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JP6498006B2 - 塗布方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体基板、液晶表示用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に対して、塗布液を塗布する塗布方法に関する。
塗布装置は、基板を保持して回転させる保持回転部と、保持回転部に保持された基板上に、フォトレジスト（以下、「レジスト」と呼ぶ）等の塗布液を吐出する塗布ノズルとを備えている。塗布装置は、塗布ノズルで基板上に塗布液を吐出し、回転保持部で基板を回転させる。基板の回転により、基板上の塗布液が広げられて、基板上に塗布液の液膜（塗布液膜）が形成される（例えば、特許文献１，２参照）。
このような塗布装置による塗布動作において、ガス（気体）の吹き付けが行われる。例えば、特許文献１には、基板の周縁部のレジスト膜に対して溶剤を吐出してレジスト膜を溶解させ、溶解したレジスト膜を送風手段により基板外に飛散させるエッジリンスの手法が記載されている。特許文献２には、薄膜が形成されたウエハの周縁部をエッジリンスした後、エッジリンスによる薄膜の周縁部の盛上り部分を、ウエハの周縁部にＮ２ガスを吹き付けて平坦化させることが記載されている。
また、特許文献３には、未乾燥の塗膜が形成された基板の端縁部分に対して、気体を吹き付けて、乾燥を促進させるエッジリンスの手法が記載されている。なお、この手法は、塗膜形成後に行われる気体の吹き付けで有り、気体の吹き付け後であっても、基板の端縁部分以外は、未乾燥のままである。特許文献４には、基板上に溶剤を供給し、溶剤の被膜上にインクジェット方式で塗布液を吐出し、最後に、塗布液の凹凸表面に気体を噴射して塗布液の表面を平坦化する手法が記載されている。
特開２０１３−１８７４９７号公報 特開平０９−１０６９８０号公報 特開２００３−１８１３６１号公報 特開２０１３−０７８７４８号公報
近年の半導体デバイスの３次元化に伴い、高い耐エッチング性能が求められており、レジスト等の厚めの塗布液膜（厚膜）を塗布することが求められている。
従来は、厚膜を得るために、塗布液の粘度を高くすることで対応し、微調整を、基板の回転速度（回転数：ｒｐｍ）を変更することで対応していた。粘度を高くする場合は、ポンプの高出力化、供給配管径の大型化、ドレイン配管径の大型化、カップの洗浄、および膜中の微小泡の混入など多数の問題が生じる。そのため、塗布液の粘度を高くせずに粘度を低いままで、回転速度を調整することにより、厚膜を得ることが求められている。
塗布液膜は、回転速度が低いほど、厚く形成される。塗布液膜厚みを調整する工程は、レジスト液の吐出終了後から乾燥が終了するまでのメインスピンと呼ばれる工程である。300mmウエハ（基板）の場合、メインスピンの回転速度の使用可能範囲は、例えば800〜2000rpmである。この範囲より小さい場合は、ウエハの面内の塗布液膜厚みの均一性が大きく悪化することが問題となっている。すなわち、メインスピンが使用可能範囲内であれば、均一な厚みの塗布液膜が形成されるが、十分な厚みの液膜を得ることができない。そこで、液膜を更に厚くするために、メインスピンを使用可能範囲外の低速回転に設定すると、基板上の塗布液に作用する遠心力が著しく低下するので、基板周縁から塗布液が飛散し難くなる。その結果、基板の周縁部に塗布液が溜まった状態で基板が回転されるので、塗布液が基板の周縁に溜まった状態で乾燥する。そのため、基板の周縁部において、塗布液膜が山のように厚くなり、塗布液膜の厚みの均一性が悪化する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、回転により、塗布膜の液膜を厚く形成しつつ、その液膜の厚みを均一にできる塗布方法を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る塗布方法は、塗布ノズルにより基板上に塗布液を吐出する工程と、保持回転部により前記基板を回転させることで、前記基板上に前記塗布液を広げる工程と、前記塗布液を広げた後に、余剰の塗布液の少なくとも一部を前記基板の回転に伴う遠心力により前記基板の周縁部に向けて押しやって前記基板の周縁部に沿って余剰の塗布液を盛り上げる工程と、前記基板の回転により前記基板上の前記塗布液の乾燥が終了する前に、ガスノズルにより前記基板の周縁部に向けてガスを吹き付けて、前記周縁部に盛り上がる余剰の塗布液を前記基板外に排出するガス吹き付け工程と、を備え、前記塗布液を盛り上げる工程における基板の回転速度は、前記塗布液を広げる工程における基板の回転速度よりも低いことを特徴とするものである。
本発明に係る塗布方法によれば、保持回転部により基板を回転させることで、基板上に塗布液を広げる。その後、塗布液を広げるための回転速度よりも低い回転速度で基板を回転させて、余剰の塗布液の少なくとも一部を基板の回転に伴う遠心力により基板の周縁部に向けて押しやって基板の周縁部に沿って余剰の塗布液を盛り上げる。更に、ガスノズルにより基板の周縁部に向けてガスを吹き付けて、周縁部に盛り上がる余剰の塗布液を基板外に排出する。ガスノズルにより基板の周縁部に向けてガスを吹き付けることで、表面張力によって基板外に排出されずに留まって盛り上がる塗布液の均衡状態を崩すことができる。そのため、回転により、塗布液の液膜を厚く形成しつつ、その液膜の厚みを均一にできる。
また、上述の塗布方法の好ましい一例は、前記塗布液を盛り上げる工程において、前記余剰の塗布液を盛り上げる前記基板の回転速度は、５００ｒｐｍ以下であることである。５００ｒｐｍ以下の回転により、塗布液の液膜を厚く形成しつつ、その液膜の厚みを均一にできる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガス吹き付け工程において、前記基板の回転により前記基板上の前記塗布液の乾燥が終了する前でかつ、前記塗布液の吐出終了後に、前記ガスノズルにより前記基板の周縁部に向けてガスを吹き付けることである。基板上に塗布液を吐出している途中でガスを吹き付けると、塗布液吐出とガス吹き付けの両方を制御しなければならない。しかしながら、塗布液の吐出終了後にガスを吹き付けるので、塗布液吐出とガス吹き付けの一方を制御すればよいので、制御を簡単にすることができる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガス吹き付け工程において、前記基板の回転により前記基板上の前記塗布液の乾燥が終了する前でかつ、前記余剰の塗布液を盛り上げる回転速度に基板を回転した後、前記ガスノズルにより前記基板の周縁部に向けてガスを吹き付けることである。余剰の塗布液を盛り上げる回転速度に基板を回転した後の一定の安定した状態において、ガスを吹き付けるので、ガス吹き付けの制御を簡単にできる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルにより、予め設定された時間でガスを吹き付けることである。ガスを吹き付けた時間に対応して、基板の周縁部に盛り上がる余剰の塗布液を基板外に排出することができる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルにより、予め設定された圧力でガスを吹き付けることである。吹き付けるガスの圧力に対応して、基板の周縁部に盛り上がる余剰の塗布液を基板外に排出することができる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガス吹き付け工程において、前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルにより、予め設定された複数回でガスを吹き付けることである。例えば、予め設定された時間でガス吹き付けの回数を制御することで、基板外に排出する余剰の塗布液の量を制御することができる。また、間欠的にガスを吹き付けることで、ガスの吹き付けに変化を与えることができる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガスノズルの開口部は、円形であることである。点でガスを吹き付けることができるので、基板から余剰な塗布液を排出しやすくなる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルにより、前記基板の周縁部に、かつ前記基板の内側から外側に向けて、前記ガスを吹き付けることである。これにより、基板の周縁部に溜まる塗布液を基板外へ効果的に排出させることができる。
また、上述の塗布方法の一例は、回転により前記基板上の前記塗布液の膜の乾燥が終了した後に、前記基板の周縁部の前記塗布液の膜に対してエッジリンスを行う工程を更に備えることである。比較的厚みが付きやすい基板の周縁部の塗布液膜をエッジリンスで取り除くことで、より平坦な塗布液膜を形成させることができる。また、上述のように、ガスを吹き付けて基板の周縁部に盛り上がる余剰の塗布液を排出することで、均一な厚膜を形成できる。これにより、エッジリンスを実行する幅を抑えることができるので、基板の周縁部の近くまでパターン形成することができる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルの位置は、固定されていることである。これにより、ガスノズルの制御を簡単にすることができる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルは、前記基板の半径方向でかつ前記基板の周縁部の予め設定された幅で移動可能であることである。これにより、基板の周縁部に向けたガスの吹き付け位置を変化させることができ、基板の周縁部に溜まった塗布液の排出を促進させることができる。
また、上述の塗布方法の一例は、前記基板の直径が３００ｍｍであることである。
本発明に係る塗布方法によれば、保持回転部により基板を回転させて基板上に塗布液の液膜を形成するとともに、余剰の塗布液の少なくとも一部を基板の回転に伴う遠心力により基板の周縁部に向けて押しやって基板の周縁部に沿って余剰の塗布液を盛り上げる。更に、ガスノズルにより基板の周縁部に向けてガスを吹き付けて、周縁部に盛り上がる余剰の塗布液を基板外に排出する。ガスノズルにより基板の周縁部に向けてガスを吹き付けることで、表面張力によって基板外に排出されずに留まって盛り上がる塗布液の均衡状態を崩すことができる。そのため、回転により、塗布液の液膜を厚く形成しつつ、その液膜の厚みを均一にできる。
実施例に係る塗布装置のブロック図である。 塗布動作タイミングを例示する図である。 （ａ）、（ｂ）は、プリウェット工程を説明するための側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、塗布液吐出工程を説明するための側面図である。 （ａ）は、ガス吹き付けを説明するための側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図であり、（ｃ）は、（ａ）の平面図であり、（ｄ）は、（ｂ）のＶ−Ｖ方向に見たガスノズルの吹き付け口を示す図であり、（ｅ）は、ガス吹き付けにより、基板の周縁部に溜まる塗布液膜が平坦になる様子を示す図である。 回転速度に対する塗布液膜厚みとその均一性を示す図である。 （ａ）は、ガス吹き付け無しの場合の基板内の塗布液膜厚みを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の基板内の測定位置を示す図である。 ガス吹き付け有りの場合の基板内の塗布液膜厚みを示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、エッジリンス工程を説明するための図である。 変形例に係るガス吹き付けを説明するための斜視図である。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係る塗布装置のブロック図である。
＜塗布装置の構成＞
図１を参照する。塗布装置１は、略水平姿勢で基板Ｗを保持して回転させる保持回転部２と、基板Ｗに対してレジスト等の塗布液ＲＳを吐出する塗布ノズル３と、基板Ｗに対してガスＧＳを吹き付けるガスノズル４とを備えている。また、塗布装置１は、基板Ｗに対して溶剤等のプリウェット液ＰＷを吐出するプリウェットノズル５と、基板Ｗの周縁部Ｅに対して溶剤等のエッジリンス液を吐出するエッジリンスノズル６とを備えている。
なお、図１において、保持回転部２、塗布ノズル３、ガスノズル４、プリウェットノズル５、エッジリンスノズル６等は側面図で示される。
保持回転部２は、例えば真空吸着により基板Ｗの裏面を保持するスピンチャック９と、スピンチャック９を略垂直方向の回転軸ＡＸ周りに回転させ、モータ等で構成される回転駆動部１０とを備えている。保持回転部２の周りには、基板Ｗの側方を囲うように、上下移動可能なカップ１１が設けられている。
塗布ノズル３、ガスノズル４、プリウェットノズル５およびエッジリンスノズル６は各々、ノズル移動機構１３により、水平および上下方向の所定位置に移動されるように構成される。ノズル移動機構１３は、例えば、複数個の塗布ノズル３のいずれか１つの塗布ノズル３を選択的に把持して、基板Ｗの外側の待機位置と基板Ｗ上方の所定位置との間で、把持した塗布ノズル３を移動させる。ノズル移動機構１３は、モータ等で構成される。
塗布ノズル３には、塗布液供給源１５から塗布液配管１７を通じて塗布液ＲＳが供給される。塗布液配管１７には、サックバック弁ＳＶと開閉弁Ｖ１とポンプＰ１が介在している。開閉弁Ｖ１は塗布液ＲＳの供給とその停止を行い、サックバック弁ＳＶは開閉弁Ｖ１の動作と組み合わせて、塗布ノズル３内の塗布液ＲＳ等を吸引し、また、吸引した塗布液ＲＳ等を押し出す。ポンプＰ１は塗布液ＲＳを塗布ノズル３に送り出す。なお、塗布ノズル３が複数の場合は、各々の塗布ノズル３は、塗布液供給源１５、塗布液配管１７、サックバック弁ＳＶ、開閉弁Ｖ１およびポンプＰ１等の供給系統を備えている。
ガスノズル４には、ガス供給源１９からガス配管２１を通じてガスＧＳが供給される。ガス配管２１には、開閉弁Ｖ２が介在している。開閉弁Ｖ２はガスＧＳの供給とその停止を行う。ガスノズル４から吹き付けるガスＧＳは、窒素などの不活性ガス、空気、およびその他気体が用いられる。また、ガスＧＳは、例えば塗布液ＲＳの溶剤の蒸気（気化した溶剤）を含むガスであってもよい。ガスは、図示しない温調機構により温度が調整されていてもよい。
ガスノズル４の吹き付け口４ａは、スリットのような長細い開口部でなく、後述する図５（ｄ）のように、略円形である。略円形には、楕円形および、正多角形等の多角形が含まれる。点でガスＧＳを吹き付けることができるので、基板Ｗから余剰な塗布液ＲＳを排出しやすくなる。また、ガスノズル４の配管の内径、すなわち、ガスＧＳの吹き出し口４ａの内径は、５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、ピンポイントで基板Ｗの周縁部ＥにガスＧＳを吹き付けることで、基板Ｗから余剰な塗布液ＲＳを排出しやすくなる。
プリウェットノズル５には、プリウェット液供給源２３からプリウェット液配管２５を通じてプリウェット液ＰＷが供給される。プリウェット液配管２５には、開閉弁Ｖ３とポンプＰ３が介在している。開閉弁Ｖ３はプリウェット液ＰＷの供給とその停止を行い、ポンプＰ３はプリウェット液ＰＷをプリウェットノズル５に送り出す。
エッジリンスノズル６には、エッジリンス液供給源２７からエッジリンス液配管２９を通じてエッジリンス液が供給される。エッジリンス液配管２９には、開閉弁Ｖ４とポンプＰ４が介在している。開閉弁Ｖ４はエッジリンス液の供給とその停止を行い、ポンプＰ４はエッジリンス液をエッジリンスノズル６に送り出す。
塗布装置１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成された制御部３１と、塗布装置１を操作するための操作部３３とを備えている。制御部３１は、塗布装置１の各構成を制御する。操作部３３は、液晶モニタなどの表示部と、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、およびハードディスク等の記憶部と、キーボード、マウス、および各種ボタン等の入力部とを備えている。記憶部には、塗布処理の各種条件等が記憶されている。
＜塗布装置の塗布動作＞
次に、図２等を参照して、塗布装置１による塗布動作を説明する。図２は、塗布動作タイミングを例示する図である。なお、基板Ｗは、直径３００ｍｍのもので説明するが、その他の大きさのものであってもよい。
本発明の特徴部分の概要を説明する。上述のように、粘度を高くせずに低い粘度のままで、回転速度を調整して塗布液ＲＳの厚膜を得たいという要望がある。しかしながら、塗布液膜ＲＳの厚みを調整するためのメインスピンにおいて、基板Ｗを低速回転させると、基板Ｗの周縁部Ｅに塗布液ＲＳが溜まり、この溜まった部分で塗布液膜ＲＳが、例えば基板Ｗの中心部よりも厚くなる。そこで、メインスピンにおいて、回転により基板Ｗ上の塗布液ＲＳが流動しなくなる乾燥が終了する前に、ガスノズル４により、基板Ｗの周縁部Ｅに向けてガスＧＳを吹き付ける。これにより、表面張力によって基板Ｗ外に排出されずに留まって盛り上がる塗布液ＲＳの均衡状態を崩すことができる。そのため、低速回転で厚膜を形成する際に、基板Ｗの中心部から周縁部Ｅにかけて、その厚膜を均一にできる。
塗布動作は、図２の時間ｔ０〜時間ｔ１４で行われ、プリウェット工程、塗布液吐出工程、塗布液膜ＲＳの厚み調整工程（メインスピン）、ガス吹き付け工程およびエッジリンス工程を備えている。まず、図示しない搬送機構は、保持回転部２に基板Ｗを搬送する。保持回転部２は、図１のように、基板Ｗの裏面を保持する。ノズル移動機構１３は、プリウェットノズル５を基板Ｗ上方の所定位置に移動させる。
〔プリウェット工程〕
図２の時間ｔ１から時間ｔ２までの間において、塗布装置１は、図３（ａ）のように、プリウェットノズル５からプリウェット液ＰＷを吐出する。なお、プリウェット液ＰＷの吐出は、基板Ｗを回転させながら行ってもよい。プリウェット液ＰＷの吐出後、ノズル移動機構１３は、プリウェットノズル５に代えて、基板Ｗ上方の所定位置に塗布ノズル３を配置する。
図２の時間ｔ２において、保持回転部２は、予め設定された回転速度Ｒ１（ｒｐｍ）で、保持した基板Ｗを回転させる。この回転により、図３（ｂ）のように、基板Ｗ上に吐出されたプリウェット液ＰＷは放射状に広げられて、プリウェット液膜ＰＷが形成される。プリウェット液ＰＷの吐出後、ノズル移動機構１３は、プリウェットノズル５に代えて、基板Ｗ上方の所定位置に塗布ノズル３を配置する。
〔塗布液吐出工程〕
図２の時間ｔ３において、塗布装置１は、図４（ａ）のように、塗布ノズル３により基板Ｗ上に塗布液ＲＳを吐出する（吐出の開始）。図２の時間ｔ４において、保持回転部２は、回転速度を上げて、予め設定された回転速度Ｒ２で基板Ｗを回転させる。回転速度Ｒ１，Ｒ２の回転により、図４（ｂ）のように、基板Ｗ上に吐出された塗布液ＲＳは放射状に広げられる。なお、塗布液ＲＳの一部は、基板Ｗ外に飛散される。また、基板Ｗ上には、上述のように、プリウェット液膜ＰＷが形成されているので、塗布液ＲＳは素早く広がる。図２の時間ｔ５において、保持回転部２は、回転速度を下げて、予め設定された回転速度Ｒ３で基板Ｗを回転させる。時間ｔ６において、塗布ノズル３による塗布液ＲＳの吐出を終了（停止）する。
〔塗布液膜の厚み調整工程とガス吹き付け工程〕
塗布液ＲＳの塗布終了後、時間ｔ７において、塗布装置１は、図５（ａ）のように、ガスノズル４により基板Ｗの周縁部Ｅに向けてガスＧＳを吹き付ける。このガスＧＳの吹き付けの説明よりも先に、塗布液膜ＲＳの厚みを調整する基板Ｗの回転について説明する。
時間ｔ８において、保持回転部２は、回転速度を上げて、予め設定された回転速度Ｒ４で基板Ｗを回転させて、基板Ｗ上に吐出された塗布液膜ＲＳの厚みを調整する。上述のように、塗布液ＲＳの吐出終了後から塗布液ＲＳの乾燥終了までの工程は、メインスピンと呼ばれる工程である。すなわち、メインスピンは、おおよそ、回転速度Ｒ４で基板Ｗを回転させている間の期間をいう。回転速度Ｒ４の大きさにより、その回転速度Ｒ４に応じた塗布液膜ＲＳ厚みが得られる。
従来では、基板Ｗを回転させることにより、回転基板Ｗの周縁部Ｅに沿って余剰の塗布液ＲＳを盛り上げないようにして、基板Ｗ上に塗布液膜ＲＳを形成していた。この点、本発明は、基板Ｗの回転速度を調整することで、塗布液膜ＲＳを厚く形成することが望まれている。そこで、まず、本発明は、保持回転部２より、基板Ｗを回転させて基板Ｗ上に塗布液膜ＲＳを形成するとともに、余剰の塗布液ＲＳの少なくとも一部を基板Ｗの回転に伴う遠心力により基板Ｗの周縁部Ｅに押しやって基板Ｗの周縁部Ｅに沿って余剰の塗布液ＲＳを盛り上げる。このときの基板Ｗの回転は、回転速度Ｒ４で行われる。なお、上述の余剰の塗布液ＲＳを盛り上げる動作は、ガスＧＳの吹き付けを考慮しない場合の動作である。
基板Ｗの周縁部Ｅに余剰の塗布液ＲＳが盛り上がった状態で塗布液ＲＳが乾燥すると、厚みの均一性が悪化した塗布液膜ＲＳが得られることとなる。そのため、塗布装置１は、図５（ａ）のように、ガスノズル４により基板Ｗの周縁部Ｅに向けてガスＧＳを吹き付ける。
図５（ｂ）は、図５（ａ）のガス吹き付け部分を拡大した図である。本実施例では、基板Ｗの上方に設けられたガスノズル４により、基板Ｗの周縁部Ｅに、かつ、図５（ｃ）のように、基板Ｗの内側から外側に向けて、ガスＧＳを吹き付ける。ガスＧＳは、回転速度Ｒ４の回転により基板Ｗ上の塗布液膜ＲＳの乾燥が終了する前に、すなわち、塗布液ＲＳが流動する間に、吹き付ける必要がある。ガスＧＳは、図５（ｄ）のように、点で吹き付ける。なお、ノズル移動機構１３は、ガスＧＳを吹き付ける前までに、ガスノズル４を所定の吹き付け位置に移動させる。
基板Ｗ外に排出されず、基板Ｗの周縁部Ｅに塗布液ＲＳが留まって盛り上がる主な原因は、表面張力である。ガスＧＳを吹き付けることで、表面張力によって基板外に排出されずに留まって盛り上がる塗布液ＲＳの均衡状態を崩すことができる。そのため、図５（ｅ）のように、周縁部Ｅに盛り上がる余剰の塗布液ＲＳを基板Ｗ外に排出するので、回転により、塗布液膜ＲＳを厚く形成しつつ、その塗布液膜ＲＳの厚みを均一にできる。
余剰の塗布液ＲＳを盛り上げる基板Ｗの回転速度Ｒ４は、例えば０ｒｐｍより大きく５００ｒｐｍ以下（または未満）が好ましい。５００ｒｐｍ以下の回転速度Ｒ４で基板Ｗを回転させると、基板Ｗの中心部から１２０ｍｍより外側に向かって、急激に塗布液膜ＲＳが厚くなる。この点について詳しく説明する。
スピン塗布は、基板Ｗの回転の遠心力により、未乾燥の流動性を持った塗布液ＲＳを基板Ｗの中心部から周縁部Ｅに向かって押し出すことで行われる。５００ｒｐｍ（好ましくは８００ｒｐｍ）より大きい高速回転であれば、基板Ｗの周縁部Ｅから余剰な塗布液ＲＳが排出される。しかしながら、５００ｒｐｍ以下の低速回転では、塗布液と基板Ｗによる表面張力のため、余剰な塗布液ＲＳが基板Ｗの周縁部Ｅから留まる。そのため、基板Ｗの周縁部Ｅに塗布液ＲＳが溜まった状態で乾燥し始める。これにより、周縁部Ｅに溜まった塗布液ＲＳが乾燥した部分では、山のように塗布液膜ＲＳが厚くなる。なお、図５（ｃ）において、塗布液膜ＲＳが盛り上がった部分を斜線のハッチングで示す。
なお、図６は、３００ｍｍウエハの場合における、回転速度Ｒ４に対する塗布液膜ＲＳの厚み（平均値）と塗布液膜ＲＳの均一性（３σ）を示す図である。回転速度Ｒ４が５００ｒｐｍ以下では、塗布液膜ＲＳの厚みとその均一性（３σ）が大きくなっている様子が示される。
そこで、周縁部Ｅで塗布液膜ＲＳが厚くなり塗布液膜ＲＳの厚みが不均一になることを回避するため、塗布装置１は、回転により基板Ｗ上の塗布液ＲＳの乾燥が終了する前に、ガスノズル４により基板Ｗの周縁部Ｅに向けてガスＧＳを吹き付けて、周縁部Ｅに溜まる塗布液ＲＳの全部ではなくその一部を基板Ｗ外に排出する補助を行う。すなわち、塗布液膜ＲＳが未乾燥で流動性があるうちに、周縁部Ｅに溜まった余剰な塗布液ＲＳを基板Ｗ外に排出するため、ガスＧＳを吹き付ける。これにより、「表面張力＜遠心力＋ガスによる圧力」の関係となり、周縁部Ｅに溜まった余剰な塗布液ＲＳを基板Ｗ外に排出できる。基板Ｗの周縁部Ｅに溜まった塗布液ＲＳにより盛り上がって不均一になることを抑制し、低速回転で厚膜を得る際に、基板Ｗの中心部から周縁部Ｅにかけて、均一な厚膜を得ることできる。
ここで、ガス吹き付けの効果を図７（ａ）、図７（ｂ）、図８を参照して説明する。図７（ａ）は、ガス吹き付け無しの場合の基板内の塗布液膜ＲＳの厚みを示す図である。一方、図８は、ガス吹き付け有りの場合の基板内の塗布液膜ＲＳの厚みを示す図である。図７（ａ）、図８において、塗布液膜ＲＳの厚みを調整するための回転速度Ｒ４は、１００ｒｐｍである。図７（ａ）では、基板Ｗの中心部（Ｘ方向位置の”０”に相当）から離れた位置において、急激に塗布液膜ＲＳの厚みが大きくなっている。一方、図８では、その厚みが急激に大きくなることが抑えられている。したがって、低速回転で厚膜を形成する際にその厚みを均一にできることがわかる。なお、図８の基板Ｗ内の測定位置は、図７（ａ）と同様であり、図７（ｂ）で示される。
図２の時間ｔ９において、回転速度Ｒ４の回転により基板Ｗ上の塗布液ＲＳが流動しなくなる。これにより、塗布液ＲＳの乾燥が終了する。時間ｔ１０において、保持回転部２は、回転速度を下げて、予め設定された回転速度Ｒ５で基板Ｗを回転させる。なお、時間ｔ１０において、ガスＧＳの吹き付けを終了（停止）している。この点、ガスＧＳの吹き付けは、乾燥終了時（時間ｔ９）で終了してもよいし、また、後述するエッジリンス液を吐出する時間ｔ１１までに終了するようにしてもよい。
〔エッジリンス処理〕
ノズル移動機構１３は、エッジリンスノズル６を吐出位置に移動させておく。塗布装置１は、回転速度Ｒ４の回転より基板Ｗ上の塗布液膜ＲＳの乾燥が終了した後に、基板Ｗの周縁部Ｅの塗布液膜ＲＳに対してエッジリンスを行う。すなわち、図２の時間ｔ１１から時間ｔ１２までの間において、塗布装置１は、図９（ａ）のように、エッジリンスノズル６によりエッジリンス液を吐出して、図９（ｂ）のように、基板Ｗの周縁部Ｅの所定幅の塗布液膜ＲＳを取り除く。その後、図２の時間ｔ１２において、保持回転部２は、回転速度を上げて、予め設定された回転速度Ｒ６で基板Ｗを回転させる。これにより、エッジリンスノズル６により基板Ｗ上に吐出したエッジリンス液をスピン乾燥させる。時間ｔ１３において、保持回転部２は、基板Ｗの回転を停止させる。時間ｔ１４において、基板Ｗは停止される。
以上により、塗布動作は終了する。この後、保持回転部２は、基板Ｗの保持を解除する。保持回転部２上の基板Ｗは、図示しない基板搬送機構により、次の処理ユニットに搬送される。
本実施例によれば、保持回転部２により、例えば５００ｒｐｍ以下の回転速度で、基板Ｗを回転させて基板Ｗ上に塗布液ＲＳの液膜を形成するとともに、余剰の塗布液ＲＳの少なくとも一部を基板Ｗの回転に伴う遠心力により基板Ｗの周縁部Ｅに向けて押しやって基板Ｗの周縁部Ｅに沿って余剰の塗布液ＲＳを盛り上げる。更に、ガスノズル４により基板Ｗの周縁部Ｅに向けてガスＧＳを吹き付けて、周縁部Ｅに盛り上がる余剰の塗布液ＲＳを基板Ｗ外に排出する。ガスノズル４により基板Ｗの周縁部Ｅに向けてガスＧＳを吹き付けることで、表面張力によって基板Ｗ外に排出されずに留まって盛り上がる塗布液ＲＳの均衡状態を崩すことができる。そのため、回転により、塗布液ＲＳの液膜を厚く形成しつつ、その液膜の厚みを均一にできる。
また、ガスＧＳの吹き付けの際に、基板Ｗの回転により基板Ｗ上の塗布液ＲＳの乾燥が終了する前でかつ、塗布液ＲＳの吐出終了後に、ガスノズル４により基板Ｗの周縁部Ｅに向けてガスＧＳを吹き付ける。基板Ｗ上に塗布液ＲＳを吐出している途中でガスＧＳを吹き付けると、塗布液ＲＳ吐出とガス吹き付けの両方を制御しなければならない。しかしながら、塗布液ＲＳの吐出終了後にガスＧＳを吹き付けるので、塗布液ＲＳ吐出とガス吹き付けの一方を制御すればよいので、制御を簡単にすることができる。
また、塗布装置１は、ガス吹き付け工程において、ガスノズル４により、基板Ｗの周縁部Ｅに、かつ基板Ｗの内側から外側に向けて、ガスＧＳを吹き付けることである。これにより、基板Ｗの周縁部Ｅに溜まる塗布液ＲＳを基板Ｗ外へ効果的に排出させることができる。
また、塗布装置１は、回転により基板Ｗ上の塗布液膜ＲＳが乾燥した後に、基板Ｗの周縁部Ｅの塗布液膜ＲＳに対してエッジリンスを行う。比較的厚みが付きやすい基板Ｗの周縁部Ｅの塗布液膜ＲＳをエッジリンスで取り除くことで、より平坦な塗布液膜ＲＳを形成させることができる。また、上述のように、ガスＧＳを吹き付けて基板Ｗの周縁部Ｅに盛り上がる余剰の塗布液ＲＳを排出することで、均一な厚膜を形成できる。これにより、エッジリンスを実行する幅を抑えることができるので、基板Ｗの周縁部Ｅの近くまでパターン形成することができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した実施例では、ガス吹き付けの際に、ガスノズル４の位置は、固定されている。これにより、ガスノズル４の制御を簡単にすることができる。しかしながら、ガス吹き付けの際に、ガスノズル４は、図１０のように、基板Ｗの半径方向ＲＤでかつ基板Ｗの周縁部Ｅの予め設定された幅ＷＤで移動可能であってもよい。すなわち、ガスを吹き付けながらガスノズル４をスキャン（往復または片道移動）させる。
これにより、基板Ｗの周縁部Ｅに向けたガスＧＳの吹き付け位置を変化させることができ、基板Ｗの周縁部Ｅに溜まった塗布液ＲＳの排出を促進させることができる。幅ＷＤは、図１０のように、例えば、周縁部Ｅに溜まる塗布液ＲＳのリング状の盛上り部分（斜線のハッチングで示す）の内側と外側との間の長さであってもよい。また、それよりも狭い範囲であってもよい。また、移動は、１回だけでなく複数回行ってもよい。
（２）上述した実施例および変形例（１）において、ガス吹き付けの際に、ガスノズル４により、予め設定された時間でガスＧＳを吹き付けてもよい。これにより、ガスＧＳを吹き付けた時間に対応して、基板Ｗの周縁部Ｅに盛り上がる余剰の塗布液ＲＳを基板Ｗ外に排出することができる。予め設定された時間として、例えば、図２の時間ｔ７から時間ｔ１０までの時間が挙げられる。
（３）上述した実施例および各変形例において、ガス吹き付けの際に、ガスノズル４により、予め設定された圧力でガスＧＳを吹き付けてもよい。吹き付けるガスＧＳの圧力に対応して、基板Ｗの周縁部Ｅに盛り上がる余剰の塗布液ＲＳを基板Ｗ外に排出することができる。例えば、圧力は、吹き付けた部分の基板Ｗ上の塗布液ＲＳをほぼ全て吹き飛ばす程度の圧力ではなく、表面張力によって周縁部Ｅで留まって盛り上がった塗布液ＲＳの均衡状態が崩せる程度の圧力であればよい。
（４）上述した実施例および各変形例において、図２のように、ガスノズル４により、周縁部Ｅに向けてガスＧＳを１回吹き付けていた。この点、ガス吹き付けの際に、ガスノズル４により、予め設定された複数回でガスＧＳを吹き付けてもよい。例えば、予め設定された単位時間でガス吹き付けの回数を制御することで、基板Ｗ外に排出する余剰の塗布液ＲＳの量を制御することができる。また、間欠的にガスＧＳを吹き付けることで、ガスＧＳの吹き付けに変化を与えることができる。
（５）上述した実施例および各変形例では、図５（ｂ）のように、ガスノズル４により、周縁部ＥにガスＧＳを吹き付けていた。この点、周縁部Ｅ近傍であってもよい。例えば、図５（ｂ）の矢印ＡＲのように、周縁部Ｅに溜まる塗布液ＲＳの内側部分（山すそ）であってもよい。
（６）上述した実施例および各変形例では、基板Ｗの上方に設けられたガスノズル４により、ガスＧＳを吹き付けている。この点、周縁部Ｅに溜まる塗布液ＲＳの表面張力の均衡を崩せるのであれば、上方以外の例えば基板Ｗの下方に設けられたガスノズル４からガスを吹き付けてもよい。
（７）上述した実施例および各変形例では、ガスノズル４により、基板Ｗの内側から外側に向けて、ガスＧＳを吹き付けている。この点、周縁部Ｅに溜まる塗布液ＲＳの表面張力の均衡状態を崩せるのであれば、基板Ｗの内側から外側に向けた方向以外の例えば鉛直下方向でガスＧＳを吹き付けてもよい。
（８）上述した実施例および各変形例では、図２の時間ｔ７において、ガスの吹き付けを開始していた。これにより、周縁部Ｅに押しやられる塗布液ＲＳを順次、基板Ｗ外に排出することができる。これに対し、ガス吹き付けは、例えば、図２の時間ｔ８ａのように、余剰の塗布液ＲＳを盛り上げる回転速度Ｒ４に回転した後の一定の安定した状態であってもよい。すなわち、ガス吹き付けの際に、基板Ｗの回転により基板Ｗ上の塗布液ＲＳの乾燥が終了する前でかつ、余剰の塗布液ＲＳを盛り上げる回転速度Ｒ４に基板Ｗを回転した後、ガスノズル４により基板Ｗの周縁部Ｅに向けてガスＧＳを吹き付ける。余剰の塗布液ＲＳを盛り上げる回転速度Ｒ４に基板Ｗを回転した後の一定の安定した状態において、ガスＧＳを吹き付けるので、ガス吹き付けの制御を簡単にできる。
（９）上述した実施例および各変形例では、図２の時間ｔ７において、ガスＧＳの吹き付けを開始していた。この点、例えば、塗布液ＲＳの吐出開始時（時間ｔ３）であってもよく、塗布液ＲＳの吐出終了時（時間ｔ６）であってもよい。また、回転速度Ｒ３から回転速度Ｒ４に上げる時間ｔ８であってもよい。また、時間ｔ３後に、回転により塗布液ＲＳが周縁部Ｅの一部または全部に到達した時であってもよい。すなわち、塗布液ＲＳの乾燥が終了する前の塗布液ＲＳが流動する間に吹き付けを開始する。
（１０）上述した実施例および各変形例では、図２に塗布動作の一例を示した。しかしながら、図２の塗布動作に限定されない。例えば、回転速度Ｒ２〜Ｒ４は、互いに大小関係が入れ替わってもよく、同じ大きさであってもよい。
１ … 塗布装置
２ … 保持回転部
３ … 塗布ノズル
４ … ガスノズル
４ａ … 吹き付け口
６ … エッジリンスノズル
Ｅ … 周縁部
ＰＷ … プリウェット液（プリウェット液膜）
ＲＳ … 塗布液（塗布液膜）

Claims (13)

  1. 塗布ノズルにより基板上に塗布液を吐出する工程と、
    保持回転部により前記基板を回転させることで、前記基板上に前記塗布液を広げる工程と、
    前記塗布液を広げた後に、余剰の塗布液の少なくとも一部を前記基板の回転に伴う遠心力により前記基板の周縁部に向けて押しやって前記基板の周縁部に沿って余剰の塗布液を盛り上げる工程と、
    前記基板の回転により前記基板上の前記塗布液の乾燥が終了する前に、ガスノズルにより前記基板の周縁部に向けてガスを吹き付けて、前記周縁部に盛り上がる余剰の塗布液を前記基板外に排出するガス吹き付け工程と、を備え、
    前記塗布液を盛り上げる工程における基板の回転速度は、前記塗布液を広げる工程における基板の回転速度よりも低いことを特徴とする塗布方法。
  2. 請求項１に記載の塗布方法において、
    前記塗布液を盛り上げる工程において、前記余剰の塗布液を盛り上げる前記基板の回転速度は、５００ｒｐｍ以下であることを特徴とする塗布方法。
  3. 請求項１または２に記載の塗布方法において、
    前記ガス吹き付け工程において、前記基板の回転により前記基板上の前記塗布液の乾燥が終了する前でかつ前記塗布液の吐出終了後に、前記ガスノズルにより前記基板の周縁部に向けてガスを吹き付けることを特徴とする塗布方法。
  4. 請求項１から３のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記ガス吹き付け工程において、前記基板の回転により前記基板上の前記塗布液の乾燥が終了する前でかつ前記余剰の塗布液を盛り上げる回転速度に基板を回転した後に、前記ガスノズルにより前記基板の周縁部に向けてガスを吹き付けることを特徴とする塗布方法。
  5. 請求項１から４のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルにより、予め設定された時間でガスを吹き付けることを特徴とする塗布方法。
  6. 請求項１から５のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルにより、予め設定された圧力でガスを吹き付けることを特徴とする塗布方法。
  7. 請求項１から６のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルにより、予め設定された複数回でガスを吹き付けることを特徴とする塗布方法。
  8. 請求項１から７のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記ガスノズルの吹き付け口は、円形であることを特徴とする塗布方法。
  9. 請求項１から８のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルにより、前記基板の周縁部に、かつ前記基板の内側から外側に向けて、前記ガスを吹き付けることを特徴とする塗布方法。
  10. 請求項１から９のいずれかに記載の塗布方法において、
    回転により前記基板上の前記塗布液の膜の乾燥が終了した後に、前記基板の周縁部の前記塗布液の膜に対してエッジリンスを行う工程を更に備えることを特徴とする塗布方法。
  11. 請求項１から１０のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルの位置は、固定されていることを特徴とする塗布方法。
  12. 請求項１から１０のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記ガス吹き付け工程において、前記ガスノズルは、前記基板の半径方向でかつ前記基板の周縁部の予め設定された幅で移動可能であることを特徴とする塗布方法。
  13. 請求項１から１２のいずれかに記載の塗布方法において、
    前記基板の直径は、３００ｍｍであることを特徴とする塗布方法。
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