移動し、ステージ２上のウエハＷの塗布面のうねりや表面粗さ等を測定する。すなわち高さプロファイルが取得され、制御部９の記憶部に記憶される。次に、前述の高さプロファイルが用いられ、塗布部４とウエハＷの塗布面との垂直方向の距離（以下、単にギャップという）を設定値に合わせるために、例えば平均値と設定値との差分が求められて補正量が算出され、その補正量だけ塗布部４がＺ軸移動機構７ａによりＺ軸方向に移動する。このようにして、塗布部４とウエハＷの塗布面とのギャップが所望のギャップに調整される。なお、ウエハＷ毎のギャップのばらつきが小さい場合には、ギャップ調整は初回のみ行われ、その後は省略される。
　ステップＳ２の塗布では、図４に示すように、ステージ２が回転機構３により回転しながら、塗布部４がＸ軸移動機構７ｄによりＺ軸移動機構７ａと共にＸ軸方向、すなわちウエハＷの中心から外周に向かって徐々に移動する。このとき、塗布部４は移動しながら材料を連続してウエハＷの塗布面に吐出し、さら周速度に合わせて吐出量を制御することで、その塗布面上に渦巻状のパターンに材料を塗布する（スパイラル塗布）。これにより、ウエハＷの塗布面上に塗布膜Ｍが形成される。
　なお、塗布部４として塗布ノズルが用いられているが、これに限るものではなく、例えば、図５に示すように、材料を複数の液滴として噴射するインクジェットヘッドなどの噴射ヘッド４Ａが用いられてもよい。この噴射ヘッド４Ａは、Ｘ軸方向に加え、Ｙ軸方向にも移動可能に形成されている。これにより、噴射ヘッド４ＡとウエハＷとの相対位置が変えられながら、噴射ヘッド４Ａから複数の液滴が噴射されてウエハＷの塗布面上に塗布される（ドット塗布）。このときの噴射量、塗布ピッチ及び液滴量が最適化され、ウエハＷ上の各液滴が繋がり、ウエハＷの塗布面上に材料による塗布膜Ｍが形成される。また、このインクジェットヘッドなどの噴射ヘッド４Ａを用いた場合には、ステージ２が回転機構３により回転しながら噴射を行うことにより、効率的に塗布することもできる。
　ステップＳ３の仮乾燥では、ウエハＷ上の塗布膜Ｍの流動性を抑制するため、ステージ２が所定速度で所定時間回転し、塗布膜Ｍの乾燥が促進される。特に、塗布膜Ｍの外縁部分の乾燥が促進され、塗布膜Ｍの拡がりが抑止される。なお、塗布膜Ｍの流動性が問題にならない場合には、仮乾燥を省略することも可能である。このような仮乾燥をウエハＷに材料を塗布した後に設けることによって、その乾燥工程で塗布膜Ｍがある程度乾燥して塗布膜Ｍの流動性が抑制されるので、その後に実施される膜厚平坦化処理においてウエハＷの塗布膜Ｍの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。
　ステップＳ４の膜厚平坦化処理では、図６に示すように、吹付部６が一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりＺ軸移動機構７ｂと共にステージ２上のウエハＷの全面に亘ってＸ軸方向に移動する。このとき、吹付部６はＸ軸方向に移動しながら溶媒蒸気を連続してウエハＷ上の塗布膜Ｍに吹き付け、その塗布膜Ｍの表層を溶解する。なお、制御部９は、溶媒蒸気の吹付量（供給量）を塗布膜Ｍの表層の粘度を低下させる量とするように制御する。この溶媒蒸気の吹付量の調整は、搬送気体の流量を調整弁１５により調整したり、溶媒蒸気発生部５ａの温度設定を変更したり、あるいは、その両方をすることによって行われる。また、制御部９により回転機構３の回転数を制御することでも吹付量を調整することができる。なお、塗布膜Ｍにおいて粘度を低下させる箇所は表層だけではなく、表層付近や表層のみとすることもできる。また、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御する。
　このような膜厚平坦化処理前には、スパイラル塗布やドット塗布による塗布ピッチムラＭａや、乾燥時に発生するクラウンＭｂが塗布膜Ｍに存在しているが、膜厚平坦化処理において、溶媒蒸気が吹付部６によりウエハＷに吹き付けられると、塗布膜Ｍの表層の粘度が低下し、塗布ピッチムラＭａやクラウンＭｂが抑制されて小さくなり、塗布膜Ｍのばらつきが減少する。つまり、スパイラル塗布やドット塗布により膜厚均一性が低下するが、膜厚平坦化処理により塗布膜Ｍのばらつきが小さくなるので、スピンコートと同程度あるいはそれ以上の膜厚均一性を得ることができる。
　したがって、スパイラル塗布やドット塗布などのスピンコート以外の塗布方法を用いることが可能であり、その塗布方法を用いることによって、スピンコートに比べ、ウエハＷの塗布面の所定領域だけに材料を塗布することができる。これにより、材料がウエハＷのサイドや裏面に飛散、あるいは、ミスト化して回り込んだ材料が付着することがなくなり、さらに、塗布工程の後にエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要なくなり、また、カップを定期的に交換する必要もなくなる。このように、膜厚均一性を維持しながら、材料利用効率の向上、環境負荷の低減及び稼働率低下の抑制を実現することができる。
　ここで、図７に示すように、塗布ピッチムラＭａが存在している場合には、平坦化時間Ｔは、Ｔ∝μλ４／σｈ３（μ：粘度、λ：波長、σ：表面張力、ｈ：平均厚さ）のような関係があり、材料の粘度μと比例関係にある。したがって、溶媒蒸気を塗布膜Ｍの表面に吹き付けることによって、塗布膜Ｍの表層が溶解されて粘度が低下すると、平坦化時間Ｔが短縮され、塗布膜Ｍの平坦化が促進される。特に、塗布する材料の表面張力σが高い場合でも、塗布膜Ｍの表面に溶媒蒸気を吹き付けることによって、その表面の粘度を低下させて塗布膜Ｍの平坦化を促進することが可能である。
　なお、前述の膜厚平坦化処理を行う場合には、吹付部６とウエハＷとを一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄにより直線的に相対移動させるのと同時に、ステージ２を回転させるような制御が行われてもよい。この場合には、粘度が低下した塗布膜Ｍの表層が遠心力によって平坦になりやすくなるので、平坦化時間が短縮され、さらに、平坦化効果が促進される。
　ここで、吹付部６は、前述の膜厚平坦化処理を実行しない場合、ステージ２に対向しない待機位置で待機する。この待機位置に待機する吹付部６から吹き出された溶媒蒸気は排気部８により排気される。なお、吹付部６は、ここでは常時溶媒蒸気を吹き出すように制御されている。このように溶媒蒸気を常時各部に流すような制御を行うことによって、溶媒蒸気の温度安定化と溶媒蒸気量の安定化を実現することができる。
　ここで、ステップＳ４の膜厚平坦化処理について、図８ないし図１２を使ってさらに詳しく説明する説明する。目的とする塗布膜Ｍの形状は、溶媒蒸気を供給し、平坦化後の後述する乾燥（ベーク）後に、円柱状の薄膜となっていることが望ましい。
　まず、塗布部４は、移動しながら材料を連続してウエハＷの塗布面に吐出し、その塗布面上に渦巻状のパターンを塗布する（スパイラル塗布）。このときの液膜を図８に示す。次に、膜厚平坦化処理を施した場合、図９に示す液膜の粘度分布となる。ここでは、液膜の表層の粘度が溶媒蒸気により低粘度化されて、塗布時に形成される表面の凹凸が緩和される。これを乾燥（ベーク）後乾燥膜Ｍａにした状態を図１０に示す。ここでは、乾燥中の液が周縁部に流動することにより、周縁部に突起ΔＬ１（いわゆるクラウン）が発生する。一方、周縁部以外（周縁部の内側）の部分には塗布時の凹凸に起因した膜厚バラツキΔＳ１が存在する。ここでΔＬ１は平均膜厚から突起最高部との距離で、ΔＳ１は周縁部以外（周縁部の内側）の凹凸のレンジである。
　なお、図９は、粘度分布の概要を説明する図であり、粘度が低い部分と粘度が高い部分を単純化して記載している。
　ここで、表層とは、表面の層であり、凹凸の部分がある箇所である。この表層を低粘度化することが最低限必要である。
　一般に、ΔＬ１とΔＳ１はトレードオフの関係にある。つまり、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦度をさらに向上させるためには、全体的に溶媒蒸気量を増加させればよい。しかし、溶媒蒸気量を増加させると、周縁部の突起の高さが増大してしまう。図１１に示すように、液膜の粘度が大幅に低下（極低）し、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性は良いが周縁部の形状が丸みを帯びてなだらかに変化してしまう。この状態で乾燥（ベーク）を行うと、液の流動性が良いために固形分が周縁部に流れ込みそこで乾燥してしまう。すると、図１２のように周縁部の突起が高い形状の乾燥膜Ｍａとなってしまう（ΔＳ２＜ΔＳ１、ΔＬ２＞ΔＬ１）。
　周縁部とは、ウエハＷの塗布膜Ｍの乾燥時に発生する膜形状の変化が現れる部分であり、ΔＬ１が発生する部分を上から見た部分である。
　ΔＬ１～ΔＬ３が発生する部分の幅は、塗布膜Ｍの周縁部から２ｎｍ程度であるが、塗布材料、溶媒等により異なる。
　つまり、溶媒蒸気量を増加し、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を下げてしまうと、周縁部の突起が高くなってしまい、平坦化をすることができない。
　そこで、溶媒蒸気の吹き付け量（供給量）を塗布膜Ｍの表層の粘度を低下させる量とするように制御する。
　ここでは、塗布膜Ｍの粘度分布を変えることが重要となる。例えば、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することで、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。
　なお、前述の通り、溶媒蒸気の吹付量の調整は、搬送気体の流量を調整弁１５により調整したり、溶媒蒸気発生部５ａの温度設定を変更したり、あるいは、その両方をすることによって行われる。また、制御部９により回転機構３の回転数を制御することでも吹付量を調整することができる。
　ここで、溶媒蒸気の吹き付けにより塗布膜Ｍの表層側の粘度を低下させる場合、表面から塗布膜Ｍの厚さの６０％までの粘度を低下させることで、周縁部の突起が高くなることを防ぐことができる。さらに、表面から塗布膜Ｍの厚さの３０％までの粘度を低下させることが最も好ましい。
　さらに、溶媒蒸気を吹き付けウエハＷ上の塗布膜Ｍの粘度分布を変えることによって、ウエハＷに発生する膜形状の変化を抑制することができる。例えば、塗布膜Ｍの周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させることで、ウエハＷの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。
　周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させるためには、制御部９により所定領域だけに溶媒蒸気を吹き付ける制御を行う。
　また、塗布部としてスパイラル塗布を用いた場合、平坦化に関し、他の塗布方法に比べ利点がある。つまり、スパイラル塗布による膜面の凹凸のパターンは、回転方向に近似的に対称である（どの半径で断面を取っても凹凸の振幅とピッチが同等である）。したがって、膜厚平坦化処理の際の条件が同一条件であっても、他の塗布方法に比べ、膜厚平坦化処理によりウエハＷ上の塗布膜Ｍの全面をより均一化することが可能である。
なお、ディスペンサなどで直線状に一筆書きで塗布した場合には、回転方向に対称ではない。そこで、ウエハＷ上の塗布膜Ｍの全面を均一化するためには、局所的に溶媒の供給量などの条件を変える必要がある。よって、スパイラル塗布を用いると、より平坦化の効果が上がり、スピンコートと同程度の膜厚均一性を得ることができる。
　以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、溶媒蒸気を生成してウエハＷ上の塗布膜Ｍに吹き付けることによって、塗布膜Ｍの表層の粘度が低下し、スパイラル塗布やドット塗布による塗布ピッチムラＭａやクラウンＭｂが小さくなり、塗布膜Ｍのばらつきが小さくなるので、スパイラル塗布やドット塗布などのスピンコート以外の塗布方法を用いた場合でも、膜厚均一性を維持することができる。その結果、スパイラル塗布やドット塗布などの塗布方法を用いることが可能になるので、スピンコートに比べ、ウエハＷの塗布面の所定領域だけに材料を塗布することができ、ウエハＷのサイドや裏面に飛散、あるいは、ミスト化して回り込んだ材料が付着することがなくなり、さらに、塗布工程の後にエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要なくなり、また、カップを定期的に交換する必要もなくなる。したがって、膜厚均一性を維持しながら、材料利用効率の向上、環境負荷の低減及び稼働率低下の抑制を実現することができる。
　また、溶媒蒸気の吹付量を塗布膜Ｍの表層の粘度を低下させる量とするように調整することによって、塗布膜Ｍの表層の粘度が下がり、その後に塗布膜Ｍが乾燥する乾燥時間を短縮することが可能となるので、製造時間を短縮することができる。
　また、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することで、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。
　さらに、溶媒蒸気を吹き付けウエハＷ上の塗布膜Ｍの粘度分布を変えることによって、ウエハＷに発生する膜形状の変化を抑制することができる。例えば、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させることで、ウエハＷの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。
　周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させるためには、制御部９により所定領域だけに溶媒蒸気を吹き付ける制御を行う。
　また、ウエハＷを水平面内で回転させながらそのウエハＷ上の塗布膜Ｍに溶媒蒸気を吹き付けることによって、溶媒蒸気による粘度低下に加え、回転による遠心力により塗布膜Ｍのばらつきがより小さくなるので、塗布膜Ｍの膜厚均一性を向上させることができる。
　また、仮乾燥でウエハＷ上の塗布膜Ｍを乾燥させることによって、その乾燥工程で塗布膜Ｍがある程度乾燥して塗布膜Ｍの流動性が抑制されるので、その後に実施される膜厚平坦化処理においてウエハＷの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。
　ここで、前述の仮乾燥における乾燥手段としては、乾燥部としての回転機構３によりウエハＷを回転させているが、これに限るものではなく、例えば、吹付機構によりウエハＷに窒素などの乾燥用気体を吹き付けるようにしてもよく、あるいは、ベーク炉によりウエハＷを加熱するようにしてもよく、ステージ２に加熱手段を設けてウエハＷを加熱するようにしてもよく、塗布部４とステージ２の回転軸とからの距離が同等な位置に乾燥用給気ヘッドあるいは乾燥用ランプを設けるようにしてもよい。
　さらに、図１３に示すように、均一な排気が可能な排気ユニット２１が用いられてもよい。この排気ユニット２１は、ステージ２を覆うような筐体２２と、その筐体２２内に設けられた分散板２３とにより構成されている。この分散板２３は、空気が通過する複数の貫通孔２３ａを有しており、排気を均一化する。なお、筐体２２の上部が工場排気系に接続されており、空気は筐体２２の下方から上方に分散板２３を通過して流れ、筐体２２の上部から排気される。これにより、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを均一に乾燥させることができる。
（第２の実施の形態）
　本発明の第２の実施の形態について図１４ないし図１６を参照して説明する。
　本発明の第２の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。
　図１４ないし図１６に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る吹付部６は、エアナイフ型の給排気ユニットであり、直方体形状の筐体３１と、給気部５により供給された溶媒蒸気を吹き出す吹出口Ｈ１と、その吹出口Ｈ１の周囲に設けられ吹出口Ｈ１から吹き出された余剰分の溶媒蒸気を排気する排気口Ｈ２とを有している。
　筐体３１は、３つのブロック体３１ａ、３１ｂ、３１ｃが組み合わされて、直方体形状に形成されている。各ブロック体３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、ボルトなどの締結部材により固定されている。
　吹出口Ｈ１は、筐体３１の下面（図１５及び図１６中）にスリット（細長い隙間）状に形成されており、筐体３１の側面に円形状に形成された二つの流入口Ｈ３に吹出流路Ｆ１を介して接続されている。この吹出流路Ｆ１は、溶媒蒸気が流れる方向に対して垂直方向に長いスリット状に形成されており、一つの吹出口Ｈ１と二つの流入口Ｈ３とを連通する流路である。これらの流入口Ｈ３には、それぞれ搬送管５ｂが接続されている。
　排気口Ｈ２は、筐体３１の下面（図１５及び図１６中）に吹出口Ｈ１を間にし、さらに吹出口Ｈ１に近接してスリット状に二つ形成されており、筐体３１の側面に円形状に形成された流出口Ｈ４に排気流路Ｆ２を介して接続されている。この排気流路Ｆ２は吹出流路Ｆ１を間にしてスリット状に二つ形成されており、各排気流路Ｆ２はそれぞれ一つの排気口Ｈ２と一つの流出口Ｈ４とを連通する流路である。この流出口Ｈ４には、排気管が接続されている。
　このような吹付部６は、溶媒蒸気を吹き付けて供給する給気機能に加え、余剰分の溶媒蒸気を排気する排気機能も有しており、給排気が一体となった構造になっている。したがって、給排気のバランスを最適化することにより、溶媒蒸気を塗布膜Ｍに供給する際、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。
　また、余剰分の溶媒蒸気を排気することにより、塗布膜Ｍの粘度分布を適切に制御することができる。
　以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、溶媒蒸気を供給する吹出口Ｈ１の周囲に排気口Ｈ２を配置することによって、溶媒蒸気の給気量と排気量を適正化することが容易となる。これにより、吹出口Ｈ１の直下となる狭い範囲にのみに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。
　また、余剰分の溶媒蒸気を排気することにより、塗布膜Ｍの粘度分布を適切に制御することができる。
　さらに、余剰分の溶媒蒸気を排気することにより、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することができる。よって、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。また、ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。
（第３の実施の形態）
　本発明の第３の実施の形態について図１７及び図１８を参照して説明する。
　本発明の第３の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第３の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。
　図１７及び図１８に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る吹付部６は、ノズル型の給排気ユニットであり、円柱形状の筐体４１と、給気部５により供給された溶媒蒸気を吹き出す吹出口Ｈ１と、その吹出口Ｈ１の周囲に設けられ吹出口Ｈ１から吹き出された余剰分の溶媒蒸気を排気する排気口Ｈ２とを有している。なお、筐体４１は塗布部４の塗布ノズルと同程度の大きさに形成されている。
　吹出口Ｈ１は、筐体４１の下面（図１８中）に円形状に形成されており、筐体４１の上面（図１８中）に円形状に形成された一つの流入口Ｈ３に吹出流路Ｆ１を介して接続されている。この吹出流路Ｆ１は円柱状に形成されており、一つの吹出口Ｈ１と一つの流入口Ｈ３とを連通する流路である。この流入口Ｈ３には、搬送管５ｂが接続されている。
　排気口Ｈ２は、吹出口Ｈ１を中にして円環状に形成されており、筐体４１の側面に円形状に形成された二つの流出口Ｈ４に排気流路Ｆ２を介して接続されている。この排気流路Ｆ２は一つの排気口Ｈ２と二つの流出口Ｈ４とを連通する流路である。これらの流出口Ｈ４には、それぞれ排気管４２が接続されている。
　このような吹付部６は、溶媒蒸気を吹き付けて供給する給気機能に加え、余剰分の溶媒蒸気を排気する排気機能も有しており、給排気が一体となった構造になっている。したがって、給排気のバランスを最適化することにより、溶媒蒸気を塗布膜Ｍに供給する際、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。
　また、ノズル型の吹付部６は小型化が可能な構造であるので、塗布部４の近傍、すなわち、ステージ２の中心から塗布部４の塗布ノズルと半径方向に同等の距離で、回転方向に対して塗布ノズルの後方に位置するようにノズル型の吹付部６を設置し、その吹付部６から塗布直後の塗布膜Ｍに溶媒蒸気を供給することにより、塗布と膜厚平坦化処理を同時に行うことが可能となるので、製造工程の簡略化及び製造時間の短縮を実現することができる。
　また、吹付部６が一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄによりＺ軸移動機構７ｂと共にステージ２上のウエハＷの全面に亘ってＸ軸方向に移動する。このとき、吹付部６はＸ軸方向に移動しながら溶媒蒸気を連続してウエハＷ上の塗布膜Ｍに吹き付け、その塗布膜Ｍの表層を溶解する。なお、制御部９は、溶媒蒸気の吹付量（供給量）を塗布膜Ｍの表層の粘度を低下させる量とするように制御する。この溶媒蒸気の吹付量の調整は、搬送気体の流量を調整弁１５により調整したり、溶媒蒸気発生部５ａの温度設定を変更したり、あるいは、その両方をすることによって行われる。また、制御部９により回転機構３の回転数を制御することでも吹付量を調整することができる。
　このように、制御部９により、塗布対象物の中心からある半径における周速度に合わせて溶媒蒸気の量を調整し、単位面積当たりの吹き付け量を一定にするため、主速度の増加に合わせて溶媒蒸気の供給量を増加させている。
　ここで、周縁部では殆ど供給しないように制御することで、突起の発生を抑制するでき、膜厚均一性を向上させることができる。
　なお、制御部９により、溶媒蒸気を、塗布膜Ｍの周縁部と周縁部の内側とで異なるように制御することでも、周縁部への溶媒蒸気の供給を少なくすることができ、膜厚均一性を向上させることができる。
　さらに、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することができる。よって、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。また、ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。
　また、余剰分の溶媒蒸気を排気することにより、塗布膜Ｍの粘度分布を適切に制御することができる。
　以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、溶媒蒸気を供給する吹出口Ｈ１の周囲に排気口Ｈ２を配置することによって、溶媒蒸気の給気量と排気量を適正化することが容易となる。これにより、吹出口Ｈ１の直下となる狭い範囲にのみに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。
　また、余剰分の溶媒蒸気を排気することにより、塗布膜Ｍの粘度分布を適切に制御することができる。
（第４の実施の形態）
　本発明の第４の実施の形態について図１９を参照して説明する。
　本発明の第４の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第４の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。
　図１９に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る吹付部６は、ステージ２を覆うような筐体５１と、その筐体５１内に設けられた分散板５２とを備えている。さらに、成膜装置１には、余剰分の溶媒蒸気を排気する排気部５３が設けられている。なお、筐体５１は、ウエハＷと同等のサイズの吹出口Ｈ１を有している。
　分散板５２は、溶媒蒸気が通過する複数の貫通孔５２ａを有しており、給気を均一化する。この分散板５２は分散部として機能する。なお、筐体２２の上部が溶媒蒸気発生部５ａに搬送管５ｂを介して接続されている。溶媒蒸気は、筐体２２の上方から下方に分散板５２を通過して流れ、ステージ２上のウエハＷの塗布膜Ｍに均一に供給される。なお、分散部として分散板５２が用いられているが、これに限るものではなく、例えば、デフューザが用いられてもよい。
　排気部５３は、吹付部６から吹き出された余剰分の溶媒蒸気を排気する排気ヘッドであり、ステージ２の外縁を囲むように円環状に形成されている。この排気部５３は、所定の吸引力により溶媒蒸気を連続的に吸引して排気する。排気部５３には、所定の吸引力を発生させるポンプがチューブやパイプなどの排気管を介して接続されている。ポンプは制御部９に電気的に接続されており、制御部９による制御に応じて駆動する。
　このような吹付部６は、ウエハＷと同等のサイズの吹出口Ｈ１を有し、供給量を面内で均一化するために貫通孔５２ａが適切に複数設けられた分散板５２を内蔵している。これにより、溶媒蒸気が分散してウエハＷ上の塗布膜Ｍに供給され、塗布膜Ｍに対する面内での供給量が均一となるので、膜厚均一性を向上させることができる。
　さらに、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することができる。よって、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。また、ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。
　また、ウエハＷの端部から流れ出る溶媒蒸気は排気部５３により回収されるので、余剰分の溶媒蒸気が散乱することがなくなり、さらに、ウエハＷ上の溶媒蒸気の流れも整流される。特に、給排気のバランスを最適化することにより、溶媒蒸気を塗布膜Ｍに供給する際、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。
　また、余剰分の溶媒蒸気を外縁から排気することにより、塗布膜Ｍの粘度分布を適切に制御することができる。
　また、第４の実施の形態によれば、ウエハＷを水平面内で回転させなくてもよい。しかし、回転させながらそのウエハＷ上の塗布膜Ｍに溶媒蒸気を吹き付けた場合、溶媒蒸気による粘度低下に加え、回転による遠心力により塗布膜Ｍのばらつきがより小さくなる。よって、塗布膜Ｍの膜厚均一性を向上させることができる。
　以上説明したように、本発明の第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、溶媒蒸気を分散させて供給することによって、塗布膜Ｍに対する面内での供給量が均一となるので、膜厚均一性を向上させることができる。また、ウエハＷの外縁から溶媒蒸気を排気する円環状の排気部５３を設けることによって、ウエハＷの外周から流れ出る溶媒蒸気は排気部５３により排気され、さらに、溶媒蒸気の給気量と排気量を適正化することが容易となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。
　また、余剰分の溶媒蒸気を外縁から排気することにより、塗布膜Ｍの粘度分布を適切に制御することができる。
（第５の実施の形態）
　本発明の第５の実施の形態について図２０及び図２１を参照して説明する。
　本発明の第５の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第５の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。
　図２０及び図２１に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る吹付部６は、スリット形状の吹出口Ｈ１の開口面積を調整する二つの調整機構６１を具備している。調整機構６１は、吹出口Ｈ１のスリット長さを変えるスリット長さ調整機構であり、吹付部６の長手方向の両端部に設けられている。これにより、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。スリットの長さを変えることで、ウエハＷのエッジ部分への溶媒蒸気の吹付量を制御することができる。
　ここで、スリットの長さを変える機構は、制御部９に連動して変えてもよく、手動で変えてもよい。
　また、制御部９は、吹付部６をステージ２上のウエハＷに対向させた状態で、回転機構３によりステージ２を回転させながら吹付部６に溶媒蒸気の吹き付けを実行させる。これにより、膜厚平坦化処理を行う際、吹付部６はＸ軸方向に移動せずにステージ２の直径の真上に固定された状態で、回転するステージ２上のウエハＷに溶媒蒸気を供給する。
　なお、吹出口Ｈ１は、その長手方向の中心から周縁部に向かってスリット幅が徐々に大きくなるように形成されている。これにより、ウエハＷの中心から周縁部に向かって徐々に溶媒蒸気の供給量が増えることになる。ここで、膜厚平坦化処理を行う際に、ステージ２を回転させているが、このとき、中心から周縁部に行くにしたがって周速度が大きくなるため、単位面積あたりの溶媒の供給量を一定にするためには、中心から周縁部に行くにしたがって供給量を増加させる必要がある。一例として、スリット幅が周縁部に向かって徐々に大きくなるような形状が挙げられる。また、遠心力により塗布膜Ｍの厚さが中心から周縁部に向かって徐々に厚くなることがあるため、その厚さに応じて溶媒蒸気の供給量を変えることもできる。
　また、ウエハＷの周縁部への溶媒蒸気の供給量を抑制するために、例えば図２２のようにスリット長さを変えるスリット長さ調整機構を設ける（調整機構６１）。これにより、液膜の周縁部の粘度は殆ど低下せずに周縁形状を維持し、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度が低下して凹凸が緩和される。この状態で後述する乾燥（ベーク）をすると、周縁部の突起が抑えられ、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性が向上した図２３の乾燥膜Ｍａを得ることができる（ΔＳ３＜ΔＳ１、ΔＬ３≒ΔＬ１）。
　以上説明したように、本発明の第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、吹出口Ｈ１の開口面積を調整する調整機構６１を設けることによって、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。例えば、ウエハＷのサイズが変更された場合にも、そのサイズに対応させてウエハＷ上の塗布膜Ｍだけに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。
　また、スリット長さを調整可能な調整機構６１を設けることによって、液膜の周縁部の粘度は殆ど低下せずに周縁形状が維持され、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度が低下して凹凸が緩和される。この状態で乾燥（ベーク）が行われると、周縁部の突起が抑えられ、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性が向上した乾燥膜Ｍａを得ることができる。
　つまり、溶媒蒸気を吹き付けウエハＷ上の塗布膜Ｍの粘度分布を変えることによって、ウエハＷに発生する膜形状の変化を抑制することができる。例えば、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させることで、ウエハＷの周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。
　周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させるためには、調整機構６１により溶媒蒸気の供給範囲を可変させることができる。
　さらに、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することができる。よって、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。また、ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。
（第６の実施の形態）
　本発明の第６の実施の形態について図２４及び図２５を参照して説明する。
　本発明の第６の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第６の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。
　図２４及び図２５に示すように、本発明の第６の実施の形態に係る吹付部６は、スリット形状の吹出口Ｈ１の開口面積を調整する一つの調整機構６１を具備している。調整機構６１は、吹出口Ｈ１のスリット長さを変えるスリット長さ調整機構であり、吹付部６の長手方向の一端部に設けられている。これにより、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。なお、吹付部６は、ステージ２の半径程度の長さに形成されており、一対のＸ軸移動機構７ｃ、７ｄのどちらか一方により移動可能に構成されている。
　また、制御部９は、吹付部６をステージ２上のウエハＷに対向させた状態で、回転機構３によりステージ２を回転させながら吹付部６に溶媒蒸気の吹き付けを実行させる。これにより、膜厚平坦化処理を行う際、吹付部６はＸ軸方向に移動せずにステージ２の半径の真上に固定された状態で、回転するステージ２上のウエハＷの全面に溶媒蒸気を供給する。
　なお、吹出口Ｈ１は、その長手方向の内周部から周縁部に向かってスリット幅が徐々に大きくなるように形成されている。これにより、ウエハＷの中心から周縁部に向かって徐々に溶媒蒸気の供給量が増えることになる。ここで、膜厚平坦化処理を行う際に、ステージ２を回転させているが、このとき、中心から周縁部に行くにしたがって周速度が大きくなるため、単位面積あたりの溶媒の供給量を一定にするためには、周縁部に向かって供給量を増加させる必要がある。一例として、スリット幅が周縁部に向かって徐々に大きくなるような形状が挙げられる。また、遠心力により塗布膜Ｍの厚さが中心から周縁部に向かって徐々に厚くなることがあるため、その厚さに応じて溶媒蒸気の供給量を変えることもできる。なお、溶媒蒸気の供給量については、第５の実施の形態で説明したものと同様である。
　また、スリットの長さを変える機構は、制御部９に連動して変えてもよく、手動で変えてもよい。
　以上説明したように、本発明の第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、吹出口Ｈ１の開口面積を調整する調整機構６１を設けることによって、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。例えば、ウエハＷのサイズが変更された場合にも、そのサイズに対応させてウエハＷ上の塗布膜Ｍだけに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。また、スリット長さを調整可能な調整機構６１を設けることによって、第５の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（第７の実施の形態）
　本発明の第７の実施の形態について図２６及び図２７を参照して説明する。
　本発明の第７の実施の形態は第１の実施の形態の変形である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分、すなわち吹付部６について説明する。なお、第７の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。
　図２６に示すように、本発明の第７の実施の形態に係る吹付部６は、ステージ２を覆うような筐体７１と、その筐体７１内に設けられた分散板７２と、その筐体７１の外周面に設けられ円形状の吹出口Ｈ１の開口面積を調整する一つの調整機構７３とを備えている。なお、筐体７１は、ウエハＷと同等のサイズの吹出口Ｈ１を有している。
　分散板７２は、溶媒蒸気が通過する複数の貫通孔７２ａを有しており、給気を均一化する。この分散板５２は分散部として機能する。なお、筐体７１の上部が溶媒蒸気発生部５ａに搬送管５ｂを介して接続されている。溶媒蒸気は、筐体７１の上方から下方に分散板７２を通過して流れ、ステージ２上のウエハＷの塗布膜Ｍに均一に供給される。なお、分散部として分散板５２が用いられているが、これに限るものではなく、例えば、デフューザが用いられてもよい。
　調整機構７３は、吹出口Ｈ１の直径を変える直径調整機構であり、吹出口Ｈ１の外周部分を覆うように吹付部６の外周面に設けられている。これにより、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。
　また、制御部９は、吹付部６をステージ２上のウエハＷに対向させた状態で、回転機構３によりステージ２を回転させながら吹付部６に溶媒蒸気の吹き付けを実行させる。これにより、膜厚平坦化処理を行う際、吹付部６はＸ軸方向に移動せずにステージ２の真上に固定された状態で、回転するステージ２上のウエハＷに溶媒蒸気を供給する。
　なお、第７の実施の形態によれば、吹出口Ｈ１が円形状のため、ウエハＷを水平面内で回転させなくてもよい。
　また、溶媒蒸気の供給量については第５の実施の形態で説明したものと同様であるが、より平坦化をするために、周縁部への溶媒蒸気の供給量を制御することについて述べる。前述のΔＬ１とΔＳ１とはトレードオフの関係にあることから、これを解消するための一例について説明する。
　周縁部への溶媒蒸気の供給量を制御するために、図２７のように吐出口Ｈ１の外周部に機械的な遮蔽板を設ける（調整機構７３）。これにより、液膜の周縁部の粘度は殆ど低下せずに周縁形状を維持し、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度が低下して凹凸が緩和される。この状態で後述する乾燥（ベーク）をすると、周縁部の突起が抑えられ、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性が向上した図２３の乾燥膜Ｍａを得ることができる（ΔＳ３＜ΔＳ１、ΔＬ３≒ΔＬ１）。なお、この遮蔽板の結露を防止するために、遮蔽板の温度を露点以上になるように管理することが望ましい。
　このように、溶媒蒸気を吹き付けウエハＷ上の塗布膜Ｍの粘度分布を変えることによって、ウエハＷに発生する膜形状の変化を抑制することができる。例えば、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させることで、周縁部に発生する膜形状の変化を抑制することができる。
　周縁部以外（周縁部の内側）の粘度を低下させるためには、調整機構７３により所定領域だけに溶媒蒸気を吹き付ける。
　以上説明したように、本発明の第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、溶媒蒸気を分散させて供給することによって、塗布膜Ｍに対する面内での供給量が均一となるので、膜厚均一性を向上させることができる。また、吹出口Ｈ１の開口面積を調整する調整機構７３を設けることによって、ウエハＷに対する溶媒蒸気の供給範囲を可変することができる。例えば、ウエハＷのサイズが変更された場合にも、そのサイズに対応させてウエハＷ上の塗布膜Ｍだけに溶媒蒸気を供給することが可能となるので、余剰の溶媒蒸気を装置内に撒き散らすことがなくなり、装置の汚染を防止することができる。
　また、吹出口Ｈ１の外周部（開口部）に機械的な遮蔽板の調整機構７３を設けることによって、周縁部への溶媒蒸気の供給量が調整されるので、液膜の周縁部の粘度は殆ど低下せずに周縁形状が維持され、周縁部以外（周縁部の内側）の粘度が低下して凹凸が緩和される。この状態で後述する乾燥（ベーク）が行われると、周縁部の突起が抑えられ、周縁部以外（周縁部の内側）の平坦性が向上した乾燥膜Ｍａを得ることができる。
　さらに、塗布膜ＭのウエハＷ側（ステージ側）の粘度を表層側の粘度よりも低くしないよう制御することができる。よって、周縁部の突起が高くなるのを防ぐことができる。また、ウエハＷ側（ステージ側）の粘度はできるだけ保持しておき、表層側の粘度を低くすることで、突起を抑え、平坦化を実現することができる。
（第８の実施の形態）
　本発明の第８の実施の形態について図２８及び図２９を参照して説明する。
　本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態に係る成膜装置１を成膜システム８１に適応した適応例である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第８の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。
　図２８に示すように、本発明の第８の実施の形態に係る成膜システム８１は、ウエハＷに感光性の材料を塗布する成膜装置１と、ウエハＷが投入されるインターフェース装置８２と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを現像する現像装置８３と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを乾燥するベーク装置８４と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを冷却するチルプレート８５と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍを露光する露光機８６と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍの外縁の不要部分をシンナーで除去するエッジカットを行うエッジカット装置８７と、各装置間でウエハＷを搬送する搬送装置８８とを備えている。
　このような成膜システム８１が行う成膜処理（成膜方法）について説明する。成膜システム８１の制御装置は各種のプログラムに基づいて成膜処理を実行する。
　図２９に示すように、まず、洗浄や前処理が終わったウエハＷがカセットに収容された状態でインターフェース装置８２にセットされ、ウエハＷの投入が受け付けられる（ステップＳ１１）。次いで、ウエハＷが搬送装置８８によりカセットから取り出され、チルプレート８５に搬送されて載置されて、ウエハＷが所定時間冷却される（ステップＳ１２）。
　所定時間経過後、ウエハＷはチルプレート８５から取り出されて成膜装置１に搬送され、感光性の材料が成膜装置１によりウエハＷ上に塗布されて塗布膜Ｍが形成され、その後、塗布膜Ｍの膜厚平坦化処理が行われる（ステップＳ１３）。このときの塗布及び膜厚平坦化処理は第１の実施の形態と同じである（図３参照）。
　その後、ウエハＷは搬送装置８８により順次搬送され、ウエハＷがベーク装置８４により加熱されて、ウエハＷ上の塗布膜Ｍが乾燥され（ステップＳ１４）、次いで、ウエハＷがチルプレート８５により冷却され（ステップＳ１５）、ウエハＷ上の塗布膜Ｍ（すなわち乾燥膜Ｍａ）は露光機８６により露光される（ステップＳ１６）。
　さらに、ウエハＷは再びチルプレート８５により冷却され（ステップＳ１７）、ウエハＷ上の塗布膜Ｍ（すなわち乾燥膜Ｍａ）が現像装置８３により現像されてから洗浄処理され（ステップＳ１８）、ウエハＷが搬送装置８８によりインターフェース装置８２に戻されて払い出され（ステップＳ１９）、処理が終了する。その後、ウエハＷが個片化されて、半導体チップなどの複数の半導体装置が生成される。
　なお、スピンコートの代わりにスパイラル塗布やドット塗布、ディスペンサ塗布など、あるエリアに限定して成膜することが可能な塗布方法が用いられるので、エッジカット工程を削除することが可能であり、エッジカット装置８７を取り除き、成膜システム８１の価格を抑えることができる。
　以上説明したように、本発明の第８の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、前述の成膜装置１を成膜システム８１に適応することによって、スピンコートの代わりにスパイラル塗布やドット塗布、ディスペンサ塗布など、あるエリアに限定して成膜することが可能な塗布方法が用いられるので、ウエハＷの塗布面の所定領域だけに材料が塗布される。これにより、エッジカット工程を削除することが可能となるので、エッジカット装置８７を取り除いて成膜システム８１の価格を抑えることができる。
　したがって、スパイラル塗布やドット塗布などのスピンコート以外の塗布方法を用いることが可能であり、その塗布方法を用いることによって、スピンコートに比べ、ウエハＷの塗布面の所定領域だけに材料を塗布することができる。これにより、材料がウエハＷのサイドや裏面に飛散、あるいは、ミスト化して回り込んだ材料が付着することがなくなる。さらに、塗布工程の後にエッジカット及びバックリンスと呼ばれる工程が必要なくなり、また、カップを定期的に交換する必要もなくなる。このように、膜厚均一性を維持しながら、材料利用効率の向上、環境負荷の低減及び稼働率低下の抑制を実現することができる。
（他の実施の形態）
　なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前述の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　前述の実施の形態においては、塗布対象物としてウエハＷを用いているが、これに限るものではなく、例えば、円形状あるいは円形以外の形状のガラス基板などを用いるようにしてもよい。
産業上の利用の可能性
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は、適宜変更可能である。また、実施形態に記載された作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。本発明は、例えば、塗布対象物上に材料を塗布して塗布膜を形成する成膜装置及び成膜方法、さらに、その成膜装置又は成膜方法により製造された半導体装置等で用いられる。

Claims (20)

  1. 　塗布対象物が載置されるステージと、
    　前記ステージに載置された前記塗布対象物上の所定領域に材料を塗布して塗布膜を形成する塗布部と、
    　前記塗布膜を溶解可能な溶媒蒸気を生成する給気部と、
    　前記ステージに載置された前記塗布対象物上の前記塗布膜に対し、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き付ける吹付部と、
    　前記吹付部により吹き付ける前記溶媒蒸気の量を、前記塗布膜を溶解し、前記塗布膜の表層側部分の粘度が前記塗布対象物側部分の粘度より低くなる量となるよう制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする成膜装置。
  2. 　前記制御部は、前記塗布膜の周縁部の内側の表層に前記溶媒蒸気を吹き付けるよう前記吹付部を制御することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  3. 　前記吹付部は、エアナイフ型であり、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き出す吹出口を具備し、
    　前記吹出口の開口面積を調整する調整機構と、
    　前記ステージを水平面内で回転させる回転機構と、
    を備え、
    　前記制御部は、前記回転機構により前記ステージを回転させながら、前記吹付部に前記溶媒蒸気の吹き付けを実行させる、
    ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  4. 　前記吹付部は、ノズル型であり、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き出す吹出口を具備し、
    　前記ステージを水平面内で回転させる回転機構を備え、
    　前記制御部は、前記吹付部による前記溶媒蒸気の吹付量を前記塗布膜の周縁部と周縁部の内側とで異なる量とするように前記給気部を制御し、さらに前記回転機構により前記ステージを回転させながら、前記吹付部に前記溶媒蒸気の吹き付けを実行させる、
    ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  5. 　前記吹付部は、
    　前記ステージを覆うように形成され、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き出す吹出口を有する筐体と、
    　前記筐体内に設けられ、前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を分散させる分散部と、
    　前記吹出口の開口面積を調整する調整機構と、
    を具備していることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  6. 　前記ステージの外縁に沿うように設けられ、前記吹出口から吹き出された余剰分の前記溶媒蒸気を排気する排気部を備えることを特徴とする請求項３、４又は５記載の成膜装置。
  7. 　前記吹付部は、
    　前記給気部により生成された前記溶媒蒸気を吹き出す吹出口と、
    　前記吹出口の周囲に設けられ、前記吹出口から吹き出された余剰分の前記溶媒蒸気を排気する排気口と、
    を具備していることを特徴とする請求項３、４又は５記載の成膜装置。
  8. 　前記塗布部により塗布された前記塗布対象物上の前記塗布膜を乾燥させる乾燥部を備え、
    　前記制御部は、前記吹付部に前記溶媒蒸気の吹き付けを実行させるまでに前記塗布対象物上の前記塗布膜の表層を乾燥させるように前記乾燥部を制御することを特徴とする請求項３、４又は５記載の成膜装置。
  9. 　前記制御部は、前記吹付部により吹き付ける前記溶媒蒸気の量を、少なくとも前記溶媒蒸気の搬送気体の流量または前記溶媒蒸気を発生する際の温度により制御することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  10. 　前記ステージを水平面内で回転させる回転機構を備え、
    　前記制御部は、前記回転機構により前記ステージを回転させながら、前記塗布膜の形成を実行させる、
    を備えることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  11. 　前記吹付部により前記溶媒蒸気が吹き付けられた前記塗布対象物上の前記塗布膜を乾燥させる乾燥部を備えることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  12. 　請求項１記載の成膜装置により製造されたことを特徴とする半導体装置。
  13. 　塗布対象物上の所定領域に材料を塗布して塗布膜を形成する工程と、
    　吹き付ける溶媒蒸気の量を、前記塗布膜を溶解し、前記塗布膜の表層側部分の粘度が前記塗布対象物側部分の粘度より低くなる量とするように調整して前記溶媒蒸気を生成する工程と、
    　前記調整して生成した前記溶媒蒸気を前記塗布対象物上の前記塗布膜に吹き付ける工程と、
    を有することを特徴とする成膜方法。
  14. 　前記溶媒蒸気を吹き付ける工程では、前記塗布膜の周縁部の内側に前記溶媒蒸気を吹き付けることを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
  15. 　前記吹き付ける工程では、吹き付けた余剰分の前記溶媒蒸気を排気することを特徴とする請求項１４記載の成膜方法。
  16. 　前記塗布膜を形成する工程の後で前記溶媒蒸気を吹き付ける工程の前に、前記塗布対象物上の前記塗布膜を乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項１３記載の成膜装置。
  17. 　前記溶媒蒸気を生成する工程では、生成する前記溶媒蒸気の量を、少なくとも前記溶媒蒸気の搬送気体の流量または前記溶媒蒸気を発生する際の温度により調整して前記溶媒蒸気を生成することを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
  18. 　前記塗布膜を形成する工程では、前記塗布対象物を水平面内で回転させながら前記塗布対象物上に材料を塗布して前記塗布膜を形成することを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
  19. 　前記溶媒蒸気を生成する工程では、生成する前記溶媒蒸気の量を、前記溶媒蒸気の搬送気体の流量、前記溶媒蒸気を発生する際の温度、および前記塗布対象物の回転により調整して前記溶媒蒸気を生成することを特徴とする請求項１８記載の成膜方法。
  20. 　前記溶媒蒸気を吹き付ける工程の後に、前記塗布対象物上の前記塗布膜を乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
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