JP4531661B2

JP4531661B2 - 基板の処理方法及び基板の処理装置

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Publication number: JP4531661B2
Application number: JP2005246453A
Authority: JP
Inventors: 浩新屋; 正一寺田; 剛資水野; 幸浩若元
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Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2025-08-26
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Description

本発明は，塗布膜が形成された基板の処理方法とその処理装置に関する。

例えばフォトリソグラフィー技術を用いた半導体装置の製造プロセスでは，絶縁膜を形成する処理や，レジスト膜を形成する処理が行われる。これらの処理は，一般的に液状の膜材料からなる塗布液を基板上に塗布し，その後，塗布膜中の溶剤を揮発させて乾燥させることにより行われる。

複雑な多層配線構造を有する半導体装置の製造工程では，パターンが形成された凹凸のある下地膜上に塗布液が塗布される。この場合，例えば図１０に示すように基板Ｗ上の溝のある部分に，塗布液が流れ込むので，その溝のある部分の膜厚が薄くなり，塗布膜Ｒの上面に凹凸ができる。また，例えばＳＯＧ膜やＳＯＤ膜のように，基板を回転させながら塗布液を塗布する場合には，遠心力の強い基板周縁付近の膜が中央部付近に比べて盛り上がる。塗布膜Ｒが乾燥される際には，溶剤の揮発により塗布膜Ｒが収縮するが，溝のある部分と溝のない部分でその収縮率が異なるため，これによっても塗布膜Ｒの上面に凹凸が形成される。

このように塗布膜の上面に凹凸が形成されると，例えば露光時のフォーカスが部分的に合わず，塗布膜に形成されるパターンの線幅にばらつきが生じる。また，エッチング時には，塗布膜の上面の盛り上がった部分と凹んだ部分で，エッチングにより形成される溝の深さが異なるため，例えば溝に埋設される金属配線の長さが不揃いになり，電気抵抗が不均一になって，適正な半導体装置が製造されない。

塗布膜の平坦化を図るため，例えば絶縁膜の場合には，ＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術により，膜形成後に塗布膜の表面を研磨する処理が行われている。しかしながら，この場合には，ＣＭＰ処理のための多大な時間を要し，スループットが低下する。また，ＣＭＰ装置も必要になり，その分コストも高くなる。

上述のＣＭＰ技術以外にも，塗布膜をローラによって平坦化する平坦化技術（例えば，特許文献１参照。）や，塗布膜上に薄いフィルムを敷設して加圧する平坦化技術（例えば，特許文献２参照。）などの他の平坦化方法も提案されているが，いずれも十分な平坦性を得るまでには至っていない。

特開２０００−３１１３８号公報特開平９−２７４９５号公報

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，基板上に塗布された塗布膜を十分に平坦化することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は，塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板を処理する方法であって，基板上の塗布膜中の溶剤を揮発させて，塗布膜を乾燥させる乾燥工程と，前記乾燥工程中に，下面が平坦な押圧部材により，塗布膜の上面を断続的に押圧する押圧工程と，を有することを特徴とする。

本発明によれば，塗布膜の乾燥工程中に，押圧部材により塗布膜の上面を断続的に押圧するので，塗布膜が乾燥する前に複数回にわたり塗布膜の上面を十分に平坦化できる。また，乾燥中に断続的に押圧されるので，乾燥中に塗布膜の収縮によりできる凹凸もその段差が小さい段階で均すことができる。この結果，従来よりも平坦性の高い塗布膜を形成できる。

別の観点による本発明は，塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板を処理する方法であって，基板上の塗布膜中の溶剤を揮発させて，塗布膜を乾燥させる乾燥工程と，前記乾燥工程中に，押圧部材により，塗布膜の上面を断続的に押圧する押圧工程と，を有し，前記押圧工程は，下側に突出した頂部を下面に有する押圧部材により，塗布膜の上面を押圧し，その後，下面が平坦な押圧部材により，塗布膜の上面を押圧することを特徴とする。

前記押圧工程では，前記頂部の高さが異なる複数の押圧部材が用いられ，頂部がより高い押圧部材から順に塗布膜の上面を押圧し，最後に下面が平坦な押圧部材により塗布膜の上面を押圧してもよい。

前記塗布膜の乾燥度合が６０％〜８０％のときに，前記押圧工程を行ってもよい。

前記乾燥工程では，基板を加熱してもよい。この基板の加熱では，加熱温度を段階的に上げてもよい。また，加熱温度は，基板上の塗布膜が押圧されているときに上げてもよい。

前記基板の加熱中に，基板の周辺雰囲気に塗布膜の溶剤蒸気を供給してもよい。また，基板の周辺雰囲気を排気してもよい。

前記乾燥工程では，基板の周辺を減圧してもよい。この基板の周辺の減圧では，減圧度を段階的に上げてもよい。減圧度は，基板上の塗布膜が押圧されているときに上げてもよい。

別の観点による本発明は，塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板の処理装置であって，処理容器内で基板を保持する保持部材と，前記保持部材に保持された基板を加熱する加熱部材と，下面が平坦に形成され，基板上の塗布膜を上方から押圧する押圧部材と，前記加熱部材により加熱されている基板の塗布膜の上面を前記押圧部材により断続的に押圧するように，前記加熱部材と押圧部材の動作を制御する制御部と，を有することを特徴とする。

また，別の観点による本発明は，塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板の処理装置であって，処理容器内で基板を保持する保持部材と，前記保持部材に保持された基板を加熱する加熱部材と，前記基板上の塗布膜を上方から押圧する複数の押圧部材と，前記加熱部材により加熱されている基板の塗布膜の上面を前記押圧部材により断続的に押圧するように，前記加熱部材と押圧部材の動作を制御する制御部と，を有し，前記複数の押圧部材は，下側に突出した頂部を下面に有する押圧部材と，下面が平坦な押圧部材からなり，前記制御部の制御により，前記頂部を有する押圧部材により基板の塗布膜の上面を押圧した後，前記下面が平坦な押圧部材により前記塗布膜の上面を押圧することを特徴とする。

前記基板の処理装置は，前記処理容器内の雰囲気を排気する排気部を有していてもよく，また，前記処理容器内を減圧する減圧装置を有していてもよい。

別の観点による本発明は，塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板の処理装置であって，処理容器内で基板を保持する保持部材と，処理容器内を減圧する減圧装置と，下面が平坦に形成され，前記保持部材に保持された基板の塗布膜を上方から押圧する押圧部材と，前記減圧装置により処理容器内を減圧しながら，基板の塗布膜の上面を前記押圧部材により断続的に押圧するように，前記減圧装置と押圧部材の動作を制御する制御部と，を有することを特徴とする。

また，別の観点による本発明は，塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板の処理装置であって，処理容器内で基板を保持する保持部材と，処理容器内を減圧する減圧装置と，前記保持部材に保持された基板の塗布膜を上方から押圧する複数の押圧部材と，前記減圧装置により処理容器内を減圧しながら，基板の塗布膜の上面を前記押圧部材により断続的に押圧するように，前記減圧装置と押圧部材の動作を制御する制御部と，を有し，前記複数の押圧部材は，下側に突出した頂部を下面に有する押圧部材と，下面が平坦な押圧部材からなり，前記制御部の制御により，前記頂部を有する押圧部材により基板の塗布膜の上面を押圧した後，前記下面が平坦な押圧部材により前記塗布膜の上面を押圧することを特徴とする。

前記基板の処理装置は，前記頂部の高さが異なる押圧部材を複数備え，前記制御部の制御により，頂部がより高い押圧部材から順に塗布膜の上面を押圧し，最後に下面が平坦な押圧部材により塗布膜の上面を押圧するようにしてもよい。

前記基板の処理装置は，前記処理容器内に前記塗布膜の溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給部を有していてもよい。

本発明によれば，塗布膜が十分に平坦化されるので，基板面内において露光処理やエッチング処理が均一に行われ，適正な基板製品が製造される。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる基板の処理装置としての平坦化装置が備えられた塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。

塗布現像処理システム１は，図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション３と，この処理ステーション３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２には，カセット載置台５が設けられ，当該カセット載置台５は，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には，搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は，カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり，Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。

ウェハ搬送体７は，Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり，後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０やトランジション装置６１に対してもアクセスできる。

カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は，複数の処理装置が多段に配置された，例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には，カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１，第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には，カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には，第１の搬送装置１０が設けられている。第１の搬送装置１０は，第１の処理装置群Ｇ１，第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には，第２の搬送装置１１が設けられている。第２の搬送装置１１は，第２の処理装置群Ｇ２，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には，ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置，例えばウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０，２１，２２，露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３，２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には，液処理装置，例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また，第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には，各処理装置群Ｇ１，Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０，４１がそれぞれ設けられている。

例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には，温調装置６０，ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１，精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温調装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４では，例えば高精度温調装置７０，本実施の形態にかかる平坦化装置７１，７２及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７３〜７７が下から順に８段に重ねられている。なお，平坦化装置７１，７２の構成については後述する。

第５の処理装置群Ｇ５では，ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置，例えば高精度温調装置８０〜８３，露光後のウェハＷを加熱処理する複数のポストエクスポージャーベーキング装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には，複数の処理装置が配置されており，例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０，９１，ウェハＷを加熱する加熱装置９２，９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には，例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。

インターフェイス部４には，例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と，バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は，Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり，インターフェイス部４に隣接した図示しない露光装置と，バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

次に，平坦化装置７１の構成について説明する。図４は，平坦化装置７１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

平坦化装置７１は，内部を密閉可能な処理容器１２０を有している。処理容器１２０内の中央部には，例えばウェハＷを載置して保持する保持部材としての保持台１２１が設けられている。保持台１２１は，例えば略円盤形状に形成されている。保持台１２１の上面には，図示しない吸引口が開口しており，この吸引口からの吸引によりウェハＷを吸着保持できる。保持台１２１の内部には，例えば加熱部材としてのヒータ１２２が内蔵されている。ヒータ１２２は，電源１２３からの給電により発熱し，保持台１２１上のウェハＷを加熱できる。

保持台１２１の上方には，保持台１２１に対向するように押圧部材としての押圧板１３０が設けられている。押圧板１３０は，例えば少なくともウェハＷよりも大きい円盤形状に形成され，下面１３０ａが平坦に形成されている。押圧板１３０の材質には，例えばガラス又はニッケルが用いられている。押圧板１３０の下面１３０ａには，例えばレジスト膜との接着を防止するための表面処理が施されている。なお，表面処理に代えて，下面１３０ａに剥離剤が塗布されていてもよい。

押圧板１３０は，その上面側が支持体１３１に支持されている。支持体１３１は，例えば処理容器１２０の天井面に取り付けられたシリンダなどの昇降駆動部１３２により昇降できる。これにより，押圧板１３０は，保持台１２１上のウェハＷ表面まで下降し，ウェハＷ上のレジスト膜の上面を押圧できる。

処理容器１２０の一方の側壁面には，レジスト液の溶剤蒸気を供給する給気口１４０が形成されている。例えば給気口１４０には，溶剤蒸気供給装置１４１に通じる溶剤蒸気供給管１４２が接続されている。処理容器１２０の他方の側壁面には，排気口１４３が形成されている。排気口１４３は，例えば排気管１４４を通じて負圧発生装置１４５に接続されている。この負圧発生装置１４５により，排気口１４３から処理容器１２０内の雰囲気を排気することができる。なお，本実施の形態においては，排気口１４３，排気管１４４及び負圧発生装置１４５により減圧装置を構成している。

例えば上述の押圧板１３０やヒータ１２２の動作は，制御部１５０により制御されている。制御部１５０は，電源１２３からヒータ１２２への給電量を調整し，ヒータ１２２の発熱量を制御することにより，ウェハＷを所定の温度で加熱できる。制御部１５０は，昇降駆動部１３２の駆動を制御し，押圧板１３０の移動を制御することにより，押圧板１３０により所定のタイミング，所定の圧力でウェハＷ上のレジスト膜を押圧できる。

例えば上述の溶剤蒸気供給装置１４１と負圧発生装置１４５の動作も，制御部１５０により制御されている。この制御部１５０により，処理容器１２０内に所定の流量の溶剤蒸気を供給できる。また，制御部１５０により，処理容器１２０内を所定の圧力に減圧できる。

なお，平坦化装置７２の構成は，平坦化装置７１と同様であり，説明を省略する。

次に，以上のように構成された平坦化装置７１におけるウェハＷの処理プロセスを，塗布現像処理システム１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。

先ず，ウェハ搬送体７によって，カセット載置台５上のカセットＣから未処理のウェハＷが一枚取り出され，第３の処理装置群Ｇ３の温調装置６０に搬送される。温調装置６０に搬送されたウェハＷは，所定温度に温度調節され，その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され，反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは，第１の搬送装置１０によって加熱装置９２，高温度熱処理装置６５，高精度温調装置７０に順次搬送され，各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは，レジスト塗布装置２０に搬送される。

レジスト塗布装置２０では，例えば回転されたウェハＷの中心部に塗布液としてのレジスト液が滴下され，レジスト液がウェハＷの表面上を拡散することによって，ウェハ表面の全体にレジスト液が塗布される。レジスト液の塗布後，ウェハＷが高速回転され，レジスト膜が例えば６０％程度乾燥される。レジスト塗布装置２０において，レジスト液の塗布が終了したウェハＷは，平坦化装置７１に搬送され，レジスト膜の乾燥と平坦化が行われる。この平坦化装置７１における処理プロセスについては後述する。

平坦化装置７１においてレジスト膜が平坦化されたウェハＷは，第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９４，高精度温調装置８３に順次搬送されて，各装置において所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，インターフェイス部４のウェハ搬送体１０１によって図示しない露光装置に搬送され，露光される。露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体１０１によって例えばポストエクスポージャーベーキング装置８４に搬送され，加熱処理が施された後，第２の搬送装置１１によって高精度温調装置８１に搬送されて温度調節される。その後，現像処理装置３０に搬送され，ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。その後ウェハＷは，第２の搬送装置１１によってポストベーキング装置７３に搬送され，加熱処理が施された後，高精度温調装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは，第１の搬送装置１０によってトランジション装置６１に搬送され，ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

次に，上述の平坦化装置７１で行われる処理について詳しく説明する。直前のレジスト塗布装置２０において，ウェハＷの高速回転により，レジスト膜は６０％程度乾燥されている。なお，この初期の乾燥は，平坦化装置７１において行われてもよい。図４に示すようにウェハＷは，平坦化装置７１の処理容器１２０内に搬入され，保持台１２１に吸着保持される。

処理容器１２０内は，例えば給気口１４０からの溶剤蒸気の給気と，排気口１４３からの排気が行われ，処理容器１２０内が所定濃度の溶剤雰囲気に維持される。また，処理容器１２０内は，所定の減圧雰囲気に維持される。

保持台１２１にウェハＷが保持されると，ヒータ１２２によってウェハＷが加熱され，レジスト膜が乾燥されると共に，押圧板１３０によってレジスト膜の上面が断続的にプレスされる。このときのウェハＷは，加熱温度が段階的に上がるように加熱される。図５は，ウェハＷの加熱温度の時系列的な変動と，レジスト膜の押圧タイミングの一例を示すグラフである。

例えば，図５に示すようにウェハＷは，先ず比較的低温の第１段階の温度Ｋ_１，例えば１２０℃で加熱される。このとき，図６（ａ）に示すようにレジスト膜Ｒの上面には，凹凸が形成されている。この原因は，一つに，レジスト塗布処理時に凹凸のある下地膜上にレジスト液が塗布されたためであると考えられる。また，レジスト塗布時の遠心力によりウェハＷの外側にレジスト膜が押し流されるためであると考えられる。また，レジスト膜内の溶剤が揮発して乾燥が進むにつれて，その分レジスト膜が収縮し，下地膜に溝がある部分とない部分では，レジスト膜の上下方向の収縮率が異なるため，溝のある部分が他の部分に比べて凹むためであると考えられる。

ウェハＷが１２０℃で加熱されている状態で，次に図６（ｂ）に示すように押圧板１３０が下降され，押圧板１３０の下面１３０ａによってレジスト膜Ｒの上面が押圧される（図５に示す「第１回プレス」）。これにより，レジスト膜Ｒの上面の凹凸が平坦化される。この押圧板１３０による押圧は，例えば４．９×１０^２ｋＰａ（５ｋｇｆ/ｃｍ^２）程度の圧力で，例えば２秒程度行われる。例えばこの押圧の間に，ウェハＷの加熱温度が変更され，加熱温度は，先の第１段階の温度Ｋ_１よりも高い第２段階の温度Ｋ_２，例えば１３０℃に上げられる。

その後，押圧板１３０は，上昇され，レジスト膜から離されて，レジスト膜の上面が開放される。ウェハＷは，１３０℃で加熱され，図６（ａ）に示すようにレジスト膜Ｒ内の溶剤が揮発して乾燥がさらに進められる。このとき，レジスト膜Ｒの収縮により，再びレジスト膜Ｒの上面に凹凸が形成される。

１３０℃の加熱を伴う乾燥が所定時間，例えば２秒程度進められた後，図６（ｂ）に示すように押圧板１３０が再び下降され，レジスト膜Ｒの上面が押圧され，平坦化される（図５に示す「第２回プレス」）。またこの押圧の間に，ウェハＷの加熱温度が先の第２段階の温度Ｋ_２よりも高い第３段階の温度Ｋ_３，例えば１４０℃に上げられる。この加熱温度の変更後，図６（ａ）に示すように押圧板１３０が上昇され，レジスト膜Ｒの上面が開放される。ウェハＷは，１４０℃で加熱され，レジスト膜Ｒ内の溶剤が揮発して乾燥がさらに進められる。そして，所定時間が経過し，再度レジスト膜Ｒの上面に凹凸ができると，図６（ｂ）に示すように押圧板１３０が下降され，レジスト膜Ｒの上面が押圧され平坦化される（図５に示す「第３回プレス」）。この押圧の間に，ウェハＷの加熱温度が先の第３段階の温度Ｋ_３から最終加熱温度の第４段階の温度Ｋ_４，例えば１５０℃に上げられる。この時点で，レジスト膜Ｒは，８０％程度乾燥される。

図６（ａ）に示すように押圧板１３０が上昇され，ウェハＷが１５０℃で所定時間加熱され，レジスト膜Ｒが１００％乾燥される。乾燥後，ウェハＷは，処理容器１２０から搬出され，一連の平坦化処理が終了する。

なお，上述の一連の平坦化処理は，例えば制御部１５０が，押圧板１３０，ヒータ１２２，溶剤蒸気供給装置１４１及び負圧発生装置１４５などの動作を制御することにより実現される。

以上の実施の形態によれば，レジスト膜中の溶剤を揮発させレジスト膜を乾燥させながら，押圧板１３０によりレジスト膜の上面を断続的に押圧するので，レジスト膜の上面の凹凸を乾燥する前に平坦化することができる。また，レジスト膜の上面への押圧を複数回にわたって断続的に行うので，乾燥時に形成されるレジスト膜の凹凸が小さい段階で，その凹凸を均すことができ，十分に平坦化されたレジスト膜を形成できる。

レジスト膜の乾燥度合が６０％〜８０％の間に，レジスト膜の上面を押圧するようにしたので，レジスト膜の粘性が低すぎず高すぎず，丁度良い状態のときに，レジスト膜を均すことができる。この結果，レジスト膜が効果的に均されて，最終的に十分に平坦なレジスト膜を形成できる。

レジスト膜を加熱して乾燥させたので，レジスト膜自体の熱拡散による流動性を上げることができる。これにより，押圧された際のレジスト膜の流動性が増大し，レジスト膜の平坦化が効果的に行われる。

加熱温度を段階的に上げるようにしたので，レジスト膜の急激な乾燥を防止し，レジスト膜の表面に段差の大きい凹凸を形成することを抑制できる。これにより，複数回にわたる押圧によりレジスト膜を十分に平坦化できる。

押圧板１３０によりレジスト膜が押圧されている間は，押圧板１３０がレジスト膜の上面に密着しているので，レジスト膜中の溶剤の揮発が行われない。この間に，加熱温度の変更を行うようにし，溶剤の揮発中には加熱温度を変更しないようにしたので，レジスト膜を乾燥させるときの温度が安定する。これにより，レジスト膜の乾燥度や粘性を制御しやすくなる。

処理容器１２０内にレジスト膜の溶剤蒸気を供給するようにしたので，レジスト膜の上面が断続的に押圧されている間，レジスト膜中の溶剤の揮発速度を遅くすることができる。これにより，加熱によりレジスト膜の流動性を上げた状態で，溶剤の揮発速度を遅くしてレジスト膜の粘性が低い状態を維持できる。この結果，レジスト膜が押圧板１３０の押圧により変形しやすくなり，その押圧によりレジスト膜が十分に平坦化される。

処理容器１２０内の雰囲気が排気されるので，処理容器１２０内の溶剤蒸気の濃度を所望の濃度に維持して，レジスト膜の乾燥速度と粘性を適正に調整できる。

以上の実施の形態では，ウェハＷの加熱温度を段階的に上げていたが，処理容器１２０内の減圧度を段階的に上げるようにしてもよい。図７は，かかる場合の処理容器１２０内の圧力の時系列的な変動と，レジスト膜の押圧タイミングの一例を示すグラフである。

図７に示すように，処理容器１２０を減圧してレジスト膜を乾燥させながら，押圧板１３０により断続的にレジスト膜の上面を押圧する。処理容器１２０内の圧力は，第１段階の圧力Ｐ_１（例えば，５００Ｐａ），第２段階の圧力Ｐ_２（例えば，４５０Ｐａ），第３段階の圧力Ｐ_３（例えば，４００Ｐａ），第４段階の圧力Ｐ_４（例えば，３００Ｐａ）の順に下げられる。この圧力の変動は，例えば制御部１５０により負圧発生装置１４５の出力を制御することにより行われ，例えばレジスト膜の上面が押圧されている間に行われる。

かかる場合も，上記実施の形態と同様に，レジスト膜中の溶剤を揮発させてレジスト膜の乾燥を段階的に進行させながら，レジスト膜の上面を断続的に均すことができる。この結果，最終的に平坦度の高いレジスト膜を形成できる。

なお，上記実施の形態では，ウェハＷの加熱温度と，処理容器１２０の減圧度のいずれかを段階的に変えていたが，その両方を段階的に変えるようにしてもよい。また，押圧板１３０による押圧の回数は，３回に限られず任意に選択できる。

以上の実施の形態によれば，下面１３０ａが平坦な押圧板１３０によってレジスト膜の上面が押圧されていたが，下側に突出した頂部を下面に有する押圧板によってレジスト膜の上面を押圧するようにしてもよい。図８は，かかる場合の平坦化装置１８０の一例を示す。

平坦化装置１８０の処理容器１９０内には，例えば３つの保持台２００，２０１，２０２がこの順に並べて設けられている。各保持台２００〜２０２には，上記実施の形態と同様にそれぞれヒータ２０３が内蔵されている。各ヒータ２０３は，各電源２０４からの給電により発熱する。各保持台２００〜２０２の上方には，支持体２０５によって支持された押圧板２１０，２１１，２１２がそれぞれ配置されている。各支持体２０５は，昇降駆動部２１３によって昇降できる。

例えば，保持台２００に対向する押圧板２１０の下面２１０ａには，下側に逆三角形状に突出した頂部２１０ｂが形成されている。また，保持台２０１に対向する押圧板２１１の下面２１１ａにも，下側に逆三角形状に突出した頂部２１１ｂが形成されている。この押圧板２１１の頂部２１１ｂは，押圧板２１０の頂部２１０ｂよりも突出高さが小さく形成され，押圧板２１０の下面２１０ａよりも押圧板２１１の下面２１１ａの方が凹凸が細かくなるように形成されている。つまり，押圧板２１０の下面２１０ａよりも押圧板２１１の下面２１１ａの方が平坦度が高くなるように形成されている。

保持台２０２に対向する押圧板２１２の下面２１２ａは，平坦に形成されている。このように，処理容器１９０内には，３つの押圧板が下面の平坦度が低い順に並べられている。

処理容器１９０の一方の側壁面には，上記実施の形態と同様にレジスト液の溶剤蒸気を供給する給気口２２０が形成され，給気口２２０には，溶剤蒸気供給装置２２１に通じる溶剤蒸気供給管２２２が接続されている。処理容器１９０の他方の側壁面には，排気口２２３が形成され，排気口２２３には，例えば排気管２２４を通じて負圧発生装置２２５に接続されている。

上述の押圧板２１０〜２１２，ヒータ２０３，溶剤蒸気供給装置２２１及び負圧発生装置２２５などの動作の制御は，制御部２３０により行われている。

なお，処理容器１９０内には，各保持台２００，２０１，２０２間のウェハＷの搬送を行う図示しない搬送機構が設けられている。

平坦化処理の際には，上記実施の形態と同様に，給気口２２０からの溶剤蒸気の供給と，排気口２２３からの排気により，処理容器１９０内が所定濃度の溶剤雰囲気に維持される。そして，例えば６０％程度乾燥されたウェハＷが処理容器１９０に搬入され，保持台２００に保持される。ウェハＷは，保持台２００のヒータ２０３により例えば図５に示す上記実施の形態と同様に第１段階の温度Ｋ_１で加熱される。その後押圧板２１０が下降され，レジスト膜の上面が押圧される（第１回プレス）。この際，図９に示すようにレジスト膜Ｒは，頂部２１０ｂを形成する傾斜面により縦方向と横方向の力を受ける。これにより，レジスト膜Ｒの水平方向の流動が促進される。

押圧板２１０による加圧が終了すると，ウェハＷは，その隣の保持台２０１に搬送され，保持される。ウェハＷは，保持台２０１のヒータ２０３により例えば第２段階の温度Ｋ_２で加熱される。その後押圧板２１１が下降され，レジスト膜の上面が押圧される（第２回プレス）。押圧板２１１は，第１回プレスの押圧板２１０よりも下面が平坦なので，このときの押圧により，レジスト膜の上面は，より平坦な状態に均される。

そして，この押圧板２１１による加圧が終了すると，ウェハＷは，その隣の保持台２０２に搬送され，保持される。ウェハＷは，保持台２０２のヒータ２０３により例えば第３段階の温度Ｋ_３で加熱される。その後押圧板２１２が下降され，レジスト膜の上面が押圧される（第３回プレス）。押圧板２１２の下面２１２ａは，平坦であるので，この加圧によりレジスト膜の上面が平坦化される。この時点で，レジスト膜の乾燥度合は，８０％程度になる。

例えば押圧板２１２による押圧の間に，保持台２０２のヒータ２０３により加熱温度が第４段階の温度Ｋ_４に変更される。押圧板２１２による押圧後，ウェハＷは，第４段階の温度Ｋ_４で加熱され，１００％乾燥される。

この実施の形態によれば，下面に頂部のある押圧部材２１０，２１１によりレジスト膜の上面が押圧されるので，レジスト膜の水平方向の流動を促進することができる。これにより，レジスト膜の凹凸を効果的に均すことができる。また，徐々に平坦性の高い押圧部材によりレジスト膜の上面を押圧するようにしたので，レジスト膜の水平方向の流動を促進させつつ，段階的にレジスト膜の上面を均して，最終的に平坦度の高いレジスト膜を形成できる。

この実施の形態において，３つの押圧板２１０〜２１２により３回のプレスが行われていたが，押圧板の数とプレスの回数は任意に選択できる。また，３つの保持台２００〜２０２と押圧板２１０〜２１２を並設していたが，一つの保持台に対して３つの押圧板を交換可能に設けてもよい。さらに，この実施の形態において，上記実施の形態と同様に加熱によって溶剤を揮発させずに，減圧によって溶剤を揮発させてもよい。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば，以上の実施の形態は，レジスト膜を平坦化するものであったが，他の種類の塗布膜，例えばＳＯＤ膜，ＳＯＧ膜などの絶縁膜を平坦化する場合にも，本発明は適用できる。また，膜の塗布方法は，ウェハＷを回転させた状態で塗布するスピンコート法に限られず，塗布液を吐出したノズルとウェハＷとを相対的に移動させながら塗布するスキャンコート法であってもよい。また，本発明は，ウェハＷ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ），フォトマスク用のマスクレチクルや，チップ状の基板などの塗布膜を平坦化する際にも適用できる。

本発明は，基板上の塗布膜を十分に平坦化して乾燥させる際に有用である。

塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。図１の塗布現像処理システムの正面図である。図１の塗布現像処理システムの背面図である。平坦化装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。加熱温度の時系列的な変動と，プレスタイミングを示すグラフである。（ａ）は，押圧板をレジスト膜から離したときの様子を示す説明図であり，（ｂ）は，押圧板をレジスト膜に押圧したときの様子を示す説明図である。処理容器の圧力の時系列的な変動と，プレスタイミングを示すグラフである。３種類の押圧板を備えた場合の平坦化装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。頂部を有する押圧板によりレジスト膜を押圧する際に作用する力を示す説明図である。上面に凹凸が形成されたレジスト膜の様子を示す説明図である。

符号の説明

１塗布現像処理システム
７１平坦化装置
１２１保持台
１２２ヒータ
１３０押圧板
Ｗウェハ

Claims

塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板を処理する方法であって，
基板上の塗布膜中の溶剤を揮発させて，塗布膜を乾燥させる乾燥工程と，
前記乾燥工程中に，下面が平坦な押圧部材により，塗布膜の上面を断続的に押圧する押圧工程と，を有することを特徴とする，基板の処理方法。
塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板を処理する方法であって，
基板上の塗布膜中の溶剤を揮発させて，塗布膜を乾燥させる乾燥工程と，
前記乾燥工程中に，押圧部材により，塗布膜の上面を断続的に押圧する押圧工程と，を有し，
前記押圧工程は，下側に突出した頂部を下面に有する押圧部材により，塗布膜の上面を押圧し，その後，下面が平坦な押圧部材により，塗布膜の上面を押圧することを特徴とする，基板の処理方法。
前記押圧工程では，前記頂部の高さが異なる複数の押圧部材が用いられ，頂部がより高い押圧部材から順に塗布膜の上面を押圧し，最後に下面が平坦な押圧部材により塗布膜の上面を押圧することを特徴とする，請求項２に記載の基板の処理方法。
前記塗布膜の乾燥度合が６０％〜８０％のときに，前記押圧工程を行うことを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法。
前記乾燥工程では，基板を加熱することを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法。
前記基板の加熱では，加熱温度を段階的に上げることを特徴とする，請求項５に記載の基板の処理方法。
前記加熱温度は，基板上の塗布膜が押圧されているときに上げることを特徴とする，請求項６に記載の基板の処理方法。
前記基板の加熱中に，基板の周辺雰囲気に塗布膜の溶剤蒸気を供給することを特徴とする，請求項５〜７のいずれかに記載の基板の処理方法。
前記基板の周辺雰囲気を排気することを特徴とする，請求項５〜８のいずれかに記載の基板の処理方法。
前記乾燥工程では，基板の周辺を減圧することを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載の基板の処理方法。
前記基板の周辺の減圧では，減圧度を段階的に上げることを特徴とする，請求項１０に記載の基板の処理方法。
前記減圧度は，基板上の塗布膜が押圧されているときに上げることを特徴とする，請求項１１に記載の基板の処理方法。
塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板の処理装置であって，
処理容器内で基板を保持する保持部材と，
前記保持部材に保持された基板を加熱する加熱部材と，
下面が平坦に形成され，基板上の塗布膜を上方から押圧する押圧部材と，
前記加熱部材により加熱されている基板の塗布膜の上面を前記押圧部材により断続的に押圧するように，前記加熱部材と押圧部材の動作を制御する制御部と，を有することを特徴とする，基板の処理装置。
塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板の処理装置であって，
処理容器内で基板を保持する保持部材と，
前記保持部材に保持された基板を加熱する加熱部材と，
前記基板上の塗布膜を上方から押圧する複数の押圧部材と，
前記加熱部材により加熱されている基板の塗布膜の上面を前記押圧部材により断続的に押圧するように，前記加熱部材と押圧部材の動作を制御する制御部と，を有し，
前記複数の押圧部材は，下側に突出した頂部を下面に有する押圧部材と，下面が平坦な押圧部材からなり，
前記制御部の制御により，前記頂部を有する押圧部材により基板の塗布膜の上面を押圧した後，前記下面が平坦な押圧部材により前記塗布膜の上面を押圧することを特徴とする，基板の処理装置。
前記処理容器内の雰囲気を排気する排気部を有することを特徴とする，請求項１３又は１４のいずれかに記載の基板の処理装置。
前記処理容器内を減圧する減圧装置を有することを特徴とする，請求項１３〜１５のいずれかに記載の基板の処理装置。
塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板の処理装置であって，
処理容器内で基板を保持する保持部材と，
処理容器内を減圧する減圧装置と，
下面が平坦に形成され，前記保持部材に保持された基板の塗布膜を上方から押圧する押圧部材と，
前記減圧装置により処理容器内を減圧しながら，基板の塗布膜の上面を前記押圧部材により断続的に押圧するように，前記減圧装置と押圧部材の動作を制御する制御部と，を有することを特徴とする，基板の処理装置。
塗布液の塗布により塗布膜が形成された基板の処理装置であって，
処理容器内で基板を保持する保持部材と，
処理容器内を減圧する減圧装置と，
前記保持部材に保持された基板の塗布膜を上方から押圧する複数の押圧部材と，
前記減圧装置により処理容器内を減圧しながら，基板の塗布膜の上面を前記押圧部材により断続的に押圧するように，前記減圧装置と押圧部材の動作を制御する制御部と，を有し，
前記複数の押圧部材は，下側に突出した頂部を下面に有する押圧部材と，下面が平坦な押圧部材からなり，
前記制御部の制御により，前記頂部を有する押圧部材により基板の塗布膜の上面を押圧した後，前記下面が平坦な押圧部材により前記塗布膜の上面を押圧することを特徴とする，基板の処理装置。
前記頂部の高さが異なる押圧部材を複数備え，
前記制御部の制御により，頂部がより高い押圧部材から順に塗布膜の上面を押圧し，最後に下面が平坦な押圧部材により塗布膜の上面を押圧することを特徴とする，請求項１４又は１８のいずれかに記載の基板の処理装置。
前記処理容器内に前記塗布膜の溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給部を有することを特徴とする，請求項１３〜１９のいずれかに記載の基板の処理装置。