JP2003092256A

JP2003092256A - 基板処理装置及び基板処理方法

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Publication number: JP2003092256A
Application number: JP2001364843A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Nakagawa; 友和中川; Itsuo Fujiwara; 五男藤原; Hiroshi Tsukida; 博史月田; Tokuo Takamoto; 徳男高本; Yuji Yamamoto; 雄二山本
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体製造におけるレジスト液が塗布された
基板等について、基板上の塗膜の平坦化をより向上する
こと。【解決手段】塗布液１０１ａが塗布された基板１０１
をチャンバ１内に配置し、チャンバ１内に気体を供給す
ることにより塗布液１０１ａの蒸発を防ぎ、併せてホッ
トプレート２によって塗布液１０１ａを加熱することに
よって塗布液１０１ａを流動させ、塗膜の平坦化を図
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗布液が塗布され
た基板の処理に関し、例えば、半導体製造工程におい
て、レジスト液が塗布されたガラス基板の処理に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体や電子部品の製造工程において
は、ガラス基板、シリコンウエハ、プリント基板等の各
種基板上に、レジスト液やコーティング液等といった塗
布液が塗布される。

【０００３】ここで、基板上に塗布される塗布液の塗膜
は、略均一の膜厚に平坦化することが要求される。従
来、基板上へ塗布液を塗布する手法としては、例えば、
スピンコータと呼ばれる塗布装置を用いた手法が提案さ
れている。この塗布装置は、基板上に塗布液を導入し、
基板を水平に高速回転することで、遠心力を利用して塗
布液を基板上で流動させ、塗布液の塗布及び塗膜の平坦
化を実現するものである。

【０００４】一方、スピンコータを用いた場合、約７０
％以上の塗布液が余剰液として排出され、一般に高価な
塗布液の浪費が激しいという問題もある。そこで、基板
上へ塗布液を塗布する他の手法として、いわゆるスロッ
トコータと呼ばれる布装置を用いた手法が普及しつつあ
る。この塗布装置は、塗布液を吐出するヘッド内に、吐
出される塗布液を一定の膜厚に整えるスロットを有して
おり、これにより塗膜の膜厚を調整しつつ基板上へ塗布
液を吐出する装置である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スロットコー
タを用いた場合には、スピンコータを用いた場合よりも
塗膜のムラが生じやく、塗膜の平坦化を十分に実現して
いない場合も生じ得る。また、スピンコータを用いた場
合は、スロットコータを用いた場合よりも塗膜の平坦化
を図れる傾向にあるが、限界がある。

【０００６】そこで、本発明の主たる目的は、基板上の
塗膜の平坦化をより向上することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、塗布液
が塗布された基板を収容する略気密なチャンバと、前記
チャンバ内に気体を供給する供給手段と、前記基板に塗
布された前記塗布液を加熱する加熱手段と、を備えたこ
とを特徴とする基板処理装置が提供される。

【０００８】また、本発明によれば、塗布液が塗布され
た基板に対して、塗膜の平坦化処理と塗膜の乾燥処理と
を実行する基板処理装置であって、前記基板を収容する
略気密なチャンバと、前記チャンバ内に気体を供給する
供給手段と、前記基板に塗布された前記塗布液を加熱す
る加熱手段と、前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、
を備え、前記供給手段は、少なくとも前記平坦化処理時
に前記チャンバ内に気体を供給し、前記減圧手段は、前
記乾燥処理時に前記チャンバ内を減圧することを特徴と
する基板処理装置が提供される。

【０００９】また、本発明によれば、塗布液が塗布され
た基板を収容する略気密なチャンバと、前記チャンバ内
に気体を供給する供給手段と、前記基板に塗布された前
記塗布液を加熱する加熱手段と、前記チャンバ内を減圧
する減圧手段と、を備え、前記供給手段により前記チャ
ンバ内に気体を供給した後、前記減圧手段により前記チ
ャンバ内を減圧することを特徴とする基板処理装置が提
供される。

【００１０】また、本発明によれば、塗布液が塗布され
た基板を略気密なチャンバ内に配置し、前記チャンバ内
に気体を供給し、前記基板に塗布された前記塗布液を加
熱することを特徴とする基板処理方法が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態について説明する。図１は、本発明の一
実施形態に係る基板処理装置１００の構造を示す概略図
（一部断面図）である。

【００１２】この基板処理装置１００は、例えば、半導
体の製造工程に用いることができ、スピンコータやスロ
ットコータ等により、基板上に塗布液が塗布された後、
その塗布液を平坦化し、また、乾燥するために用いるこ
とができる。

【００１３】このような半導体の製造工程において用い
る場合、揮発性を有する塗布液、例えば、レジスト液が
基板上に塗布される。本実施形態では、そのような基板
上に塗布された塗布液の膜厚を均一となるように塗膜を
平坦化し、更に、これを乾燥することができる。本実施
形態の基板処理装置１００は、特にスロットコータによ
り塗布液が塗布された基板の処理について有効である
が、勿論スピンコータにより塗布液が塗布された基板の
処理についても適用可能である。

【００１４】基板処理装置１００は、処理対象である基
板１０１が収容されるチャンバ１を備える。チャンバ１
は、蓋部１ａと、側部１ｂと、底部１ｃと、から構成さ
れており、これらは略気密な空間１ｄを形成するように
気密に接続されている。蓋部１ａは、側部１ｂから取り
外し自在に構成されており、これを取り外すことによ
り、チャンバ１の上部が開口し、基板１０１を空間１ｄ
に搬入又は搬出することができる。

【００１５】底部１ｃの上面には、ホットプレート２が
埋め込まれており、この上に基板１０１が載置される。
ホットプレート２は、基板１０１の上面に塗布された塗
布液１０１ａを加熱するものであり、例えば、電力を供
給することにより熱を発生するデバイスである。このよ
うな塗布液１０１ａを加熱するデバイスは、例えば、チ
ャンバ１の蓋部１ａの下面に取り付ける等、別の配置を
採用することもできる。また、ホットプレート２に限ら
れず他のデバイスを採用することもできる。

【００１６】チャンバ１の側部１ｂには、左右それぞれ
管３ａ及び３ｂが貫通して設けられている。この管３ａ
及び３ｂは、その一端が空間１ｄへ開口しており、他端
がそれぞれ電磁弁４ａ及び４ｂに接続されている。電磁
弁４ａ又は４ｂを開くと、管３ａ及び３ｂを介して、チ
ャンバ１内の空間１ｄと、チャンバ１の外部との間での
気体の流通が可能となる。一方、電磁弁４ａ及び４ｂを
閉じると、チャンバ１内の空間１ｄと、チャンバ１の外
部とが遮断される。

【００１７】電磁弁４ａには、管３ｃの一端が接続され
ており、管３ｃの他端は、バブリングタンク５内へ開口
している。バブリングタンク５内には、液体の溶剤が収
容されている。溶剤は、塗布液１０１ａの種類により異
なるが、例えば、アセトンや水等であり、沸点が低いも
のが好ましい。バブリングタンク５内の溶剤には、管３
ｄを介して窒素ガスが供給される。この溶剤に窒素ガス
を供給することにより、気化した溶剤を含有する気体が
バブリングタンク５内に発生する。電磁弁４ａを開く
と、バブリングタンク５内に発生した気体が、管３ｃ及
び管３ａを通ってチャンバ１内の空間１ｄに供給される
こととなる。

【００１８】一方、電磁弁４ｂには、真空ポンプ６が接
続されている。電磁弁４ｂを開くと、チャンバ１の空間
１ｄ内の気体が管３ｂを通ってチャンバ１外部に排出さ
れ、チャンバ１内が減圧されることとなる。

【００１９】制御装置７は、電磁弁４ａ及び４ｂの開閉
を切り換えるための信号の送出や、ホットプレート２に
電力の供給を行う装置であり、例えば、プログラマブル
コントローラである。

【００２０】次に、基板処理装置１００を用いた基板の
処理について説明する。図４は、該処理を示すフローチ
ャートである。

【００２１】Ｓ４０１では、塗布液１０１ａが塗布され
た基板１０１を、基板処理装置１００内のチャンバ１内
に搬入、配置する。本実施形態の基板処理装置１００
を、半導体製造におけるレジスト液塗膜の平坦化、乾燥
に用いる場合、例えば、スピンコータやスロットコータ
といった塗布装置においてレジスト液が塗布された基板
１０１を、搬入することとなろう。なお、基板処理装置
１００自体に塗布液の塗布機能を付与する構成も採用し
得る。

【００２２】Ｓ４０２では、基板処理装置１００によっ
て、塗布液１０１ａの塗膜を平坦化し、膜厚の均一化を
図る。概説すると、本実施形態では、この塗膜の平坦化
処理において、チャンバ１の空間１ｄ内を、塗布液１０
１ａの蒸発を抑制する雰囲気にする。

【００２３】詳細には、空間１ｄ内に気体を供給して塗
布液１０１ａの蒸発を抑制し、塗布液１０１ａの固化を
妨げる。気体の供給により空間１ｄは加圧され、空間１
ｄ内は、例えば、０．２ＭＰａ程度まで加圧された加圧
状態となる。併せて、塗布液１０１ａを加熱し、塗布液
１０１ａを軟化させ、基板１０１上で流動させる。これ
により、塗布液１０１ａの塗膜のムラが解消され、膜厚
が略均一となるように塗膜が平坦化される。

【００２４】特に、本実施形態ではチャンバ１の空間１
ｄ内に気化した溶剤を含有する気体を供給する。これに
より、より一層塗布液１０１ａを軟化させ、塗膜の平坦
化が促進される。

【００２５】次いで、Ｓ４０３では、基板処理装置１０
０によって、塗布液１０１ａの乾燥処理を行う。概説す
ると、本実施形態では、この乾燥処理において、チャン
バ１の空間１ｄ内を、塗布液１０１ａの蒸発を促進する
雰囲気にする。

【００２６】詳細には、空間１ｄ内の気体を排出して気
圧を減圧し、塗布液１０１ａの蒸発を促進し、塗布液１
０１ａの乾燥をする。この場合、空間１ｄ内の気圧は、
例えば、−９７ＭＰａ程度まで減圧することが好適であ
る。

【００２７】その後、Ｓ４０４へ進み、処理済の基板１
０１をチャンバ１から搬出して終了する。

【００２８】次に、塗膜平坦化処理及び塗膜乾燥処理時
の基板処理装置１００の作用について説明する。図５
は、塗膜平坦化処理及び塗膜乾燥処理時の制御装置７の
処理を示すフローチャートである。制御装置７は、ホッ
トプレート２を発熱させ、以下の処理を行う。

【００２９】Ｓ５０１及びＳ５０２は、塗膜平坦化処理
のための処理であり、チャンバ１の空間１ｄ内を、塗布
液１０１ａの蒸発を抑制する雰囲気に調整する。

【００３０】Ｓ５０１では、給気側の電磁弁４ａを開い
た状態にし、排気側の電磁弁４ｂを閉じた状態にする。
すると、バブリングタンク５内に発生した気体が管３ｃ
及び３ａを通ってチャンバ１内の空間１ｄに供給され、
充満する。図２は、この場合の基板処理装置１００の態
様を示した図である。そのような気体の供給により、空
間１ｄ内の気体の密度が高くなる。

【００３１】この結果、基板１０１上に塗布された塗布
液１０１ａの蒸発が抑制されるところ、ホットプレート
２によって塗布液１０１ａを加熱することにより、塗布
液１０１ａが軟化する。塗布液がレジスト液の場合、ホ
ットプレート２を摂氏７０度程度に加熱することが好適
である。

【００３２】このため、塗布液１０１ａは基板１０１上
で流動し、表面が平坦化することとなる。しかも、空間
１ｄ内に供給される気体は、気化した溶剤を含有する気
体なので、蒸発が抑制されるのみならず逆に塗布液１０
１ａは一層流動し易くなり、より表面が平坦化すること
となる。

【００３３】Ｓ５０２では、所定の時間が経過したか否
かを判定し、所定の時間が経過した場合は、塗布液１０
１ａの塗膜の平坦化が終了したとして、Ｓ５０３へ進
む。所定の時間としては、たとえば、レジスト液の場
合、１８０秒程度が好ましい。

【００３４】Ｓ５０３及びＳ５０４は、塗膜乾燥処理の
ための処理であり、チャンバ１の空間１ｄ内を、塗布液
１０１ａの蒸発を促進する雰囲気に減圧調整する。

【００３５】Ｓ５０３では、給気側の電磁弁４ａを閉じ
た状態にし、排気側の電磁弁４ｂを開いた状態にする。
すると、真空ポンプ６によってチャンバ１の空間１ｄ内
の気体が管３ｂを通って外部へ排出され、空間１ｄ内の
気圧が減圧され、気体の密度が低くなる。図３は、この
場合の基板処理装置１００の態様を示した図である。

【００３６】この結果、基板１０１上に塗布された塗布
液１０１ａの蒸発が促進され、乾燥することとなる。な
お、この乾燥処理の間もホットプレート２によって塗布
液１０１ａを加熱することにより、より乾燥が促進され
よう。

【００３７】Ｓ５０４では、所定の時間が経過したか否
かを判定し、所定の時間が経過した場合は、塗布液１０
１ａの塗膜の乾燥が終了したとして、処理が終了する。
所定の時間としては、例えば、レジスト液の場合、１８
０秒程度が好ましい。

【００３８】以上説明したように、基板処理装置１００
は、チャンバ１内を塗布液１０１ａの蒸発を抑制する雰
囲気にして塗布液１０１ａを加熱することにより、塗膜
の平坦化を図ることができる。また、基板処理装置１０
０は、塗膜の平坦化のみならず、塗膜の乾燥も一つの装
置で行うことができるという利点がある。

【００３９】また、基板処理装置１００は、基板１００
に対する塗布液１０１ａの塗布について、スピンコータ
よりもスロットコータを用いた場合に有益である。

【００４０】＜他の実施形態＞上記実施形態では、制御
装置７により、自動制御を行ったが、手動により制御し
てもよい。この場合、例えば、電磁弁４ａ及び４ｂを手
動で切り換えるようにすることが挙げられる。

【００４１】また、上記実施形態では、基板処理装置１
００により塗膜の平坦化と塗膜の乾燥とを行ったが、基
板処理装置１００を塗膜の平坦化のみを行う装置として
構成することもできる。

【００４２】また、上記実施形態では、真空ポンプ６に
よってチャンバ１内の気体を排出することで、チャンバ
１内を減圧することとしたが、チャンバ１内を減圧する
ためには、例えば、チャンバ１内の温度を下げるという
手法も採用することができる。

【００４３】また、上記実施形態では、気体供給用の電
磁弁４ａと気体排出用の電磁弁４ｂという２つの弁を採
用したが、これに代えて２入力１出力の弁であって、入
力を切り換え可能な１つの弁を用いることもできる。

【００４４】また、上記実施形態では、塗膜の平坦化の
ために、溶剤を含有した気体をチャンバ１内に供給した
が、溶剤を含有しない気体をチャンバ１内に供給して
も、塗膜の平坦化を図ることができる。また、溶剤を含
有する気体を供給する場合、溶剤を含有した気体と、溶
剤を含有しない気体と、を別々に供給するようにしても
よい。更に、溶剤を含有しない気体を外部から供給する
一方、チャンバ１の空間１ｄ内に溶剤を含有した気体を
発生する装置を配置することもできる。

【００４５】また、上述した塗膜の平坦化処理におい
て、塗布液１０１ａの流動化を促進するため、例えば、
空間１ｄ内に溶剤を滴下したり、或いは、溶剤をチャン
バ１の底部１ｃの上面に垂らすようにしてもよい。前者
の場合、例えば、蓋部１ａの下面に溶剤を噴出するノズ
ルを設けることもできる。

【００４６】また、上述した塗膜の平坦化処理におい
て、塗布液１０１ａの流動化を促進するため、チャンバ
１内に溶剤を収容した容器を配置し、その容器内の溶剤
を加熱して気化することでチャンバ１内の溶剤の濃度を
上げるようにしてもよい。図６は、その一例を示した図
である。

【００４７】図６において、チャンバ１内のホットプレ
ート２上には、液体の溶剤を収容した容器１０が配置さ
れている。容器１０は、熱伝導性の良好な材料から構成
され、ホットプレート２を発熱すると、容器１０が加熱
され、これに収容される溶剤も加熱される。加熱により
溶剤は気化し、チャンバ１内の空間１ｄに充満すること
となる。この結果、空間１ｄ内が溶剤による飽和状態と
なり、塗布液１０１ａの乾燥を抑制すると共にその流動
化を促進することが可能となる。

【００４８】なお、図６の例では、容器１０内の溶剤を
加熱するためにホットプレート２を併用することとした
が、これを加熱するための別の加熱デバイスを設けてい
もよいことはいうまでもない。

【００４９】次に、平坦化処理から乾燥処理に移行する
際に、チャンバ１の空間１ｄ内が急激に減圧されること
による結露を防止するために、乾燥した気体をチャンバ
１の空間１ｄ内に供給するようにしてもよい。

【００５０】このためには、例えば、上述した乾燥処理
において、電磁弁４ａを直ちに閉じず、電磁弁４ａと電
磁弁４ｂとを共に開いた状態にする。そして、電磁弁４
ａ側からは気化した溶剤を含有した気体をチャンバ１の
空間１ｄ内に供給するのではなく、これに代えて乾燥し
た気体を供給する。そして、チャンバ１の空間１ｄ内が
乾燥した気体により入れ替わった頃に電磁弁４ａを閉じ
るようにすることができる。

【００５１】或いは、例えば、チャンバ１の空間１ｄに
開閉可能に開口する穴を設けておき、上述した乾燥処理
において、電磁弁４ａを閉じる一方で、該穴を開いて外
気を空間１ｄ内に導入しつつ、電磁弁４ｂを開いて空間
１ｄ内の気体を排気し、空間１ｄ内の気体が入れ替わっ
た頃に、該穴を閉じるようにしてもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上述べてきたとおり、本発明によれ
ば、基板上の塗膜の平坦化をより向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００
の構造を示す概略図である。

【図２】塗膜平坦化処理時の基板処理装置１００の態様
を示す図である。

【図３】塗膜乾燥処理時の基板処理装置１００の態様を
示す図である。

【図４】基板処理装置１００を用いた基板の処理を示す
フローチャートである。

【図５】塗膜平坦化処理及び塗膜乾燥処理時の制御装置
７の処理を示すフローチャートである。

【図６】溶剤を収容した容器１０を設けた場合の基板処
理装置１００の構造を示す概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｆ 7/38 ５０１Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６５５６７ (72)発明者月田博史東京都品川区戸越３丁目９番20号平田機工株式会社内 (72)発明者高本徳男東京都品川区戸越３丁目９番20号平田機工株式会社内 (72)発明者山本雄二東京都品川区戸越３丁目９番20号平田機工株式会社内Ｆターム(参考） 2H096 AA25 AA26 AA27 CA12 DA01 GB03 4D075 BB21Z CA48 DA06 DB13 DC22 EA45 4F042 AA07 AB00 DB01 DD38 DE01 DE06 DE09 5F046 KA04 KA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗布液が塗布された基板を収容する略気
密なチャンバと、前記チャンバ内に気体を供給する供給手段と、前記基板に塗布された前記塗布液を加熱する加熱手段
と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】前記チャンバ内に供給される気体には、
気化した溶剤を含有する気体が含まれることを特徴とす
る請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】更に、前記チャンバ内を減圧する減圧手段を備えたことを特徴
とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】塗布液が塗布された基板に対して、塗膜
の平坦化処理と塗膜の乾燥処理とを実行する基板処理装
置であって、前記基板を収容する略気密なチャンバと、前記チャンバ内に気体を供給する供給手段と、前記基板に塗布された前記塗布液を加熱する加熱手段
と、前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、を備え、前記供給手段は、少なくとも前記平坦化処理時に前記チ
ャンバ内に気体を供給し、前記減圧手段は、前記乾燥処理時に前記チャンバ内を減
圧することを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】前記供給手段は、前記塗布液の蒸発を抑
制するように前記チャンバ内に気体を供給し、前記減圧手段は、前記塗布液の蒸発を促進するように前
記チャンバ内を減圧するすることを特徴とする請求項４
に記載の基板処理装置。
【請求項６】塗布液が塗布された基板を収容する略気
密なチャンバと、前記チャンバ内に気体を供給する供給手段と、前記基板に塗布された前記塗布液を加熱する加熱手段
と、前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、を備え、前記供給手段により前記チャンバ内に気体を供給した
後、前記減圧手段により前記チャンバ内を減圧すること
を特徴とする基板処理装置。
【請求項７】塗布液が塗布された基板を略気密なチャ
ンバ内に配置し、前記チャンバ内に気体を供給し、前記基板に塗布された前記塗布液を加熱することを特徴
とする基板処理方法。
【請求項８】前記チャンバ内に気体を供給した後、前
記チャンバ内を減圧することを特徴とする請求項７に記
載の基板処理方法。
【請求項９】更に、前記チャンバ内に設けられ、液体の溶剤を収容する容器
と、前記溶剤を気化するように前記容器内の溶剤を加熱する
手段と、を備えたことを特徴とする請求項１、４又は６
のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１０】更に、前記チャンバ内に設けられた容器に収容された液体の溶
剤を、加熱して気化することを特徴とする請求項７に記
載の基板処理方法。