特許 6930251 塗布膜形成方法、塗布膜形成装置及び記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6930251

(24)【登録日】2021年8月16日

(45)【発行日】2021年9月1日

(54)【発明の名称】塗布膜形成方法、塗布膜形成装置及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20210823BHJP

   G03F 7/30 20060101ALI20210823BHJP

   B05C 11/02 20060101ALI20210823BHJP

   B05C 11/08 20060101ALI20210823BHJP

   B05D 1/40 20060101ALI20210823BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 564D

   H01L21/30 564C

   G03F7/30 502

   B05C11/02

   B05C11/08

   B05D1/40 A

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-130178(P2017-130178)

(22)【出願日】2017年7月3日

(65)【公開番号】特開2019-12806(P2019-12806A)

(43)【公開日】2019年1月24日

【審査請求日】2020年4月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002756

【氏名又は名称】特許業務法人弥生特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100091513

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 俊夫

(74)【代理人】

【識別番号】100133776

【弁理士】

【氏名又は名称】三井田 友昭

(72)【発明者】

【氏名】柴田 直樹

【審査官】 山口 敦司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２０１４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１６９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１３５１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０１０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２１００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２４７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２３２９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１０７９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４６３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８９１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｂ０５Ｃ １１／０２

Ｂ０５Ｃ １１／０８

Ｂ０５Ｄ １／４０

Ｇ０３Ｆ ７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

段差パターンが形成された基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
水平に保持した基板の表面に塗布液を塗布する工程と、
基板に塗布した塗布液が流動性をもっている間に当該塗布液の液膜の表面に、下面が平坦面である平坦化部材の当該下面を接触させる工程と、
基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させて塗布膜の表面を平坦化すると共に塗布膜を乾燥させる工程と、
その後基板の表面と、平坦化部材の下面と、を引き離す工程と、を含み、
前記平坦化部材は、下面に塗布液から揮発する溶媒を排出するための通気口を備え、下面が基板の表面全体を覆うように構成されることを特徴とする塗布膜形成方法。

【請求項2】

基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させる工程は、基板が鉛直軸周りに回転することを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成方法。

【請求項3】

塗布液を塗布する工程と、塗布液の液膜の表面に、平坦化部材の下面を接触させる工程と、の間に塗布膜の表面の流動性を低下させる工程を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の塗布膜形成方法。

【請求項4】

塗布膜の表面の流動性を低下させる工程は、表面に塗布液を塗布した基板を水平に保持し、鉛直軸周りに回転させることを特徴とする請求項３に記載の塗布膜形成方法。

【請求項5】

基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させる工程は、塗布膜を加熱して、塗布膜の乾燥を促進させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。

【請求項6】

基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させる工程は、塗布膜の表面を陰圧にして、塗布膜の乾燥を促進させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法。

【請求項7】

基板の表面と、平坦化部材の下面と、を引き離す工程は、基板から見た平坦化部材の下面の回転数が５００ｒｐｍ以下、あるいは基板及び平坦化部材の下面の回転を停止した状態で引き離すことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法

【請求項8】

段差パターンが形成された基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の塗布膜形成方法を実行するステップ群を実行するプログラムを含むことを特徴とする記憶媒体。

【請求項9】

段差パターンが形成された基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に向けて塗布液を供給する塗布液供給部と、
その下面に前記基板保持部に保持された基板の表面と対向する平坦面を備えた平坦化部材と、
基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記平坦化部材を昇降させる昇降機構と、
水平に保持した基板の表面に塗布液を塗布するステップと、基板に塗布した塗布液が流動性をもっている間に当該塗布液の液膜の表面に、平坦化部材の下面を接触させるステップと、基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させて塗布膜の表面を平坦化すると共に塗布膜を乾燥させるステップと、その後基板の表面と、平坦化部材の下面と、を引き離すステップと、を実行するように制御する制御部と、を備え、
前記平坦化部材は、下面に塗布液から揮発する溶媒を排出するための通気口を備え、下面が基板の表面全体を覆うように構成されることを特徴とする塗布膜形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面に段差パターンを有する基板の上に塗布膜を形成する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の半導体回路の高集積化に伴い、より複雑な３次元構造を持つデバイスが検討されている。このようなデバイスを製造する場合、基板に形成された段差パターンに局部的にエッチングを行う工程が含まれる場合があり、段差パターン内部にウエハの表面にレジスト液を塗布することが行われる。またエッチング工程において、レジスト膜に対するエッチング対象のエッチング選択比が小さい場合があり、このためレジスト膜を例えばμｍオーダーもの厚い膜とする要請がある。このようにレジスト膜を厚膜とするためにレジスト液として例えば２００ｃＰ以上もの高粘度のものを用いる場合がある。

【0003】

例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という」にレジスト液の塗布するにあたっては、通常基板にレジスト液を供給すると共に、基板を回転させてレジスト液を基板の表面に塗り広げるスピンコーティング法が用いられる。しかしながら段差パターンの形成された基板に粘度の高い塗布液をスピンコーティングにより塗布したときに、基板に形成された凹部の上方において塗布膜の表面が窪んでしまい、塗布膜の表面が平坦にならないことがある。また基板にスピンコーティングにより塗布膜を塗布すると、基板の外周側は遠心力が強く、膜厚が安定しにくく平坦化しにくい問題がある。

【0004】

特許文献１には、水平に保持した基板と隙間を介して対向するように平板状の蓋体を設け、蓋体の下面に開口した塗布液供給口から塗布液を供給し、蓋体と基板との隙間に塗布液を満たして乾燥させることにより、平坦な塗布膜を得る技術が記載されている。
しかしながら塗布膜と蓋体との隙間が狭いと、塗布液が流れにくく、段差パターンが形成された基板にレジスト液を塗布するときに段差パターンの内部に隙間なく充填されないおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６０６８３７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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、表面に段差パターンを有する基板の上に表面が平坦な塗布膜を形成する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の塗布膜形成方法は、段差パターンが形成された基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
水平に保持した基板の表面に塗布液を塗布する工程と、
基板に塗布した塗布液が流動性をもっている間に当該塗布液の液膜の表面に、下面が平坦面である平坦化部材の当該下面を接触させる工程と、
基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させて塗布膜の表面を平坦化すると共に塗布膜を乾燥させる工程と、
その後基板の表面と、平坦化部材の下面と、を引き離す工程と、を含み、
前記平坦化部材は、下面に塗布液から揮発する溶媒を排出するための通気口を備え、下面が基板の表面全体を覆うように構成されることを特徴とする。

【0008】

本発明の記憶媒体は、段差パターンが形成された基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布膜形成方法を実行するステップ群を実行するプログラムを含むことを特徴とする。

【0009】

本発明の塗布膜形成装置は、段差パターンが形成された基板の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に向けて塗布液を供給する塗布液供給部と、
その下面に前記基板保持部に保持された基板の表面と対向する平坦面を備えた平坦化部材と、
基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記平坦化部材を昇降させる昇降機構と、
水平に保持した基板の表面に塗布液を塗布するステップと、基板に塗布した塗布液が流動性をもっている間に当該塗布液の液膜の表面に、平坦化部材の下面を接触させるステップと、基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させて塗布膜の表面を平坦化すると共に塗布膜を乾燥させるステップと、その後基板の表面と、平坦化部材の下面と、を引き離すステップと、を実行するように制御する制御部と、を備え、
前記平坦化部材は、下面に塗布液から揮発する溶媒を排出するための通気口を備え、下面が基板の表面全体を覆うように構成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、表面に段差パターンを有する基板の上に塗布膜を形成するにあたって、基板に塗布液を塗布し、塗布膜が流動性をもっているうちに、塗布膜の表面に、その下面が塗布膜と並行する平坦化部材の当該下面を接触させている。更に基板と平坦化部材の下面との少なくとも一方を鉛直軸周りに回転させ塗布膜を平坦化しながら乾燥し、塗布膜が乾燥した後、塗布膜の表面と、平坦化部材の下面とを引き離すようにしている。そのため基板に形成される塗布膜の表面を平坦化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の縦断面図である。

【図2】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の平面図である。

【図3】レジスト塗布装置に適用される平板部の構成を示す斜視図である。

【図4】被処理基板の表面構造を示す断面図である。

【図5】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の作用を示す説明図である。

【図6】レジスト液の塗布後のウエハの表面構造を示す断面図である。

【図7】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の作用を示す説明図である。

【図8】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の作用を示す説明図である。

【図9】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の作用を示す説明図である。

【図10】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の作用を示す説明図である。

【図11】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の作用を示す説明図である。

【図12】第１の実施の形態に係るレジスト塗布装置の作用を示す説明図である。

【図13】平板部の他の例を示す断面図である。

【図14】平板部の他の例を示す斜視図である。

【図15】平板部に形成する通気口の他の例を示す平面図である。

【図16】第２の実施の形態に係るレジスト塗布装置の縦断面図である。

【図17】第２の実施の形態の作用を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［第１の実施の形態］
本発明の塗付膜形成装置をレジスト塗布装置に適用した第１の実施の形態について説明する。図１に示すようにレジスト塗布装置は、例えば直径３００ｍｍのウエハＷの裏面中央部を真空吸着することにより、当該ウエハＷを水平に保持する基板保持部であるスピンチャック１１を備えている。このスピンチャック１１は、下方より軸部１２を介して回転機構１３に接続されており、当該回転機構１３により鉛直軸回りに回転することができる。

【0013】

スピンチャック１１の下方側には、軸部１２を隙間を介して取り囲むように円形板１４が設けられる。また円形板１４に周方向に３か所の貫通孔１７が形成され、各貫通孔１７には各々昇降ピン１５が設けられている。これら昇降ピン１５の下方には、共通の昇降板１８が設けられ、昇降ピン１５は昇降板１８の下方に設けられた昇降機構１６により昇降自在に構成されている。

【0014】

またスピンチャック１１に保持されたウエハＷの周囲を取り囲むようにカップ体２が設けられている。カップ体２は、回転するウエハＷより飛散したり、こぼれ落ちた排液を受け止め、当該排液をレジスト塗布装置外に排出する。カップ体２は、前記円形板１４の周囲に断面形状が山型のリング状に設けられた山型ガイド部２１を備え、山型ガイド部２１の外周端から下方に伸びるように環状の垂直壁２３が設けられている。山型ガイド部２１は、ウエハＷよりこぼれ落ちた液を、ウエハＷの外側下方へとガイドする。

【0015】

また、山型ガイド部２１の外側を取り囲むように垂直な筒状部２２と、この筒状部２２の上縁から内側上方へ向けて斜めに伸びる上側ガイド部２４とが設けられている。上側ガイド部２４には、周方向に複数の開口部２５が設けられている。また上側ガイド部２４の基端側周縁から上方に伸びるように筒状部３１が設けられ、この筒状部３１の上縁から、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの周縁部上方に向けて、伸び出すように傾斜壁３２が設けられる。

【0016】

筒状部２２の下方側は、山型ガイド部２１及び垂直壁２３の下方に断面が凹部型となるリング状の液受け部２６が形成されている。この液受け部２６においては、その底面における外周側に排液路２７が接続されると共に、排液路２７よりも内周側には、排気管２８が下方から突入する形で設けられている。当該スピンチャック１１に保持されたウエハＷの回転により飛散した液は、傾斜壁３２、上側ガイド部２４及び垂直壁２３、３１により受け止められて排液路２７に導入される。

【0017】

レジスト塗布装置は、ウエハＷに溶剤及び５０〜５０００ｃＰ程度の中粘度及び高粘度の塗布液であるレジスト液を供給するためのノズルユニット５を備えている。ノズルユニット５は、下方に向けて夫々レジスト液と、溶剤とを吐出する、塗布液ノズルであるレジスト液ノズル５０と、溶剤ノズル５１と、を備えている。レジスト液ノズル５０及び溶剤ノズル５１は、夫々供給管５２、５４を介してレジスト液供給機構５３、溶剤供給機構５５に接続されている。

【0018】

レジスト液供給機構５３及び溶剤供給機構５５は、例えばポンプ、バルブ、フィルタなどの機器を備えており、溶剤ノズル５１及びレジスト液ノズル５０の先端から夫々溶剤及びレジスト液を所定量を吐出するように構成されている。ノズルユニット５は、図２に示すようにアーム５６、移動体５７、図示しない昇降機構及びガイドレール５８を含む移動機構により、ウエハＷの中央部上方の吐出位置とカップ体２の外の待機バス５９との間で移動するように構成されている。

【0019】

またレジスト塗布装置は、レジスト膜を塗布したウエハＷの周縁部に向けてリンスを供給する周縁側リンスノズル６を備えている。周縁側リンスノズル６は、供給管６１を介して例えばポンプ、バルブ、フィルタなどの機器を備えたリンス液供給機構６２に接続されている。周縁側リンスノズル６は、図２に示すようにアーム６３、移動体６４、図示しない昇降機構及びガイドレール６５を含む移動機構により、ウエハＷの中心部上方と、ウエハＷの外部に設けられた周縁側リンスノズル６の待機バス６０と、の間を移動自在に構成されている。ノズルユニット５及び周縁側リンスノズル６は、互いに干渉しないように、例えば異なる高さに設けている。

【0020】

レジスト塗布装置は、図１〜図３に示すようにレジスト膜の表面を平坦化するための、平坦化部材である平板部７を備えている。この平板部７は、傾斜壁３２の先端部の内周よりも小さく、ウエハＷよりも大きい円板状に形成され、平板部７の下面がスピンチャック１１に保持されたウエハＷの上面（表面）全体と対向するように設けられている。平板部７は、その全面に厚さ方向に貫通する内径１ｍｍの複数の通気口７５が分散して設けられている。また平板部７の下面（裏面）側は、全面が例えばフラクタル構造処理、あるいはフッ素樹脂コーティングなどの撥水加工が行われた平坦面となっている。

【0021】

また平板部７は、図１及び図３に示すようにカップ体２の傾斜壁３２を避けるように設けられた支持部材７１により水平な姿勢で支持され、支持部材７１は、昇降機構７２を介して旋回機構７３に接続されている。この昇降機構７２により、平板部７は、図１に鎖線で示す上昇位置と平板部７の下面がウエハＷの表面に押し付けられる下降位置との間で昇降する。

【0022】

平板部７の下降位置の高さ位置は、下降位置にある平板部７の下面の高さ位置が、スピンチャック１１に保持されたレジスト液塗布前のウエハＷの表面における、後述する段差パターンがエッチングされていない領域の表面の高さ位置から、目標とするレジスト膜の膜厚の分上方の高さ位置、例えば１０μｍ上方の高さに設定されている。また上昇位置にある平板部７は旋回機構７３により、図１、図２に示す回転中心Ｃを中心に旋回し、ウエハＷの上方と、カップ体２の外部の待機位置との間を旋回移動する。

【0023】

また図１に示すようにレジスト塗布装置は、制御部１０を備えている。制御部１０には、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）及びメモリーカードなどの記憶媒体に格納されたプログラムがインストールされる。インストールされたプログラムは、後述のレジスト膜の形成処理を実行するために、レジスト塗布装置の各部に制御信号を送信してその動作を制御するように命令（各ステップ）が組み込まれている。

【0024】

続いて上述の実施の形態に係るレジスト塗布装置の作用について説明する。先ず平板部７、ノズルユニット５、及び周縁側リンスノズル６が夫々、待機位置、待機バス５９及び６０に位置した状態で、外部の図示しない搬送アームにより被処理基板であるウエハＷが搬送される。ウエハＷは、搬送アームと、昇降ピン１５の協働作用により、スピンチャック１１に受け渡される。図４は被処理基板であるウエハＷの一例を示す。このウエハＷは、例えば酸化シリコン層１０１と、窒化シリコン層１０２が交互に積層されており、表面に、溝状の段差パターン１００が形成されている。図４では、段差パターン１００の溝は、図の表面側から裏面側に向かって伸びるように形成されている。溝状の段差パターン１００の側壁は、交互に積層された層の内、酸化シリコン層１０１の上面が露出するように階段状にエッチングがなされている。

【0025】

次いで搬送アームを退避させ、ノズルユニット５を移動させ溶剤ノズル５１をウエハＷの中心部の上方に位置させる。さらにウエハＷを１００〜１０００ｒｐｍで回転させると共にウエハＷに向けてプリウエット用の溶剤を吐出する。これにより溶剤が遠心力によりウエハＷの表面を広がり、段差パターン１００内部及び、ウエハＷの表面が濡れた状態になる。

【0026】

続いてノズルユニット５を移動させ、レジスト液ノズル５０をウエハＷの中心部の上方に位置させ、図５に示すようにウエハＷを１００〜４０００ｒｐｍの回転数で回転させ、レジスト液を供給する。これにより段差パターン１００の内部にレジスト液が満たされ、段差パターン１００の上方を含むウエハＷの表面がレジスト液の液膜でおおわれる。

【0027】

この時粘度が高いレジスト液を段差パターン１００の形成されたウエハＷに塗布すると、図６に示すようにレジスト膜１０３の表面において、段差パターン１００の上方が窪むことがある。またウエハＷの周縁部においては、レジスト膜１０３の膜厚が不均一になることがある。この時ウエハＷの表面におけるレジスト膜１０３の膜厚は、ウエハＷの表面の段差パターン１００の形成されていない領域におけるレジスト膜１０３の最大膜厚が、目標膜厚よりも厚い膜厚、例えば、１００ｃｐのレジスト液での目標膜厚１０μｍに対して２０μｍ程度の膜厚に形成されている。

【0028】

続いて図７に示すようにレジスト液の供給を停止し、ノズルユニット５をカップ体２外部に退避させると共に、ウエハＷを例えば１００〜２０００ｒｐｍの回転数で５〜１０秒、例えば５秒回転させる。これによりレジスト膜１０３の表面が僅かに流動性が下がると共にレジスト膜１０３の内部が高い流動性を保った状態になる。

【0029】

その後図８に示すように待機位置にある平板部７を旋回させて、ウエハＷの上方に位置させ、ウエハＷの回転数を２０〜５００ｒｐｍ以下に減速した後、図９に示すように平板部７を下降させ、平板部７の下面をレジスト膜１０３の表面に押し当てる。次いで図１０に示すように平板部７をレジスト膜１０３に押し当てた状態で、ウエハＷの回転数を１０００〜１５００ｒｐｍ、例えば１０００ｒｐｍに上昇させ、３０〜１００秒間維持する。平板部７を接触させる前の、レジスト膜１０３の膜厚は、ウエハＷの表面の上方において、目標膜厚よりも厚い２０μｍとなっており、平板部７は、下降位置において、その下面の高さ位置が、ウエハＷの表面の上方よりも１０μｍ上方に設定されている。そのため平板部７をレジスト膜１０３に押し当てることで、レジスト膜１０３が下方に押される。

【0030】

既述のようにレジスト膜１０３は内部が流動性を保持した状態になっているため、平板部７の下面をレジスト膜１０３の表面に押し当てることにより、図９に示すようにレジスト膜１０３の突出部分が下方に押し下げられるように変形して、レジスト膜１０３の表面が平板部７の下面に沿って均され平坦になり、余分なレジスト液がウエハＷの外に押し出される。更にこのとき外側に押し出されるレジスト液が、レジスト膜１０３の窪んでいる部位に供給されることで、レジスト膜１０３上の窪みが埋まることで均されて、レジスト膜の表面が平坦になる。またウエハＷの中心部寄りのレジスト膜１０３が周縁部側に移動し、ウエハＷの周縁部のスピンコーティングにより薄膜化した領域の膜厚が厚くなると共に膜厚の面内均一性が良くなる。

【0031】

また平板部７には、通気口７５が設けられているため、レジスト膜１０３は通気口７５を介して、雰囲気に接した状態になっている。そのため図１０に示すように、ウエハＷを回転することで、レジスト膜１０３中の溶媒の気化が促進され、気化した溶媒が通気口７５から排出される。これにより平坦化されたレジスト膜１０３が乾燥し固化する。通気口７５は、直径１ｍｍで形成され、レジスト液は５０ｃＰ以上と粘度が高い。そのためレジスト液の表面張力により、通気口７５にレジスト液が進入することはない。従って通気口７５によりレジスト膜１０３の表面が荒らされることはない。
またレジスト膜１０３は、ウエハＷの中心側で乾きにくい傾向があるが、ウエハＷを回転させることで、レジスト膜１０３の内部が撹拌される。そのためレジスト膜１０３が均一に乾きやすくなり、レジスト膜１０３の乾燥時間を短くすることができる。

【0032】

さらにその後、ウエハＷの回転を停止すると共に、図１１に示すように平板部７を上昇させて、平板部７の下面と、レジスト膜１０３の表面とを引き離す。このときウエハＷの回転を停止しておくことで、レジスト膜１０３の表面が、平板部７の下面側の通気口７５の縁により剪断されることを防ぐことができる。また平板部７の底面は撥水処理が行われている。そのためレジスト液が平板部７の下面になじみにくく、レジスト膜１０３が張り付きにくいため、平板部７の下面をレジスト膜１０３から引き離すときに、レジスト膜１０３の表面が千切れにくい。

【0033】

続いて平板部７を上昇位置まで上昇させ、さらに平板部７を旋回させて、カップ体２の外部に退避させる。次いで図１２に示すように周縁側リンスノズル６を、ウエハＷの周縁部上方に移動させる。その後必要に応じてウエハＷを５００〜１５００ｒｐｍで回転させると共に、ウエハＷの周縁に向けてリンス液を吐出する。これにより、レジスト膜１０３の外周部が除去される。

【0034】

上述の実施の形態によれば、表面に段差パターン１００の形成されたウエハＷの上にレジスト膜１０３を形成するにあたって、ウエハＷにレジスト液を塗布し、レジスト膜１０３の内部が流動性をもっているうちにレジスト膜１０３の表面と、レジスト膜１０３の表面と対向する平板部７の下面とを接触させる。更に平板部７の下面をレジスト膜１０３の表面に接触させた状態で、ウエハＷを回転させレジスト膜１０３を平坦化しながら乾燥している。さらにレジスト膜１０３が乾燥した後、レジスト膜１０３の表面と、平板部７の下面とを引き離すようにしている。そのためウエハＷに形成されるレジスト膜１０３の表面を平坦化することができる。

【0035】

またウエハＷにレジスト液を塗布した後、ウエハＷを回転させてレジスト膜１０３の表面の流動性を下げる工程を行わずに、レジスト膜１０３の表面に平板部７の下面を接触させた場合にも、レジスト膜１０３が流動性をもっている状態でレジスト膜１０３の表面に平板部７の下面を接触させることができるため、レジスト膜１０３の表面を平坦化することができる。ウエハＷにレジスト液を塗布した後、ウエハＷを回転させてレジスト膜１０３の表面を乾燥させる工程を行うことで、レジスト膜１０３は、流動性を保ちつつ、表面の粘着性が下がる。そのためレジスト膜１０３の表面の平板部７の裏面への張り付きをより確実に抑制することができる。またレジスト膜１０３の表面の流動性を下げる工程は、例えばレジスト膜の表面に窒素ガスなどの不活性ガスを吹き付けたり、レジスト膜１０３を加熱してもよい。

【0036】

また平板部７の上部にチャンバを設け、平板部７の上面の雰囲気を陰圧にするように構成してもよい。例えば図１３に示すように平板部７の上方に空間を構成する扁平な円筒形のチャンバ７６を設ける。さらにチャンバ７６の天板部にチャンバ７６内の雰囲気を吸引する吸引口７７を設け、吸引口７７に吸引管７８を介して吸引ポンプ７９を接続する。

【0037】

上述のレジスト塗布装置においては、平板部７の下面をレジスト膜１０３の表面に押し当てた後、チャンバ７６の内部を陰圧にする。さらにウエハＷを回転させてレジスト膜１０３の表面を平坦化する。このように平板部７の上方の雰囲気を陰圧にすることで、レジスト膜１０３中の溶剤の気化が速くなり、レジスト膜１０３が乾燥しやすくなる。従ってウエハＷの処理時間を短くすることができる。

【0038】

また平板部７にレジスト膜１０３を加熱する加熱部を設けてもよい。このようなレジスト塗布装置の例としては、平板部７にヒータを埋設した構成が挙げられる。このレジスト塗布装置においては、平板部７の下面をレジスト膜１０３の表面に押し当てたときにレジスト膜１０３が加熱される。これによりレジスト膜１０３の乾燥を速めることができるためウエハＷの処理時間を短くすることができる。

【0039】

また昇降機構７２により、平板部７の下降位置の高さを調整できるように構成してもよい。このように構成することでスピンチャック１１に保持されたウエハＷと平板部７の下面との間隔を調整することができ、成膜されるレジスト膜１０３の膜厚を調整できる。また昇降機構７２により、平板部７をレジスト膜１０３の表面に押しつける圧力を調整できるように構成してもよい。平板部７の押し付ける圧力を調整することで、同様にレジスト膜１０３の膜厚を調整することができる。

【0040】

また基板保持部をウエハＷの周縁部も保持するように構成してもよい。例えばスピンチャック１１の周方向等間隔に水平に伸びる梁部を４本設ける。このように構成することで、スピンチャック１１に保持されるウエハＷの周縁の撓みを抑制することができる。ウエハＷの周縁が撓んでいると、塗布膜の表面に平坦面を接触させて塗布膜の平坦化を行った時に、撓みの分だけウエハＷの周縁の塗布膜の膜厚が厚くなってしまう。そのため基板保持部をウエハＷの周縁部も保持するように構成することで、ウエハＷの撓みを抑えた状態で、塗布膜の平坦化を行うことができる。従って、ウエハＷの周縁部の塗布膜がより確実に平坦化される。またスピンチャック１１の径を大きくして、ウエハＷのより周縁側の領域まで支持することで、ウエハＷの撓みを抑制するようにしてもよい。

【0041】

さらに平板部７の下面をレジスト膜１０３の表面に押し当て、ウエハＷの静止させた状態で、平板部７を鉛直軸周りに回転させてもよい。例えば図１４に示すように平板部７の中心部上方に回転軸８０を設け、支持部材７１の先端に設けた回転機構８１により平板部７を鉛直軸周りに回転するように構成すればよい。このように構成することで、平板部７を押し当てることにより、レジスト膜１０３が平坦化される。また平板部７をレジスト膜１０３に接触させて、回転させることで、レジスト膜１０３の内部に回転する力を加えることができる。そのためレジスト膜１０３の内部を撹拌することができるためレジスト膜１０３の乾燥が促進される。

【0042】

上述の実施の形態に示すようにレジスト膜１０３の表面に平板部７の下面を接触させた状態で、ウエハＷを鉛直軸周りに回転させることで、ウエハＷの乾燥が促進される。そのためレジスト膜１０３の表面に平板部７の下面を接触させた状態でウエハＷと平板部７とを同じ方向に同じ速度で回転させてもよい。また平板部７に形成する通気口は、例えば図１５に示すように格子の４隅部分を切断しないように、平板部７の縦横に並び、平板部７を厚さ方向に貫通する切込み８２を形成してもよい。

【0043】

さらにレジスト膜１０３の表面と平板部７の下面とを引き離すときに、ウエハＷは回転していてもよい。しかしながら塗布膜の剪断を防ぐ観点からウエハＷ及び平板部７の回転数は、５００ｒｐｍ以下、好ましくは、５０〜５００ｒｐｍであることが好ましい。
さらにレジスト膜１０３の表面に平板部７の下面を接触させる工程において、ウエハＷの回転を停止してもよい。スピンチャック１１にがたつきがある場合には、ウエハＷを高速回転した状態で平板部７の底面に接触させたときに、ウエハＷがぶれ、平板部７の下面と、ウエハＷとが傾いた状態で接触し、ごくわずかにレジスト膜１０３が傾くことがある。そのためレジスト膜１０３の表面と、平板部７の下面と、を接触させる工程におけるウエハＷの回転数は５００ｒｐｍ以下、好ましくは５０〜５００ｒｐｍ以下であることが好ましい。

【0044】

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る塗布膜形成装置について説明する。図１６は、第２の実施の形態に係る塗布膜形成装置をレジスト塗布装置に適用した例を示し、第１の実施の形態に示したレジスト塗布装置の平板部に代えて、平坦化用のパッド９が設けられており、パッド９をウエハＷの表面を移動させてレジスト膜の表面を平坦化するように構成されている。

【0045】

第２の実施の形態に係るレジスト塗布装置は、図１〜図３に示した第１の実施の形態において示したレジスト塗布装置の平板部７に代えて、レジスト膜１０３の平坦化用のパッド９を備えている。パッド９は図１６に示すように下面がレジスト膜の表面に押し当てられる直径３０〜５０ｍｍの扁平な円柱形の平坦化部材であるパッド部材９０を備えている。パッド部材９０の下面は、平板部７の下面と同様に平坦面となっていると共に撥水加工がなされている。

【0046】

またパッド部材９０の上面に板状部材９１が設けられ、板状部材９１は、カップ体２の外部からスピンチャック１１に保持されたウエハＷの中心部上方に向けて梁出す支持部９３の先端に、パッド部材９０の下面がスピンチャック１１に保持されたウエハＷと並行するように支持されている。また支持部９３は、昇降機構７２を介して、旋回機構７３に接続されている。この昇降機構７２により、パッド９は、上方位置と、パッド９の下面をレジスト膜１０３に接触させて、レジスト膜１０３を平坦化する下降位置と、の間を昇降する。またパッド９は旋回機構７３により旋回し、パッド９を下降位置にて旋回させることで、パッド９はウエハＷの中心部と、ウエハＷの周縁部との間で移動し、パッド９を上昇位置にて旋回させることで、パッド９は、ウエハＷの中心部上方と、カップ体２の外部の待機位置との間で移動する。

【0047】

第２の実施の形態に係るレジスト塗布装置においては、塗布膜を平坦化すると共に乾燥させる工程において、パッド９の下面をレジスト膜１０３の表面に接触させた後、図１７に示すようにウエハＷを回転させながら、パッド９をウエハＷの径方向に、例えば１０〜２０ｍｍ／秒の速度で複数回往復させる。このように構成することでウエハＷに形成した塗布膜の表面全体を均して平坦化することができる。またウエハＷを停止した状態でパッド９をウエハＷの表面を移動させて、塗布膜の表面全体を均すようにしてもよい。

【符号の説明】

【0048】

２ カップ体
７ 平板部
９ パッド
１０ 制御部
１１ スピンチャック
１３ 回転機構
５０ レジスト液ノズル
５１ 溶剤ノズル
７５ 通気口
１００ 段差パターン
１０３ レジスト膜
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】