特許 7536671 基板処理装置

(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】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20240813BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20240813BHJP

   B05D 1/40 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 564C

B05D7/00 P

B05D1/40 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021013340

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022116914

(43)【公開日】2022-08-10

【審査請求日】2023-09-11

(73)【特許権者】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福住 高則

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１４７９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３０７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０１０６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２７４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３５１８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｂ０５Ｄ ７／００

Ｂ０５Ｄ １／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の外縁部に環状の膜を形成する基板処理装置であって、
前記基板を支持して回転させることが可能な回転支持台と、
前記回転支持台に支持された前記基板の前記外縁部の上方に配置され、前記外縁部に薬液を塗布する薬液ノズルと、
前記回転支持台に支持された前記基板の前記外縁部の上方および下方の少なくともいずれかであって、前記薬液ノズルの配置位置より前記基板の回転方向の下流側に配置され、前記外縁部に塗布された前記薬液を固化して前記環状の膜の一部となる固化膜を形成する固化膜形成部と、を備え、
前記薬液ノズルは、前記薬液が吐出される複数の吐出孔を有する、
基板処理装置。

【請求項2】

前記複数の吐出孔のそれぞれは、
円形の領域に格子状または同心円状に配置される、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記回転支持台に支持された前記基板の前記外縁部の上方および下方の少なくともいずれかであって、前記固化膜形成部の配置位置より前記基板の回転方向の更に下流側に配置され、前記外縁部を冷却する冷却部、を更に備える、
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程において、基板の外縁部に薬液を塗布して環状の膜を形成する場合がある。この膜の厚さは、膜形成の目的に応じて様々に制御できることが望ましい。しかしながら、様々な厚さの膜を形成するためには、薬液を塗布する基板処理装置に様々な粘度の薬液を搭載したり、基板処理装置による薬液塗布と、同装置内の別ユニットでのベーク処理または同装置外でのベーク処理とを所望の膜厚に達するまで繰り返したりする処理が生じ得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１４７９６５号公報

【文献】特許第５７７９１６８号公報

【文献】特許第５６８２５２１号公報

【文献】特開２００７－２９９９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

１つの実施形態は、様々な厚さの膜を効率的に形成することができる基板処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の基板処理装置は、基板の外縁部に環状の膜を形成する基板処理装置であって、前記基板を支持して回転させることが可能な回転支持台と、前記回転支持台に支持された前記基板の前記外縁部の上方に配置され、前記外縁部に薬液を塗布する薬液ノズルと、前記回転支持台に支持された前記基板の前記外縁部の上方および下方の少なくともいずれかであって、前記薬液ノズルの配置位置より前記基板の回転方向の下流側に配置され、前記外縁部に塗布された前記薬液を固化して前記環状の膜の一部となる固化膜を形成する固化膜形成部と、を備え、前記薬液ノズルは、前記薬液が吐出される複数の吐出孔を有する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施形態１にかかる基板処理装置の構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態１にかかる基板処理装置が備える薬液ノズルの構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態１にかかる基板処理装置が備える薬液ノズル及びガスノズルの配置を示す平面図である。

【図4】図４は、実施形態１にかかる基板処理装置によって形成される膜の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態１にかかる基板処理装置が有するレシピテーブルの一例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態１にかかる基板処理装置によってウェハに単層膜を形成する様子を示す図である。

【図7】図７は、実施形態１にかかる基板処理装置によってウェハに積層膜を形成する様子を示す図である。

【図8】図８は、実施形態１にかかる半導体装置の製造方法に含まれる他の工程を示す断面図である。

【図9】図９は、実施形態１にかかる基板処理の手順の一例を示すフロー図である。

【図10】図１０は、実施形態１及び比較例の薬液ノズルを用いて膜が形成される様子を示す断面図である。

【図11】図１１は、実施形態１の変形例１にかかる基板処理装置が備える薬液ノズルの構成の一例を示す図である。

【図12】図１２は、実施形態１の変形例２にかかる基板処理装置の構成の一例を示す図である。

【図13】図１３は、実施形態１の変形例３にかかる基板処理装置の構成の一例を示す図である。

【図14】図１４は、実施形態２にかかる基板処理装置の構成の一例を示す図である。

【図15】図１５は、実施形態２にかかる基板処理装置が備える薬液ノズル、ガスノズル、及び冷却ノズルの配置を示す平面図である。

【図16】図１６は、実施形態２の変形例１にかかる基板処理装置が備える薬液ノズル、ガスノズル、及び冷却ノズルの配置を示す平面図である。

【図17】図１７は、実施形態２の変形例２にかかる基板処理装置が備える薬液ノズル、ガスノズル、及び冷却ノズルの配置を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0008】

［実施形態１］
以下、図面を参照して実施形態１について詳細に説明する。

【0009】

（基板処理装置の構成例）
図１は、実施形態１にかかる基板処理装置１の構成の一例を示す図である。実施形態１の基板処理装置１は、例えばウェハＷの外縁部に環状の膜を形成する薬液塗布装置として構成されている。

【0010】

図１に示すように、基板処理装置１は、回転テーブル１１、カップ１２、薬液ノズル２０、ガスノズル３０、供給管４１，５１、バルブ４２，５２、薬液タンク４３、ガスタンク５３、ガス貯蔵部５４、加熱部５５、及び制御部６０を備える。

【0011】

回転支持台としての回転テーブル１１は、基板としてのウェハＷを支持して回転させる。すなわち、回転テーブル１１は、ウェハＷを保持することが可能なステージ１１ｓを備える。また、回転テーブル１１は、図示しない回転モータ等を備える。回転モータは、ウェハＷを保持したステージ１１ｓを回転させる。

【0012】

薬液ノズル２０は、回転テーブル１１に支持されたウェハＷの外縁部の上方に配置され、ウェハＷの外縁部に薬液を塗布する。薬液ノズル２０は、基板処理装置１に薬液を供給する供給管４１の下流側の一端に接続されている。供給管４１にはバルブ４２が設けられ、供給管４１の上流側の一端は薬液タンク４３に接続されている。

【0013】

薬液タンク４３は、ウェハＷに形成する膜の原材料となる薬液を貯留可能である。より具体的には、薬液は、原材料が所定の溶媒に混合された液体状の薬剤である。原材料は例えばレジスト材であり、この場合、ウェハＷに形成される膜はレジスト膜となる。薬液中の溶媒等の成分は、後述する固化膜を溶解しない成分であることが好ましい。

【0014】

薬液タンク４３、バルブ４２、及び供給管４１によって、薬液ノズル２０から薬液が吐出され、ウェハＷの外縁部に薬液が塗布される。このとき、回転テーブル１１によってウェハＷを回転させておくことで、ウェハＷの外縁部に吐出された余剰の薬液が、遠心力でウェハＷ上から振り切られる。

【0015】

固化膜形成部としてのガスノズル３０は、回転テーブル１１に支持されたウェハＷの外縁部の上方に配置され、ウェハＷの外縁部に塗布された薬液を固化して環状の膜の一部となる固化膜を形成する。ガスノズル３０は、薬液ノズル２０の配置位置よりウェハＷの回転方向ＲＤの下流側に配置される。

【0016】

薬液ノズル２０とガスノズル３０とがこのような配置を取ることにより、薬液ノズル２０が回転するウェハＷの外縁部に薬液を塗布した後、下流側のガスノズル３０がその薬液を固化することができる。

【0017】

ガスノズル３０は、基板処理装置１に所定のガスを供給する供給管５１の下流側の一端に接続されている。供給管５１にはバルブ５２が設けられ、バルブ５２の上流側にはガス貯蔵部５４が設けられる。供給管５１の上流側の一端はガスタンク５３に接続されている。

【0018】

ガスタンク５３は、上記の所定ガスの供給源である。所定ガスとしては、例えば窒素ガス、希ガス、またはこれらのうち幾つかの混合ガス等の不活性ガスを用いることができる。ガス貯蔵部５４は、上記の所定ガスを一時的に貯蔵可能である。ガス貯蔵部５４の周囲には、ヒータ等の加熱部５５が設けられている。加熱部５５は、ガス貯蔵部５４内に一時的に貯蔵されるガスを所定の温度に加熱する。

【0019】

ガスタンク５３、ガス貯蔵部５４、加熱部５５、バルブ５２によって、ガスノズル３０からウェハＷの外縁部に加熱したガスが吐出される。加熱したガスは、ウェハＷの外縁部に吐出されることで、外縁部に塗布された薬液に含まれる溶媒を気化させる。これにより、薬液中の溶媒の少なくとも一部が除去されて、薬液中の原材料が固化することにより固化膜が形成される。ただし、加熱したガスが溶媒分子のキャリアガスとして機能することで、薬液中の溶媒が除去されてもよい。

【0020】

カップ１２は、回転テーブル１１を取り囲むように配置される。カップ１２の上端部は、回転テーブル１１に支持されたウェハＷの外縁部を覆うように、ウェハＷの外縁部上方に差し伸べられている。これにより、遠心力でウェハＷから振り切られた薬液がカップ１２によって受け止められるので、周囲に飛散するのを抑制することができる。また、カップ１２に受け止められた薬液を回収して再利用することができる。

【0021】

制御部６０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるコンピュータとして構成され、基板処理装置１の各部を制御する。

【0022】

すなわち、制御部６０は、図示しない回転モータを制御して回転テーブル１１を回転させる。また、制御部６０は、加熱部５５を制御してガス貯蔵部５４内のガスを所定温度に加熱させる。また、制御部６０は、バルブ４２，５２の開閉を制御して薬液およびガスのウェハＷへの供給を制御する。

【0023】

また、制御部６０は、図示しない記憶装置を備えていてもよい。記憶装置には、例えばウェハＷを処理する各種の条件が設定された１つ以上のレシピが格納されている。

【0024】

図２は、実施形態１にかかる基板処理装置１が備える薬液ノズル２０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、薬液ノズル２０は胴体２１および吐出部２２を備える。

【0025】

胴体２１は、上述の供給管４１が接続可能に構成され、例えば円柱形状を有する。円柱状の胴体２１の内部は空洞になっており、供給管４１から供給された薬液が吐出部２２に到達可能である。

【0026】

吐出部２２は、例えば円柱形状を有しており、円形の吐出面２２ｕを有する。吐出部２２の吐出面２２ｕは複数の吐出孔２３を有する。複数の吐出孔２３のそれぞれは、吐出面２２ｕの円形の領域に格子状に配置される。複数の吐出孔２３のそれぞれからは薬液が吐出される。

【0027】

図３は、実施形態１にかかる基板処理装置１が備える薬液ノズル２０及びガスノズル３０の配置を示す平面図である。図３に示すように、ガスノズル３０は、薬液ノズル２０から所定距離離間して、ウェハＷの回転方向ＲＤの下流側に配置される。

【0028】

より具体的には、ガスノズル３０は、例えば薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って３０°以上３３０°以下の範囲内、好ましくは３０°以上１８０°以下の範囲内に配置される。なお、図３の例では、ガスノズル３０は、薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って９０°の位置に配置されている。

【0029】

図４は、実施形態１にかかる基板処理装置１によって形成される膜ＦＬの一例を示す図である。図４（ａ）は膜ＦＬが外縁部に形成されたウェハＷの平面図である。図４（ｂ）は、単層膜ＦＬｓが形成されたウェハＷの外縁部付近の断面図である。図４（ｃ）は、積層膜ＦＬｍが形成されたウェハＷの外縁部付近の断面図である。

【0030】

図４（ａ）に示すように、基板処理装置１は、ウェハＷの外縁部に環状の膜ＦＬを形成することが可能である。膜ＦＬは、例えばレジスト材を原材料として含む薬液を塗布して形成されるレジスト膜等である。

【0031】

基板としてのウェハＷは、主にシリコン、ガリウムヒ素等から構成される半導体ウェハ、主にセラミック等から構成される不導体ウェハ、主にアルミナ、ダイアモンド等から構成される導体ウェハ等であってよい。また、ウェハＷは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜、Ｃｕ膜、Ｗ膜等の金属膜等の種々の被加工膜（不図示）を、半導体装置が配置されることとなる上面に有していてもよい。

【0032】

図４（ｂ）に示すように、基板処理装置１により形成可能な膜ＦＬとして単層膜ＦＬｓがある。単層膜ＦＬｓは、基板処理装置１内でウェハＷを回転させながら、薬液ノズル２０からウェハＷに薬液を吐出することで形成される。

【0033】

ウェハＷの外縁部は、少なくともベベルＷｂを含む。ベベルＷｂは、ウェハＷの上面と端面Ｗｘとを繋ぐ曲面状の領域である。ウェハＷの端面Ｗｘは、ウェハＷの上面に略直交する面である。単層膜ＦＬｓは、ウェハＷの外縁部であるベベルＷｂを少なくとも覆い、ウェハＷの上面の一部をも覆う。単層膜ＦＬｓで覆われたウェハＷの上面は、半導体装置が配置される領域の外側領域に相当する。

【0034】

また、単層膜ＦＬｓは、吐出する薬液の粘度およびウェハＷの回転速度に応じた所定の膜厚を有する。単層膜ＦＬｓの膜厚は、例えば吐出した薬液の粘度が高いほど増加し、ウェハＷの回転速度が高いほど低下する傾向にある。

【0035】

図４（ｃ）に示すように、基板処理装置１により形成可能な他の膜ＦＬとして積層膜ＦＬｍがある。積層膜ＦＬｍは、ガスノズル３０により薬液を固化させて形成される固化膜ＦＬｃを複数層、積層することで形成される。

【0036】

積層膜ＦＬｍは、ウェハＷの外縁部であるベベルＷｂを少なくとも覆い、ウェハＷの上面の一部をも覆う。積層膜ＦＬｍで覆われたウェハＷの上面は、半導体装置が配置される領域の外側領域に相当する。

【0037】

また、個々の固化膜ＦＬｃは、吐出した薬液の粘度、ウェハＷの回転速度、及び吐出されるガス温度に応じた所定の膜厚を有する。

【0038】

固化膜ＦＬｃの膜厚は、例えば吐出する薬液の粘度が高いほど増加し、ウェハＷの回転速度が高いほど低下する傾向にある。ガス温度による膜厚の増減傾向については一概にはいえない。ガス温度が高いほど固化膜ＦＬｃが収縮して膜厚が低下するが、一方で、薬液がウェハＷから振り切られる前に速やかに固化するため、ウェハＷ上に定着する薬液の総量が増して固化膜ＦＬｃの膜厚が増加する場合もあると考えられる。

【0039】

積層膜ＦＬｍは、固化膜ＦＬｃの積層数に応じた所定の膜厚を有する。つまり、固化膜ＦＬｃをより多く積層するほど、積層膜ＦＬｍを厚く形成することができる。

【0040】

なお、図４（ｃ）の例は、積層膜ＦＬｍ中の固化膜ＦＬｃが個々に判別可能であることを意味しない。個々の固化膜ＦＬｃは互いに隣接する他の固化膜ＦＬｃとの間に観測可能な境界部分を有していてもよく、有していなくともよい。

【0041】

図５は、実施形態１にかかる基板処理装置１が有するレシピテーブル６１の一例を示す図である。上述のように、制御部６０には例えば１つ以上のレシピが保持される。レシピは、例えばレシピテーブル６１の形態で制御部６０に保持される。

【0042】

図５に示すように、レシピテーブル６１には例えば複数のレシピが含まれる。処理条件としてのレシピには、個々のレシピを判別するためのレシピ名のほか、例えば回転テーブル１１、薬液ノズル２０、及びガスノズル３０等に関する複数のパラメータが設定されている。

【0043】

レシピ名は個々のレシピを判別するための名称が設定された項目である。個々のレシピを判別可能であれば、レシピ名に替えて、あるいは加えてレシピＩＤ等の項目が、レシピテーブル６１に設定されていてもよい。

【0044】

回転テーブル１１に関するパラメータとしては、例えば回転開始タイミング（図中の「開始」）、回転終了タイミング（図中の「終了」）、及び回転数等がある。

【0045】

回転開始タイミングは、回転テーブル１１の回転を開始するタイミングであり、例えば回転テーブル１１にウェハＷが載置されたとき以降とすることができる。回転終了タイミングは、回転テーブル１１の回転を終了するタイミングであり、例えばウェハＷに対する膜ＦＬの形成処理が終了したとき以降とすることができる。回転数（ｒｐｍ：ｒｏｔａｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）は回転テーブル１１の回転速度である。

【0046】

薬液ノズル２０に関するパラメータとしては、例えば吐出開始タイミング（図中の「開始」）、及び吐出終了タイミング（図中の「終了」）等がある。

【0047】

吐出開始タイミングは、薬液ノズル２０からの薬液の吐出を開始するタイミングであり、例えば回転テーブル１１の回転が開始され、回転数が安定したとき以降とすることができる。吐出終了タイミングは、薬液ノズル２０からの薬液の吐出を終了するタイミングであり、例えば形成される膜ＦＬの所望膜厚に応じて任意に設定される。

【0048】

なお、薬液ノズル２０に関するパラメータとして、薬液の吐出量等の他のパラメータが設定されていてもよい。

【0049】

ガスノズル３０に関するパラメータとしては、例えば吐出開始タイミング（図中の「開始」）、吐出終了タイミング（図中の「終了」）、及び加熱温度（図中の「温度」）等がある。

【0050】

吐出開始タイミングは、ガスノズル３０からのガスの吐出を開始するタイミングであり、例えば薬液の吐出が開始された前後のタイミングとすることができる。吐出開始タイミングは、好ましくは薬液の吐出が開始されたタイミングと略同時とすることができる。吐出終了タイミングは、ガスノズル３０からのガスの吐出を終了するタイミングであり、例えば薬液の吐出が終了したタイミングと略同時とすることができる。吐出終了タイミングは、好ましくは薬液の吐出が終了した後、吐出された全ての薬液が固化されたとき以降とすることができる。

【0051】

このように、薬液ノズル２０からの薬液の吐出と、ガスノズル３０からのガスの吐出とは並行して行われる。すなわち、薬液ノズル２０からの薬液の吐出期間と、ガスノズル３０からのガスの吐出期間とが重なり合う期間が存在する。このとき、薬液ノズル２０からの薬液の吐出期間と、ガスノズル３０からのガスの吐出期間とは略一致していてもよい。

【0052】

また、ガスノズル３０からのガスの吐出期間が、薬液ノズル２０からの薬液の吐出期間よりも長く、かつ、薬液ノズル２０からの薬液の吐出期間が、ガスノズル３０からのガスの吐出期間に含まれていることが好ましい。これにより、薬液が塗布されるとともに速やかに薬液の固化を開始して、積層膜ＦＬｍの積層効率を向上させることができる。また、未固化の薬液が残ってしまうのが抑制される。

【0053】

加熱温度は加熱部５５の設定温度であり、ガスノズル３０から吐出されるガスの温度が例えば薬液中の溶媒の沸点よりも高い温度となるよう設定される。これにより、ガスが吐出された薬液中から溶媒を除去して、原材料が固化した固化膜ＦＬｃを形成することができる。より具体的には、加熱温度は、ガスノズル３０から吐出されるガスの温度が、例えば１００℃以上２００℃以下、好ましくは１００℃以上１６０℃以下、より好ましくは１００℃以上１５０℃以下となるよう設定される。

【0054】

なお、ガスノズル３０に関するパラメータとして、ガスの吐出量等の他のパラメータが設定されていてもよい。また、基板処理装置１において複数種類のガスが供給可能である場合には、ガスノズル３０に関するパラメータとしてガス種が設定されていてもよい。

【0055】

また、上述のように単層膜ＦＬｓを形成する場合にはガスノズル３０は不使用となる。このため、図中に斜線で示されるように、レシピテーブル６１に、ガスノズル３０に関するパラメータが未設定のレシピが含まれていてもよい。ただし、単層膜ＦＬｓを形成する際であっても、薬液ノズル２０からの薬液の吐出が終了した後に、基板処理装置１内で薬液を固化させるために、ガスノズル３０からガスを吐出してもよい。

【0056】

（半導体装置の製造方法）
次に、図６～図８を用いて、実施形態１の半導体装置の製造方法について説明する。実施形態１の半導体装置の製造方法は、基板処理装置１における膜ＦＬの形成処理を含む。

【0057】

図６は、実施形態１にかかる基板処理装置１によってウェハＷに単層膜ＦＬｓを形成する様子を示す図である。なお、図６（Ａａ）、図６（Ｂａ）、及び図６（Ｃａ）はウェハＷの平面図であり、図６（Ａｂ）、図６（Ｂｂ）、及び図６（Ｃｂ）はウェハＷの外縁部付近の断面図である。

【0058】

図６（Ａａ）（Ａｂ）に示すように、回転中のウェハＷの外縁部へ、薬液ノズル２０から薬液の塗布が開始される。薬液は、上述の単層膜ＦＬｓが覆う領域と同様、ウェハＷ上のベベルＷｂを含む所定幅の領域に塗布されて、液状の塗布膜ＣＳが形成される。塗布膜ＣＳは、ウェハＷの回転に合わせて、薬液ノズル２０の下方を通過するウェハＷの外縁部に形成されていく。このとき、ウェハＷの回転に伴う遠心力により、外縁部に塗布された薬液のうち余剰分がウェハＷから振り切られる。

【0059】

なお、上述のように、ガスノズル３０は、薬液ノズル２０から所定距離離間して配置される。薬液ノズル２０の配置位置に対して、ガスノズル３０が適度な距離に配置されることで、薬液ノズル２０から薬液が飛散すること等によるガスノズル３０の汚染が抑制される。

【0060】

図６（Ｂａ）（Ｂｂ）に示すように、ウェハＷの回転に合わせて、塗布膜ＣＳが形成された部分のウェハＷの外縁部が、ガスノズル３０の下方を通過していく。単層膜ＦＬｓを形成する際、薬液ノズル２０から薬液の塗布中には、ガスノズル３０からガスは吐出されない。したがって、ガスノズル３０の下方を通過した塗布膜ＣＳは液状の形態を維持したままである。

【0061】

図６（Ｃａ）（Ｃｂ）に示すように、薬液の塗布が開始された後、ウェハＷが１回転すると、塗布膜ＣＳが既に形成された部分のウェハＷの外縁部が、薬液ノズル２０の下方を通過する。これにより、ウェハＷの外縁部の塗布膜ＣＳに向けて、薬液ノズル２０から更に薬液が塗布される。ただし、ウェハＷの回転に伴う遠心力によって余剰な薬液はウェハＷから振り切られるので、ウェハＷの外縁部の塗布膜ＣＳの膜厚は微増するか、または殆ど変化しない。

【0062】

これ以降、薬液の吐出終了タイミングとなるまで、ウェハＷ上に薬液が重ね塗りされていく。また、薬液の吐出終了後、ガスノズル３０からガスの吐出を開始して、ウェハＷの外縁部の塗布膜ＣＳを固化させてもよい。また、ガスの吐出による薬液の固化に替えて、あるいは加えて、基板処理装置１から排出したウェハＷに対してポストベークを施して、更に塗布膜ＣＳを固化させてもよい。

【0063】

以上により、ウェハＷの外縁部に環状の単層膜ＦＬｓが形成される。

【0064】

図７は、実施形態１にかかる基板処理装置１によってウェハＷに積層膜ＦＬｍを形成する様子を示す図である。なお、図７（Ａａ）、図７（Ｂａ）、及び図７（Ｃａ）はウェハＷの平面図であり、図７（Ａｂ）、図７（Ｂｂ）、及び図７（Ｃｂ）はウェハＷの外縁部付近の断面図である。

【0065】

図７（Ａａ）（Ａｂ）に示す処理は、上述の図６（Ａａ）（Ａｂ）に示す処理と同様である。液状の塗布膜ＣＳは、上述の積層膜ＦＬｍが覆う領域と同様、ウェハＷ上のベベルＷｂを含む所定幅の領域に形成される。

【0066】

図７（Ｂａ）（Ｂｂ）に示すように、ウェハＷの回転に合わせて、塗布膜ＣＳが形成された部分のウェハＷの外縁部が、ガスノズル３０の下方を通過していく。このとき、ウェハＷの外縁部の塗布膜ＣＳに向けて、ガスノズル３０から加熱したガスが吐出される。

【0067】

これにより、ウェハＷの外縁部の塗布膜ＣＳが固化して固化膜ＦＬｃが形成される。固化膜ＦＬｃは、ウェハＷの回転に合わせて、ガスノズル３０の下方を通過するウェハＷの外縁部に形成されていく。

【0068】

図７（Ｃａ）（Ｃｂ）に示すように、薬液の塗布が開始された後、ウェハＷが１回転すると、固化膜ＦＬｃが既に形成された部分のウェハＷの外縁部が、薬液ノズル２０の下方を通過する。これにより、ウェハＷの外縁部の固化膜ＦＬｃに向けて、薬液ノズル２０から更に薬液が塗布される。余剰な薬液は遠心力でウェハＷから振り切られるが、固化膜ＦＬｃと薬液の塗布による塗布膜ＣＳとの合計の厚さは、固化膜ＦＬｃの厚さ分だけ嵩上げされる。

【0069】

このとき、上述のように、固化膜ＦＬｃを溶解させる成分を含まない薬液を使用することで、固化膜ＦＬｃの膜減りが抑制され、効率的な膜厚の増加が可能となる。

【0070】

また、上述のように、ガスノズル３０は、薬液ノズル２０から所定距離離間して配置される。薬液ノズル２０の配置位置に対して、ガスノズル３０が適度な距離に配置されることで、薬液の飛散によるガスノズル３０の汚染が抑制されるとともに、塗布膜ＣＳが加熱された後、形成された固化膜ＦＬｃに向けて次の薬液が塗布されるまでの時間が長くなり、加熱後の固化膜ＦＬｃからの溶媒の除去が継続されて、固化膜ＦＬｃが効率的に積層される。

【0071】

これ以降、薬液の吐出終了タイミングとなるまで、ウェハＷ上に固化膜ＦＬｃが積層されていく。また、薬液の吐出終了後も、ガスノズル３０からガスの吐出を継続して、固化膜ＦＬｃからより確実に溶媒を除去してもよい。また、基板処理装置１から排出したウェハＷに対してポストベークを施して、更に固化膜ＦＬｃの固化を促進してもよい。

【0072】

以上により、ウェハＷの外縁部に環状の積層膜ＦＬｍが形成される。

【0073】

図８は、実施形態１にかかる半導体装置の製造方法に含まれる他の工程を示す断面図である。なお、図８の例では、積層膜ＦＬｍが形成されたウェハＷに対する処理例を示している。しかし、単層膜ＦＬｓが形成されたウェハＷに対する処理も、以下に説明する処理と同様に行われる。

【0074】

図８（ａ）に示すように、実施形態１の半導体装置が配置されることとなるウェハＷの中央部には、マスクパターンとしてのレジストパターンＲＳｐが形成されている。また、ウェハＷの外縁部には上述のように積層膜ＦＬｍが形成されている。レジストパターンＲＳｐと積層膜ＦＬｍとの形成順は任意である。

【0075】

図８（ｂ）に示すように、積層膜ＦＬｍでウェハＷの外縁部を保護しつつ、レジストパターンＲＳｐをマスクとしてウェハＷの中央部をエッチング処理する。これにより、ウェハＷの中央部にレジストパターンＲＳｐが転写されたウェハパターンＷｐが形成される。このとき、積層膜ＦＬｍで保護されたウェハＷの外縁部にはウェハパターンＷｐは形成されない。

【0076】

なお、上述のように、ウェハＷは被加工膜を有していてもよく、ウェハＷの中央部の被加工膜にレジストパターンＲＳｐが転写されてもよい。

【0077】

図８（ｃ）に示すように、例えば酸素プラズマ等によってレジストパターンＲＳｐ及び積層膜ＦＬｍを除去する。

【0078】

以上のように、ウェハＷへのパターン形成、被加工膜の形成、被加工膜へのパターン形成等の工程を適宜繰り返していくことで、実施形態１の半導体装置が製造される。

【0079】

（基板処理装置による処理の例）
次に、図９を用いて、実施形態１の基板処理の例について説明する。図９は、実施形態１にかかる基板処理の手順の一例を示すフロー図である。

【0080】

図９に示すように、基板処理装置１の制御部６０は、レシピテーブル６１の中の所望のレシピをロードする（ステップＳ１０１）。所望のレシピは、例えばレシピテーブル６１の中からユーザにより選択されたレシピである。

【0081】

制御部６０は、例えば図示しない搬送機構等により、基板処理装置１内にウェハＷを搬入する（ステップＳ１０２）。搬入されたウェハＷは回転テーブル１１に載置される。

【0082】

制御部６０は、ロードされたレシピにしたがって、回転テーブル１１により、所定のタイミングで、所定の回転数でのウェハＷの回転を開始する（ステップＳ１０３）。これ以降、ウェハＷへの膜ＦＬの形成処理が終了するまでウェハＷの回転が維持される。

【0083】

制御部６０は、ロードされたレシピを参照して、これから形成される膜ＦＬが積層膜ＦＬｍであるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。つまり、ロードされたレシピ上で、ガスノズル３０に関するパラメータが設定されていれば、形成対象膜は積層膜ＦＬｍであり、ガスノズル３０に関するパラメータが設定されていなければ、形成対象膜は単層膜ＦＬｓである。

【0084】

形成対象膜が積層膜ＦＬｍであれば（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御部６０は、固化膜ＦＬｃを複数層積層して積層膜ＦＬｍを形成する（ステップＳ１１１～Ｓ１１３）。

【0085】

より具体的には、制御部６０は、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷの外縁部に薬液を塗布する。また、制御部６０は、薬液の塗布と並行して、薬液の塗布位置よりウェハＷの回転方向ＲＤの下流側の位置で、ウェハＷの外縁部に塗布された薬液を固化して固化膜ＦＬｃを形成する。

【0086】

すなわち、制御部６０は、薬液ノズル２０からの薬液の塗布を開始し、ガスノズル３０からの加熱したガスの吐出を開始する（ステップＳ１１１）。

【0087】

また、制御部６０は、所定数の固化膜ＦＬｃが形成されるまで（ステップＳ１１２：Ｎｏ）薬液の塗布および加熱ガスの吐出を継続する。つまり、制御部６０は、ロードされたレシピを参照して、それぞれの終了タイミングとなるまで薬液の塗布および加熱ガスの吐出を継続する。

【0088】

また、制御部６０は、所定数の固化膜ＦＬｃが形成されると（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、薬液ノズル２０からの薬液の塗布を終了し、ガスノズル３０からの加熱したガスの吐出を終了する（ステップＳ１１３）。

【0089】

形成対象膜が単層膜ＦＬｓであれば（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御部６０は、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷの外縁部に薬液を塗布して単層膜ＦＬｓを形成する（ステップＳ１２１～Ｓ１２４）。

【0090】

すなわち、制御部６０は、薬液ノズル２０からの薬液の塗布を開始する（ステップＳ１２１）。

【0091】

また、制御部６０は、薬液が所定厚さに到達するまで（ステップＳ１２２：Ｎｏ）薬液の塗布を継続する。つまり、制御部６０は、ロードされたレシピを参照して、終了タイミングとなるまで薬液の塗布を継続する。

【0092】

また、制御部６０は、薬液が所定厚さに到達すると（ステップＳ１２２：Ｙｅｓ）、薬液ノズル２０からの薬液の塗布を終了する（ステップＳ１２３）。

【0093】

薬液の塗布を終了した後、制御部６０は、ガスノズル３０から加熱したガスを吐出して、ウェハＷの外縁部に塗布された薬液を固化して単層膜ＦＬｓを形成する（ステップＳ１２４）。ただし、基板処理装置１外でウェハＷに対してポストベークを行うことにより、薬液を固化して単層膜ＦＬｓを形成してもよい。この場合、ステップＳ１２４の処理は行われなくともよい。

【0094】

ウェハＷへの膜ＦＬの形成が終了すると、制御部６０は、回転テーブル１１によるウェハＷの回転を終了する（ステップＳ１３１）。制御部６０は、図示しない搬送機構等により、基板処理装置１外へとウェハＷを搬出する（ステップＳ１３２）。

【0095】

以上により、実施形態１の基板処理装置１による基板処理が終了する。

【0096】

なお、この後、ウェハＷにポストベークを施して、単層膜ＦＬｓまたは積層膜ＦＬｍからより確実に溶媒を除去してもよい。

【0097】

（概括）
半導体装置の製造工程で、ウェハの外縁部に環状の膜を形成する処理が行われることがある。環状の膜は、例えばウェハの中央部に微細なパターン等を形成する際、外縁部を保護する保護膜として用いられ、外縁部にまで微細パターンが形成されてしまうことを抑制する。ウェハをハンドリングする際などに微細パターンが外縁部にあると、それが破壊されてパーティクルとなることが有り望ましくないからである。

【0098】

環状の膜を形成する際には、保護膜のエッチング選択性等のエッチング条件に応じて、適正な膜厚で環状の膜を形成することが望まれている。膜厚が薄すぎれば保護膜として機能せず、膜厚が厚すぎれば膜の除去に長時間を要してしまうからである。

【0099】

しかしながら、環状の膜を形成する基板処理装置において適宜、膜厚を変えて処理を行うには、所望の膜厚に応じて薬液を入れ替えたり、所望の膜厚ごとに粘度の異なる複数種類の薬液を基板処理装置に搭載したり、所望の膜厚が得られるまで基板処理装置で塗布した薬液を装置外でベークする処理を繰り返したりしなければならない。薬液の入れ替えを行えば基板処理装置のダウンタイムが長期化してしまい、複数種類の薬液を搭載すれば基板処理装置の大型化および高コスト化に繋がる。薬液塗布とベーク処理とを異なる装置間で繰り返せば半導体装置の製造効率が低下してしまう。

【0100】

実施形態１の基板処理装置１によれば、薬液ノズル２０の配置位置よりウェハの回転方向ＲＤの下流側に配置され、ウェハＷの外縁部に加熱したガスを吐出するガスノズル３０を備える。これにより、様々な厚さの膜ＦＬを効率的に形成することができる。つまり、固化膜ＦＬｃを複数層積層して任意の膜厚の積層膜ＦＬｍを形成することができる。よって、基板処理装置１のダウンタイムの長期化、大型化、及び高コスト化を抑制し、また、半導体装置の製造効率を向上させることができる。

【0101】

実施形態１の基板処理装置１によれば、ガスノズル３０は、薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って３０°以上３３０°以下の範囲内に配置される。これにより、薬液ノズル２０からの薬液の飛散によるガスノズル３０の汚染を抑制し、また、固化膜ＦＬｃを効率的に形成することができる。

【0102】

実施形態１の基板処理装置１によれば、薬液ノズル２０は薬液が吐出される複数の吐出孔２３を有する。これにより、ウェハＷに形成される環状の膜ＦＬを平坦化することができる。この点について、図１０を用いて詳細に説明する。

【0103】

図１０は、実施形態１及び比較例の薬液ノズルを用いて膜が形成される様子を示す断面図である。図１０（Ａａ）（Ｂａ）は実施形態１の薬液ノズル２０を用いる場合であり、図１０（Ａｂ）（Ｂｂ）は比較例の薬液ノズル２０’を用いる場合である。

【0104】

図１０（Ａｂ）に示すように、比較例の薬液ノズル２０’では口径の大きい１つの吐出孔２３’から薬液が吐出される。比較例のウェハＷ’に比較例の塗布膜ＣＳ’が形成済みであった場合、塗布膜ＣＳ’は薬液によって、放射状に広がる大きな吐出圧Ｆｐ’を受ける。これにより、塗布膜ＣＳ’の幅方向の中央付近が大きく沈み込み、端部付近が大きく盛り上がる。

【0105】

一方で、塗布膜ＣＳ’には、ウェハＷ’の回転によるウェハＷ’外側への遠心力Ｆｃが働いている。したがって、塗布膜ＣＳ’の幅方向におけるウェハＷ’中心部側の端部付近では、互いに逆向きの吐出圧Ｆｐ’と遠心力Ｆｃとが生じる。これにより、ウェハＷ’中心部側の端部付近の塗布膜ＣＳ’が、もう一方の端部付近よりもいっそう大きく盛り上がる。

【0106】

図１０（Ｂｂ）に示すように、薬液による吐出圧Ｆｐ’が大きいため、比較例の膜ＦＬ’における膜厚差が大きくなる。また、比較例の膜ＦＬ’のウェハＷ’中心部側の端部付近に突起ＨＭ’が生じてしまう場合がある。

【0107】

図１０（Ａａ）に示すように、実施形態１の薬液ノズル２０からは、薬液が細流となって吐出される。ウェハＷに塗布膜ＣＳが形成済みであった場合、塗布膜ＣＳは薬液によって、放射状に広がる吐出圧Ｆｐを受ける。これにより、塗布膜ＣＳの幅方向の中央付近が若干沈み込み、端部付近が若干盛り上がる。しかし、薬液は細流となって吐出されるので、その吐出圧Ｆｐは比較的小さく、塗布膜ＣＳの幅方向の膜厚差も比較的小さい。

【0108】

一方で、塗布膜ＣＳには、ウェハＷの回転によるウェハＷ外側への遠心力Ｆｃが働いている。このため、塗布膜ＣＳの幅方向におけるウェハＷ中心部側の端部付近では、互いに逆向きの吐出圧Ｆｐと遠心力Ｆｃとが生じる。しかし、上述のように薬液による吐出圧Ｆｐが小さいので、逆向きの吐出圧Ｆｐと遠心力Ｆｃとが塗布膜ＣＳに与える影響も小さい。

【0109】

図１０（Ｂａ）に示すように、薬液による吐出圧Ｆｐが小さく抑えられているため、実施形態１の膜ＦＬにおける膜厚差が比較例の膜ＦＬ’よりも抑えられ、比較的平坦な膜ＦＬを形成することができる。

【0110】

実施形態１の半導体装置の製造方法によれば、薬液の塗布と並行して、ウェハＷの外縁部に塗布された薬液を固化して固化膜ＦＬｃを形成する。このように、薬液の塗布と並行して固化膜ＦＬｃを形成するので、固化膜ＦＬｃを複数層積層して任意の膜厚の積層膜ＦＬｍを形成することができる。つまり、様々な厚さの膜ＦＬを効率的に形成することができる。よって、基板処理装置１のダウンタイムの長期化、大型化、及び高コスト化を抑制し、また、半導体装置の製造効率を向上させることができる。

【0111】

実施形態１の半導体装置の製造方法によれば、環状の膜ＦＬでウェハＷ外縁部を保護しつつ、ウェハＷの中央部をエッチング処理する。これにより、ウェハＷの外縁部にパターンが形成されてしまうことが抑制されて、パーティクル等の発生を抑制することができる。

【0112】

（変形例１）
次に、図１１を用いて、実施形態１の変形例１の薬液ノズル２０ａについて説明する。変形例１の薬液ノズル２０ａは、上述の実施形態１の薬液ノズル２０とは異なる配置の吐出孔２３ａを備える。

【0113】

図１１は、実施形態１の変形例１にかかる基板処理装置が備える薬液ノズル２０ａの構成の一例を示す図である。なお、図１１において、上述の実施形態１の図２と同様の構成には同様の符号を付して、その説明を省略する。

【0114】

図１１に示すように、薬液ノズル２０ａは吐出部２２ａを備える。吐出部２２ａは、例えば円柱形状を有しており、円形の吐出面２２ｕａを有する。吐出部２２ａの吐出面２２ｕａは複数の吐出孔２３ａを有する。複数の吐出孔２３ａのそれぞれは、吐出面２２ｕａの円形の領域に同心円状に配置される。複数の吐出孔２３ａのそれぞれからは薬液が吐出される。

【0115】

変形例１の基板処理装置によれば、薬液ノズル２０ａの複数の吐出孔２３ａのそれぞれは、円形の領域に同心円状に配置される。このような構成によっても、薬液ノズル２０ａから吐出される薬液が細流化されて吐出圧を弱めることができる。よって、平坦な環状の膜を形成することができる。

【0116】

（変形例２，３）
次に、図１２及び図１３を用いて、実施形態１の変形例２，３の構成について説明する。変形例２，３では、固化膜を形成する方法が実施形態１とは異なる。

【0117】

図１２は、実施形態１の変形例２にかかる基板処理装置１ｂの構成の一例を示す図である。なお、図１２において、上述の実施形態１の図１と同様の構成には同様の符号を付して、その説明を省略する。

【0118】

図１２に示すように、変形例２の基板処理装置１ｂは、上述の実施形態１のガスノズル３０、供給管５１、バルブ５２、ガスタンク５３、ガス貯蔵部５４、加熱部５５、及び制御部６０に替えて、照射ノズル３０ｂ、ケーブル５６ｂ、レーザ発振器５７ｂ、及び制御部６０ｂを備える。

【0119】

固化膜形成部としての照射ノズル３０ｂは、回転テーブル１１に支持されたウェハＷの外縁部の上方に配置され、ウェハＷの外縁部に塗布された薬液を固化して環状の膜の一部となる固化膜を形成する。照射ノズル３０ｂは、薬液ノズル２０の配置位置よりウェハＷの回転方向ＲＤの下流側に配置される。

【0120】

より具体的には、照射ノズル３０ｂは、例えば薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って３０°以上３３０°以下の範囲内、好ましくは３０°以上１８０°以下の範囲内に配置される。

【0121】

照射ノズル３０ｂは、ケーブル５６ｂによってレーザ発振器５７ｂに接続される。レーザ発振器５７ｂは、所定波長のレーザを生成する。レーザ発振器５７ｂは、所定間隔で所定波長のパルスレーザを生成してもよい。

【0122】

照射ノズル３０ｂ、ケーブル５６ｂ、及びレーザ発振器５７ｂによって、照射ノズル３０ｂからウェハＷの外縁部にレーザが照射される。ウェハＷの外縁部に照射されたレーザは、外縁部に塗布された薬液の温度を上昇させて、薬液に含まれる溶媒を気化させる。これにより、薬液中の溶媒の少なくとも一部が除去されて、薬液中の原材料が固化することにより固化膜が形成される。

【0123】

制御部６０ｂは、上述の実施形態１の制御部６０と同様、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備えるコンピュータとして構成され、基板処理装置１ｂの各部を制御する。制御部６０ｂは、加熱部５５及びバルブ５２等の制御に替えて、レーザ発振器５７ｂを制御して、ウェハＷへのレーザ照射を制御する。

【0124】

変形例２の基板処理装置１ｂ及び半導体装置の製造方法によれば、照射ノズル３０ｂからウェハＷの外縁部にレーザを照射する。これにより、上述の実施形態１の基板処理装置１及び半導体装置の製造方法と同様の効果を奏する。

【0125】

図１３は、実施形態１の変形例３にかかる基板処理装置１ｃの構成の一例を示す図である。なお、図１３において、上述の実施形態１の図１と同様の構成には同様の符号を付して、その説明を省略する。

【0126】

図１３に示すように、変形例３の基板処理装置１ｃは、上述の実施形態１のガスノズル３０、供給管５１、バルブ５２、ガスタンク５３、ガス貯蔵部５４、加熱部５５、及び制御部６０に替えて、ヒータ３０ｃ、電線５６ｃ、電源５７ｃ、及び制御部６０ｃを備える。

【0127】

固化膜形成部としてのヒータ３０ｃは、回転テーブル１１に支持されたウェハＷの外縁部の上方に配置され、ウェハＷの外縁部に塗布された薬液を固化して環状の膜の一部となる固化膜を形成する。

【0128】

ただし、ヒータ３０ｃは、回転テーブル１１に支持されたウェハＷの外縁部の下方に配置されていてもよい。または、ヒータ３０ｃが、回転テーブル１１に支持されたウェハＷの外縁部の上方および下方のいずれにも配置されていてもよい。

【0129】

ヒータ３０ｃは、薬液ノズル２０の配置位置よりウェハＷの回転方向ＲＤの下流側に配置される。より具体的には、ヒータ３０ｃは、例えば薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って３０°以上３３０°以下の範囲内、好ましくは３０°以上１８０°以下の範囲内に配置される。

【0130】

ヒータ３０ｃは、電線５６ｃによって電源５７ｃに接続される。ヒータ３０ｃ、電線５６ｃ、電源５７ｃによって、ヒータ３０ｃがウェハＷの外縁部を加熱する。よって、外縁部に塗布された薬液に含まれる溶媒が気化される。これにより、薬液中の溶媒の少なくとも一部が除去されて、薬液中の原材料が固化することにより固化膜が形成される。

【0131】

制御部６０ｃは、上述の実施形態１の制御部６０と同様、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備えるコンピュータとして構成され、基板処理装置１ｃの各部を制御する。制御部６０ｃは、加熱部５５及びバルブ５２等の制御に替えて、電源５７ｃを制御して、ウェハＷの外縁部の加熱を制御する。

【0132】

変形例３の基板処理装置１ｃ及び半導体装置の製造方法によれば、ヒータ３０ｃがウェハＷの外縁部を加熱する。これにより、上述の実施形態１の基板処理装置１及び半導体装置の製造方法と同様の効果を奏する。

【0133】

［実施形態２］
以下、図面を参照して実施形態２について詳細に説明する。実施形態２では、ウェハの外縁部を冷却する点が上述の実施形態１とは異なる。

【0134】

（基板処理装置の構成例）
図１４は、実施形態２にかかる基板処理装置２の構成の一例を示す図である。実施形態２の基板処理装置２は、例えばウェハＷの外縁部に環状の膜を形成する薬液塗布装置として構成されている。なお、図１４において、上述の実施形態１の図１と同様の構成には同様の符号を付して、その説明を省略する。

【0135】

図１４に示すように、基板処理装置２は、上述の実施形態１の基板処理装置１の構成に加えて、冷却ノズル２３０、供給管２５１、バルブ２５２、ガスタンク２５３、ガス貯蔵部２５４、冷媒循環部２５５、及びチラー２５８を備える。また、基板処理装置２は、上述の実施形態１の基板処理装置１の制御部６０に替えて、制御部２６０を備える。

【0136】

冷却部としての冷却ノズル２３０は、回転テーブル１１に支持されたウェハＷの外縁部の上方に配置され、ウェハＷの外縁部を冷却する。冷却ノズル２３０は、ガスノズル３０の配置位置よりウェハＷの回転方向ＲＤの更に下流側に配置される。

【0137】

ガスノズル３０と冷却ノズル２３０とがこのような配置を取ることにより、ガスノズル３０が回転するウェハＷの外縁部に固化膜を形成した後、その固化膜上に次の塗布膜が形成される前に、ガスノズル３０の下流側の冷却ノズル２３０がウェハＷの外縁部を冷却することができる。つまり、加熱後の固化膜上に次の塗布膜が形成される前に、ウェハＷの外縁部を例えば初期温度まで冷却しておくことができる。

【0138】

ウェハＷの外縁部の温度は、外縁部における塗布膜の形成に影響を与える。例えば、ウェハＷの外縁部の温度が高いと、塗布される薬液の粘度が低下して塗布膜の膜厚が薄くなる。冷却ノズル２３０によってウェハＷの外縁部が初期温度に維持されることで、塗布膜の形成条件が略一定に維持されて、塗布膜の膜厚のばらつきが抑制される。

【0139】

冷却ノズル２３０は、基板処理装置２に所定のガスを供給する供給管２５１の下流側の一端に接続されている。供給管２５１にはバルブ２５２が設けられ、バルブ２５２の上流側にはガス貯蔵部２５４が設けられる。供給管２５１の上流側の一端はガスタンク２５３に接続されている。

【0140】

ガスタンク２５３は、上記の所定ガスの供給源である。所定ガスとしては、例えば窒素ガス、希ガス、またはこれらのうち幾つかの混合ガス等の不活性ガスを用いることができる。ガス貯蔵部２５４は、上記の所定ガスを一時的に貯蔵可能である。ガス貯蔵部２５４の周囲には、冷媒循環部２５５が設けられている。冷媒循環部２５５はチラー２５８に接続されており、ガス貯蔵部２５４内に一時的に貯蔵されるガスを所定の温度に冷却する。

【0141】

冷媒循環部２５５は、例えば循環路２５５ｒを内部に備える。冷媒循環部２５５内の循環路２５５ｒの一端は、チラーホース２５８ｉｎを介してチラー２５８に接続される。循環路２５５ｒの他端は、チラーホース２５８ｏｔを介してチラー２５８に接続される。

【0142】

チラー２５８は、冷媒を所定温度に冷却する機能を有する。チラー２５８によって冷却された冷媒は、チラー２５８からチラーホース２５８ｉｎを介して冷媒循環部２５５に流入し、冷媒循環部２５５からチラーホース２５８ｏｔを介してチラー２５８に流出する。チラー２５８によって所定温度に冷却されつつ、冷媒が冷媒循環部２５５内を循環することで、ガス貯蔵部２５４内に一時的に貯蔵されるガスが所定の温度に冷却される。

【0143】

冷却ノズル２３０、供給管２５１、バルブ２５２、ガスタンク２５３、ガス貯蔵部２５４、冷媒循環部２５５、及びチラー２５８によって、冷却ノズル２３０からウェハＷの外縁部に冷却したガスが吐出される。

【0144】

制御部２６０は、上述の実施形態１の制御部６０と同様、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備えるコンピュータとして構成され、実施形態２の基板処理装置２の各部を制御する。例えば、制御部２６０は、バルブ２５２及びチラー２５８を制御して、ウェハＷへの冷却ガスの吐出を制御する。

【0145】

また、制御部２６０は、図示しない記憶装置を備えていてもよく、例えばウェハＷを処理する各種の条件が設定された１つ以上のレシピを保持する。処理条件としてのレシピは、上述の図５のようなレシピテーブルで管理されていてよい。上述の図５のレシピテーブル６１の設定項目に加え、実施形態２のレシピには、冷却ノズル２３０に関するパラメータとして、例えば吐出開始タイミング、吐出終了タイミング、冷却温度、冷却ガスの吐出量、及びガス種等のパラメータが設定されていてもよい。

【0146】

上記レシピテーブルで管理されるレシピの設定により、ガスノズル３０からの加熱ガスの吐出と、冷却ノズル２３０からの冷却ガスの吐出とは、例えば並行して行われる。すなわち、ガスノズル３０からの加熱ガスの吐出期間と、冷却ノズル２３０からの冷却ガスの吐出期間とが重なり合う期間が存在する。このとき、ガスノズル３０からの加熱ガスの吐出期間と、冷却ノズル２３０からの冷却ガスの吐出期間とは略一致していてもよい。

【0147】

また、ガスノズル３０からの加熱ガスの吐出期間の長さと、冷却ノズル２３０からの冷却ガスの吐出期間の長さとが略等しく、かつ、加熱ガスの吐出開始後に冷却ガスの吐出が開始され、加熱ガスの吐出終了後に冷却ガスの吐出が終了してもよい。

【0148】

加熱ガスの吐出と冷却ガスの吐出とが並行して行われることにより、ウェハＷの回転に伴って、ウェハＷの外縁部が何度もガスノズル３０の下方を通過した場合でも、ウェハＷの外縁部の温度が累積的に上昇してしまうのが抑制される。

【0149】

上記レシピテーブルで管理されるレシピの設定により、冷却ノズル２３０から吐出される冷却ガスは、例えばウェハＷの外縁部の温度を初期温度に冷却可能な温度に調整される。より具体的には、冷却ガスは、常温付近であって例えば２３℃程度の温度に調整されてよい。

【0150】

なお、上述の実施形態１と同様、単層膜を形成する場合には例えばガスノズル３０は不使用となる。このとき、冷却ノズル２３０も不使用とすることができ、実施形態２のレシピテーブルに、冷却ノズル２３０に関するパラメータが未設定のレシピが含まれていてもよい。

【0151】

図１５は、実施形態２にかかる基板処理装置２が備える薬液ノズル２０、ガスノズル３０、及び冷却ノズル２３０の配置を示す平面図である。図１５に示すように、薬液ノズル２０、ガスノズル３０、及び冷却ノズル２３０は、互いに所定距離離間して、ウェハＷの周方向に沿って配置される。

【0152】

より具体的な冷却ノズル２３０の配置としては、例えば薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って９０°以上２７０°以下の範囲内である。また、冷却ノズル２３０は、例えばガスノズル３０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って６０°以上９０°以下の範囲内に配置されてよい。

【0153】

なお、図１５の例では、薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って、ガスノズル３０は９０°の位置に、冷却ノズル２３０は１８０°の位置に、それぞれ配置されている。また、冷却ノズル２３０は、ガスノズル３０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って９０°の位置に配置されている。

【0154】

ガスノズル３０と冷却ノズル２３０とが所定距離離間して配置されることで、加熱された固化膜が直ちに冷却されてしまうことが抑制され、薬液中の溶媒を充分に除去して効率的に固化膜を形成することができる。したがって、ガスノズル３０と冷却ノズル２３０との上記配置により、効率的な固化膜の形成を図りつつ、新たに形成される塗布膜の膜厚ばらつきを抑制可能である。

【0155】

（概括）
実施形態２の基板処理装置２によれば、上述の実施形態１の基板処理装置１と同様の効果を奏する。

【0156】

実施形態２の基板処理装置２によれば、ガスノズル３０の配置位置よりウェハＷの回転方向ＲＤの更に下流側に配置され、ウェハＷの外縁部に冷却したガスを吐出してウェハＷの外縁部を冷却する冷却ノズル２３０を備える。これにより、ガスノズル３０の使用時に、ウェハＷの外縁部の温度が累積的に上昇してしまうことが抑制され、所望の膜厚を有する環状の膜を精度よく形成することができる。

【0157】

実施形態２の基板処理装置２によれば、冷却ノズル２３０は、薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って９０°以上２７０°以下の範囲内に配置される。このように冷却ノズル２３０が配置されることで、効率的な固化膜の形成を図りつつ、新たに形成される塗布膜の膜厚ばらつきを抑制することができる。

【0158】

実施形態２の半導体製造方法によれば、上述の実施形態１の半導体製造方法と同様の効果を奏する。

【0159】

実施形態２の半導体製造方法によれば、固化膜の形成と並行して、固化膜の形成位置よりウェハＷの回転方向ＲＤの更に下流側の位置で、ウェハＷの外縁部を冷却する。このように、固化膜の形成と並行してウェハＷの外縁部が冷却されるので、ウェハＷの外縁部の温度が累積的に上昇してしまうことが抑制され、所望の膜厚を有する環状の膜を精度よく形成することができる。

【0160】

実施形態２の半導体製造方法によれば、ウェハＷの外縁部の冷却は、薬液の塗布位置から、ウェハＷの周方向に沿って９０°以上２７０°以下の範囲内の位置で行われる。これにより、効率的な固化膜の形成を図りつつ、新たに形成される塗布膜の膜厚ばらつきを抑制することができる。

【0161】

（変形例１，２）
次に、実施形態２の変形例１，２の構成について説明する。変形例１，２では、ガスノズル、または冷却ノズルの個数が実施形態２とは異なる。

【0162】

変形例１，２の基板処理装置においても、薬液ノズル、ガスノズル、及び冷却ノズルは、互いに所定距離離間して、ウェハＷの周方向に沿って配置される。また、ガスノズル及び冷却ノズルの少なくともいずれかは、ウェハＷの周方向に沿って複数配置される。

【0163】

より具体的には、複数または単数のガスノズルは、例えば薬液ノズルの配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って３０°以上３３０°以下の範囲内、好ましくは３０°以上１８０°以下の範囲内に配置される。

【0164】

また、複数または単数の冷却ノズルは、例えば薬液ノズルの配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って９０°以上２７０°以下の範囲内に配置される。また、ウェハＷの回転方向ＲＤの最上流側に位置する冷却ノズルは、例えばその冷却ノズルに上流側で隣接するガスノズルの配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って６０°以上９０°以下の範囲内に配置される。

【0165】

ここで、図１６に複数のガスノズル３０ｘ，３０ｙの配置例を示し、図１７に複数の冷却ノズル２３０ｘ～２３０ｚの配置例を示す。ただし、薬液ノズル、ガスノズル、及び冷却ノズルの配置例は図１６及び図１７の例に限られない。

【0166】

図１６は、実施形態２の変形例１にかかる基板処理装置が備える薬液ノズル２０、ガスノズル３０ｘ，３０ｙ、及び冷却ノズル２３０の配置を示す平面図である。

【0167】

図１６の例では、２つのガスノズル３０ｘ，３０ｙが配置されている。また、薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って、ガスノズル３０ｘは９０°の位置に、ガスノズル３０ｙは１８０°の位置に、冷却ノズル２３０は２７０°の位置に、それぞれ配置されている。また、冷却ノズル２３０は、ガスノズル３０ｙの配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って９０°の位置に配置されている。

【0168】

変形例１の基板処理装置によれば、上述の実施形態２の基板処理装置２と同様の効果を奏する。

【0169】

変形例１の基板処理装置によれば、ウェハＷの周方向に沿って複数のガスノズル３０ｘ，３０ｙが配置される。これにより、より確実に固化膜から溶媒を除去することができる。

【0170】

変形例１の半導体装置の製造方法によれば、上述の実施形態２の半導体装置の製造方法と同様の効果を奏する。

【0171】

変形例１の半導体装置の製造方法によれば、加熱ガスの吐出による固化膜の形成は、薬液の塗布位置から、ウェハＷの周方向に沿って３０°以上３３０°以下の範囲内の複数位置で行われる。これにより、より確実に固化膜から溶媒を除去することができる。

【0172】

図１７は、実施形態２の変形例２にかかる基板処理装置が備える薬液ノズル２０、ガスノズル３０、及び冷却ノズル２３０ｘ～２３０ｚの配置を示す平面図である。

【0173】

図１７の例では、３つの冷却ノズル２３０ｘ，２３０ｙ，２３０ｚが配置されている。また、薬液ノズル２０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って、ガスノズル３０は３０°の位置に、冷却ノズル２３０ｘは９０°の位置に、冷却ノズル２３０ｙは１８０°の位置に、冷却ノズル２３０ｚは２７０°の位置に、それぞれ配置されている。また、冷却ノズル２３０ｘは、ガスノズル３０の配置位置から、ウェハＷの周方向に沿って６０°の位置に配置されている。

【0174】

変形例２の基板処理装置によれば、上述の実施形態２の基板処理装置２と同様の効果を奏する。

【0175】

変形例２の基板処理装置によれば、ウェハＷの周方向に沿って複数の冷却ノズル２３０ｘ，２３０ｙ，２３０ｚが配置される。これにより、より確実にウェハＷの外縁部を冷却することができる。

【0176】

変形例２の半導体装置の製造方法によれば、上述の実施形態２の半導体装置の製造方法と同様の効果を奏する。

【0177】

変形例２の半導体装置の製造方法によれば、冷却ガスの吐出によるウェハＷの外縁部の冷却は、薬液の塗布位置から、ウェハＷの周方向に沿って９０°以上２７０°以下の範囲内の複数位置で行われる。これにより、効率的な固化膜の形成を図りつつ、より確実にウェハＷの外縁部を冷却することができる。

【0178】

（変形例３）
次に、実施形態２の変形例３の基板処理装置について説明する。変形例３の基板処理装置では、ウェハの外縁部を冷却する方法が実施形態２の基板処理装置２とは異なる。

【0179】

変形例３の基板処理装置は、上述の実施形態２の冷却ノズル２３０、供給管２５１、バルブ２５２、ガスタンク２５３、ガス貯蔵部２５４、冷媒循環部２５５、及びチラー２５８に替えて、冷媒循環部、チラー、チラーホースを備える。

【0180】

変形例３のチラーは、上述の実施形態２のチラー２５８と同様、冷媒を所定温度に冷却する機能を有する。変形例３のチラーホースは、変形例３のチラーから変形例３の冷媒循環部へと冷媒を循環させる。

【0181】

冷却部としての変形例３の冷媒循環部は、回転テーブルに支持されたウェハの外縁部の上方および下方の少なくともいずれかに近接して配置されている。変形例３の冷媒循環部は、ガスノズルの配置位置よりウェハの回転方向の更に下流側に配置される。

【0182】

このように、変形例３のチラーにより所定温度に冷却された冷媒が、変形例３の冷媒循環部内を循環することによって、加熱された固化膜を有するウェハの外縁部が冷却される。

【0183】

変形例３の基板処理装置によれば、回転テーブルに支持されたウェハの外縁部の上方および下方の少なくともいずれかであって、加熱ガスを吐出するガスノズルの配置位置よりウェハの回転方向の更に下流側に配置され、ウェハの外縁部を冷却する冷媒循環部を備える。これにより、上述の実施形態２の基板処理装置２と同様の効果を奏する。

【0184】

変形例３の半導体装置の製造方法によれば、固化膜の形成と並行して、固化膜の形成位置よりウェハの回転方向の更に下流側の位置でウェハの外縁部を冷却する。これにより、上述の実施形態２の半導体装置の製造方法と同様の効果を奏する。

【0185】

［その他の実施形態］
上述の実施形態１，２及び変形例１～３では、レジスト材を含む薬液を用い、環状の膜ＦＬとしてレジスト膜を形成することとした。しかし、環状の膜ＦＬの材質は、例えばウェハＷのエッチング処理時に用いられるマスクパターンの材質等に応じて種々に選択可能である。

【0186】

基板処理装置は、例えばＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）材を含む薬液を用い、環状の膜としてＳＯＣ膜を形成可能であってもよい。ＳＯＣ膜は、レジスト膜等と同様の有機系膜であり、エッチング選択性等のエッチング特性がレジスト膜と近い。酸素プラズマ等によるアッシング除去も可能である。したがって、例えばレジストパターン等の有機系マスクパターンを用いてウェハＷの中央部に微細パターンを形成する場合に、ウェハＷの外縁部を保護する膜としてＳＯＣ膜を使用することができる。

【0187】

また、基板処理装置は、例えばＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）材を含む薬液を用い、環状の膜としてＳＯＧ膜を形成可能であってもよい。ＳＯＧ膜は、シリコン酸化膜等と同様の無機系膜であり、エッチング選択性等のエッチング特性がシリコン酸化膜等と近い。したがって、例えば酸化シリコンパターン等のハードマスクパターンを用いてウェハＷの中央部に微細パターンを形成する場合に、ウェハＷの外縁部を保護する膜としてＳＯＧ膜を使用することができる。

【0188】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0189】

１，１ｂ，１ｃ，２…基板処理装置、１１…回転テーブル、２０，２０ａ…薬液ノズル、２３，２３ａ…吐出孔、３０，３０ｘ，３０ｙ…ガスノズル、６０，６０ｂ，６０ｃ，２６０…制御部、２３０，２３０ｘ，２３０ｙ，２３０ｚ…冷却ノズル、Ｗ…ウェハ。

【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】