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JP4033729B2 - Method for determining processing parameters for coating film formation and coating film forming apparatus - Google Patents
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JP4033729B2 - Method for determining processing parameters for coating film formation and coating film forming apparatus - Google Patents

Method for determining processing parameters for coating film formation and coating film forming apparatus Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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液などの塗布液を塗布し、次いで基板表面を減圧乾燥して塗布膜を形成する方法において、処理パラメータを決定する方法、及び前記塗布膜を形成する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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へのレジストパタ−ンを形成している。従来レジスト液を基板に塗布する方法としては、基板の中央部にレジスト液を供給すると共に基板を回転させて遠心力によりレジスト液を広げて塗布する、いわゆるスピンコーティング法が主流であった。
【０００３】
しかしスピンコーティング法は、薄膜化に応えるために基板を高速回転させると、内周部に比して外周部の周速度が大きくなり、空気の乱流が発生して膜厚を変動させる要因となる懸念があり、またレジスト液をウエハの中央部から周縁方向へと吹き飛ばすようにして拡散させているので、当該周縁部からカップ側へと飛散して無駄になるレジスト液の量が多くなってしまうといった課題が指摘されている。
【０００４】
このような事情から、スピンコーティング法に代えて次のような手法が検討されている。この手法は、図１６に示すように、ウエハＷの上方に設けたノズルＮの細径の吐出孔からレジスト液ＲＥ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方向に間欠送りし、いわゆる一筆書きの要領でウエハＷにレジスト液を供給するものである。なおこの場合ウエハＷの周縁や裏面にレジスト液が付着するのを防止するためにウエハＷの回路形成領域以外の部分をマスクで覆うことが好ましい。この手法ではウエハＷを回転させないので上述したような不都合は解消され、無駄のない塗布が行なえる。そしてこの塗布方法は特に基板サイズが大きい場合に好適であるが、次工程で加熱プレートによる乾燥を行うと、基板が大きい分、加熱プレートの面内温度分布の影響を受けるため、気密容器内を減圧して乾燥する減圧乾燥工程が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のスキャン塗布方法は、塗布液の固形分濃度に加えて、塗布液ノズルの穴径、レジスト液の吐出量、塗布液ノズルのスキャン速度（Ｘ方向の移動速度）、塗布液ノズルのスキャンピッチ（間欠的移動距離）等の処理パラメータを最適に設定する必要があるが、処理パラメータが多いことから、どの処理パラメータから設定していけばよいのか、またどのようにして設定すればよいのかといったことが不明であり、現状では、試行錯誤でパラメータを調整している。
【０００６】
更にレジスト液の塗布後に行われる減圧乾燥工程は、気密容器内を溶剤が激しく揮発する圧力、例えば沸騰する圧力よりも少し高い圧力になるように減圧すると共に、基板の周縁部における液膜が表面張力で丸まってしまうのを抑えるために基板の表面近傍にて当該基板と対向するように整流板を配置している。従って減圧乾燥においても、減圧の仕方、基板の温度及び整流板の高さなど処理パラメータの数が多く、先の塗布処理における処理パラメータも含めてどの順番で処理パラメータを決めれば、面内均一性の高いレジスト膜が得られるのかということについて不明であり、このためレジスト塗布、減圧乾燥の一連の工程の処理パラメータは試行錯誤で決めており、作業が面倒であるし、面内均一性の高い塗布膜を得ることが困難になっている。
【０００７】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は面内均一性の高い塗布膜が得られ、また必要な膜厚を得るためのパラメ−タの設定作業が容易な塗布膜形成の処理パラメータの決定方法及び塗布膜形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板保持部に水平に保持された基板に塗布液ノズルを対向させ、この塗布液ノズルから塗布液を吐出させながら塗布液ノズルをＸ方向に移動させ、その後基板保持部に対して塗布液ノズルをＹ方向に相対的に移動させ、この動作を繰り返すことにより塗布液を基板に塗布する工程と、次いで基板を気密容器内に搬入し、基板表面の近傍にてこれと対向するように設けられた整流板を用いて減圧乾燥を行って塗布膜を形成する工程と、を行うにあたり、処理パラメータを決定する方法において、
塗布膜の成分である固形分を溶剤に溶解した塗布液を前記工程により塗布液ノズルから基板に塗布して種々の厚さの液膜を形成し、この液膜を気密容器内にて減圧乾燥して得られた塗布膜の膜厚の面内均一性の高い液膜の厚さを求め、この液膜の厚さで目標膜厚が得られるように処理パラメータである塗布液の固形分濃度を求める工程と、
この工程で決めた固形分濃度の塗布液を用い、塗布液ノズルに対する基板のＹ方向の相対的間欠的移動距離であるスキャンピッチ及び塗布液ノズルの吐出流量を種々変えて基板上に目標膜厚の塗布膜を形成し、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータであるスキャンピッチ及び吐出流量を求める工程と、
既に求めた固形分濃度の塗布液を用い、既に求めたスキャンピッチ及び流量で目標膜厚が得られるように基板上に液膜を形成して当該基板を前記気密容器内に搬入し、この気密容器内を大気雰囲気から溶剤が激しく蒸発する圧力に減圧するまでの排気速度を種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである排気速度を求める工程と、
その後、既に求めた処理パラメータを用い、溶剤が激しく蒸発する蒸発時間を排気速度の調整により種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである蒸発時間を求める工程と、
次に基板と前記整流板との間のギャップを種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータであるギャップを求める工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
この発明において、塗布液ノズルの穴径を決定する場合には、塗布膜の膜厚の面内均一性の高いスキャンピッチ及び吐出流量を求めた後、塗布液ノズルの穴径を種々変え、既に求めた処理パラメータを用いて目標膜厚が得られるように基板上に液膜を形成し、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである塗布液ノズルの穴径を求める工程を行う。
【００１１】
ここで溶剤が激しく蒸発する圧力とは、気密容器内を減圧していったときに減圧排気手段による排気と溶剤の蒸発とがバランスして気密容器内が溶剤の蒸気圧あるいはそれに近い蒸気圧になるような圧力であり、例えば溶剤の沸点に至るよりも少し大きい圧力である。
【００１２】
更にまた減圧乾燥時の処理パラメータを求める工程は、
気密容器内を大気雰囲気から溶剤が激しく蒸発する圧力に減圧するまでの排気速度を種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである排気速度を求める工程を行った後に、
この工程で求めた排気速度で溶剤が激しく蒸発する圧力まで気密容器内を減圧し、基板の温度を種々変えて塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである基板の温度を求める工程と、
既に求めた処理パラメータを用い、溶剤が激しく蒸発する蒸発時間を排気速度の調整により種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである蒸発時間を求める工程と、を含むようにしてもよい。
【００１３】
なお基板の温度を求める工程の前に蒸発時間を求めるようにしてもよい。この場合、減圧乾燥時の処理パラメータを求める工程は、
気密容器内を大気雰囲気から溶剤が激しく蒸発する圧力に減圧するまでの排気速度を種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである排気速度を求める工程と、
この工程で求めた排気速度で溶剤が激しく蒸発する圧力まで気密容器内を減圧し、溶剤が激しく蒸発する蒸発時間を排気速度の調整により種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである蒸発時間を求める工程と、
その後、既に求めた処理パラメータを用い、基板の温度を種々変えて塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである基板の温度を求める工程と、
を含む。
【００１５】
そしてまた溶剤が激しく蒸発している間に基板と前記整流板との間のギャップを大きくする場合には、減圧乾燥時の処理パラメータを求める工程は、塗布膜の膜厚の面内均一性の高いギャップを求めた後、既に求めた処理パラメータを用い、前記ギャップを大きくするタイミングを種々変えて塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータであるタイミングを求める。
【００１６】
更に本発明では、基板に対する塗布液の塗布時の処理パラメータ及び減圧乾燥時の処理パラメータを決定した後、製品基板に対して塗布液の塗布を行う工程において、製品基板の下地膜に複数の凹部が平行状に形成されているときには、前記凹部が延びる方向と塗布液ノズルのスキャン方向とが交差するように製品基板の向きを決めるようにしてもよい。
【００１７】
更にまた本発明では、基板に対する塗布液の塗布時の処理パラメータ及び減圧乾燥時の処理パラメータを決定した後、製品基板に対して塗布液の塗布を行う工程において、製品基板の下地膜の凹凸の位置に応じて、既に決めたスキャンピッチを微調整するようにしてもよい。
【００１８】
本発明のようにして処理パラメータを決定することにより塗布膜の膜厚について面内均一性の高い結果が得られる。
【００１９】
以上において、ある処理パラメータ例えば減圧処理時のパラメータを求めるために、既に決定した塗布時の処理パラメータを用いて液膜を形成する場合、ここでいう既に決定した塗布時の処理パラメータとは、その値に多少の幅を持たせたものである。例えばスキャンピッチを既に決めていて、減圧乾燥のパラメータを求めるために液膜を作る場合、前記スキャンピッチとわずかに異なっているスキャンピッチで液膜を形成する場合も本発明に含まれる。
【００２０】
本発明の塗布装置は、基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板と対向して設けられ、当該基板に塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
この塗布液ノズルからの塗布液の吐出を制御する塗布液供給制御部と、
前記塗布液ノズルをＸ方向に移動させるＸ方向駆動機構と、
前記基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に間欠的に移動させるＹ方向駆動機構と、
前記塗布液ノズルにより塗布液の液膜が形成された基板を減圧乾燥するための気密容器と、
この気密容器内を減圧排気する減圧排気手段と、
前記気密容器内にて基板表面の近傍にて基板と対向するように設けられた整流板と、
塗布液の液膜を形成するときの処理パラメータ及び減圧乾燥するときの処理パラメータを記憶する記憶部と、を備え、
塗布液による液膜の形成は、前記基板保持部を停止させた状態で塗布液ノズルから塗布液を吐出させながら当該塗布液ノズルをＸ方向に移動させ、その後基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に移動させ、この動作を繰り返すことにより行われ、
記憶部内の処理パラメータは、上述の方法により決定されたものであることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明である塗布膜形成における処理パラメータの決定方法の実施の形態について述べる。この実施の形態は、既に「従来技術」の項目にて述べたように一筆書きの要領でスキャン塗布により塗布液（薬液）であるレジスト液を基板に塗布し、次いで減圧乾燥を行って塗布膜であるレジスト膜を形成する方法において、どのようにして適切な処理パラメータを得るのかということを明らかにしたものであり、説明の順序としては初めにレジスト液の塗布工程及び減圧乾燥工程を説明し、その後に処理パラメータの決定方法について述べる。
【００２２】
（塗布工程及び減圧乾燥工程について）
図１は、基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗに塗布液ノズル１から塗布液であるレジスト液ＲＥを塗布する方法を示している。１１は塗布液の供給源である容器であり、この容器１１内には固形分であるレジスト成分を溶剤に溶解させたレジスト液ＲＥが貯留されている。容器１１内のレジスト液ＲＥは供給制御部１２により供給管１３及び塗布液ノズル１を介してウエハＷの表面に供給される。塗布液ノズル１は、ウエハＷが停止した状態でレジスト液ＲＥを吐出しながらＸ方向に一端側から他端側に移動し、その後ウエハＷがＹ方向に移動する。続いて塗布液ノズル１が他端側から一端側に移動し、この動作を繰り返す。なおウエハＷの周縁部はマスク１４により覆われており、塗布液ノズル１からのレジスト液ＲＥがマスク１４上に供給されている間にウエハＷがＹ方向に移動する。この結果ウエハＷ上にレジスト液ＲＥが一筆書きの要領で、より詳しくはマスク１４があるので直線上に平行に配列された状態で塗布される。
【００２３】
塗布液の供給制御部１２は、例えばベローズポンプ１２ａ、圧力検出部１２ｂ及び粘度検出部１２ｃなどを含み、圧力検出部１２ｂの圧力検出値をフィードバックしてベローズポンプ１２ａを調整することにより所定の吐出圧で塗布液を塗布するものである。吐出圧と吐出流量とは、塗布液ノズル１の穴径及び粘度（固形分濃度）が決まれば一義的な関係にあるので、後述の制御部側に例えば粘度毎に吐出流量と吐出圧との関係データを持たせておくと共に、粘度検出部１２ｃにより粘度を検出すれば、ベローズポンプ１２ａの吐出圧を調整することにより塗布液の吐出流量を制御できることになる。
【００２４】
上述の塗布処理を行う塗布ユニットの構成は後で詳述するが、ここで図２に基づいて塗布液ノズル１とウエハＷの移動に関して簡単に述べておくと、塗布液ノズル１は移動体２１に取り付けられ、モータＭ２によりボールネジ部２２を回動させることによりＸ方向に移動できることになる。またウエハＷはウエハ保持部２３に保持され、モータＭ１によりボールネジ部２４を回動させることによりＹ方向に移動できることになる。モータＭ１，Ｍ２及び前記供給制御部１２は制御部３により制御される。つまりこの制御部３により、塗布液ノズル１からのレジスト液ＲＥの吐出流量、塗布液ノズル１のスキャン速度（Ｘ方向の移動速度）及びウエハＷのＹ方向の間欠的送り量（塗布液ノズル１のスキャンピッチ）が制御される。
【００２５】
レジスト液の塗布後に行われる減圧乾燥工程は、例えば図３に示す減圧乾燥ユニット４により実施される。この減圧乾燥ユニット４は、ウエハＷを載置する載置台４１及び蓋体４２により構成される気密容器４０を備え、蓋体４２は図示しない搬送アームと載置台４１との間でウエハＷの受け渡しが行われるときには上昇位置にあり、ウエハＷを減圧乾燥処理するときには図３のように閉じた位置となるように図示しない昇降機構に組み合わされている。載置台４１は突起部により僅かに載置面から浮いた状態でウエハＷを載置するように構成され、内部には基板の温度調整手段４３が設けられている。この例では温度調整手段４３は例えば１８℃に設定しているが、ウエハＷの温度の目標値によっては例えば加熱手段としてヒータを用いるようにしてもよい。更に載置台４１には図示していないが、３本の支持ピンが載置面から出没自在に貫通して設けられていて、図示しない搬送アームとの間でウエハＷを受け渡すときにはこれら支持ピンによりウエハＷを上昇させるようになっている。
【００２６】
蓋体４２の中央部には排気管４４が接続され、この排気管４４には気密容器４０側から例えば排気管４４内の圧力を検出する圧力検出部３０１、排気流量を検出する流量検出部３０２、排気流量を調整する流量調整部４５、開閉バルブＶ、及び減圧排気手段である真空ポンプ４６が設けられている。３０３はコントローラであり、制御部３はコントローラ３０３に排気流量の設定値を出力し、コントローラ３０３は制御部３からの排気流量の設定値と流量検出部３０２からの流量検出値とに基づいて流量調整部４５の例えばバルブの開度信号を出力する機能を有する。制御部３は、気密容器４０内を大気圧から溶剤が激しく蒸発する圧力まで減圧するときとそれ以降とでは圧力設定値が異なり、圧力設定値の切り替えは、圧力検出部３０１の圧力検出値に基づいて行われる。なお圧力設定値の切り替えのタイミングは、予め時間を把握しておいてタイマにより切り替えてもよい。
【００２７】
また載置台４１の上方側には、当該載置台４１に載置されたウエハＷと対向するように、基板であるウエハＷの有効領域と同じサイズかそれよりも大きいサイズ、例えばウエハＷよりも少し大きいサイズの整流板３１が設けられている。ウエハＷの有効領域とはこの例では塗布膜であるレジスト膜が活用される領域であり、デバイス形成領域である。この整流板３１は周縁部にて複数の支持部材３２により支持されており、これら支持部材３２は載置台４１を貫通し、昇降ベース３３に取り付けられている。なお３３ａは、支持部材３２の貫通孔を介して気密容器４０内の減圧状態が破られないようにするためのベローズである。
【００２８】
昇降ベース３３の下方側には、ガイド部３４が螺合されたボールネジ部３５が配置され、モータＭ３及びプーリ３６を含む駆動部によりボールネジ部３５を回動させることにより、ガイド部３４及び昇降ベース３３に両端が枢支された連結体３７が回動して整流板３１が昇降する構成となっている。前記ヒータ４３，流量調整部４５及びモータＭ３は前記制御部３により制御される。
【００２９】
このような減圧乾燥ユニット４では、載置台４１にウエハＷが載置され、蓋体４２が閉じられて気密容器４０が形成された後、バルブＶを開いて気密容器４内を減圧排気する。図４の実線で示すグラフは気密容器４０内の圧力変化を示すものであり、このグラフは時刻ｔ１までは急速に減圧され、時刻ｔ１からｔ２に至るまでは緩やかに圧力が下がり、時刻ｔ２以後は急速に減圧されていく階段状のカーブを描いている。各段階の状態については、時刻ｔ１に至るまでは気密容器４０内の空気が排気されている状態であり、時刻ｔ１からｔ２に至るまではウエハＷ上の塗布液中の溶剤が蒸発していて気密容器４０内がほぼ溶剤の蒸気圧になっている状態であり、時刻ｔ２以降は溶剤が蒸発してしまい、気密容器４０内に残っている気体が排気される状態である。
【００３０】
ところで厳密には溶剤は大気圧でも僅かに蒸発しているが、圧力を下げていくと、温度で決まるある圧力で溶剤内部から気化する。この状態はいわゆる沸騰状態であるが、この実施の形態では沸騰する少し手前の状態、１気圧中の水の沸騰で言えば１００℃よりもやや低い温度の状態で溶剤を蒸発させる。この状態は特許請求の範囲で言う「溶剤が激しく蒸発する圧力」であり、あまり急速に減圧排気すると沸騰状態になってしまうが、排気速度つまり流量調整部４５を調整して排気流量を調整することにより沸騰に至る少し前の状態となる。溶剤が激しく蒸発する圧力の値は、例えばおよそ１．３３ｋＰａ（１Ｔｏｒｒ）前後であり、またこのときのウエハＷの温度は、およそ１８℃程度であり、この状態が時刻ｔ２まで続く。一例を挙げると、およそ３０リットルの気密容器４０の容積に対しておよそ９０リットルの蒸気が蒸発する。なお時刻ｔ１からｔ２に至るまでの間、気密容器４０内は特に圧力調整をしなくてもわずかながら時間と共に圧力が低下していく。
【００３１】
従って減圧乾燥時の処理パラメータとしては、時刻ｔ１に至るまでの排気速度つまり溶剤が激しく蒸発し始める時点が挙げられる。また溶剤が激しく蒸発しているときの気密容器４０内の圧力が挙げられるが、これは蒸気圧を左右するウエハＷの温度により決まってくる。更に溶剤の蒸発が終了する時点ｔ２が挙げられるが、これは溶剤が激しく蒸発し始めた後に、排気流量を調整することで制御できる。更にまた処理パラメータとしては整流板３１の高さつまり整流板３１とウエハＷとのギャップが挙げられる。
【００３２】
整流板３１を設けた理由については、ウエハＷ上の塗布液による液膜ＲＭは図５（ａ）に示すように表面張力により例えば外縁から２ｃｍ程度の部位まで丸まってしまい、このまま溶剤が蒸発すると周縁部の面内均一性が悪くなることから、整流板３１をウエハＷの直ぐ上に対向させることによりウエハＷの中央から外に向かう気流を形成して塗布液を外側に押しやり、これにより丸みを緩和するものである。しかしギャップがあまり小さいと図５（ｂ）に示すように外側に向かう気流が強くなりすぎて液膜の周縁部が盛り上がって突出してしまい、逆にギャップが大きすぎると丸まってしまうことから、最適なギャップを見つける必要がある。また最適なギャップを見つけても液膜の周縁部の盛り上がりは避けることができず、このため溶剤が激しく蒸発している状態でギャップを大きくすることが好ましく、この場合そのタイミングも処理パラメータとなる。
【００３３】
（処理パラメータの決定について）
以上のようにレジスト液ＲＥの塗布及び減圧乾燥が行われるが、これら工程において予め設定したレジスト膜の目標膜厚が得られる処理パラメータの決定の手法について図６を参照しながら述べる。
【００３４】
▲１▼先ず初めに薬液（レジスト液）の固形分（レジスト成分）濃度の最適値を求める（ステップＳ１）。本発明者は固形分濃度にかかわらず薬液の液膜の膜厚に最適な値があることを見い出しており、このことに基づいて固形分濃度の最適化を図る。この工程は、適当な固形分濃度の薬液を用い、適当な穴径の塗布液ノズル１により適当な吐出流量及びスキャンピッチでウエハＷ上に薬液を塗布して液膜を形成し、その後減圧乾燥を行って溶剤を揮発させて塗布膜であるレジスト膜を形成し、その膜厚についての面内均一性を測定する。そして吐出流量やスキャンピッチあるいは塗布液ノズル１の穴径を種々変えて、種々の膜厚の液膜を形成し、液膜の膜厚と膜厚の面内均一性との関係を把握し、面内均一性の最も良い（膜厚のばらつきが最も小さい）液膜を求める。
【００３５】
塗布液ノズル１のスキャン速度（Ｘ方向の移動速度）については例えば１ｍ／ｓｅｃに設定しておく。また固形分濃度、吐出流量、ノズルの穴径、スキャンピッチを適当に設定するとは、実際の使用であり得る目標膜厚を設定し、この目標膜厚が得られる、ある程度実験により把握されている常識的な範囲内の値に設定するということである。薬液の塗布後の減圧乾燥工程において使用される処理パラメータについても同様に常識的な範囲から選択されたで値あり、薬液の塗布工程の処理パラメータを決定するときには一定の値が用いられる。なお膜厚の面内均一性とは、減圧乾燥工程で外縁付近で膜が盛り上がるのを避けられないことから、例えば外縁から３ｍｍを除いて、膜厚測定データの標準偏差の３倍の３σ（％）として定義できるが、膜厚測定データの最大値から最小値を差し引いた値を平均膜厚で割った値を用いてもよい。
【００３６】
図７は処理パラメータと膜厚の面内均一性との関係をイメージ的に示すものであり、図７（ａ）は液膜の厚さと膜厚の面内均一性との関係を示している。この結果から液膜の膜厚値に最適値が存在し、既述のようにこの値はレジスト液ＲＥの固形分濃度に左右されない。従ってこの膜厚値と最終的に得られる（溶剤蒸発後の）レジスト膜の目標膜厚とに基づいて薬液の固形分濃度が決まる（ステップＳ２）。ここでいう目標膜厚は、製品ウエハＷについて得ようとしている目標膜厚である。例えば固形分濃度が１０重量％であるレジスト液ＲＥを用い、液膜の膜厚が１０μｍのときに最適であり、そのときのレジスト膜の膜厚が１μｍであったとする。この場合、レジスト膜の目標膜厚が２μｍであるとすると、固形分濃度は、１０重量％を２倍した２０重量％にすればよい。こうして固形分濃度が求まる。
【００３７】
▲２▼次にステップＳ２で調整した薬液及び適当なノズル径の塗布液ノズル１を用い、レジスト膜の目標膜厚（減圧乾燥後の膜厚の目標値）が得られるように塗布液ノズル１のスキャンピッチ及び吐出流量を種々変え、その後適当な処理パラメータを設定して減圧乾燥を行い、図７（ｂ）に示すように、得られたレジスト膜の膜厚の面内均一性とスキャンピッチとの関係を求める。そして面内均一性の最も良いスキャンピッチを、当該目標膜厚のレジスト膜を形成するとき処理パラメータの値として決定する（ステップＳ３）。なおスキャンピッチとは、既述のように塗布液ノズル１のＹ方向の間欠的送り量であるが、レジスト液ＲＥのラインから見ると図８に示すイメージとなる。
【００３８】
ここでスキャンピッチを決めれば塗布領域における塗布液ノズル１によるスキャンの全体の長さ（総延長）は幾何学的に決まってくる。また塗布液ノズル１のスキャン速度は予め例えば１ｍ／ｓｅｃに設定しているので、吐出流量をある値に決めれば塗布領域の総延長をスキャンしたときの薬液の全体の量は決まってくる。一方目標膜厚、薬液の固形分濃度及びウエハＷの塗布領域の面積が分かっていれば塗布領域に盛られる薬液の量は決まってくることから、薬液の全体の量は既に決められている。このことは、吐出流量を決めれば一義的にスキャンピッチが決まってくるということである。この例では基板としてウエハＷを例に挙げているので、塗布領域の形状は外縁が階段状になっており、このため所定のアルゴリズムを用いてスキャンピッチを計算することになるが、例えば液晶ディスプレイ用のガラス基板あるいは露光マスク用のガラス基板などの角型形状の基板であれば、その計算は単純なものである。
【００３９】
▲３▼続いてステップＳ２決定した固形分濃度の薬液を用い、上記のスキャン速度及びステップＳ３で決定したスキャンピッチ及び吐出流量で、種々の穴径（ノズル径）の塗布液ノズル１を用いてレジスト液を塗布し、その後適当な処理パラメータ例えばステップＳ３のときと同じ処理パラメータの値に設定して減圧乾燥を行い、図７（ｃ）に示すように、得られたレジスト膜の膜厚の面内均一性とノズル径との関係を求める。そして面内均一性の最も良いノズル径を、当該目標膜厚のレジスト膜を形成するときの処理パラメータの値として決定する（ステップＳ４）。
【００４０】
▲４▼以上のようにして塗布液の塗布処理時の処理パラメータが決定した後、減圧乾燥時の処理パラメータを決定する。減圧乾燥が行われるウエハＷについては、既に決められた処理パラメータ（固形分濃度、スキャン速度、スキャンピッチ及び吐出流量、並びに塗布液ノズル１のノズル径）を用いてレジスト液が塗布されている。
【００４１】
先ず溶剤が激しく蒸発をし始める時点、つまり溶剤が激しく蒸発をし始めるまでの排気速度を種々変える。図４には、この排気速度を変えた様子が示されており、排気速度をＶＡ１からＶＡ２と小さくすると、溶剤が激しく蒸発し始める時点が遅れる。そして他の処理パラメータは適当な値に固定しておいてレジスト膜を得、図７（ｄ）に示すように、得られたレジスト膜の膜厚の面内均一性と排気速度との関係を求め、面内均一性の最も良い排気速度を、実際の処理を行うときの処理パラメータの値として決定する（ステップＳ５）。この処理パラメータ（排気速度）は、この例では制御部３から出力される流量設定値に相当する。
【００４２】
▲５▼次に溶剤が激しく蒸発し始めるまでの排気速度をステップＳ５で求めた排気速度に設定し、温度調整手段４３を制御してウエハＷの温度を種々変える。図４にはウエハＷの温度を変えた様子が示されており、温度をＴ１からＴ２に下げると、溶剤の蒸気圧が下がるので気密容器４０内の圧力が下がる。この場合整流板３１とウエハＷとの間のギャップ、溶剤が激しく蒸発している間の排気速度については適切な値からそれほど大きく外れていないと思われる値を選定しておく。そして図７（ｅ）に示すように、得られたレジスト膜の膜厚の面内均一性とウエハＷの温度との関係を求め、面内均一性の最も良いウエハＷの温度を、実際の処理を行うときの処理パラメータの値として決定する（ステップＳ６）。
【００４３】
▲６▼次いで処理パラメータを既にステップＳ５、ステップＳ６で求めた値に設定し、溶剤が激しく蒸発している間の排気速度を種々変えて溶剤の蒸発の終了時点つまり溶剤が激しく蒸発している時間を種々変え、減圧乾燥を行う。制御部３は、圧力検出値が、溶剤が激しく蒸発する圧力になったときつまり溶剤の蒸気圧付近になったときに、あるいは予め設定した時間が経過したときに、例えばそれまでとは異なる流量設定値を出力するが、当該ステップで求める処理パラメータである「溶剤が激しく蒸発している時間（排気速度）」はこの流量設定値に相当する。図４には、排気速度を変えることにより溶剤の蒸発の終了時点が変わる様子が示されており、排気速度をＶＢ１からＶＢ２に下げることにより、前記終了時点が遅れる（溶剤蒸発時間が長くなる）。そして図７（ｆ）に示すように、得られたレジスト膜の膜厚の面内均一性と溶剤蒸発時間との関係を求め、面内均一性の最も良い溶剤蒸発時間を、実際の処理を行うときの処理パラメータの値として決定する（ステップＳ７）。
【００４４】
▲７▼次いで処理パラメータを既にステップＳ５〜ステップＳ７で求めた値に設定し、整流板３１とウエハＷとの間のギャップを種々変え、減圧乾燥を行う。そして図７（ｇ）に示すように、得られたレジスト膜の膜厚の面内均一性とギャップとの関係を求め、最も良いギャップを、実際の処理を行うときの処理パラメータの値として決定する（ステップＳ８）。
【００４５】
このようにして、塗布液の塗布及び減圧乾燥時の一連の処理パラメータが決定される。なお減圧乾燥工程において、整流板３１とウエハＷとのギャップを溶剤の蒸発中に大きくする場合には、ステップＳ８の次に、既に求めた処理パラメータを用い、ギャップを大きくするタイミングを種々変えてレジスト膜を得る。そして、得られたレジスト膜の膜厚の面内均一性と前記タイミングとの関係を求め、面内均一性の最も良いタイミングを、実際の処理を行うときの処理パラメータの値として決定する。なお溶剤が激しく蒸発している状態において圧力は徐々に低くなっていくことから、ギャップを大きくするタイミングは例えば圧力値としてとらえることができる。
【００４６】
ここで減圧乾燥工程の処理パラメータを決めるときに、膜厚の面内均一性は高いが、得られた膜厚（面内平均膜厚）が目標膜厚からずれてしまった場合、例えば整流板のギャップあるいはウエハＷの温度が最適値であるが、目標膜厚からずれてしまった場合には、レジスト膜の膜厚が目標膜厚になるように、塗布液の塗布工程における処理パラメータ例えばスキャンピッチ及び吐出流量を微調整する。
【００４７】
このようにして決められた処理パラメータは制御部３のメモリ内に記憶され、実際の処理のときに読み出され、その値に基づいて装置が制御される。薬液の固形分濃度は、作業者の手作業で混合されてもよいが、例えば塗布ユニット側で薬液の濃度調整が行われる場合には、固形分濃度もメモリ内に記憶される。
（実施の形態の効果）
上述の実施の形態によれば、レジスト液の固形分濃度にかかわらずレジスト液の液膜の適切な厚さが存在することに着目し、先ずこの値を見つけた上で目標膜厚が得られるレジスト液の固形分濃度を求め、次いで上述の順序で処理パラメータを決めているので、面内均一性の高いレジスト膜が得られる。具体的には±０．９％もの高い面内均一性が得られた。
【００４８】
そして減圧乾燥を行う場合の処理パラメータとして、溶剤の乾燥時間を決め、次いで整流板３１とウエハＷとのギャップを決めるようにしている。溶剤の乾燥時間が短すぎると、得られるレジスト膜が図５（ａ）、（ｂ）を合わせたような格好になる。即ちウエハＷの周縁部から３０ｍｍぐらいの位置から周縁に向かって丸まり、かつ周縁から１〜２ｍｍ程度内側に至るまでの部位が鋭く盛り上がった形状になる。従って溶剤の乾燥時間があまり短くならないようにすることが必要であるが、一方において溶剤の乾燥時間が長すぎると、周縁部が図５（ｂ）に近い形状になるし、更にスループットが低くなる不利益がある。そこで適切な乾燥時間を求めることが必要になり、最適な乾燥時間を溶剤の揮発時のウエハＷの温度と排気流量により決定するようにしている。従って処理パラメータを決めるにあたっては、上述のようにウエハＷの温度を先に決めてもよいが、その前に排気流量（溶剤が激しく蒸発しているときの排気流量）を先に決めてもよい。
【００４９】
一方整流板３１とウエハＷとのギャップが狭いと塗布膜の液が流れやすいという現象があり、ウエハＷの周縁部の膜を平坦化するためにはある液量を周縁部に向かって流すことが必要であるが、その場合液量が少ないと平坦化を達成できず、逆に多いと周縁部が盛り上がってしまう。以上のことを踏まえ、上述の実施の形態では、先ず適切な乾燥時間を確保し、その上で整流板３１とウエハＷとのギャップを適切な位置に固定してウエハＷの周縁に向かう液量をコントロールしている。従って面内均一性の高いレジスト膜が得られ、処理パラメータを適切な値に容易決めることができる。こうして上述の実施の形態によれば、最適な処理パラメータの求め方の順序を決めていることから、試行錯誤により処理パラメータを決めていた場合に比べて、パラメータの設定作業、いわゆる条件出しが容易になり、それに費やす時間が大幅に短縮できる。
【００５０】
（具体的な装置構成の例）
次にレジスト液を塗布するための塗布ユニットの装置構成について図９及び図１０を参照しながら説明する。この塗布ユニットは、前面にウエハの搬出入口をなす開口部５１（図１０参照）が形成されたケ−ス体５２と、このケ−ス体５２の中に設けられ、Ｙ方向に間欠的に移動可能な例えばバキュ−ムチャック機能を有するウエハ保持部２３とを備えている。ウエハ保持部２３は昇降機構２３ａにより昇降軸２３ｂを介して昇降できるようになっている。この昇降機構２３ａは、モ−タＭ１により駆動されるボ−ルネジ部２４により、ガイド部２４ａにガイドされながらＹ方向に移動できる移動台２４ｂの上に配置されている。モータＭ１、ボールネジ部２４及びガイド部２４ａはＹ方向駆動機構をなすものである。 ケ−ス体５２の天板５３にはＸ方向に伸びるスリット５４が形成され（図１０に一部を示してある）、このスリット５４内には、上部が天板５３の上に突出すると共に下部の吐出孔が天板５３の下方側に位置しかつウエハＷと対向するように塗布液ノズル１が設けられている。前記塗布液ノズル２の吐出孔は、例えば１０μｍ〜２００μｍときわめて細径に形成されている。
【００５１】
天板５３の上方にはＸ方向に沿って伸びるガイド部２５が支持部２６を介して架設されており、塗布液ノズル１は移動体２１を介してこのガイド部２５に沿って移動できるように取り付けられている。前記移動体２１はＸ方向に伸びるボ−ルネジ部２２と螺合しており、モ−タＭ２によりボ−ルネジ部２２を回動させることにより、この移動体２１を介して塗布液ノズル１がＹ方向に移動できることになる。モータＭ２、ガイド部２５及びボールネジ部２２はＸ方向駆動機構をなすものである。なおウエハＷの移動領域をケ−ス体５２により囲み、ウエハＷの置かれる空間をできるだけ狭い閉じた空間とすることにより、ウエハＷにレジスト液を塗布しているときに溶剤蒸気が充満するので、塗布されたレジスト液からの溶剤の揮発を抑えることができる。この場合天板５３に温度調整手段を設けて前記空間の温度をできるだけ一定に保つようにすることが、膜厚の面内均一性を高める上で好ましい。
【００５２】
前記塗布液ノズル１をレジスト液を吐出しながらＸ方向に移動させるとウエハＷの周縁にレジスト液が付着し、また裏面にも回り込んでしまうため、これを防止するために例えばウエハＷの周縁部全体を覆うと共に塗布膜形成領域である回路形成領域に対応する箇所が開口しているマスク１４がウエハＷ上に設けられる。このマスク１４は、ウエハＷをＹ方向に移動させる移動台２４ｂに取り付けられ、例えばウエハＷの両側の外方からウエハＷの表面よりも少し高い位置まで伸び出しているマスク支持部１４ａの上に載置されている。
【００５３】
今仮にケ−ス体５２の開口部５１から見てケ−ス体５２の奥側（図１０において右側）のウエハＷの端部を前端部とすると、例えばウエハＷの前端部が塗布液ノズル１のＸ方向スキャン領域の真下に位置するようにウエハ保持部２３が位置する。そしてここからウエハ保持部２３がＹ方向に所定のピッチで間欠的に移動する。一方塗布液ノズル１はウエハＷの間欠移動のタイミングに対応してＸ方向に往復移動し、既述のようにしてレジスト液がウエハＷ上に塗布される。なおウエハＷの回路形成領域の周縁の輪郭はいわば階段状のラインになっており、マスク１４の開口部はこれに合わせた形状になっているが、例えば開口部の縁の方が前記輪郭よりも少し外側になるように形成されている。
【００５４】
ここで基板の表面に既に形成されている膜、つまりレジスト膜から見れば下地膜に凹凸がある場合には、次のようにしてもよい。図１１は、これからレジスト液が塗布されるウエハ表面に斜線領域で示されている凹部６１及び白抜き領域で示されている凸部６２とが平行状に延びて形成されている場合に、凹部６１及び凸部６２が延びている方向に対して交差する方向例えば直交する方向に塗布液ノズル１をスキャンさせる方法を示している。この方法は、例えば既述の塗布ユニットにおいて、ウエハＷがウエハ保持部２３に搬入されたときにこのウエハＷの表面を撮像するように撮像手段であるＣＣＤカメラ７を設置しておくと共に、ウエハ保持部２３を回転自在に構成し、ウエハ保持部２３に搬入されたウエハＷの表面を撮像してその撮像結果に基づいてウエハ保持部２３を回転させることにより実施される。例えば撮像された画像を前記制御部３が処理し、ウエハＷの表面の凹部６１、凸部６２が延びている方向を判断し、その延びている方向がＹ方向となるようにウエハ保持部２３を回転させると、これにより塗布液ノズル１は凹部６１、凸部６２が延びている方向と直交する方向にスキャンすることになる。この方法によれば、下地膜の膜厚変動の影響がなくなるかあるいは緩和されるのでレジスト液の平坦性が良く、結果として膜厚の面内均一性の高いレジスト膜が得られ、良好なレジストパターンが得られる。
【００５５】
またこのような効果を得る方法としては次のような方法を用いてもよい。例えばＣＣＤカメラ７で撮像した結果、図１２に示すように凹部６１及び凸部６２が存在する場合、凹部６１及び凸部６２が延びている方向を塗布液ノズル１がスキャンする方向に合わせ、図１３に示すように凹部６１においてはスキャンピッチを小さくし、また凸部６２においてはスキャンピッチを大きくする。例えば既にスキャンピッチが設定されている場合、凸部６２においてはそのスキャンピッチで塗布し、凹部６１においては設定されているスキャンピッチよりも少し小さくする。凸部６２であるか凹部６１であるかの判断は、制御部３側で基板表面の撮像画像に基づいて行われ、ウエハＷ全体について凹部６１及び凸部６２のマップが形成される。制御部３はこのマップに基づいて、予め設定されたスキャンピッチで塗布するタイミングと少し小さいスキャンピッチで塗布するタイミングとを把握する。
【００５６】
なお凹部６１及び凸部６２について既述しておくと、ウエハＷには縦横にチップが形成されていて各チップには回路が形成されている。このためチップの縦方向あるいは横方向に沿った細い幅のラインでみると、１チップに対応する領域において前記ライン上の回路パターンの平均密度は、どのチップでも同じである。従ってウエハＷ全体でみれば、前記ライン上の回路パターンの平均密度はどこでも同じになる。一方これから塗布しようとするレジストから見た下地膜においては、前記回路パターンの平均密度が高いところは凸部６２に相当し、前記回路パターンの平均密度が低いところは凹部６１に相当することになる。このため前記ライン上の１チップに対応する領域の平均の高さという概念を持ち出すと前記ライン上に沿って凹部６１あるいは凸部６２が延びていることになる。
【００５７】
次に上述の塗布ユニット及び減圧乾燥ユニットを組み込んだ塗布・現像システムの一例の概略について図１４及び図１５を参照しながら説明する。図１４及び図１５中、９はウエハカセットを搬入出するための搬入出ステ−ジであり、例えば２５枚収納されたカセットＣが例えば自動搬送ロボットにより載置される。搬入出ステ−ジ９に臨む領域にはウエハＷの受け渡しア−ム９０がＸ，Ｚ，Ｙ方向およびθ回転（鉛直軸回りの回転）自在に設けられている。更にこの受け渡しア−ム９０の奥側には、例えば搬入出ステ−ジ９から奥を見て例えば右側には塗布ユニット９２，現像ユニット９１を含むユニット群Ｕ１が配置され、受け渡しア−ム９０の左側、手前側、奥側には加熱ユニット、冷却ユニット、減圧乾燥ユニットなどが多段に重ねられ構成されたユニット群Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が夫々配置されている。また、塗布ユニット９２，現像ユニット９１とユニット群Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成されたウエハ搬送ア−ムＭＡが設けられている。但し図１４では便宜上ユニットｕ２及びウエハ搬送ア−ムＭＡは描いていない。
【００５８】
ユニット群Ｕ１，Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４を含む上述の部分をプロセスステーションブロックと呼ぶことにすると、このプロセスステーションブロックの奥側にはインタ−フェイスブロック１００を介して露光装置１０１が接続されている。インタ−フェイスブロック１００は例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成されたウエハ搬送ア−ム１０２により露光装置１０１の間でウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００５９】
この装置のウエハの流れについて説明すると、先ず外部からウエハＷが収納されたウエハカセットＣが前記搬入出ステ−ジ９に搬入され、ウエハ搬送ア−ム９０によりカセットＣ内からウエハＷが取り出され、既述のユニット群Ｕ３の棚の一つである受け渡し台を介してウエハ搬送ア−ムＭＡに受け渡される。次いでユニットＵ３群の一の棚の疎水化処理が行われた後、塗布ユニット９２にてレジスト液が塗布され、レジスト膜が形成される。レジスト膜が塗布されたウエハＷは減圧乾燥ユニットで乾燥された後、ユニット群Ｕ４のインターフェースブロック１００のウエハ搬送アーム１０２と受渡し可能なユニット群Ｕ４の冷却ユニットに搬送され、処理後にインタ−フェイスブロック１００，ウエハ搬送アーム１０２を介して露光装置１０１に送られ、ここでパタ−ンに対応するマスクを介して露光が行われる。露光処理後のウエハをウエハ搬送アーム１０２で受け取り、ユニット群Ｕ４の受け渡しユニットを介してプロセスステーションブロックのウエハ搬送アームＭＡに渡す。
【００６０】
この後ウエハＷは加熱ユニットで所定温度に加熱され、しかる後冷却ユニットで所定温度に冷却され、続いて現像ユニット９１に送られて現像処理され、レジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは搬入出ステ−ジ９上のカセットＣ内に戻される。
【００６１】
本発明においては、減圧乾燥時におけるある処理パラメータを決定するにあたり、既述のように他のパラメータを一定にした状態で当該パラメータの設定値を種々変えることによりその最適値が決定されるが、例えば物性値や既に決まったパラメータ設定値に基づいてシミュレーションにより予め最適値を予測するようにしてもよい。具体的な一例を挙げると、例えば塗布液中の溶剤が選択されれば、その物性値である蒸気圧により溶剤が激しく蒸発をし始める圧力がある程度把握されるので、これにより溶剤が激しく蒸発をし始めるまでの排気速度が予測され、更にはウエハＷの温度の初期設定値が決まる。また当該蒸気圧と、既に決まっている塗布液量および固形分濃度から溶剤蒸発時間が予測され、予測値を各パラメータの設定値を種々変える際の初期設定値とする。この場合、本例では排気速度、ウエハＷの温度、溶剤蒸発時間、ギャップの順にパラメータが決定されることとなるが、このようにして最適値を予測すれば実際の最適値を求めることが容易となり、結果としてパラメータ決定に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００６２】
本発明においては、減圧乾燥時の処理パラメータを決定する順序は、既述の順に決めるのが望ましい。しかし前記した初期設定値を予測する手法を用いる場合にシミュレーションの行い易い順にしたり、図３記載の減圧乾燥装置の構成、例えばヒータ４３の加熱能力、真空ポンプ４６の排気容量、整流板３１の昇降量などハード側の制限により各処理パラメータの選択可能な範囲が制限される場合に、選択可能な範囲の狭いもの順にするなど、処理パラメータを決定する順序を変えるようにしてもよい。このように順序を変えて処理パラメータを決定しても、パラメータの設定作業が容易となり、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
以上において本発明にて処理される基板は、ＬＣＤ基板や露光マスク用の基板であってもよいし、また塗布液としてはレジスト液に限られるものではなく、例えば層間絶縁膜用の液体、高導電性膜用の液体、強誘電体膜用の液体、銀ペーストなどであってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、塗布液の固形分濃度にかかわらず塗布液の液膜の適切な厚さが存在することに着目し、先ずこの値を見つけた上で目標膜厚が得られる塗布液の固形分濃度を求め、次いでスキャンピッチ及び塗布液ノズルからの吐出流量を求め、その後減圧乾燥の処理パラメータを求めているので、面内均一性の高い塗布膜が得られる。更に減圧乾燥の種々の処理パラメータについても最適な設定順序を見つけたことにより面内均一性の高い塗布膜が得られ、また必要な膜厚を得るためのパラメ−タの設定作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる塗布工程を示す説明図である。
【図２】塗布工程を実施する塗布ユニットの要部の概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いられる減圧乾燥ユニットを示す縦断側面図である。
【図４】減圧乾燥工程における気密容器内の圧力変化を示す特性図である。
【図５】ウエハ表面の液膜を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る処理パラメータの決定の順序を示すフロー図である。
【図７】処理パラメータの値とレジスト膜の膜厚の面内均一性との関係を示す説明図である。
【図８】ウエハ上の塗布液の線とスキャンピッチとを対応して示す説明図である。
【図９】塗布ユニットの具体的な装置構成を示す縦断側面図である。
【図１０】塗布ユニットの具体的な装置構成を示す平面図である。
【図１１】ウエハ上の下地膜の凹凸の状態と塗布液ノズルのスキャン方向を示す説明図である。
【図１２】ウエハ上の下地膜の凹凸の状態を示す説明図である。
【図１３】ウエハ上の下地膜の凹凸の状態とスキャンピッチとの関係を模式的に示す説明図である。
【図１４】本発明の塗布膜形成装置を組み込んだ塗布、現像システムを示す外観図である。
【図１５】本発明の塗布膜形成装置を組み込んだ塗布、現像システムの中を示す平面図である。
【図１６】検討している塗布液の塗布工程の動作の概略を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
ＲＥ レジスト液
１ 塗布液ノズル
１１ 薬液容器
１２ 供給制御部
１２ａ ベローズポンプ
１４ マスク
２２，２４ ボールネジ
２３ ウエハ保持台
３ 制御部
４ 減圧乾燥ユニット
４０ 気密容器
４１ 載置台
４２ 蓋体
４４ 排気管
４５ 圧力調整部
４６ 真空ポンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a coating film by applying a coating solution such as a resist solution to a substrate such as a semiconductor wafer or an LCD substrate (glass substrate for liquid crystal display) and then drying the substrate surface under reduced pressure. The present invention relates to a determination method and an apparatus for forming the coating film.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of semiconductor devices and LCDs, a resist pattern on a substrate is formed by a technique called photolithography. Conventionally, as a method for applying a resist solution to a substrate, a so-called spin coating method in which the resist solution is supplied to the central portion of the substrate and the substrate is rotated to spread the resist solution by centrifugal force and applied.
[0003]
However, in the spin coating method, when the substrate is rotated at a high speed in order to respond to the thinning of the film, the peripheral speed of the outer peripheral part becomes larger than the inner peripheral part, and the turbulence of air is generated, causing the film thickness to fluctuate. In addition, since the resist solution is diffused by blowing away from the central portion of the wafer in the peripheral direction, the amount of the resist solution that is wasted and scattered from the peripheral portion to the cup side increases. It has been pointed out that there is a problem.
[0004]
In view of such circumstances, the following method has been studied in place of the spin coating method. In this method, as shown in FIG. 16, the resist solution RE is reciprocated in the X direction while supplying the resist solution RE from the small-diameter discharge hole of the nozzle N provided above the wafer W, and the wafer W is intermittently fed in the Y direction. The resist solution is supplied to the wafer W in a so-called one-stroke manner. In this case, in order to prevent the resist solution from adhering to the periphery and back surface of the wafer W, it is preferable to cover a portion other than the circuit formation region of the wafer W with a mask. In this method, since the wafer W is not rotated, the above-described disadvantages are solved, and the application can be performed without waste. This coating method is particularly suitable when the substrate size is large, but if the drying is performed with a heating plate in the next process, the larger the substrate is affected by the in-plane temperature distribution of the heating plate. A vacuum drying process in which pressure is reduced and dried has been studied.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described scan coating method, in addition to the solid content concentration of the coating liquid, the hole diameter of the coating liquid nozzle, the discharge amount of the resist liquid, the scanning speed of the coating liquid nozzle (moving speed in the X direction), the scanning of the coating liquid nozzle Processing parameters such as pitch (intermittent movement distance) need to be set optimally, but since there are many processing parameters, which processing parameter should be set and how should it be set In the present situation, parameters are adjusted by trial and error.
[0006]
Furthermore, the reduced-pressure drying process performed after application of the resist solution reduces the pressure in the hermetic container so that the solvent volatilizes violently, for example, a pressure slightly higher than the boiling pressure, and the liquid film at the peripheral edge of the substrate is on the surface. In order to suppress curling due to tension, a rectifying plate is disposed in the vicinity of the surface of the substrate so as to face the substrate. Therefore, even in vacuum drying, there are many processing parameters such as decompression method, substrate temperature and rectifying plate height, and if processing parameters are determined in any order including the processing parameters in the previous coating process, in-plane uniformity It is unclear whether a high resist film can be obtained. For this reason, the processing parameters of a series of steps of resist coating and drying under reduced pressure are determined by trial and error, and the work is troublesome and the in-plane uniformity is high. It is difficult to obtain a coating film.
[0007]
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to obtain a coating film having high in-plane uniformity and to facilitate the setting of parameters for obtaining a required film thickness. An object of the present invention is to provide a method for determining processing parameters for film formation and a coating film forming apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In the present invention, the coating liquid nozzle is opposed to the substrate held horizontally by the substrate holding section, and the coating liquid nozzle is moved in the X direction while discharging the coating liquid from the coating liquid nozzle. The step of applying the coating liquid onto the substrate by moving the coating liquid nozzle relative to the Y direction and repeating this operation, and then the substrate in the airtight containerUsing a rectifying plate that is installed in the vicinity of the substrate surface to face itForming a coating film by drying under reduced pressure; and,In the method of determining the processing parameters,
  A coating solution in which the solid content, which is a component of the coating film, is dissolved in a solvent.By the above processIt is applied to the substrate from the coating liquid nozzle to form liquid films of various thicknesses.Depressurization in an airtight containerObtain the thickness of the liquid film with high in-plane uniformity of the coating film thickness obtained by drying, and the solid content of the coating liquid as a processing parameter so that the target film thickness can be obtained with this liquid film thickness. A step of determining the concentration;
  Using the coating liquid with the solid content concentration determined in this step, the target film thickness is formed on the substrate by changing the scan pitch, which is the relative intermittent movement distance of the substrate in the Y direction with respect to the coating liquid nozzle, and the discharge flow rate of the coating liquid nozzle. Forming a coating film, and obtaining a scan pitch and a discharge flow rate, which are processing parameters with high in-plane uniformity of the coating film thickness;
  A liquid film is formed on the substrate so that the target film thickness can be obtained with the scan pitch and flow rate already determined using the coating liquid with the solid content concentration already determined.Then, the substrate is carried into the hermetic container, and the in-plane uniformity of the coating film thickness is changed by variously changing the exhaust speed until the inside of the hermetic container is depressurized from the atmospheric atmosphere to a pressure at which the solvent violently evaporates. A process for obtaining an exhaust speed which is a high processing parameter;
Thereafter, using the processing parameters already determined, variously changing the evaporation time during which the solvent evaporates violently by adjusting the exhaust speed, and obtaining the evaporation time which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness;
Next, variously changing the gap between the substrate and the current plate, obtaining a gap that is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness, andIt is characterized by including.
[0009]
In this invention, when determining the hole diameter of the coating liquid nozzle, after obtaining a scan pitch and a discharge flow rate with high in-plane uniformity of the coating film thickness, variously changing the hole diameter of the coating liquid nozzle, A process of forming a liquid film on the substrate so as to obtain a target film thickness using the obtained processing parameters, and obtaining a hole diameter of the coating liquid nozzle, which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness. Do.
[0011]
Here, the pressure at which the solvent evaporates vigorously means that when the inside of the hermetic container is depressurized, the exhaust by the decompression exhaust means and the evaporation of the solvent balance and the inside of the hermetic container is at or near the vapor pressure of the solvent. For example, the pressure is a little larger than the boiling point of the solvent.
[0012]
  Furthermore, the process of obtaining the processing parameters during drying under reduced pressure
  A process for determining the exhaust speed, which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness, by variously changing the exhaust speed until the pressure in the airtight container is reduced from the atmospheric atmosphere to a pressure at which the solvent evaporates violently.After doing
  The inside of the hermetic container is depressurized to a pressure at which the solvent evaporates vigorously at the exhaust speed obtained in this step, and the temperature of the substrate, which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness, is obtained by varying the temperature of the substrate. Process,
  Using the processing parameters already determined, and varying the evaporation time during which the solvent evaporates violently by adjusting the exhaust speed to determine the evaporation time, which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness. You may make it.
[0013]
Note that the evaporation time may be obtained before the step of obtaining the temperature of the substrate. In this case, the process of obtaining the processing parameters at the time of drying under reduced pressure is as follows:
Variously changing the exhaust speed until the pressure in the airtight container is reduced from the atmospheric atmosphere to a pressure at which the solvent violently evaporates, and obtaining the exhaust speed, which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness;
The inside of the airtight container is depressurized to the pressure at which the solvent evaporates vigorously at the evacuation speed obtained in this step, and the evaporation time during which the solvent evaporates violently is changed by adjusting the evacuation speed to improve the in-plane uniformity of the coating film thickness. A process for determining evaporation time, which is a high processing parameter;
Thereafter, using the processing parameters already determined, variously changing the temperature of the substrate to determine the temperature of the substrate, which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness,
including.
[0015]
In addition, when the gap between the substrate and the current plate is increased while the solvent is violently evaporated, the process for obtaining the processing parameters at the time of drying under reduced pressure is the in-plane uniformity of the coating film thickness. After obtaining a high gap, the processing parameter already obtained is used, and the timing for increasing the gap is variously changed to obtain the timing which is the processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness.
[0016]
Furthermore, in the present invention, after determining the processing parameters for applying the coating liquid to the substrate and the processing parameters for drying under reduced pressure, a plurality of recesses are formed in the base film of the product substrate in the step of applying the coating liquid to the product substrate. Are formed in parallel, the direction of the product substrate may be determined so that the direction in which the recess extends and the scanning direction of the coating liquid nozzle intersect.
[0017]
Furthermore, in the present invention, after determining the processing parameters at the time of applying the coating liquid to the substrate and the processing parameters at the time of drying under reduced pressure, in the step of applying the coating liquid to the product substrate, the unevenness of the underlying film of the product substrate is determined. Depending on the position, the predetermined scan pitch may be finely adjusted.
[0018]
By determining the processing parameters as in the present invention, a result with high in-plane uniformity can be obtained with respect to the film thickness of the coating film.
[0019]
In the above, in order to obtain a certain processing parameter, for example, a parameter at the time of decompression processing, when a liquid film is formed using a processing parameter that has already been determined, the processing parameter that has already been determined here is It is a value with some width. For example, the present invention includes a case in which the scan pitch is already determined and a liquid film is formed in order to obtain a vacuum drying parameter, and the liquid film is formed at a scan pitch slightly different from the scan pitch.
[0020]
  The coating apparatus of the present invention includes a substrate holding unit that holds a substrate,
  A coating liquid nozzle that is provided facing the substrate held by the substrate holding unit and that discharges the coating liquid to the substrate;
  A coating liquid supply control unit for controlling discharge of the coating liquid from the coating liquid nozzle;
  An X direction drive mechanism for moving the coating liquid nozzle in the X direction;
  A Y-direction drive mechanism that relatively intermittently moves the substrate holding part and the coating liquid nozzle in the Y direction;
  An airtight container for drying under reduced pressure the substrate on which the liquid film of the coating liquid is formed by the coating liquid nozzle;
  Reduced pressure exhaust means for reducing the pressure in the airtight container;
  A rectifying plate provided in the airtight container so as to face the substrate in the vicinity of the substrate surface;
A storage unit for storing processing parameters when forming a liquid film of the coating liquid and processing parameters when drying under reduced pressure, and
  The liquid film is formed with the coating liquid by moving the coating liquid nozzle in the X direction while discharging the coating liquid from the coating liquid nozzle in a state where the substrate holding section is stopped, and then moving the substrate holding section and the coating liquid nozzle. It is done by moving in the Y direction relatively and repeating this operation,
  The processing parameter in the storage unit is determined by the method described above.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a method for determining processing parameters in forming a coating film according to the present invention will be described below. In this embodiment, as already described in the section of “Prior Art”, a resist solution, which is a coating solution (chemical solution), is applied to a substrate by scan coating in the manner of a single stroke, and then dried under reduced pressure to form a coating film. In the method of forming a resist film, it is clarified how to obtain an appropriate processing parameter, and the resist solution coating process and the vacuum drying process are explained first as the order of explanation. Then, a method for determining processing parameters will be described.
[0022]
(About coating process and vacuum drying process)
FIG. 1 shows a method of applying a resist solution RE, which is a coating solution, to a substrate, for example, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) W from a coating solution nozzle 1. Reference numeral 11 denotes a container that is a supply source of the coating liquid, and a resist liquid RE in which a resist component that is a solid content is dissolved in a solvent is stored in the container 11. The resist solution RE in the container 11 is supplied to the surface of the wafer W by the supply control unit 12 via the supply pipe 13 and the coating solution nozzle 1. The coating solution nozzle 1 moves from one end side to the other end side in the X direction while discharging the resist solution RE while the wafer W is stopped, and then the wafer W moves in the Y direction. Subsequently, the coating liquid nozzle 1 moves from the other end side to the one end side, and this operation is repeated. The peripheral edge of the wafer W is covered with the mask 14, and the wafer W moves in the Y direction while the resist solution RE from the coating solution nozzle 1 is supplied onto the mask 14. As a result, the resist solution RE is applied on the wafer W in the manner of one-stroke writing, more specifically, since there is the mask 14, it is applied in a state of being arranged in parallel on a straight line.
[0023]
The coating liquid supply control unit 12 includes, for example, a bellows pump 12a, a pressure detection unit 12b, a viscosity detection unit 12c, and the like. The pressure detection value of the pressure detection unit 12b is fed back to adjust the bellows pump 12a, thereby performing predetermined discharge. The coating solution is applied with pressure. Since the discharge pressure and the discharge flow rate have a unique relationship as long as the hole diameter and viscosity (solid content concentration) of the coating liquid nozzle 1 are determined, for example, the discharge flow rate and the discharge pressure for each viscosity are given to the control unit described later. If the relationship data is given and the viscosity is detected by the viscosity detector 12c, the discharge flow rate of the coating liquid can be controlled by adjusting the discharge pressure of the bellows pump 12a.
[0024]
The configuration of the coating unit that performs the coating process described above will be described in detail later. Here, the movement of the coating liquid nozzle 1 and the wafer W will be briefly described with reference to FIG. It can be moved in the X direction by rotating the ball screw portion 22 by the motor M2. The wafer W is held by the wafer holder 23 and can be moved in the Y direction by rotating the ball screw portion 24 by the motor M1. The motors M1 and M2 and the supply control unit 12 are controlled by the control unit 3. That is, the control unit 3 causes the discharge flow rate of the resist liquid RE from the coating liquid nozzle 1, the scanning speed of the coating liquid nozzle 1 (moving speed in the X direction), and the intermittent feed amount of the wafer W in the Y direction (coating liquid nozzle 1). Is controlled).
[0025]
The reduced-pressure drying process performed after application | coating of a resist liquid is implemented by the reduced-pressure drying unit 4 shown, for example in FIG. The vacuum drying unit 4 includes an airtight container 40 including a mounting table 41 on which a wafer W is mounted and a lid 42. The lid 42 transfers the wafer W between a transfer arm (not shown) and the mounting table 41. When the wafer W is carried out, it is in the ascending position, and when the wafer W is dried under reduced pressure, it is combined with a lifting mechanism (not shown) so as to be in the closed position as shown in FIG. The mounting table 41 is configured to mount the wafer W in a state of being slightly lifted from the mounting surface by the protrusion, and a substrate temperature adjusting means 43 is provided inside. In this example, the temperature adjusting means 43 is set to 18 ° C., for example, but depending on the target value of the temperature of the wafer W, for example, a heater may be used as the heating means. Further, although not shown in the mounting table 41, three support pins are provided so as to be able to protrude and retract from the mounting surface, and when supporting the wafer W with a transfer arm (not shown), these support pins are provided. As a result, the wafer W is raised.
[0026]
An exhaust pipe 44 is connected to the central portion of the lid body 42, and a pressure detection unit 301 that detects, for example, pressure in the exhaust pipe 44 from the airtight container 40 side, and a flow rate detection unit 302 that detects an exhaust flow rate. A flow rate adjusting unit 45 that adjusts the exhaust flow rate, an open / close valve V, and a vacuum pump 46 that is a decompression exhaust means are provided. Reference numeral 303 denotes a controller, and the control unit 3 outputs a set value of the exhaust flow rate to the controller 303, and the controller 303 sets the flow rate based on the set value of the exhaust flow rate from the control unit 3 and the detected flow rate value from the flow rate detection unit 302. For example, the adjusting unit 45 has a function of outputting a valve opening signal. The control unit 3 has different pressure set values when the pressure in the hermetic container 40 is reduced from atmospheric pressure to a pressure at which the solvent evaporates vigorously and thereafter, and the pressure set value is switched to the pressure detected value of the pressure detecting unit 301. Based on. It should be noted that the timing for switching the pressure set value may be switched by a timer after grasping the time in advance.
[0027]
Further, on the upper side of the mounting table 41, a size equal to or larger than the effective area of the wafer W as a substrate, for example, larger than the wafer W, so as to face the wafer W mounted on the mounting table 41. A slightly larger rectifying plate 31 is provided. In this example, the effective area of the wafer W is an area where a resist film, which is a coating film, is used, and is a device formation area. The rectifying plate 31 is supported by a plurality of support members 32 at the periphery, and these support members 32 penetrate the mounting table 41 and are attached to the lifting base 33. In addition, 33a is a bellows for preventing the decompression state in the airtight container 40 from being broken through the through hole of the support member 32.
[0028]
A ball screw portion 35 to which a guide portion 34 is screwed is disposed below the elevating base 33, and the ball screw portion 35 is rotated by a driving portion including a motor M3 and a pulley 36, whereby the guide portion 34 and the elevating base are arranged. The connecting body 37 whose both ends are pivotally supported by 33 rotates so that the rectifying plate 31 moves up and down. The heater 43, the flow rate adjusting unit 45, and the motor M3 are controlled by the control unit 3.
[0029]
In such a vacuum drying unit 4, the wafer W is mounted on the mounting table 41, the lid 42 is closed and the airtight container 40 is formed, and then the valve V is opened to evacuate the airtight container 4 under reduced pressure. The graph shown by the solid line in FIG. 4 shows the pressure change in the hermetic container 40. In this graph, the pressure is rapidly reduced until time t1, the pressure gradually decreases from time t1 to t2, and after time t2. Has a stepped curve that is rapidly depressurized. Regarding the state of each stage, the air in the hermetic container 40 is exhausted until time t1, and the solvent in the coating solution on the wafer W is evaporated from time t1 to t2. The inside of the airtight container 40 is in a state where the vapor pressure of the solvent is almost reached, and after time t2, the solvent is evaporated, and the gas remaining in the airtight container 40 is exhausted.
[0030]
Strictly speaking, the solvent is slightly evaporated even at atmospheric pressure, but when the pressure is lowered, the solvent is vaporized from the inside of the solvent at a certain pressure determined by the temperature. This state is a so-called boiling state, but in this embodiment, the solvent is evaporated in a state just before boiling, in a state slightly lower than 100 ° C. in terms of boiling water at 1 atm. This state is the “pressure at which the solvent evaporates violently” as claimed in the claims, and if the exhaust gas is exhausted too quickly, it will be in a boiling state, but the exhaust flow rate, that is, the flow rate adjusting unit 45 is adjusted to adjust the exhaust flow rate. It will be in the state just before reaching boiling by this. The value of the pressure at which the solvent evaporates violently is, for example, about 1.33 kPa (1 Torr), and the temperature of the wafer W at this time is about 18 ° C., and this state continues until time t2. As an example, about 90 liters of vapor evaporates with respect to the volume of the airtight container 40 of about 30 liters. Note that, from time t1 to time t2, the pressure in the hermetic container 40 gradually decreases with time without any particular pressure adjustment.
[0031]
Accordingly, the processing parameter at the time of drying under reduced pressure includes the exhaust speed up to time t1, that is, the time when the solvent starts to evaporate violently. Moreover, the pressure in the hermetic container 40 when the solvent is violently evaporated can be mentioned, and this is determined by the temperature of the wafer W that influences the vapor pressure. Furthermore, there is a time point t2 at which the evaporation of the solvent is completed. This can be controlled by adjusting the exhaust gas flow rate after the solvent starts to evaporate violently. Furthermore, the processing parameter includes the height of the rectifying plate 31, that is, the gap between the rectifying plate 31 and the wafer W.
[0032]
The reason why the rectifying plate 31 is provided is that the liquid film RM by the coating liquid on the wafer W is rounded to, for example, about 2 cm from the outer edge due to surface tension as shown in FIG. 5A, and the solvent evaporates as it is. Since the in-plane uniformity of the peripheral edge portion is deteriorated, the air current flowing from the center of the wafer W to the outside is formed by facing the current plate 31 directly above the wafer W to push the coating liquid outward, thereby It is intended to alleviate roundness. However, if the gap is too small, the air flow toward the outside becomes too strong as shown in FIG. 5 (b), and the peripheral edge of the liquid film rises and protrudes. Conversely, if the gap is too large, it is rounded. Need to find the right gap. In addition, even when the optimum gap is found, the swell of the peripheral portion of the liquid film cannot be avoided. For this reason, it is preferable to increase the gap when the solvent is violently evaporated, and in this case, the timing is also a processing parameter. .
[0033]
(Determination of processing parameters)
As described above, the resist solution RE is applied and dried under reduced pressure. A method for determining a processing parameter for obtaining a target film thickness set in advance in these steps will be described with reference to FIG.
[0034]
(1) First, the optimum value of the solid content (resist component) concentration of the chemical solution (resist solution) is obtained (step S1). The present inventor has found that there is an optimum value for the film thickness of the liquid film of the chemical solution regardless of the solid content concentration, and based on this fact, the solid content concentration is optimized. In this step, a chemical solution having an appropriate solid content concentration is used, and a liquid film is formed by applying the chemical solution on the wafer W at an appropriate discharge flow rate and scan pitch using the coating liquid nozzle 1 having an appropriate hole diameter, and then drying under reduced pressure. The solvent is volatilized to form a resist film as a coating film, and the in-plane uniformity of the film thickness is measured. Then, variously changing the discharge flow rate, the scan pitch, or the hole diameter of the coating liquid nozzle 1 to form liquid films with various film thicknesses, grasping the relationship between the film thickness of the liquid film and the in-plane uniformity of the film thickness, A liquid film having the best in-plane uniformity (smallest variation in film thickness) is obtained.
[0035]
For example, the scanning speed (moving speed in the X direction) of the coating liquid nozzle 1 is set to 1 m / sec. In addition, setting the solid content concentration, discharge flow rate, nozzle hole diameter, and scan pitch appropriately means setting the target film thickness that can be used in practice, and this target film thickness can be obtained by experiments to some extent. It is to set the value within a common sense range. The processing parameters used in the reduced-pressure drying process after the chemical liquid application are similarly selected from a common range, and a fixed value is used when determining the processing parameters in the chemical liquid application process. The in-plane uniformity of the film thickness is unavoidable that the film swells in the vicinity of the outer edge in the reduced-pressure drying process. For example, excluding 3 mm from the outer edge, 3σ (3σ (three times the standard deviation of the film thickness measurement data) %)), A value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the film thickness measurement data and dividing it by the average film thickness may be used.
[0036]
FIG. 7 conceptually shows the relationship between the processing parameters and the in-plane uniformity of the film thickness, and FIG. 7A shows the relationship between the thickness of the liquid film and the in-plane uniformity of the film thickness. . From this result, there exists an optimum value for the film thickness value of the liquid film, and as described above, this value does not depend on the solid content concentration of the resist liquid RE. Accordingly, the solid content concentration of the chemical solution is determined based on this film thickness value and the finally obtained resist film (after solvent evaporation) target film thickness (step S2). The target film thickness here is a target film thickness to be obtained for the product wafer W. For example, it is optimal when a resist solution RE having a solid content concentration of 10% by weight is used and the film thickness of the liquid film is 10 μm, and the film thickness of the resist film at that time is 1 μm. In this case, if the target film thickness of the resist film is 2 μm, the solid concentration may be 20% by weight, which is 10% by weight. Thus, the solid content concentration is obtained.
[0037]
(2) Next, by using the chemical liquid adjusted in step S2 and the coating liquid nozzle 1 having an appropriate nozzle diameter, the coating liquid nozzle 1 is used so that the target film thickness (target value of the film thickness after drying under reduced pressure) can be obtained. Various scan pitches and discharge flow rates are changed, and thereafter, appropriate processing parameters are set and drying is performed under reduced pressure. As shown in FIG. 7B, the in-plane uniformity of the thickness of the obtained resist film and the scan pitch are obtained. Seeking relationship with. Then, the scan pitch with the best in-plane uniformity is determined as the value of the processing parameter when the resist film having the target film thickness is formed (step S3). Note that the scan pitch is an intermittent feed amount of the coating liquid nozzle 1 in the Y direction as described above, but when viewed from the line of the resist liquid RE, the image shown in FIG. 8 is obtained.
[0038]
If the scan pitch is determined here, the total length (total extension) of the scan by the coating liquid nozzle 1 in the coating region is geometrically determined. Further, since the scanning speed of the coating liquid nozzle 1 is set in advance to, for example, 1 m / sec, if the discharge flow rate is set to a certain value, the total amount of the chemical liquid when the total extension of the coating area is scanned is determined. On the other hand, if the target film thickness, the solid content concentration of the chemical solution, and the area of the application region of the wafer W are known, the amount of the chemical solution accumulated in the application region is determined, and therefore the total amount of the chemical solution is already determined. This means that if the discharge flow rate is determined, the scan pitch is uniquely determined. In this example, the wafer W is taken as an example of the substrate, and therefore, the shape of the coating region has a stepped outer edge. For this reason, the scan pitch is calculated using a predetermined algorithm. If the substrate is a square substrate such as a glass substrate for exposure or a glass substrate for exposure mask, the calculation is simple.
[0039]
(3) Subsequently, using the chemical solution of the solid content determined in step S2, using the coating liquid nozzle 1 having various hole diameters (nozzle diameters) at the scan speed and the scan pitch and discharge flow rate determined in step S3. After applying a resist solution, drying is performed under reduced pressure by setting appropriate processing parameters, for example, the same processing parameter values as in step S3, and as shown in FIG. The relationship between in-plane uniformity and nozzle diameter is obtained. Then, the nozzle diameter having the best in-plane uniformity is determined as the value of the processing parameter when the resist film having the target film thickness is formed (step S4).
[0040]
{Circle around (4)} After the processing parameters at the time of applying the coating liquid are determined as described above, the processing parameters at the time of drying under reduced pressure are determined. The wafer W to be dried under reduced pressure is coated with a resist solution using predetermined processing parameters (solid content concentration, scan speed, scan pitch and discharge flow rate, and nozzle diameter of the coating solution nozzle 1).
[0041]
First, the exhaust speed at which the solvent begins to evaporate vigorously, that is, until the solvent begins to evaporate, is varied. FIG. 4 shows a state in which the exhaust speed is changed. When the exhaust speed is decreased from VA1 to VA2, the time point at which the solvent begins to evaporate violently is delayed. Then, the other processing parameters are fixed to appropriate values to obtain a resist film. As shown in FIG. 7D, the relationship between the in-plane uniformity of the obtained resist film thickness and the exhaust speed is obtained. Then, the exhaust speed with the best in-plane uniformity is determined as the value of the processing parameter when performing the actual processing (step S5). This processing parameter (exhaust speed) corresponds to the flow rate setting value output from the control unit 3 in this example.
[0042]
(5) Next, the exhaust speed until the solvent begins to violently evaporate is set to the exhaust speed obtained in step S5, and the temperature adjusting means 43 is controlled to change the temperature of the wafer W in various ways. FIG. 4 shows a state where the temperature of the wafer W is changed. When the temperature is lowered from T1 to T2, the vapor pressure of the solvent is lowered, so that the pressure in the hermetic container 40 is lowered. In this case, the gap between the rectifying plate 31 and the wafer W and the exhaust speed while the solvent is violently evaporating are selected so as not to deviate so much from appropriate values. Then, as shown in FIG. 7 (e), the relationship between the in-plane uniformity of the film thickness of the obtained resist film and the temperature of the wafer W is obtained, and the temperature of the wafer W having the best in-plane uniformity is determined as the actual temperature. It is determined as the value of the processing parameter when processing is performed (step S6).
[0043]
(6) Next, the processing parameters are set to the values already obtained in step S5 and step S6, and the exhaust speed during various evaporations of the solvent is varied to change the end point of the evaporation of the solvent, that is, the solvent is evaporated vigorously. Various times are changed and vacuum drying is performed. When the pressure detection value becomes a pressure at which the solvent violently evaporates, that is, near the vapor pressure of the solvent, or when a preset time has elapsed, for example, the control unit 3 has a different flow rate. The set value is output. The processing parameter obtained in this step, “time during which the solvent is violently evaporated (exhaust speed)” corresponds to this flow rate set value. FIG. 4 shows a state in which the end point of the solvent evaporation is changed by changing the exhaust speed, and the end time is delayed (the solvent evaporation time becomes longer) by lowering the exhaust speed from VB1 to VB2. . Then, as shown in FIG. 7 (f), the relationship between the in-plane uniformity of the film thickness of the obtained resist film and the solvent evaporation time is obtained, and the solvent evaporation time with the best in-plane uniformity is determined as the actual processing. It is determined as the value of the processing parameter when performing (step S7).
[0044]
(7) Next, the processing parameters are set to the values already obtained in steps S5 to S7, the gap between the current plate 31 and the wafer W is changed in various ways, and vacuum drying is performed. Then, as shown in FIG. 7G, the relationship between the in-plane uniformity of the thickness of the obtained resist film and the gap is obtained, and the best gap is determined as the value of the processing parameter when performing the actual processing. (Step S8).
[0045]
In this way, a series of processing parameters at the time of applying the coating liquid and drying under reduced pressure is determined. In the vacuum drying process, when the gap between the current plate 31 and the wafer W is increased during the evaporation of the solvent, the processing parameters already obtained are used after step S8 to change the timing for increasing the gap in various ways. A resist film is obtained. Then, the relationship between the in-plane uniformity of the film thickness of the obtained resist film and the timing is obtained, and the best timing of the in-plane uniformity is determined as the value of the processing parameter when performing actual processing. Since the pressure gradually decreases in a state where the solvent is violently evaporated, the timing for increasing the gap can be taken as a pressure value, for example.
[0046]
Here, when determining the processing parameters of the vacuum drying process, the in-plane uniformity of the film thickness is high, but if the obtained film thickness (in-plane average film thickness) deviates from the target film thickness, for example, a current plate In the case where the gap or the temperature of the wafer W is an optimum value but deviates from the target film thickness, the processing parameters in the coating process of the coating liquid, such as scanning, are set so that the resist film thickness becomes the target film thickness. Fine-tune the pitch and discharge flow rate.
[0047]
The processing parameters determined in this way are stored in the memory of the control unit 3, read out during actual processing, and the apparatus is controlled based on the value. The solid content concentration of the chemical solution may be mixed manually by the operator. For example, when the concentration of the chemical solution is adjusted on the application unit side, the solid content concentration is also stored in the memory.
(Effect of embodiment)
According to the above-described embodiment, paying attention to the presence of an appropriate thickness of the resist solution liquid film regardless of the solid content concentration of the resist solution, the target film thickness can be obtained after finding this value first. Since the solid content concentration of the resist solution is obtained and then the processing parameters are determined in the order described above, a resist film with high in-plane uniformity can be obtained. Specifically, in-plane uniformity as high as ± 0.9% was obtained.
[0048]
Then, the drying time of the solvent is determined as a processing parameter when performing vacuum drying, and then the gap between the current plate 31 and the wafer W is determined. If the drying time of the solvent is too short, the resulting resist film looks like a combination of FIGS. 5 (a) and 5 (b). In other words, the wafer W is rounded from the position of about 30 mm from the periphery to the periphery and sharply raised at a position from the periphery to about 1 to 2 mm inside. Therefore, it is necessary to prevent the drying time of the solvent from becoming too short. On the other hand, if the drying time of the solvent is too long, the peripheral portion has a shape close to that shown in FIG. 5B, and the throughput is further reduced. There are disadvantages. Therefore, it is necessary to obtain an appropriate drying time, and the optimum drying time is determined by the temperature of the wafer W and the exhaust flow rate when the solvent is volatilized. Therefore, when determining the processing parameters, the temperature of the wafer W may be determined first as described above, but before that, the exhaust flow rate (exhaust flow rate when the solvent is violently evaporated) may be determined first. .
[0049]
On the other hand, if the gap between the rectifying plate 31 and the wafer W is narrow, there is a phenomenon that the liquid of the coating film flows easily. In order to flatten the film on the peripheral edge of the wafer W, a certain amount of liquid flows toward the peripheral edge. However, in that case, if the amount of liquid is small, flattening cannot be achieved, and conversely if the amount is large, the peripheral edge is raised. Based on the above, in the above-described embodiment, first, an appropriate drying time is ensured, and then the gap between the rectifying plate 31 and the wafer W is fixed at an appropriate position, and the liquid amount toward the periphery of the wafer W is reached. Is controlling. Therefore, a resist film with high in-plane uniformity can be obtained, and the processing parameters can be easily determined to appropriate values. In this way, according to the above-described embodiment, since the order of obtaining the optimum processing parameters is determined, parameter setting work, so-called condition determination, is easier than when processing parameters are determined by trial and error. And the time spent on it can be greatly reduced.
[0050]
(Specific device configuration example)
Next, an apparatus configuration of a coating unit for coating a resist solution will be described with reference to FIGS. This coating unit is provided in a case body 52 having an opening 51 (see FIG. 10) which forms a wafer carry-in / out opening on the front surface, and is provided in the case body 52 and intermittently in the Y direction. For example, a movable wafer holding unit 23 having a vacuum chuck function is provided. The wafer holder 23 can be moved up and down by a lifting mechanism 23a via a lifting shaft 23b. The elevating mechanism 23a is disposed on a movable table 24b that can move in the Y direction while being guided by the guide portion 24a by a ball screw portion 24 driven by a motor M1. The motor M1, the ball screw part 24, and the guide part 24a constitute a Y-direction drive mechanism. A slit 54 extending in the X direction is formed in the top plate 53 of the case body 52 (a part of which is shown in FIG. 10), and an upper portion projects above the top plate 53 in the slit 54. The coating liquid nozzle 1 is provided so that the lower discharge hole is positioned below the top plate 53 and faces the wafer W. The discharge hole of the coating liquid nozzle 2 is formed with a very small diameter of, for example, 10 μm to 200 μm.
[0051]
A guide portion 25 extending along the X direction is installed above the top plate 53 via a support portion 26 so that the coating liquid nozzle 1 can move along the guide portion 25 via the moving body 21. It is attached. The moving body 21 is screwed with a ball screw portion 22 extending in the X direction. When the ball screw portion 22 is rotated by the motor M2, the coating liquid nozzle 1 is moved through the moving body 21. It can move in the Y direction. The motor M2, the guide part 25, and the ball screw part 22 constitute an X-direction drive mechanism. Since the moving area of the wafer W is surrounded by the case body 52 and the space where the wafer W is placed is made as narrow as possible, the solvent vapor is filled when the resist solution is applied to the wafer W. The evaporation of the solvent from the applied resist solution can be suppressed. In this case, it is preferable to provide temperature adjustment means on the top plate 53 so as to keep the temperature of the space as constant as possible in order to increase the in-plane uniformity of the film thickness.
[0052]
If the coating solution nozzle 1 is moved in the X direction while discharging the resist solution, the resist solution adheres to the periphery of the wafer W and also wraps around the back surface. To prevent this, for example, the periphery of the wafer W A mask 14 is provided on the wafer W so as to cover the entire portion and open in a portion corresponding to a circuit formation region which is a coating film formation region. The mask 14 is attached to a moving table 24b that moves the wafer W in the Y direction. For example, the mask 14 is on a mask support portion 14a that extends from the outside on both sides of the wafer W to a position slightly higher than the surface of the wafer W. It is placed.
[0053]
Assuming that the end of the wafer W on the back side (right side in FIG. 10) of the case body 52 when viewed from the opening 51 of the case body 52 is the front end, for example, the front end of the wafer W is the coating liquid nozzle. The wafer holding unit 23 is positioned so as to be directly below the X-direction scan area of 1. From here, the wafer holder 23 moves intermittently at a predetermined pitch in the Y direction. On the other hand, the coating solution nozzle 1 reciprocates in the X direction in response to the intermittent movement timing of the wafer W, and the resist solution is applied onto the wafer W as described above. The outline of the peripheral edge of the circuit formation region of the wafer W is a so-called step-like line, and the opening of the mask 14 has a shape corresponding to this, but for example, the edge of the opening is more than the outline. Is formed to be slightly outside.
[0054]
Here, in the case where the film already formed on the surface of the substrate, that is, the base film is uneven as viewed from the resist film, the following may be performed. FIG. 11 shows a case where a concave portion 61 indicated by a hatched area and a convex portion 62 indicated by a white area are formed in parallel on the wafer surface to be coated with a resist solution. A method is shown in which the coating liquid nozzle 1 is scanned in a direction that intersects with the direction in which 61 and the protrusion 62 extend, for example, in a direction that is orthogonal. In this method, for example, in the above-described coating unit, a CCD camera 7 as an imaging unit is installed so as to image the surface of the wafer W when the wafer W is carried into the wafer holder 23, and the wafer The holding unit 23 is configured to be rotatable, and the surface of the wafer W carried into the wafer holding unit 23 is imaged, and the wafer holding unit 23 is rotated based on the imaging result. For example, the control unit 3 processes the captured image, determines the direction in which the concave portion 61 and the convex portion 62 on the surface of the wafer W extend, and the wafer holding portion 23 so that the extending direction becomes the Y direction. As a result, the coating solution nozzle 1 scans in a direction orthogonal to the direction in which the concave portion 61 and the convex portion 62 extend. According to this method, the influence of the film thickness fluctuation of the underlying film is eliminated or alleviated, so that the flatness of the resist solution is good, and as a result, a resist film having a high in-plane film thickness uniformity can be obtained. A pattern is obtained.
[0055]
In addition, as a method for obtaining such an effect, the following method may be used. For example, when the concave portion 61 and the convex portion 62 exist as shown in FIG. 12 as a result of imaging with the CCD camera 7, the direction in which the concave portion 61 and the convex portion 62 extend is aligned with the scanning direction of the coating liquid nozzle 1. As shown in FIG. 13, the scan pitch is reduced in the concave portion 61, and the scan pitch is increased in the convex portion 62. For example, when the scan pitch is already set, the projection 62 is applied at the scan pitch, and the recess 61 is made slightly smaller than the set scan pitch. The determination of whether it is the convex portion 62 or the concave portion 61 is made on the basis of the captured image of the substrate surface on the control unit 3 side, and a map of the concave portion 61 and the convex portion 62 is formed for the entire wafer W. Based on this map, the control unit 3 grasps the application timing at a preset scan pitch and the application timing at a slightly smaller scan pitch.
[0056]
Note that the concave portion 61 and the convex portion 62 are already described. The wafer W is formed with chips vertically and horizontally, and a circuit is formed on each chip. For this reason, in the case of a thin line along the vertical or horizontal direction of the chip, the average density of the circuit pattern on the line in the area corresponding to one chip is the same for any chip. Therefore, when viewed on the entire wafer W, the average density of the circuit patterns on the line is the same everywhere. On the other hand, in the base film as seen from the resist to be applied, the portion where the average density of the circuit pattern is high corresponds to the convex portion 62, and the portion where the average density of the circuit pattern is low corresponds to the concave portion 61. . For this reason, when the concept of the average height of the area corresponding to one chip on the line is brought out, the concave portion 61 or the convex portion 62 extends along the line.
[0057]
Next, an outline of an example of a coating / developing system incorporating the above-described coating unit and reduced-pressure drying unit will be described with reference to FIGS. 14 and 15, reference numeral 9 denotes a loading / unloading stage for loading / unloading wafer cassettes. For example, 25 cassettes C are loaded by, for example, an automatic transfer robot. In a region facing the loading / unloading stage 9, a transfer arm 90 for the wafer W is provided in the X, Z, Y directions and θ rotation (rotation about the vertical axis). Further, a unit group U1 including a coating unit 92 and a developing unit 91 is disposed on the back side of the delivery arm 90, for example, on the right side when viewed from the carry-in / out stage 9, and the delivery arm 90 is disposed. On the left side, near side, and back side, unit groups U2, U3, and U4 each including a heating unit, a cooling unit, a reduced pressure drying unit, and the like are arranged in multiple stages. Further, for transferring the wafer W between the coating unit 92, the developing unit 91 and the unit groups U2, U3, U4, for example, it is configured to be movable up and down, movable left and right, front and rear, and rotatable about a vertical axis. A wafer transfer arm MA is provided. However, in FIG. 14, the unit u2 and the wafer transfer arm MA are not drawn for convenience.
[0058]
If the above-mentioned part including the unit groups U1, U2, U3, U4 is called a process station block, an exposure apparatus 101 is connected to the back side of the process station block via an interface block 100. The interface block 100 transfers wafers W between exposure apparatuses 101 by a wafer transfer arm 102 configured to be movable up and down, to the left and right, to the front and rear, and to be rotatable about a vertical axis.
[0059]
The flow of wafers in this apparatus will be described. First, the wafer cassette C in which the wafers W are stored from outside is loaded into the loading / unloading stage 9, and the wafers W are taken out from the cassette C by the wafer transfer arm 90. Then, the wafer is transferred to the wafer transfer arm MA via the transfer table which is one of the shelves of the unit group U3. Next, after a hydrophobic treatment is performed on one shelf of the unit U3 group, a resist solution is applied by the application unit 92 to form a resist film. The wafer W coated with the resist film is dried by a reduced pressure drying unit, and then transferred to the wafer transfer arm 102 of the interface block 100 of the unit group U4 and the cooling unit of the unit group U4 that can be transferred. 100, the wafer is transferred to the exposure apparatus 101 via the wafer transfer arm 102, where exposure is performed via a mask corresponding to the pattern. The wafer after exposure processing is received by the wafer transfer arm 102 and transferred to the wafer transfer arm MA of the process station block via the transfer unit of the unit group U4.
[0060]
Thereafter, the wafer W is heated to a predetermined temperature by the heating unit, and then cooled to the predetermined temperature by the cooling unit, and then sent to the developing unit 91 for development processing to form a resist mask. Thereafter, the wafer W is returned to the cassette C on the carry-in / out stage 9.
[0061]
In the present invention, in determining a certain processing parameter at the time of drying under reduced pressure, the optimum value is determined by variously changing the setting value of the parameter in a state where other parameters are constant as described above. For example, the optimum value may be predicted in advance by simulation based on the physical property value or the already determined parameter setting value. For example, if a solvent in the coating liquid is selected, the pressure at which the solvent starts to violently evaporate can be grasped to some extent by the vapor pressure, which is the physical property value. The evacuation speed until the start of the process is predicted, and the initial setting value of the temperature of the wafer W is determined. Further, the solvent evaporation time is predicted from the vapor pressure, the predetermined coating liquid amount and the solid content concentration, and the predicted value is set as an initial set value when various parameter set values are changed. In this case, in this example, the parameters are determined in the order of the exhaust speed, the temperature of the wafer W, the solvent evaporation time, and the gap. If the optimum value is predicted in this way, the actual optimum value can be easily obtained. As a result, the time required for parameter determination can be shortened.
[0062]
In the present invention, it is desirable to determine the order in which the processing parameters at the time of drying under reduced pressure are determined. However, when using the above-described method for predicting the initial set value, the simulation is performed in the order in which the simulation is easy to perform, or the configuration of the vacuum drying apparatus shown in FIG. When the selectable range of each processing parameter is limited due to hardware restrictions such as the amount of elevation, the order of determining the processing parameter may be changed, for example, in order of decreasing selection range. Even if the processing parameters are determined by changing the order in this way, the parameter setting operation is facilitated, and the same effect as in the above case can be obtained.
[0063]
In the above, the substrate to be processed in the present invention may be an LCD substrate or an exposure mask substrate, and the coating solution is not limited to a resist solution. It may be a liquid for a conductive film, a liquid for a ferroelectric film, a silver paste, or the like.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention, attention is paid to the fact that there is an appropriate thickness of the liquid film of the coating liquid regardless of the solid content concentration of the coating liquid. Since the solid content concentration is obtained, then the scan pitch and the discharge flow rate from the coating liquid nozzle are obtained, and then the processing parameters for drying under reduced pressure are obtained, a coating film with high in-plane uniformity can be obtained. Furthermore, a coating film with high in-plane uniformity can be obtained by finding an optimal setting order for various processing parameters for drying under reduced pressure, and parameter setting work for obtaining a required film thickness is easy. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a coating process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of a main part of a coating unit that performs a coating process.
FIG. 3 is a longitudinal side view showing a vacuum drying unit used in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in pressure in an airtight container in a vacuum drying process.
FIG. 5 is a side view showing a liquid film on the wafer surface.
FIG. 6 is a flowchart showing an order of determining processing parameters according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a value of a processing parameter and in-plane uniformity of a resist film thickness.
FIG. 8 is an explanatory view showing a line of a coating liquid on a wafer and a scan pitch correspondingly.
FIG. 9 is a longitudinal side view showing a specific device configuration of the coating unit.
FIG. 10 is a plan view showing a specific device configuration of a coating unit.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the uneven state of the base film on the wafer and the scanning direction of the coating liquid nozzle.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state of unevenness of a base film on a wafer.
FIG. 13 is an explanatory view schematically showing the relationship between the unevenness state of the underlying film on the wafer and the scan pitch.
FIG. 14 is an external view showing a coating and developing system incorporating the coating film forming apparatus of the present invention.
FIG. 15 is a plan view showing the inside of a coating and developing system incorporating the coating film forming apparatus of the present invention.
FIG. 16 is a plan view showing an outline of an operation of a coating liquid coating process under consideration;
[Explanation of symbols]
W Semiconductor wafer
RE resist solution
1 Coating liquid nozzle
11 Chemical container
12 Supply control unit
12a Bellows pump
14 Mask
22, 24 Ball screw
23 Wafer holder
3 Control unit
4 Vacuum drying unit
40 airtight container
41 mounting table
42 Lid
44 exhaust pipe
45 Pressure adjuster
46 Vacuum pump

Claims (11)

基板保持部に水平に保持された基板に塗布液ノズルを対向させ、この塗布液ノズルから塗布液を吐出させながら塗布液ノズルをＸ方向に移動させ、その後基板保持部に対して塗布液ノズルをＹ方向に相対的に移動させ、この動作を繰り返すことにより塗布液を基板に塗布する工程と、次いで基板を気密容器内に搬入し、基板表面の近傍にてこれと対向するように設けられた整流板を用いて減圧乾燥を行って塗布膜を形成する工程と、を行うにあたり、処理パラメータを決定する方法において、
塗布膜の成分である固形分を溶剤に溶解した塗布液を前記工程により塗布液ノズルから基板に塗布して種々の厚さの液膜を形成し、この液膜を気密容器内にて減圧乾燥して得られた塗布膜の膜厚の面内均一性の高い液膜の厚さを求め、この液膜の厚さで目標膜厚が得られるように処理パラメータである塗布液の固形分濃度を求める工程と、
この工程で決めた固形分濃度の塗布液を用い、塗布液ノズルに対する基板のＹ方向の相対的間欠的移動距離であるスキャンピッチ及び塗布液ノズルの吐出流量を種々変えて基板上に目標膜厚の塗布膜を形成し、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータであるスキャンピッチ及び吐出流量を求める工程と、
既に求めた固形分濃度の塗布液を用い、既に求めたスキャンピッチ及び流量で目標膜厚が得られるように基板上に液膜を形成して当該基板を前記気密容器内に搬入し、この気密容器内を大気雰囲気から溶剤が激しく蒸発する圧力に減圧するまでの排気速度を種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである排気速度を求める工程と、
その後、既に求めた処理パラメータを用い、溶剤が激しく蒸発する蒸発時間を排気速度の調整により種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである蒸発時間を求める工程と、
次に基板と前記整流板との間のギャップを種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータであるギャップを求める工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成の処理パラメータの決定方法。The coating liquid nozzle is made to face the substrate held horizontally by the substrate holding section, and the coating liquid nozzle is moved in the X direction while discharging the coating liquid from the coating liquid nozzle, and then the coating liquid nozzle is moved to the substrate holding section. A process of applying the coating liquid to the substrate by moving it relatively in the Y direction and repeating this operation, and then carrying the substrate into the hermetic container so as to face it in the vicinity of the substrate surface. forming a coating film drying under reduced pressure by using a rectifying plate, carrying out the a method for determining the process parameters,
The coating solution in which the solid content, which is a component of the coating film, is dissolved in a solvent is applied to the substrate from the coating liquid nozzle by the above process to form liquid films of various thicknesses, and this liquid film is dried under reduced pressure in an airtight container. The film thickness of the coating film obtained in this way is determined to obtain the thickness of the liquid film with high in-plane uniformity, and the solid content concentration of the coating liquid is a processing parameter so that the target film thickness can be obtained with this liquid film thickness. The process of seeking
Using the coating liquid with the solid content concentration determined in this step, the target film thickness is formed on the substrate by changing the scan pitch, which is the relative intermittent movement distance of the substrate in the Y direction with respect to the coating liquid nozzle, and the discharge flow rate of the coating liquid nozzle. Forming a coating film, and obtaining a scan pitch and a discharge flow rate, which are processing parameters with high in-plane uniformity of the coating film thickness;
Using the coating solution having the solid content concentration already determined, a liquid film is formed on the substrate so that the target film thickness can be obtained with the already obtained scan pitch and flow rate, and the substrate is carried into the hermetic container. Variously changing the exhaust speed until the pressure in the container is reduced from the atmospheric atmosphere to a pressure at which the solvent violently evaporates, and obtaining the exhaust speed which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness;
Thereafter, using the processing parameters already determined, variously changing the evaporation time during which the solvent evaporates violently by adjusting the exhaust speed, and obtaining the evaporation time which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness;
Next, variously changing the gap between the substrate and the rectifying plate to obtain a gap which is a processing parameter having high in-plane uniformity of the coating film thickness, and forming a coating film characterized by comprising: How to determine processing parameters. 塗布膜の膜厚の面内均一性の高いスキャンピッチ及び吐出流量を求めた後、塗布液ノズルの穴径を種々変え、既に求めた処理パラメータを用いて目標膜厚が得られるように基板上に液膜を形成し、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである塗布液ノズルの穴径を求める工程を行うことを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成の処理パラメータの決定方法。  After obtaining the scan pitch and discharge flow rate with high in-plane uniformity of the coating film thickness, the hole diameter of the coating solution nozzle is changed variously on the substrate so that the target film thickness can be obtained using the processing parameters already obtained. 2. A process parameter for forming a coating film according to claim 1, further comprising the step of forming a liquid film on the substrate and obtaining a hole diameter of the coating liquid nozzle, which is a processing parameter having a high in-plane uniformity of the coating film thickness. How to determine. 既に求めた処理パラメータを用い、減圧雰囲気下で前記気密容器内の基板の温度を種々変えて塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである基板の温度を求める工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の塗布膜形成の処理パラメータの決定方法。Using the processing parameters that have already been obtained, and variously changing the temperature of the substrate in the hermetic container in a reduced-pressure atmosphere to obtain the temperature of the substrate, which is a processing parameter with high in-plane uniformity of the coating film thickness. 3. The method for determining a processing parameter for forming a coating film according to claim 1 or 2. 減圧乾燥時において前記基板の温度を求める工程は、
既に求めた排気速度で大気雰囲気から溶剤が激しく蒸発する圧力まで気密容器内を減圧し、基板の温度を種々変えて塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである基板の温度を求める工程であり、
この工程の後、既に求めた処理パラメータを用い、溶剤が激しく蒸発する圧力まで気密容器内を減圧し、溶剤が激しく蒸発する蒸発時間を排気速度の調整により種々変えて、塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータである蒸発時間を求める工程を行うことを特徴とする請求項３記載の塗布膜形成の処理パラメータの決定方法。 The step of obtaining the temperature of the substrate at the time of drying under reduced pressure,
The pressure inside the hermetic container is reduced from the atmospheric atmosphere to the pressure at which the solvent evaporates vigorously at the pumping speed already determined , and the temperature of the substrate, which is a processing parameter with high in-plane uniformity of coating film thickness, is varied by changing the temperature of the substrate It is a process of finding,
After this step, using the processing parameters that have already been obtained, the inside of the hermetic vessel is depressurized to a pressure at which the solvent evaporates vigorously, and the evaporation time during which the solvent evaporates vigorously is changed by adjusting the exhaust speed to change the film thickness of the coating film. 4. The method for determining a processing parameter for forming a coating film according to claim 3 , wherein a step of obtaining an evaporation time which is a processing parameter having high in-plane uniformity is performed. 減圧乾燥時において前記基板の温度を求める工程は、前記蒸発時間を求める工程と前記ギャップを求める工程との間に行われることを特徴とする請求項３記載の塗布膜形成の処理パラメータの決定方法。 4. The method for determining a processing parameter for forming a coating film according to claim 3, wherein the step of obtaining the temperature of the substrate during drying under reduced pressure is performed between the step of obtaining the evaporation time and the step of obtaining the gap. . 減圧乾燥は、溶剤が激しく蒸発している間に基板と前記整流板との間のギャップを大きくする工程を含み、
減圧乾燥時の処理パラメータを求める工程は、塗布膜の膜厚の面内均一性の高いギャップを求めた後、既に求めた処理パラメータを用い、前記ギャップを大きくするタイミングを種々変えて塗布膜の膜厚の面内均一性の高い処理パラメータであるタイミングを求める工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の塗布膜形成の処理パラメータの決定方法。Vacuum drying includes the step of increasing the gap between the substrate and the current plate while the solvent is violently evaporating,
In the process of obtaining the processing parameters at the time of drying under reduced pressure, after obtaining a gap having a high in-plane uniformity of the coating film thickness, the processing parameters of the coating film are changed by using the obtained processing parameters and changing the timing for increasing the gap in various ways. 6. The method for determining a processing parameter for forming a coating film according to claim 1 , further comprising a step of obtaining a timing which is a processing parameter having a high in-plane uniformity of film thickness. 基板に対する塗布液の塗布時の処理パラメータ及び減圧乾燥時の処理パラメータを決定した後、製品基板に対して塗布液の塗布を行う工程において、製品基板の下地膜に複数の凹部が平行状に形成されているときには、前記凹部が延びる方向と塗布液ノズルのスキャン方向とが交差するように製品基板の向きを決めることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の塗布膜形成の処理パラメータの決定方法。After determining the processing parameters when applying the coating liquid to the substrate and the processing parameters when drying under reduced pressure, a plurality of recesses are formed in parallel on the base film of the product substrate in the process of applying the coating liquid to the product substrate. It is when it is in the coating film formed of any one of claims 1 to 6 to a direction in which the recess extends and the scanning direction of the coating solution nozzle is characterized in that the orienting of the product substrate so as to intersect How to determine the processing parameters. 基板に対する塗布液の塗布時の処理パラメータ及び減圧乾燥時の処理パラメータを決定した後、製品基板に対して塗布液の塗布を行う工程において、製品基板の下地膜の凹凸の位置に応じて、既に決めたスキャンピッチを微調整することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の塗布膜形成の処理パラメータの決定方法。After determining the processing parameters for applying the coating liquid to the substrate and the processing parameters for drying under reduced pressure, in the step of applying the coating liquid to the product substrate, depending on the position of the unevenness of the base film on the product substrate, method of determining the processing parameter of the coating film formed of any one of claims 1 to 7, characterized in that fine adjustment of the decided scan pitch. 基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板と対向して設けられ、当該基板に塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
この塗布液ノズルからの塗布液の吐出を制御する塗布液供給制御部と、
前記塗布液ノズルをＸ方向に移動させるＸ方向駆動機構と、
前記基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に間欠的に移動させるＹ方向駆動機構と、
前記塗布液ノズルにより塗布液の液膜が形成された基板を減圧乾燥するための気密容器と、
この気密容器内を減圧排気する減圧排気手段と、
前記気密容器内にて基板表面の近傍にて基板と対向するように設けられた整流板と、
塗布液の液膜を形成するときの処理パラメータ及び減圧乾燥するときの処理パラメータを記憶する記憶部と、を備え、
塗布液による液膜の形成は、前記基板保持部を停止させた状態で塗布液ノズルから塗布液を吐出させながら当該塗布液ノズルをＸ方向に移動させ、その後基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に移動させ、この動作を繰り返すことにより行われ、
記憶部内の処理パラメータは、請求項１または２の方法により決定されたものであることを特徴とする塗布膜形成装置。A substrate holder for holding the substrate;
A coating liquid nozzle that is provided facing the substrate held by the substrate holding unit and that discharges the coating liquid to the substrate;
A coating liquid supply control unit for controlling discharge of the coating liquid from the coating liquid nozzle;
An X direction drive mechanism for moving the coating liquid nozzle in the X direction;
A Y-direction drive mechanism that relatively intermittently moves the substrate holding part and the coating liquid nozzle in the Y direction;
An airtight container for drying under reduced pressure the substrate on which the liquid film of the coating liquid is formed by the coating liquid nozzle;
Reduced pressure exhaust means for reducing the pressure in the airtight container;
A rectifying plate provided in the airtight container so as to face the substrate in the vicinity of the substrate surface;
A storage unit for storing processing parameters when forming a liquid film of the coating liquid and processing parameters when drying under reduced pressure, and
The liquid film is formed with the coating liquid by moving the coating liquid nozzle in the X direction while discharging the coating liquid from the coating liquid nozzle in a state where the substrate holding section is stopped, and then moving the substrate holding section and the coating liquid nozzle. It is done by moving in the Y direction relatively and repeating this operation,
3. The coating film forming apparatus according to claim 1 , wherein the processing parameter in the storage unit is determined by the method of claim 1 or 2 . 前記気密容器内には、基板の温度を調整するための温度調整手段が設けられ、
記憶部内の処理パラメータは、請求項３ないし５のいずれか一つの方法により決定されたものであることを特徴とする請求項９記載の塗布膜形成装置。In the airtight container, a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the substrate is provided,
10. The coating film forming apparatus according to claim 9 , wherein the processing parameter in the storage unit is determined by the method according to any one of claims 3 to 5 . 整流板を昇降する手段を備えると共に、前記整流板は、溶剤が激しく蒸発している間に上昇され、
また前記記憶部内には、請求項６の方法により決定された処理パラメータの一つである整流板を上昇させるタイミングが記憶されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の塗布膜形成装置。Means for raising and lowering the current plate, and the current plate is raised while the solvent is violently evaporating;
11. The coating film formation according to claim 9, wherein a timing for raising the current plate, which is one of the processing parameters determined by the method according to claim 6 , is stored in the storage unit. apparatus.
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