説明

塗布膜の成膜方法及びその装置

【課題】化学機械研磨のような高負荷プロセスを経ることなく、均一かつ高精度な塗布膜の平坦化を図れるようにした塗布膜の成膜方法及びその装置を提供すること。
【解決手段】表面に凹凸を有する被処理基板である半導体ウエハWに対して塗布液を供給し、ウエハの表面に塗布膜を成膜する成膜方法において、塗布液の塗布膜Tが形成されたウエハWを、溶剤ガス雰囲気下におくと共に、溶剤ガス雰囲気を吸引し、塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した後に、ウエハWと選択塗布液供給用ノズル10を相対的に平行移動し、予め記憶されたウエハWにおける塗布液の補充が必要な凹部にノズル10から選択塗布液を供給する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、塗布膜の成膜方法及びその装置に関するもので、更に詳細には、例えば半導体ウエハやLCD基板等の基板に塗布液を塗布し、基板表面に塗布膜を成膜する塗布膜の成膜方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体デバイスの高集積化に伴って基板上に多層配線する技術が採用されており、多層配線における配線すなわち回路パターン同士を絶縁する膜として、SOG(Spin On Glass)と称せられるシリコン酸化膜系ガラスが使用されている。
【0003】
上記SOG膜を成膜する方法は、一般にスピンコート法により、有機溶媒中に溶かされたガラス成分を基板上に塗布し、その後の乾燥,ベーク,キュア等の熱処理で焼成することで、ガラス成分を結合させて成膜する方法である。
【0004】
ところで、基板の表面には凹凸の回路パターンが形成されているため、通常のスピン塗布方法・熱乾燥を行うと、凹凸の段差形状に合わせた膜表面の形状不均一性が生じ、後の工程に支障をきたす。例えば、リソグラフィがあった場合には、焦点深度が異なることによる線幅(CD)の悪化や、膜の積み重ねに伴って段差が大きくなるなどの様々な不具合を生じさせるという問題があった。
【0005】
そのため、塗布膜を平坦化する必要がある。この塗布膜を平坦化する方法として、塗布膜を熱処理によって硬化させた後、研磨部材である研磨布の表面に機械的研磨粒子及び化学的研磨粒子を含む研磨液を滴下し、この研磨布の表面を基板の塗布膜に押し付けて、塗布膜の一部を除去する化学機械研磨{CMP(Chemical Mechanical Polishing)}技術が知られている。
【0006】
また、上記CMPのような高負荷プロセスを経ることのない別の平坦化方法として、凹凸面を有する基板表面に塗布液を供給し、塗布膜をスキャナプレートで基板の表面に薄く押し広げて塗布すると共に、スリット状ノズルからエア圧によって均等に押圧する塗布方法(装置)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
また、別の手段として、基板の表面に塗布液を供給した後に、溶剤蒸気を含む気体を供給して、塗布膜を薄く均一にする塗布方法(装置)が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平7−47324号公報(特許請求の範囲、図1,図2,図4)
【特許文献2】特開平11−329938号公報(段落番号0142、図8,図13)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、前者すなわち特開平7−47324号公報に記載の技術においては、塗布液に向かってエアを吹き付けるため、塗布液が揮発して硬化し、その結果、流動性が低下するので、塗布膜の均一化が十分に図れないという問題があった。
【0009】
また、後者すなわち特開平11−329938号公報に記載の技術においては、塗布液に溶剤蒸気を送るため、前者に比べて塗布液の揮発を抑制することができるが、処理部の周囲の環境の影響によって前者と同様に、塗布膜が揮発して硬化し、その結果、流動性が低下する。したがって、この技術においても塗布膜の均一化が十分に図れないという問題があった。
【0010】
特に、例えばダイシングラインのように回路パターンの凹凸に比べて幅の広い凹部が存在する場合において塗布膜が不均一になる虞があった。
【0011】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、CMPのような高負荷プロセスを経ることなく、均一かつ高精度な塗布膜の平坦化を図れるようにした塗布膜の成膜方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、この塗布膜の成膜方法は、表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜方法を前提とし、請求項1記載の発明は、上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を、溶剤ガス雰囲気下におくと共に、溶剤ガス雰囲気を吸引し、上記塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した後に、上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する、ことを特徴とする。
【0013】
請求項1記載の塗布膜の成膜方法において、上記塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態を保持し、この状態で上記ノズルから選択塗布液を供給する方が好ましい(請求項2)。
【0014】
また、請求項3記載の発明は、予め表面の凹凸状態が記憶された被処理基板に対して塗布液を供給し、被処理基板の表面に塗布膜を形成する塗布工程と、 上記塗布膜が形成された上記被処理基板を外気から遮断された処理室内に搬入する工程と、 上記処理室内に溶剤ガスを供給して処理室内を溶剤ガス雰囲気にする工程と、 上記溶剤ガス雰囲気を吸引して、上記塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した状態を保持する工程と、 上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する工程と、を有することを特徴とする。
【0015】
また、請求項4記載の発明は、予め表面の凹凸状態が記憶された被処理基板に対して塗布液を供給し、被処理基板の表面に塗布膜を形成する塗布工程と、 上記塗布膜が形成された上記被処理基板を外気から遮断された処理室内に搬入する工程と、 上記処理室内に溶剤ガスを供給して処理室内を溶剤ガス雰囲気にする工程と、 上記溶剤ガス雰囲気を吸引すると共に、溶媒濃度検出手段により上記塗布膜の溶媒濃度を検出し、検出された溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した状態を保持する工程と、 上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する工程と、を有することを特徴とする。
【0016】
請求項1ないし4のいずれかに記載の塗布膜の成膜方法において、上記選択塗布液は、塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有する方が好ましい(請求項5)。
【0017】
また、この発明の塗布膜の成膜装置は、表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜装置を前提とし、請求項6記載の発明は、 上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を外気から遮断して収容する処理室と、 上記処理室内に配設されて上記被処理基板を保持する保持手段と、 上記処理室内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段と、 上記処理室内の圧力を検出する圧力検出手段と、 上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、 上記被処理基板の表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給する選択塗布液供給用ノズルと、 上記保持手段とノズルを相対的に平行移動する移動手段と、 上記被処理基板の凹凸の状態及び上記塗布膜の溶媒濃度を記憶し、記憶された上記情報と上記圧力検出手段からの情報に基づいて、上記溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、上記ノズルの位置を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【0018】
また、請求項7記載の発明は、 上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を外気から遮断して収容する処理室と、 上記処理室内に配設されて上記被処理基板に形成された塗布膜の溶媒濃度を検出する溶媒濃度検出手段と、 上記処理室内に配設されて上記被処理基板を保持する保持手段と、 上記処理室内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段と、 上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、 上記被処理基板の表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給する選択塗布液供給用ノズルと、 上記保持手段とノズルを相対的に平行移動する移動手段と、 上記被処理基板の凹凸の状態を記憶し、記憶された上記情報と上記溶媒濃度検出手段からの情報に基づいて、上記溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、上記ノズルの位置を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【0019】
請求項1記載の発明においては、塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を溶剤ガス雰囲気下においた状態で、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給することにより、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。この場合、塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態を保持し、この状態でノズルから選択塗布液を供給することにより、雰囲気の安定した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる(請求項2)。
【0020】
請求項3,6記載の発明においては、被処理基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成した後、被処理基板を処理室内に搬入して、溶剤ガス雰囲気下においた状態で、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給することにより、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。
【0021】
請求項4,7記載の発明においては、被処理基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成した後、被処理基板を処理室内に搬入して、溶剤ガス雰囲気下においた状態で、溶媒濃度検出手段により塗布膜の溶媒濃度を検出し、その検出情報に基づいて、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給することにより、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。
【0022】
請求項5記載の発明においては、選択塗布液は塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有するので、塗布工程で塗布された塗布液は、その後の時間経過に伴って乾燥して溶媒濃度が薄くなった場合に対応して塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度とを一致させることができる。
【発明の効果】
【0023】
この発明は、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
【0024】
(1)請求項1記載の発明によれば、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。この場合、塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態を保持し、この状態でノズルから選択塗布液を供給することにより、雰囲気の安定した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる(請求項2)。
【0025】
(2)請求項3,6記載の発明によれば、被処理基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成した後、被処理基板を処理室内に搬入して、溶剤ガス雰囲気下においた状態で、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給するので、上記(1)と同様に、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。
【0026】
(3)請求項4,7記載の発明によれば、処理直前の被処理基板に形成された塗布膜の溶媒濃度を溶媒濃度検出手段によって検出し、その検出情報に基づいて、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給するので、上記(1),(2)に加えて、更に確実に塗布膜の平坦化を行うことができる。
【0027】
(4)請求項5記載の発明によれば、塗布工程で塗布された塗布液は、その後の時間経過に伴って乾燥し、溶媒濃度が薄くなった場合に対応して塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度とを一致させることができるので、上記(1)〜(3)に加えて、更に被処理基板に形成された塗布膜と補充用の選択塗布液により形成される塗布膜とを同質にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る成膜装置を半導体ウエハにおけるSOGの成膜装置に適用した場合について説明する。
【0029】
◎第1実施形態
図1は、上記成膜装置の第1実施形態を示す概略断面図である。
【0030】
上記成膜装置は、凹凸面を有する被処理基板である半導体ウエハW(以下にウエハWという)に塗布液であるSOG液例えばポリシラザンの塗布膜を形成する塗布ユニット1と、塗布膜が形成されたウエハWの塗布膜を平坦化する成膜ユニット2とを具備している。
【0031】
上記塗布ユニット1は、図示しない搬送アームによって搬送されるウエハWを収容する塗布処理室3と、この塗布処理室3内に配設されて、ウエハWを保持して水平に回転させる回転保持手段であるスピンチャック4と、ウエハWの表面に塗布液例えばSOG液を滴下(供給)する塗布液供給ノズル5と、を具備している。
【0032】
上記のように構成される塗布ユニット1において、塗布処理室3内に収容されたウエハWの表面に対して塗布液供給ノズル5から塗布液を滴下し、スピンチャック4を回転させることによって、ウエハWの表面に塗布液の塗布膜が形成される。
【0033】
上記成膜ユニット2は、塗布膜が形成されたウエハWを外気から遮断して収容する処理室6と、この処理室6内に配設されてウエハWを保持する保持手段である載置プレート7と、処理室6内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段8と、処理室6内の圧力を調整する圧力調整手段9と、ウエハWの表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給すなわち滴下する選択塗布液供給用ノズル10(以下にノズル10という)と、載置プレート7とノズル10を相対的に平行移動する移動手段20と、処理室6内の圧力を検出する圧力検出手段である圧力センサ30と、予め記憶されたウエハWの凹凸の状態すなわち凹部の段差開口率,段差深さ及び塗布膜の溶媒濃度等の情報と、圧力センサ30からの検出信号(情報)に基づいて、溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、ノズル10の位置を制御する制御手段例えば中央演算処理装置(CPU)によって形成されるコントローラ40とで主に構成されている。また、コントローラ40は、圧力センサ30によって検出された検出信号に基づいて溶剤ガス供給手段8と圧力調整手段9を制御して処理室6内を所定の圧力に制御するように形成されている。
【0034】
上記処理室6は、固定ベース部6aと、この固定ベース部6aに対して図示しない昇降手段によって昇降可能に開閉する箱状の蓋体6bとで構成されている。なお、処理室6を固定ベース部6aと昇降可能な蓋体6bとで構成する代わりに、側壁にウエハWの搬入出口を設け、この搬入出口をシャッタによって開閉する構造としてもよい。
【0035】
上記溶剤ガス供給手段8は、処理室6の蓋体6bの一側端側に設けられた供給口6cに一端が接続する供給管8aの他端に接続する、溶剤ガス生成機能を有する気化器80により形成されている。供給管8aには、数値的な開度量の調整が可能な開閉弁V1が介設されており、この開閉弁V1は、コントローラ40からの制御信号に基づいて開閉し得るようになっている。
【0036】
上記圧力調整手段9は、処理室6の蓋体6bの他側端側に設けられた排気口6dに、排気管9aを介して接続する減圧ポンプ90と、排気管9aに介設されて上記コントローラ40からの制御信号に基づいて開閉動作する例えばバタフライ式の数値的な開度量の調整が可能な開閉弁V2とで構成されている。このように構成される圧力調整手段9によって処理室6内が所定圧力例えば塗布液の乾燥度合いが50wt%になる500Pa(パスカル)に設定されるようになっている。
【0037】
上記載置プレート7は、ウエハWを吸着保持し得るように構成されており、また、同心円状に例えば3個の貫通孔(図示せず)が設けられ、各貫通孔内を貫通する図示しない支持ピンが保持部材に保持されると共に、支持ピン昇降シリンダの駆動によって支持ピンが載置プレート7の表面に出没可能に構成されている。
【0038】
また、載置プレート7は、処理室6の固定ベース部6aの上面に敷設されたY方向に延びる2本のレール7aに摺動可能に載置されており、移動手段20を構成するY方向移動機構20Yによって水平のY方向に移動し得るようになっている。
【0039】
上記ノズル10は、載置プレート7の上方に位置し、上記レールと直交するX方向に延び、両端がそれぞれ処理室6の蓋部の対向する側壁に回転自在に配設される例えばボールねじ機構等のX方向移動機構20Xによって、ノズル10が水平のX方向に移動し得るように構成されている。この場合、X方向移動機構20Xは、処理室6の蓋体6bに横架されるボールねじ軸21と、このボールねじ軸21を正逆回転自在に回転する駆動モータ22とで構成されている。このX方向移動機構20Xのボールねじ軸21と該ボールねじ軸21に平行なガイド軸(図示せず)に、ノズル10が摺動可能に嵌装されている。
【0040】
したがって、X方向移動機構20Xの駆動モータ22を正逆回転駆動することにより、ノズル10がX方向に移動し、Y方向移動機構20Yによって載置プレート7がY方向に移動することで、載置プレート7上に載置保持されたウエハWに対してノズル10が水平のX,Y方向の任意の位置に移動することができる。なお、移動手段すなわちX方向移動機構20X,Y方向移動機構20Yをボールねじ機構以外のリニア駆動機構やタイミングベルトやプーリを用いたベルト駆動機構等によって形成してもよい。
【0041】
なお、上記説明では、ノズル10をX方向に移動し、載置プレート7をY方向に移動する場合について述べたが、ノズル10をY方向に移動し、載置プレート7をX方向に移動してもよく、また、ノズル10又は載置プレート7のいずれか一方を固定し、他方をX,Y方向に移動してもよい。
【0042】
また、上記ノズル10は、該ノズル10の移動に追従すべく可撓性を有する供給管11を介して選択塗布液収容タンク12に接続されている。供給管11には開閉弁V3が介設されており、この開閉弁V3は、コントローラ40からの制御信号に基づいて開閉し得るようになっている。なお、選択塗布液収容タンク12内に貯留される選択塗布液は、塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有する既知の濃度の薬液である。選択塗布液が、塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有する理由は、塗布工程で塗布された塗布液は、その後の時間経過に伴って乾燥して溶媒濃度が薄くなるので、その場合に対応して塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度とを一致させるようにしたためである。
【0043】
上記のように構成されるノズル10を用いて、図2(a)に示すように、塗布液の塗布膜Tが形成されたウエハWに対して、予め記憶されたウエハWにおける塗布液の補充が必要な凹部Waに塗布膜Tの溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液Lを滴下(供給)することにより(図2(b)参照)、凹部Waに塗布膜Tの溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液Lの塗布膜Tが形成され、塗布膜Tの表面が平坦化される(図2(c)参照)。なお、ノズル10のノズル孔は1又は複数あるいはスリット状のいずれであってもよい。
【0044】
次に、上記のように構成されるこの発明に係る成膜装置の動作態様について、図1及び図3に示すフローチャートを参照して説明する。
【0045】
処理に際して、処理するウエハWにおける凹凸状態すなわち凹部の段差開口率,段差深さ及び塗布膜の溶媒濃度等の情報を予め求めてコントローラ40に記憶させておく。この場合、ウエハWの凹凸状態は、例えばマスクパターンやステッパのレシピ、あるいは、ウエハWの画像取り込みによってその情報を取得することができる。また、塗布膜の溶媒濃度は、塗布液の原液の乾燥度合いを決定する雰囲気圧力の関係で求めることができる。
【0046】
まず、未処理のウエハWを図示しない搬送アームによって塗布ユニット1に搬入してスピンチャック4にウエハWを受け渡す。そして、ウエハWの表面に対して塗布液供給ノズル5から塗布液を滴下し、スピンチャック4を回転させることによって、ウエハWの表面に塗布液の塗布膜を形成する(塗布工程:ステップ3−1)。
【0047】
次に、塗布膜が形成されたウエハWを搬送アーム(図示せず)が受け取って、ウエハWを成膜ユニット2の処理室6内に搬入する(ウエハ搬入工程:ステップ3−2)。この際、処理室6を構成する蓋体6bが上昇して、ウエハWを載置プレート7上に載置した状態で、蓋体6bが下降して処理室6を外気と遮断する。次に、コントローラ40からの制御信号に基づいて溶剤ガス供給手段8の開閉弁V1が開放して、気化器80によって生成された溶剤ガスが処理室6内に供給(パージ)される(溶剤ガス供給工程:ステップ3−3)。溶剤ガスの供給(パージ)によって変化する処理室6内の圧力は圧力センサ30によって検出され、処理室6内が所定圧力以上になった時点で、コントローラ40からの制御信号に基づいて開閉弁V2が所定の開度開いて処理室6内を減圧し、処理室6内を成膜処理に適した所定乾燥度合い例えば50wt%,所定圧力例えば500Paになると、塗布膜の濃度と選択塗布液の濃度が一致するので、この状態を保持する(減圧・圧力保持工程:ステップ3−4)。
【0048】
塗布膜の濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態で、コントローラ40からの制御信号に基づいてノズル10と載置プレート7によって保持されたウエハWとを相対的に平行移動してノズル10を、図2(b)に示すように、塗布液の補充が必要な凹部Waの上方に位置させ、コントローラ40からの制御信号に基づいて開閉弁V3を開放し、ノズル10から選択塗布液を滴下(供給)して、凹部Waと凹部Wa以外の塗布膜Tを平坦化する(選択塗布工程:ステップ3−5)。この選択塗布工程において、ノズル10を凹部Waの溝方向に移動(スキャン)させて、同様にノズル10から選択塗布液を滴下(供給)して、塗布膜Tを平坦化する。
【0049】
選択塗布工程によってウエハW表面の塗布膜を平坦化した後、開閉弁V1,V3を閉じ、圧力調整手段9の開閉弁V2の開度を調整して処理室6内を減圧例えば50Paに減圧した後、大気に開放する(減圧・大気開放工程:ステップ3−6)。そして、蓋体6bを開放(上昇)した後、又は、上昇と共に支持ピンが上昇してウエハWを載置プレート7面の上方に押し上げた状態で、搬送アーム(図示せず)がウエハWを受け取って搬出する(ウエハ搬出工程:ステップ3−7)。
【0050】
◎第2実施形態
図4は、この発明に係る成膜装置の第2実施形態を示す概略断面図である。
【0051】
第2実施形態は、成膜ユニット内に塗布膜の濃度検出手段を設けて、処理直前のウエハに形成された塗布膜の濃度を検出して成膜処理を行うようにした場合である。
【0052】
第2実施形態に係る成膜装置は、ウエハWを外気から遮断して収容する処理室6Aが測定領域61と処理領域62を有し、この処理室6A内の測定領域61に配設されて、ウエハWに形成された塗布膜Tの濃度を検出する濃度検出手段50を具備する点、また、ノズル10Aを固定し、載置プレート7Aを水平のX,Y方向に移動するようにした点で第1実施形態と相違している。なお、第2実施形態におけるその他の部分は第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0053】
第2実施形態において、処理室6Aは、対向する側壁の一方にウエハWの搬入口6eが設けられ、他方に搬出口6fが設けられている。そして、これら搬入口6e、搬出口6fに、図示しない昇降機構によって昇降するシャッタ6g、6hがそれぞれ開閉可能に配設されている。
【0054】
また、濃度検出手段50は、例えば屈折率測定器によって形成されており、ウエハWに形成された平坦部の塗布膜の屈折率を複数箇所例えば直径に対して9ポイントを平均に検出し、解析することによって塗布膜の溶媒濃度を求めることができる。この濃度検出手段すなわち屈折率測定器50によって検出された情報は上記コントローラ40に伝達されて記憶される。
【0055】
また、上記載置プレート7Aは、処理室6の固定ベース部6a上に敷設されたY方向に延びる互いに平行な複数例えば4本のレール7bに摺動可能に載置される摺動プレート7cの上面に敷設されるX方向に延びるレール7d上に摺動可能に載置されている。そして、移動手段であるX方向移動機構20X,Y方向移動機構20Y、例えばボールねじ機構やリニア駆動機構等によって載置プレート7Aがノズル10Aに対して水平のX,Y方向に平行移動し得るように構成されている。
【0056】
次に、第2実施形態の成膜装置の動作態様について、図4及び図5に示すフローチャートを参照して説明する。
【0057】
処理に際して、処理するウエハWにおける凹凸状態すなわち凹部の段差開口率,段差深さ等の情報を予め求めてコントローラ40に記憶させておく。この場合、ウエハWの凹凸状態は、第1実施形態と同様に、例えばマスクパターンやステッパのレシピ、あるいは、ウエハWの画像取り込みによってその情報を取得することができる。
【0058】
まず、未処理のウエハWを図示しない搬送アームによって塗布ユニット1に搬入してスピンチャック(図示せず)にウエハWを受け渡す。そして、ウエハWの表面に対して塗布液供給ノズル(図示せず)から塗布液を滴下し、スピンチャックを回転させることによって、ウエハWの表面に塗布液の塗布膜を形成する(塗布工程:ステップ5−1)。
【0059】
次に、塗布膜が形成されたウエハWを搬送アーム(図示せず)が受け取って、ウエハWを成膜ユニット2の処理室6A内の測定領域61に搬入する(ウエハ搬入工程:ステップ5−2)。ウエハWを載置プレート7A上に載置した後、搬送アームは処理室6Aから後退した状態で、シャッタ6gが閉じて処理室6Aを外気と遮断する。
【0060】
次に、コントローラ40からの制御信号に基づいて溶剤ガス供給手段8の開閉弁V1が開放して、気化器80によって生成された溶剤ガスが処理室6A内に供給(パージ)される。また、コントローラ40からの制御信号に基づいて圧力調整手段9の開閉弁V2が開閉制御されて溶剤ガス雰囲気を吸引して処理室6内を成膜処理に適した所定乾燥度合い例えば50wt%,所定圧力例えば500Paにする。この過程において、屈折率測定器50によってウエハWの平坦部の塗布膜の屈折率を検出し、検出された情報をコントローラ40に伝達し、検出された屈折率から求められた塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した時点で、処理室6内の圧力を保持する(濃度測定工程:ステップ5−3)。また、塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した時点で、載置プレート7AがX方向に移動してウエハWを処理領域62に移動する(ウエハ処理部移動工程:ステップ5−4)。
【0061】
次に、コントローラ40からの制御信号に基づいてノズル10Aと載置プレート7Aによって保持されたウエハWとを相対的に平行移動してノズル10Aを、図2(b)に示すように、塗布液の補充が必要な凹部Waの上方に位置させ、コントローラ40からの制御信号に基づいて開閉弁V3を開放し、ノズル10Aから選択塗布液を滴下(供給)して、凹部Waと凹部Wa以外の塗布膜Tを平坦化する(選択塗布工程:ステップ5−5)。この選択塗布工程において、ノズル10Aを凹部Waの溝方向に移動(スキャン)させて、同様にノズル10Aから選択塗布液を滴下(供給)して、塗布膜Tを平坦化する。
【0062】
選択塗布工程によってウエハW表面の塗布膜を平坦化した後、開閉弁V1,V3を閉じ、圧力調整手段9の開閉弁V2の開度を調整して処理室6内を減圧例えば50Paに減圧した後、大気に開放する(減圧・大気開放工程:ステップ5−6)。そして、シャッタ6hを開放した後、又は、シャッタ6hの開放と共に支持ピンが上昇してウエハWを載置プレート7A面の上方に押し上げた状態で、搬送アーム(図示せず)がウエハWを受け取って搬出口6fから搬出する(ウエハ搬出工程:ステップ5−7)。
【0063】
なお、上記実施形態では、塗布液がSOG液である場合について説明したが、この発明に係る成膜技術は、SOG液以外の塗布液例えばレジストにも適用でき、また、ウエハW以外の被処理基板例えばLCD基板にも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0064】
【図1】この発明に係る成膜装置の第1実施形態を示す概略断面図である。
【図2】この発明におけるウエハの凹凸部の塗布膜の平坦化を行う状態を示す要部概略断面図である。
【図3】この発明に係る成膜装置の第1実施形態の動作態様を示すフローチャートである。
【図4】この発明に係る成膜装置の第2実施形態を示す概略断面図である。
【図5】この発明に係る成膜装置の第2実施形態の動作態様を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0065】
1 塗布ユニット
2 成膜ユニット
3 塗布処理室
4 スピンチャック
5 塗布液供給ノズル
6,6A 処理室
7,7A 載置プレート(保持手段)
8 溶剤ガス供給手段
9 圧力調整手段
10,10A 選択塗布液供給用ノズル
12 選択塗布液収容タンク
20 移動手段
20X X方向移動機構
20Y Y方向移動機構
30 圧力センサ
40 コントローラ(制御手段)
50 屈折率測定器(濃度検出手段)
80 気化器
90 減圧ポンプ
W 半導体ウエハ(被処理基板)
Wa 凹部
V1,V2,V3 開閉弁
T 塗布膜
L 選択塗布液


【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜方法であって、
上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を、溶剤ガス雰囲気下におくと共に、溶剤ガス雰囲気を吸引し、上記塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した後に、上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する、ことを特徴とする塗布膜の成膜方法。
【請求項2】
請求項1記載の塗布膜の成膜方法において、
上記塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態を保持し、この状態で上記ノズルから選択塗布液を供給する、ことを特徴とする塗布膜の成膜方法。
【請求項3】
予め表面の凹凸状態が記憶された被処理基板に対して塗布液を供給し、被処理基板の表面に塗布膜を形成する塗布工程と、
上記塗布膜が形成された上記被処理基板を外気から遮断された処理室内に搬入する工程と、
上記処理室内に溶剤ガスを供給して処理室内を溶剤ガス雰囲気にする工程と、
上記溶剤ガス雰囲気を吸引して、上記塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した状態を保持する工程と、
上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する工程と、
を有することを特徴とする塗布膜の成膜方法。
【請求項4】
予め表面の凹凸状態が記憶された被処理基板に対して塗布液を供給し、被処理基板の表面に塗布膜を形成する塗布工程と、
上記塗布膜が形成された上記被処理基板を外気から遮断された処理室内に搬入する工程と、
上記処理室内に溶剤ガスを供給して処理室内を溶剤ガス雰囲気にする工程と、
上記溶剤ガス雰囲気を吸引すると共に、溶媒濃度検出手段により上記塗布膜の溶媒濃度を検出し、検出された溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した状態を保持する工程と、
上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する工程と、
を有することを特徴とする塗布膜の成膜方法。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれかに記載の塗布膜の成膜方法において、
上記選択塗布液は、塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有する、ことを特徴とする塗布膜の成膜方法。
【請求項6】
表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜装置であって、
上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を外気から遮断して収容する処理室と、
上記処理室内に配設されて上記被処理基板を保持する保持手段と、
上記処理室内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段と、
上記処理室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、
上記被処理基板の表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給する選択塗布液供給用ノズルと、
上記保持手段とノズルを相対的に平行移動する移動手段と、
上記被処理基板の凹凸の状態及び上記塗布膜の溶媒濃度を記憶し、記憶された上記情報と上記圧力検出手段からの情報に基づいて、上記溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、上記ノズルの位置を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする塗布膜の成膜装置。
【請求項7】
表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜装置であって、
上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を外気から遮断して収容する処理室と、
上記処理室内に配設されて上記被処理基板に形成された塗布膜の溶媒濃度を検出する溶媒濃度検出手段と、
上記処理室内に配設されて上記被処理基板を保持する保持手段と、
上記処理室内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段と、
上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、
上記被処理基板の表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給する選択塗布液供給用ノズルと、
上記保持手段とノズルを相対的に平行移動する移動手段と、
上記被処理基板の凹凸の状態を記憶し、記憶された上記情報と上記溶媒濃度検出手段からの情報に基づいて、上記溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、上記ノズルの位置を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする塗布膜の成膜装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2007−134434(P2007−134434A)
【公開日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−324664(P2005−324664)
【出願日】平成17年11月9日(2005.11.9)
【出願人】(000219967)東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Fターム(参考)】