JP2005246312A - 塗布処理方法及び塗布処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗布膜形成成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に塗布するにあたり、基板に対し面内均一性の高い塗布処理をすること
【解決手段】 基板保持部に水平に保持された基板の表面に塗布液ノズルを対向させ、吐出口から塗布液を吐出すると共に当該塗布液ノズルと基板とを前後及び左右に相対的に移動させて、いわゆる一筆書きの要領で基板の表面に線状の塗布液を前後に並べて塗布する。そして基板の表面に並べられた線状の塗布液の長さ方向と交差する方向に気流を形成することにより、塗布液に流動を発生させて基板の表面に広げる構成とする。この場合、互いに隣り合うレジスト同士を繋げることができ、更に馴染ませることができるので、基板の表面に面内均一性の高い塗布液膜を形成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハやＬＣＤ基板（液晶ディスプレイ用ガラス基板）などの基板に例えばレジスト、ポリイミドなどの絶縁膜やＳＯＤ、ＳＯＧなどの層間絶縁膜用の塗布液を塗布する塗布処理方法及び塗布処理装置に関する。

半導体デバイスやＬＣＤの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィと呼ばれる技術により基板にレジストパターンを形成している。レジストパターンを形成する過程において、レジスト膜形成成分（固形分）を溶剤に溶かしてなるレジストを基板例えば半導体ウエハ（以下、単にウエハと呼ぶ）の表面に塗布することが行われている。レジストの塗布手法の一つとして、ウエハの表面にレジストを塗布するための塗布液ノズルを対向させ、この塗布液ノズルの細径の吐出口からレジストを吐出すると共に当該塗布液ノズルをウエハの表面に沿ってスキャンさせることにより、ウエハの表面に線状のレジストを並べていく、スキャン塗布法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

スキャン塗布法について図２１を参照しながら簡単に説明すると、スピンチャック１に水平にウエハＷを保持し、このウエハＷの上方に設けた塗布液ノズル１０の細径の吐出口からレジストを供給しながらＸ方向に往復させると共にウエハＷをＹ方向に間欠送りすることにより、線状のレジスト１１をウエハＷの表面に前後に並べていく、いわゆる一筆書きの要領でウエハＷの表面にレジストを塗布するものである。また１２はウエハＷの周縁部の非塗布領域にレジストが塗布されないようにするために、塗布液ノズル１０からのレジストを受け止める進退自在な一対の液受け部である。

前記スキャン塗布によりレジストが塗布されたウエハＷは、次工程で減圧雰囲気に置かれて減圧乾燥され、レジスト中の溶剤を蒸発させて残ったレジスト成分によりレジスト膜を形成する。この減圧乾燥をする減圧乾燥装置について図２２を参照しながら簡単に述べておくと、先ず気密容器１３の一部をなす載置部１３ａにウエハＷを載置し、この気密容器１３の天井部に設けられた排気口１４を介して真空ポンプ１５により減圧排気することにより、レジストに含まれる溶剤の蒸発を促進させている。この場合、レジストから蒸発した溶剤蒸気によりウエハＷの表面に沿って中心から外方側に向かって流れる気流が形成されるように、ウエハＷの表面と対向する整流板１６が昇降自在に設けられている。この気流によりレジストが外側に向かって押し広げられることにより、ウエハＷ表面にあるレジストが表面張力により丸くなって中央部と周縁部との間で膜厚に差が生じることを抑えている。

ところで近年においては、ウエハＷの表面に例えば０．２μｍ以下をターゲットとするより薄膜状（超薄膜状）のレジスト膜を形成して欲しいとの要請がある。しかしながら従来においては隣り合う線状のレジストの長さ方向の外縁が互いに重なり合うように塗布しており、ウエハＷへのレジスト供給量が多かったので薄膜化するのは難しかった。そこでウエハＷのＹ方向の間欠移動のピッチ、つまり塗布ノズル１０のスキャンピッチの設定値を大きめに設定し、例えば図２３（ａ）に示すように、互いに隣り合う線状のレジスト同士の間に所定の隙間が空くように塗布する。そして例えば図２３（ｂ）に示すように、レジストの表面張力及びウエハＷに対する親水性による液の広がり作用を頼って互いに隣り合う線状のレジスト同士を繋げることにより、隙間をあけた分においてウエハＷへの供給量を少なくすることにより薄膜化することが本発明者らにより検討されている。

特開２００３−１６８６４４号公報

しかしながら上述のスキャン塗布には以下のような問題がある。即ち、例えばレジストの粘度、レジストに対するウエハＷの表面の状態によってレジストの広がり具合が変わるので、これらの情報に基づいて一の線状のレジストを形成する最適な吐出流量、及び最適なスキャンピッチを設定しなければ、隣り合うレジスト同士の繋がりが悪くなり、そのため前記隙間にあたる部位に形成される液膜はレジストが塗布された部位に形成される液膜と比べて薄くなってしまう。その結果、次工程の減圧乾燥により形成されるレジスト膜は面内で例えば班状に厚みがばらついてしまう場合がある。ただ安易にピッチを狭く設定すると、例えば図２３（ｃ）に示すように、先に塗られたレジストが広がったところに次のレジストを上から重ねて塗ってしまう、いわゆる液の先走りが起きて液膜の厚みが大きくなる場合がある。

スキャン塗布の場合、レジストの吐出流量及びスキャンピッチの他に、レジストの固形分濃度、塗布液ノズル１０の吐出口の大きさ、塗布液ノズル１０のＸ方向の移動速度など種々のパラメータがあり、例えばスキャンピッチについて最適な設定値を設定すると、他のパラメータの設定値の許容範囲が狭くなってしまう場合がある。依って、これら他のパラメータについても設定値の見直しをするとなると、パラメータの数が多いので時間と手間がかかる懸念がある。

また減圧乾燥装置においては、既述のように整流板１６を設けたことによりウエハＷの表面に沿って流れる気流が形成されるが、この気流にはレジストを押し広げて液と液とを繋げる作用があることが確認されている。しかしながらスキャン塗布ではウエハＷの一端側から他端側に向かってレジストを塗布していくので、先に塗られたレジストからある程度ではあるが溶剤が蒸発してしまっており、そのため液と液とが充分に馴染まない場合がある。

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、塗布膜形成成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に塗布するにあたり、基板に対し面内均一性の高い塗布処理をすることのできる塗布処理方法及び塗布処理装置を提供することにあることにある。

本発明の塗布処理方法は、塗布膜形成成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に塗布して塗布液膜を形成する塗布処理方法において、
基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
この基板の表面に塗布液ノズルを対向させ、当該塗布液ノズルの吐出口から塗布液を吐出する工程と、
この工程と共に、塗布液ノズルと基板とを直線状の一の方向に相対的に横移動させ、次いでこの方向と交差する方向に塗布液ノズルと基板とを相対的に横移動させることにより、当該基板の表面に線状の塗布液を前後に並べて塗布する工程と、
この基板の表面に並べられた塗布液に流動を発生させて塗布液を広げる工程と、を含むことを特徴とする。

前記塗布液を広げる工程は、前記基板の表面に並べられた線状の塗布液の長さ方向と交差する方向に気流を形成する工程であってもよく、この場合、塗布液の長さ方向と交差する方向に所定の幅の帯状の気流を気流形成部により形成すると共に、この気流形成部を基板の表面に沿って移動させる工程であってもよい。更に前記気流は線状の塗布液の長さ方向と直交する方向に形成されるようにしてもよい。

本発明の塗布処理装置は、塗布膜形成成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に塗布して塗布液膜を形成する塗布処理装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板の表面と対向する吐出口を有する塗布液ノズルと、
基板と塗布液ノズルとを一の方向に相対的に横移動させる第１の駆動部と、
基板と塗布液ノズルとを前記一の方向と直交する方向に相対的に移動させる第２の駆動部と、
塗布液が塗布された基板の表面と隙間を介して対向し、当該塗布液が基板の表面に広がるように流動させる液流動発生部と、
この液流動発生部と基板とを相対的に横移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする。

前記液流動発生部は、基板の表面に並べられた塗布液の長さ方向と交差する方向に気流を形成する気体吐出部を備えた構成であってもよく、この場合、気体吐出部は気体を通過可能な多孔質部材であってもよい。また前記液流動発生部は、基板の表面に沿って伸びる回転棒と、この回転棒の表面に設けられた羽根部材とを有する気流形成部と、この気流形成部を水平軸回りに回転させる回転機構と、を備えた構成であってもよい。更にまた、前記液流動発生部は、基板の表面と対向する表面が凹凸に形成された気流形成部を備え、当該気流形成部と基板とを相対的に移動させて気流を形成する構成であってもよく、この場合、気流形成部の表面は、断面が角状あるいは断面が半円状に形成してもよい。更に前記液流動発生部は、基板の表面に沿って伸びる当該基板の幅と同じか又はそれよりも長く形成された構成であってもよい。

本発明によれば、基板の表面に前後に並べられた線状の塗布液に対し、例えばその長さ方向と交差する方向に気流を形成することで流動を発生させることにより、線状の塗布液に幅方向の流動（液流れ）が形成される。依って例えば線状のレジスト同士の間に隙間が形成されるように塗布した場合であっても、これら塗布液を互いに隣り合う塗布液に向かって広がるので、レジスト同士を繋げることができ、更には繋がった液同士を馴染ませることができる。このため基板の表面に面内で厚みの均一な塗布液の液膜を形成することができる。更には、その結果として例えば次工程で減圧乾燥された基板の表面には、厚みが面内均一であると共に超薄膜のレジスト膜を形成することができる。

本発明の塗布処理装置の実施の形態について図１及び図２を参照しながら説明する。図中２は塗布処理装置の外装体をなす筐体であり、その内部空間は中央にＸ方向に伸びるスリット２１ａが形成された仕切り板２１が設けられている。また仕切り板２１の下方側にある下部側空間には基板例えばウエハＷの裏面側を吸着して水平に保持するための基板保持部３が設けられている。この基板保持部３は軸部３１を介して接続された駆動機構３２によりウエハＷを保持した状態で昇降及び鉛直軸周りに回転可能なように構成されている。更に駆動機構３２は移動基体３３により支持されている。なお、仕切り板２１は、詳しくは後述するが、塗布処理をしている際に先にウエハＷに塗布された塗布液から溶剤が蒸発するのを抑制するための蒸発抑制板を兼ねている。

また筐体２の底面には、例えば筺体２の長手方向であるＹ方向に伸びる２本のガイドレール３４が設けられており、このガイドレール３４の上面に前記移動基体３３が支持されている。更にガイドレール３４に沿ってボールネジ部３５が配置され、例えば筺体２の外に設けられた駆動部３６例えばモータによりこのボールネジ部３５を回動させることにより当該ボールネジ部３５に螺合された移動基体３３と共に基板保持部３がウエハＷを保持した状態でＹ方向に例えば１０００ｍｍ／ｓｅｃで移動可能なように構成されている。即ち、本例では第１の駆動部は、移動基体３３、ガイドレール３４、ボールネジ部３５および駆動部３６を備えた構成である。また筺体２内は、図示しないクリーンエア供給手段により例えばクリーンエアによるダウンフロ−が形成されている。

前記仕切り板２１の上方側にある上部側空間には、基板保持部３上のウエハＷの表面と対向して塗布液ノズル４が設けられている。この塗布液ノズル４は、その下方部に例えば口径が例えば５μｍ〜２００μｍの細孔の吐出孔（吐出口）４１を有しており、例えば筺体２の外に設けられた供給源４２から流路４２ａを介して送られてくる塗布液例えばレジストが当該吐出孔４１を介してウエハＷの表面に供給されるように構成されている。更に流路４２ａの途中にはレジストの流量を調整する図示しない流量調整部が設けられている。また塗布液ノズル４は支持部材４３に支持され、更に支持部材４３に螺合されたボールネジ部４４が前記ガイドレール３４と略直交してＸ方向に伸びるように配置されており、例えば筺体２の外に設けられた駆動部４５例えばモータによりボールネジ部４４を回動させることにより支持部材４３と一体的に塗布液ノズル４がＸ方向に例えば１０００ｍｍ／ｓｅｃで往復移動可能なように構成されている。即ち、本例では第２の駆動部は、支持部材４３、ガイドレール３３、ボールネジ部４４及び駆動部４５を備えた構成である。

筺体２内にはレジストが塗布されたウエハＷの表面に対して例えば所定の方向に向かう気流を形成することにより、このウエハＷ上のレジストを流動させる（レジストに液流れを形成させる）ための液流動発生部５が設けられている。液流動発生部５について図３を用いて詳しく説明すると、当該液流動発生部５は、ウエハＷの表面から僅かに高い位置例えば１ｍｍ高い位置に設定されると共に、ウエハＷの表面に沿って伸びる当該ウエハＷの直径（基板の幅に相当する）と同じか又は直径よりも長い例えば管状の気流形成部５０を備えている。気流形成部５０は少なくともその下方面が気体を通過可能な多孔質部材例えばセラミックス、樹脂などの中から選択される材質により形成されている。即ち、当該多孔質部材は気流を吐出するための気体吐出部である気体吐出口を形成し、気流形成部５０の内部領域は気体貯留部５０ａを形成する。本例では外径が２０ｍｍ、内径が５．０ｍｍの気流形成部５０の周胴部全体が多孔質部材により形成されている。

また気流形成部５０は、横に伸びる支持部材５１によりその両端面が支持されている。更に例えば一方の支持部材５１の内部には長さ方向に伸びる気体通流路５１ａが形成されており、この気流通流路５１ａは気流形成部５０の内部領域である気体貯留部５０ａと連通している。当該気体通流路５１ａを備えた支持部材５１の外端面には気体供給口５２が形成されており、この気体供給口５２には供給路例えばフレキシブルな供給チューブ５３の一端が接続されている。更に供給チューブ５３の他端側は気体の供給源５４と接続されており、その途中には図示しない流量調整部及びバルブが設けられている。

各支持部材５１は、垂立した支持棒５５の上端部に支持されており、この支持棒５５の下端部は移動基体５６と接続されている。これら移動基体５６は、Ｙ方向に伸びる２本のガイドレール５７に沿って案内されるように設けられ、そのうちの一方の移動基体５６にはガイドレール５７に沿って伸びるボールネジ部５８が配置されている。そして例えば筺体２の外に設けられた駆動部５９例えばモータによりこのボールネジ部５８を回動させることにより移動基体５６と共に気流形成部５０がＹ方向に例えば５００ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動可能なように構成されている。即ち、液流動発生部５を移動させる手段は、移動基体５６、ガイドレール５７、ボールネジ部５８および駆動部５９を備えた構成である。

またウエハＷの上方には、ウエハＷの表面の僅かに高い位置に配置され、前記塗布液ノズル４から落下してくるレジストを受け止めてウエハＷの周縁部の非塗布領域にレジストが塗布されないようにするための一対の液受け手段６ａ、６ｂが進退自在に設けられている。この液受け手段６ａ、６ｂは受け止めたレジストを回収可能なように例えばトレー状の液受け部６１ａ、６１ｂを備えており、この液受け部６１ａ、６１ｂには図示は省略するが表面に付着したレジストを洗い流すための洗浄機構および受け止めたレジストを排出するための排出路などが設けられている。また液受け部６１ａ、６１ｂは、その投影領域の内端部が非塗布領域の内縁（塗布領域の外縁）に対応する位置に配置可能なように軸部６２ａ、６２ｂを介して進退駆動部６３ａ、６３ｂによりＸ方向に進退自在に構成されている。

また、図中７は制御部であり、この制御部７は昇降機構３２、駆動機構３６、駆動機構４５、駆動部５９及び進退駆動部６３ａ、６３ｂの動作を制御する機能を備えている。

続いて、上述の塗布処理装置を用いて基板例えばウエハＷの表面にレジストを塗布し液膜を形成する工程について説明する。先ず、基板保持部３が後方位置で下降位置に設定され、液受け手段６の液受け部６１が外に開いた状態にて、例えば温調等の必要な前処理が施されたウエハＷは筺体２の側面に設けられた図示しない搬入出口を介して基板送アームにより搬入される。そして当該基板搬送アームと基板保持部３との協働作用により基板保持部３上に水平姿勢で保持される。続いて基板保持部３が上昇して液受け部６１の下面と僅かな隙間が形成される高さ位置にウエハＷが設定される。しかる後、ウエハＷを保持した状態で基板保持部３がＹ方向に移動することにより、塗布液ノズル４の吐出孔４１がこのウエハＷの塗布領域の前端（塗布開始位置）の上方に配置される。更に液受け部６１の内端面が非塗布領域の内縁に対応する位置まで進入する。

続いて図４に示すように、塗布液ノズル４が所定の吐出流量でレジストを吐出しながら左右方向（Ｘ方向）のうちの一方向にスキャンし、ウエハＷの表面に直線状にレジストが塗布されると、次いで基板保持部３が前方向（Ｙ方向）に所定のピッチで間欠移動していく。この動作の繰り返し、つまりウエハＷの周縁から中心線を挟んで対向する周縁に亘って塗布液ノズル４がレジストを供給しながら左右に往復移動すると共に、ウエハＷがＹ方向に間欠的に移動することにより、例えば図５に示すように、隙間２００を介して互いに隣り合う線状のレジストＲがウエハＷの表面の前端から後端に向かって前後に並べられる。なお、このときウエハＷに塗られたレジストＲからは溶剤が蒸発しようとするが、ウエハＷの表面と僅かな隙間を介して対向する蒸発抑制板である仕切り板２１が設けられているため、直ぐにこのウエハＷと仕切り板２１との間の隙間内の溶剤蒸気濃度が高くなり、これによりウエハＷ上のレジストからの溶剤の蒸発が抑制され、レジストの流動特性が維持される。

しかる後、塗布液ノズル４がウエハＷの塗布領域の後端（塗布終了位置）まで移動（スキャン）されるとレジストの吐出を停止する。ウエハＷは所定の位置例えば塗布液ノズル４と液流動発生部５とが互いに干渉しない位置まで前進する。続いて供給源５４からの気体を多孔質部材である気流形成部５０を介して吐出することにより、ウエハＷ表面からみると気流形成部５０の幅と同じか又はこの幅よりも大きい所定の幅の帯状の気流が形成される。この気流形成部５０から吐出される気体は、例えば溶剤成分からなる蒸気、あるいは温度及び湿度が調整された窒素などの不活性ガスの中から選択される。更には、この気流形成動作と共に例えば図６に示すように当該気流形成部５０をウエハＷの表面に接近させた状態でウエハＷの前端（一端）から中央部を通過して後端（他端）へとスキャンさせ、更に後端から前端に向かってスキャンさせる。つまりウエハＷの前端から後端にむかって前後に並べられた線状のレジストに対し、その長さ方向と直交する方向に気流形成部５０がスキャンされる。なおウエハＷの表面と気流形成部５０との離間距離は例えば１ｍｍに設定される。この往復動作は例えば１〜５回行われるが、必ずしも往復させる必要はなく一方向に１回スキャンさせるだけであってもよい。

前記したように、ウエハＷの表面に並べられた線状のレジストに対して、その長さ方向と直交する方向に気流形成部５０をスキャンしたときのウエハＷ表面のレジストの様子について図７の模式図を用いて説明する。但しこれにより本発明が限定されることはない。気流形成部５０は管状の多孔質部材にて構成されているため、気体は周胴部の全面から径方向に吐出されるが、。ウエハＷ表面のある部位でみると、気流形成部５０が後方位置にあるときにはそのうちの前方側に向かって吐出された気流が当たり、真上を通過する際には下方側に向かって吐出された気流が当たる。更に真上を通過して前方位置にある気流形成部５０からは後方側に向かって吐出された気流が当たる。即ち、線状のレジストＲの長さ方向と直交する方向に前後及び上方から気流が形成される。つまり線状のレジストＲの並べられた方向に向かう気流に押されて線状のレジストＲはその幅方向（並べられた方向）に向かって広がり、互いに隣り合うレジストＲ同士が繋がり、更にはレジストＲ同士が混ざり合うことにより、これら繋がったレジストＲ同士が馴染みあう。そしてウエハＷ表面にある全てのレジストＲが繋がることによりウエハＷ表面に薄膜状の液膜が形成される。

このようにしてレジストが塗布されたウエハＷは、次工程にて例えば図２２に記載の減圧乾燥装置に搬入され、減圧雰囲気下に置かれて溶剤の蒸発が促進される。そして残った塗布膜形成成分であるレジスト成分によりレジスト膜が形成される。

上述の実施の形態によれば、ウエハＷの表面に例えば前後に並べられた線状のレジストに対して、その長さ方向と交差する方向、つまり線状のレジストの並べられた方向に気流を形成することにより、当該線状のレジストに幅方向の流動（液流れ）が形成される。このため各線状のレジスト（塗布ライン）が、隣り合う線状のレジストに向かって広がるので、これらレジスト同士を繋げることができ、更に当該気流によりこれら繋がった液同士を馴染ませることができる。このためウエハＷの表面に厚みの面内均一なレジストの液膜を形成することができる。そして更に、このようにしてウエハＷの表面に形成された液膜は、隙間をあけて塗布しているので、その分薄膜の液膜を形成することができる。その結果として、当該ウエハＷを例えば減圧乾燥すると、厚みが面内均一であると共に、超薄膜のレジスト膜を形成することができる。

更に上述の実施の形態によれば、多孔質部材により気体吐出部を形成することにより、所定の幅の帯状であって且つこの幅の面内において流速の均一な気流を形成することができる。このため例えばウエハＷ表面のある部位でみると１回のスキャンであっても当該気流の当たる時間が幅の分において長くなり、更に長さ方向に均一な力でレジストを押し広げることができるので、ウエハＷ上のレジスト同士の繋がり及び馴染みをより確実に促進させることができる。更に多孔質部材により管状の気流形成部５０を形成することにより、例えばウエハＷ表面のある部位でみると前方、真上及び後方から気流があたるので、１回のスキャンであっても前後方向にレジストを押し広げることができる。但し、本実施例においては、多孔質部材により気体吐出口を形成する構成に限られず、例えば細径の吐出孔を気流形成部５０の長さ方向に並べた構成であってもよい。更に必ずしも丸い管状に形成しなくともよく、例えば矩形状に形成するようにしてもよい。

更に上述の実施の形態によれば、気流形成部５０によりいわば強制的に流動を発生させてレジスト同士を繋げているので、スキャンピッチの設定値の許容範囲の幅を広くすることができ、このため他のパラメータの設定値の幅が狭くなることが少ない。即ち、所定の方向に向かう気流を形成してレジスト同士を繋げる構成としたことにより、例えば従来のように表面張力による液の広がり作用を頼って液をつなげる手法に比べて、各パラメータの設定値の幅を広げることができるので、これら設定値を決めるのが簡単である。つまりスキャン塗布のように塗布パラメータの多い塗布手法に対し本例は有効である。

続いて、本発明の他の実施の形態にかかる塗布処理装置について図８を用いて説明する。当該塗布処理装置は、他の例にかかる液流動発生部５を備えたことを除いて図１と同じ構成であるため、装置全体の記載は省略する。当該液流動発生部５は、ウエハＷの表面に沿って伸びる回転棒８０を備えており、この回転棒８０の表面には、長さ方向に沿って伸びる例えば断面三角状の複数の羽根部材８１が周方向に沿って並んで設けられている。更に回転棒８０は支持部材８２により両端面が支持されており、例えば一方の支持部材８２の側端面には回転機構例えばモータ８３が接続され、他方の支持部材８２は軸受け部８４により支持されている。そしてモータ８３により回転棒８０及び支持部材８２とが一体となって回動することにより、羽根部材８１に雰囲気が押されて気流が形成されるように構成されている。即ち、回転棒８０、羽根部材８１及びモータ８３により気流形成部が構成されている。なおその他の構成について、図１と同じ構成を採用するところについては同じ符号を付すことで説明を省略する。

このような構成においては、図９に示すように、既述のスキャン塗布法によりウエハＷの表面にレジストが塗布されると、続いてモータ８３により回転棒８０を例えば前転させると共に、ウエハＷの表面に沿って当該回転棒８０を前端から後端へとスキャンさせる。次いで回転棒８０を例えば反対に回転させると共に、当該回転棒８０を後端から前端へとスキャンさせる。この場合であっても、ウエハＷの表面に前後に並べられた線状のレジストに対して、その長さ方向と交差する方向に気流を形成することができるので、上述の場合と同様の効果を得ることができる。

続いて、本発明の他の実施の形態にかかる塗布処理装置について図１０及び図１１を用いて説明する。当該塗布処理装置は、更に他の例にかかる液流動発生部５を備えたことを除いて図１と同じ構成であるため、装置全体の記載は省略する。この液流動発生部５はウエハＷの表面と対向する面状部９０を備えており、この面状部９０のウエハＷと対向する表面には、その長さ方向に沿って伸びる例えばアーチ状（断面半円状）の突起部９１が前後に並べて設けられている。即ち、面状部９０のウエハＷと対向する側の表面は凹凸に形成されている。なおその他の構成について、図１と同じ構成を採用するところについては同じ符号を付すことで説明を省略する。このような構成においては、既述のスキャン塗布法によりウエハＷの表面にレジストが塗布されると、続いてウエハＷの表面に沿って当該面状部９０を前端から後端へとスキャンさせ、次いで後端から前端へとスキャンさせる。この場合、ウエハＷの表面に突起部９１を接近させた状態でスキャンさせることにより、この隙間の雰囲気の粘性を利用してアーチ状の突起部９１の表面が雰囲気を進行方向に向かって押すので、これによりウエハＷに向かう気流が形成される。依って本例の構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。即ち、この例では突起部９１と、液流動発生部５の移動機構により気流形成部が形成される。

上記突起部９１は面状部９０の表面が凹凸になるように形成されていればよく、前記したように断面がアーチ状の構成に限られず、例えば断面が例えば三角形状等の角状に形成するようにしてもよい。その一例を図１２及び図１３を用いて説明すると、本例では例えばウエハＷ前端側にある面が傾斜面に形成され、更に他方の面が垂直面に形成されている。この場合であっても突起部９１に雰囲気が押されて気流が形成されるので上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更には、面状部９０の表面に複数の突起部９１を前後に並べた構成に限られず、例えば図１４に示すように、断面が半球面凸部をなすように形成するようにしてもよい。この場合も面状部９０の表面の凹凸が形成されているに含まれる。このような構成であっても面状部９０が移動することで半球面凸部により進行方向の気流がウエハＷ表面との隙間で絞られてレジストに液流動を発生させることができるので、上述の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明においては、ウエハＷの表面に前後に並べられた線状のレジストに対して、その長さ方向と直交する方向、つまり線状のレジストの並べられた方向に気流を形成する構成に限られず、例えば図１５に示すように、レジストの長さ方向に対して斜めに交差するように液流動発生部５をスキャンさせ、これによりレジストの長さ方向に対して交差する方向に気流を形成してもよい。この場合であってもレジストを幅方向（レジストの並べられた方向）に広げることができるので、上述の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明においては、液流動発生部５はウエハＷの直径と同じか又はそれよりも長い構成に限られず、ウエハＷの直径よりも短い例えばウエハの半径と同じ長さに形成してもよい。この場合、例えば液流動発生部５をウエハの半円領域の上方を通過するようにスキャンさせた後、基板保持部３によりウエハＷを９０°回転させてから残りの半円領域の上方を通過するように液流動発生部５をスキャンさせる。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、液流動発生部５のスキャン速度は一定に設定する構成に限られず、例えばウエハＷの前端部及び後端部を遅くスキャンし、中央部を速くスキャンするといったようにスキャン速度を調整するようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明においては、必ずしも線状のレジスト同士の間に隙間が形成されるように塗布されていなくともよく、例えばレジストの長さ方向の外側縁同士が繋がるように塗布されていてもよい。この場合であっても気流により液同士を馴染ませることができ、上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、ウエハＷに対して液流動発生部５を動かしてスキャンする構成に限られず、例えば既述した移動基体３３、ガイドレール３４、ボールネジ部３５および駆動部３６を備えた第１の駆動部によりウエハＷを前後に移動させて、液流動発生部５の下方側を通過させるようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、塗布液はレジストに限られず、塗布膜形成成分を溶剤に溶かしてなる塗布液であれば、例えばポリイミドなどの絶縁膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）及びＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）などの層間絶縁膜用の塗布液であってもよい。更に本発明においては、基板はウエハＷに限られず例えば例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板の成膜処理にも適用できる。

最後に本発明の塗布処理装置が組み込まれた塗布・現像装置の一例の構成について図１６及び図１７を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納された キャリアＣを搬入出するための キャリア載置部であり、 キャリアＣを複数個載置可能な載置部１００ａを備えた キャリアステーション１００と、この キャリアステーション１００から見て前方の壁面に設けられる開閉部１０１と、開閉部１０１を介して キャリアＣからウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。

キャリア載置部Ｂ１の奥側には筐体１０２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２、Ａ３は キャリア載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理部Ｂ１内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、 キャリア載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁１０３により囲まれる空間内に置かれている。また図中１０４、１０５は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。

液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図１７に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部１０６の上に、本発明の塗布処理装置をユニット化した塗布ユニットＣＯＴ、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、その組み合わせは塗布ユニットＣＯＴにて表面に塗布液が塗られたウエハＷを減圧雰囲気下で乾燥し、当該塗布液中に含まれる溶剤を蒸発させるための減圧乾燥装置、ウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室１０７及び第２の搬送室１０８からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他に、棚ユニットＵ６及びバッファ キャリアＣ０が設けられている。

この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納された キャリアＣが載置台１００に載置されると、開閉部１０１と共に キャリアＣの蓋体が外されて受け渡し手段ＡＲ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われた後、塗布ユニットＣＯＴにてレジストが塗布される。次いで減圧乾燥装置にて減圧乾燥がなされウエハＷ表面にレジスト膜が形成されると、ウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後、ウエハＷは載置台１００上の元の キャリアＣへと戻される。

続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。

（実施例１）
本例は、ウエハＷの表面に並べられた線状の塗布液の長さ方向と直交する方向に向かう気流を仕切り板２１を用いて簡易に形成し、この気流の効果を確認した例である。先ず、液流動発生部５を用いないことを除いて既述の手法により８インチサイズのウエハＷにレジストを塗布し、その後に減圧乾燥処理を行ってレジスト膜を形成させた。前記気流の形成に関係する試験条件の設定値を以下に記載する。またレジスト膜の厚みを膜厚計で測定した結果を図１８（ａ）に示す。なお、効果の確認については、目視によるレジスト膜表面の観察及び、図１９に模式的に示すように、例えば塗布液ノズル４が一往復することによりレジストが塗布された領域内（つまり単位面積あたり）に形成されたレジスト膜の膜厚最大値と膜厚最小値の差をスキャン跡の膜厚差と定義し、この膜厚差の程度を評価指標とした。
・スキャンピッチ（ウエハＷの間欠移動のピッチ）；１ｍｍ
・ウエハＷの間欠移動の加速度；２００００ｍｍ／Ｓ^２
・仕切り板２１とウエハＷとの離間距離；３ｍｍ

（実施例２）
本例は、仕切り板２１とウエハＷとの離間距離を７ｍｍに設定したことを除いて実施例１と同じ例である。レジスト膜の厚みを膜厚計で測定した結果を図１８（ａ）に併せて示す。

（実施例３）
本例は、ウエハＷの間欠移動の加速度を３００００ｍｍ／Ｓ^２に設定したことを除いて実施例１と同じ例である。レジスト膜の厚みを膜厚計で測定した結果を図１８（ｂ）に示す。

（実施例４）
本例は仕切り板２１とウエハＷとの離間距離を７ｍｍに設定したことを除いて実施例３と同じ例である。レジスト膜の厚みを膜厚計で測定した結果を図１８（ｂ）に併せて示す。

（実施例１〜４の結果と考察）
図１８（ａ）、（ｂ）の結果から明らかなように、ウエハＷと仕切り板２１との離間距離を７．０ｍｍに設定した実施例２、４に比べて、３．０ｍｍに設定した実施例１、３の方が膜厚差の程度が小さく、また目視においても実施例２、４に比べて実施例１、３の方がスキャン跡が少なかった。この理由として次のことが推測される。先ず、塗布時においてウエハＷと仕切り板２１とが前後に相対的に移動することにより、図２０に模式的に示すように仕切り板２１の下方に潜り込んだウエハＷとの隙間内に僅かではあるが前端側から後端側に向かう気流が形成される。このとき仕切り板２１をウエハＷ表面に接近させた実施例１の方が隙間内に流速の大きい気流が形成され、このためウエハＷ表面に前後に並べられた線状のレジスト同士がより確実に繋がって馴染んだものと考える。即ち、ウエハＷの表面に並べられた線状のレジストの長さ方向と直交する方向に気流を形成することにより、ウエハＷの表面に厚みの面内均一なレジストの液膜を形成できることが確認された。従って、既述の液流動発生部５を用いて積極的に気流を形成すれば、より確実に面内均一性の高いレジストの液膜を形成できる。

本発明の実施の形態にかかる塗布処理装置を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態にかかる塗布処理装置を示す平面図である。 上記塗布処理装置の液流動発生部の斜視図である。 上記塗布処理装置でウエハにレジストを塗布する様子を示す説明図である。 レジストが塗布されたウエハの表面の様子を示す説明図である。 上記塗布処理装置の液流動発生部の動作を示す説明図である。 上記液流動発生部によりレジストを広げる様子を示す説明図である。 液流動発生部の他の例を示す説明図である。 上記液流動発生部によりレジストを広げる様子を示す説明図である。 液流動発生部の更に他の例を示す説明図である。 上記液流動発生部によりレジストを広げる様子を示す説明図である。 液流動発生部の更に他の例を示す説明図である。 上記液流動発生部によりレジストを広げる様子を示す説明図である。 液流動発生部の更に他の例を示す説明図である。 液流動発生部の動作の他の例を示す説明図である。 本発明の塗布処理装置を組み込んだ塗布・現像装置の平面図である。 本発明の塗布処理装置を組み込んだ塗布・現像装置の斜視図である。 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。 上記実施例における評価指標の一例を示す説明図である。 上記実施例にて形成される気流の様子を示す説明図である。 従来の塗布手法を示す説明図である。 従来の減圧乾燥装置を示す説明図である。 ウエハ表面のレジストの様子を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
２ 筐体
３ 基板保持部
４ 塗布液ノズル
４１ 吐出孔
５ 液流動発生部
５０ 気流形成部
６ 液受け手段
７ 制御部

Claims (12)

1. 塗布膜形成成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に塗布して塗布液膜を形成する塗布処理方法において、
   基板保持部に基板を水平に保持する工程と、
   この基板の表面に塗布液ノズルを対向させ、当該塗布液ノズルの吐出口から塗布液を吐出する工程と、
   この工程と共に、塗布液ノズルと基板とを直線状の一の方向に相対的に横移動させ、次いでこの方向と交差する方向に塗布液ノズルと基板とを相対的に横移動させることにより、当該基板の表面に線状の塗布液を前後に並べて塗布する工程と、
   この基板の表面に並べられた塗布液に流動を発生させて塗布液を広げる工程と、を含むことを特徴とする塗布処理方法。
2. 前記塗布液を広げる工程は、前記基板の表面に並べられた線状の塗布液の長さ方向と交差する方向に気流を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の塗布処理方法。
3. 前記気流を形成する工程は、塗布液の長さ方向と交差する方向に所定の幅の帯状の気流を気流形成部により形成すると共に、この気流形成部を基板の表面に沿って移動させる工程であることを特徴とする請求項２記載の塗布処理方法。
4. 前記気流は、線状の塗布液の長さ方向と直交する方向に形成されることを特徴とする請求項２又は３記載の塗布処理方法。
5. 塗布膜形成成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に塗布して塗布液膜を形成する塗布処理装置において、
   基板を水平に保持する基板保持部と、
   この基板の表面と対向する吐出口を有する塗布液ノズルと、
   基板と塗布液ノズルとを一の方向に相対的に横移動させる第１の駆動部と、
   基板と塗布液ノズルとを前記一の方向と直交する方向に相対的に移動させる第２の駆動部と、
   塗布液が塗布された基板の表面と隙間を介して対向し、当該塗布液が基板の表面に広がるように流動させる液流動発生部と、
   この液流動発生部と基板とを相対的に横移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする塗布処理装置。
6. 液流動発生部は、基板の表面に並べられた塗布液の長さ方向と交差する方向に気流を形成する気体吐出部を備えたことを特徴とする請求項５記載の塗布処理装置。
7. 気体吐出部は、気体を通過可能な多孔質部材であることを特徴とする請求項６記載の塗布処理装置。
8. 前記液流動発生部は、基板の表面に沿って伸びる回転棒と、この回転棒の表面に設けられた羽根部材とを有する気流形成部と、
   この気流形成部を水平軸回りに回転させる回転機構と、を備えたことを特徴とする請求項５記載の塗布処理装置。
9. 前記液流動発生部は、基板の表面と対向する表面が凹凸に形成された気流形成部を備え、当該気流形成部と基板とを相対的に移動させて気流を形成することを特徴とする請求項５記載の塗布処理装置。
10. 気流形成部の表面は、断面が角状に形成されたことを特徴とする請求項９記載の塗布処理装置。
11. 気流形成部の表面は、断面が半円状に形成されたことを特徴とする請求項９記載の塗布処理装置。
12. 前記液流動発生部は、基板の表面に沿って伸びる当該基板の幅と同じか又はそれよりも長いことを特徴とする請求項５ないし１１のいずれか一に記載の塗布処理装置。

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