(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布対象物が載置される載置面を有するステージと、
前記ステージを前記載置面に沿う回転方向に回転させる回転機構と、
前記ステージ上の前記塗布対象物に材料を吐出して塗布する塗布ノズルと、
前記ステージと前記塗布ノズルとを前記回転方向に交わる交差方向に前記載置面に沿って相対移動させる移動機構と、
前記塗布ノズルに材料を供給する供給部と、
前記材料を排出する排出部と、
前記供給部、前記塗布ノズル及び前記排出部を連通する連通管と、
前記連通管における材料の流れを切り替える切替機構と、
前記連通管の排出側の高さを調整する排出高さ調整機構と、
を備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布対象物が載置された前記ステージを前記回転機構により回転させながら、前記移動機構により前記ステージと前記塗布ノズルとを前記交差方向に前記載置面に沿って相対移動させ、前記塗布ノズルにより前記ステージ上の塗布対象物に前記材料を塗布する制御を行うとともに、前記切替機構を制御して前記材料の流れを制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
前記連通管の排出側口は、前記塗布ノズルの先端よりも低い位置に配置されるとともに、
前記切替機構は前記連通管の排出側の流路に設けられるダイヤフラム式のバルブであって、
前記流路を開閉することにより、供給状態及び排出状態を切り替えることを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置。
【請求項４】
前記制御部は前記排出高さ調整機構を制御して前記塗布ノズルの高さと前記連通管の排出側の開口の高さの差により生じる負圧を調整することを特徴とする請求項２記載の塗布装置。
【請求項５】
塗布対象物が載置されたステージを回転させながら、前記ステージと対向配置された塗布ノズルとを前記回転方向に交わる交差方向に載置面に沿って相対移動させ、前記塗布ノズルにより前記ステージ上の塗布対象物に材料を塗布するとともに、
前記塗布ノズルに前記材料を供給する供給部と前記塗布ノズルと前記材料を排出する排出部とを連通する流路において、前記流路における前記材料の流れを切替えるとともに前記流路の排出側の高さを調整することにより、負圧を調整することを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置及び塗布方法に関し、例えば、塗布対象物上に材料を塗布して塗布膜を形成する塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体などの分野において基板に円形状の膜を形成する方法としてスパイラル塗布方法がある。このスパイラル塗布方法は、円形状の回転ステージ上に円盤状の基板を固定し、塗布ノズルの吐出面と基板表面の距離（ギャップ）を所定の値に保ち、その回転ステージを回転させ、流量を制御可能な定量ポンプで塗布ノズルから材料を吐出させながら、その塗布ノズルを基板中央から基板外周に向かって直線状に移動させ、らせん状（渦巻き状）の塗布軌跡を描くことで基板全面に膜形成を行う方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなスパイラル塗布による塗布装置及び塗布方法では、エッジ部の膜厚形状を制御するために、エッジ周辺に達する直前にノズル流路の残圧を素早く減少させることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７９９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明の実施形態は、ノズル流路の残圧を素早く減少させてエッジ部の膜厚形状を制御することを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の塗布装置は、塗布対象物が載置される載置面を有するステージと、前記ステージを前記載置面に沿う回転方向に回転させる回転機構と、前記ステージ上の前記塗布対象物に材料を吐出して塗布する塗布ノズルと、前記ステージと前記塗布ノズルとを前記回転方向に交わる交差方向に前記載置面に沿って相対移動させる移動機構と、前記塗布ノズルに材料を供給する供給部と、前記材料を排出する排出部と、前記供給部、前記塗布ノズル、及び前記排出部を連通する連通管と、前記連通管における前記材料の流れを切り替える切替機構と、前記連通管の排出側の高さを調整する排出高さ調整機構と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態にかかる塗布装置の構成を示す概略説明図。
【図２】同塗布装置の制御手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態かかる塗布装置及び塗布方法について、図１及び図２を参照して説明する。各図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【０００９】
塗布装置１は、塗布対象物としてのウエハＷが載置されるステージ２と、そのステージ２を水平面内で回転させる回転機構３と、ステージ２上のウエハＷに先端から材料を吐出して塗布する塗布ノズル４と、その塗布ノズル４とステージ２とを水平面方向に相対移動させる移動機構５と、塗布ノズル４へ塗布材料を供給する供給部７と、塗布材料を排出する排出部８と、これらを連通する流路を形成する連通管９と、ウエハＷ上の塗布膜Ｍの膜面を観察する観察装置１０と、各部を制御する制御部１１とを備えている。
【００１０】
ステージ２は、例えば円形状に形成されており、回転機構３により水平面内で回転可能に構成されている。このステージ２は、載置されたウエハＷを吸着する吸着機構を備えており、その吸着機構によりステージ２の載置面２ａ上にウエハＷを固定して保持する。この吸着機構としては、例えばエアー吸着機構などが用いられる。
【００１１】
回転機構３は、ステージ２を水平面内で回転可能に支持しており、ステージ中心を回転中心としてステージ２をモータなどの駆動源により水平面内で回転させる機構である。これにより、ステージ２上に載置されたウエハＷは水平面内で回転することになる。
【００１２】
塗布ノズル４は、塗布膜Ｍとなる材料を吐出するノズルであり先端４ａを有している。この塗布ノズル４は、圧力によりその先端４ａから材料を連続的に吐出し、その材料をステージ２上のウエハＷに塗布する。
【００１３】
この塗布ノズル４には、材料を供給する供給部７がチューブやパイプなどの連通管９の供給側流路９ａを介して接続されている。供給部７は、材料を貯留する供給タンク７ａや供給用ポンプ７ｂ、流量調整弁などを有している。この供給部７が制御部１１により制御され、塗布ノズル４からの材料吐出量が調整される。
【００１４】
さらに塗布ノズル４には、材料を排出する排出部８がチューブやパイプなどの連通管９の排出側流路９ｂを介して排出部８が接続されている。排出部８は、材料を貯留する排出タンク８ａや連通管９の排出側口９ｅの高さを調節する高さ調整機構８ｂなどを有している。この排出部８が制御部１１により制御され、塗布ノズル４からの材料排出が行われる。
【００１５】
高さ調整機構８ｂはたとえば排出タンク８ａ及びこれに接続された連通管９の排出側口９ｅをＺ軸方向に移動させる。このＺ方向の位置調整により連通管９内に形成された流路の負圧が調整される。
【００１６】
連通管９はたとえばチューブやパイプから構成され、塗布ノズル４と、供給部７の供給タンク７ａ内と、排出部８の排出タンク８ａ内とを連通している。連通管９は供給側流路９ａ、排出側流路９ｂ、塗布ノズル４の上方の共通流路９ｄを有して構成され、供給側と排出側の流路が分岐部９ｆで分岐している。連通管９の排出側流路９ｂにはダイヤフラム式のバルブ９ｃが設けられている。このバルブ９ｃの動作によって排出側流路９ｂが開閉され、塗布ノズル４への材料供給及び塗布ノズル４からの材料排出の切り替えが行われる。排出側の端部は排出タンク８ａ内に開口する排出側口９ｅを有している。連通管９の排出側口９ｅは塗布ノズル４の先端４ａよりも低い位置に配置されている。高さ調整機構８ｂによってこの排出側口９ｅの高さが調整される。塗布処理の際には材料が供給用ポンプ７ｂの作動により供給タンク７ａから供給側流路９ａ、及び共通流路９ｄを通って塗布ノズル４に供給される。塗布終了の際には連通管９内の負圧により材料が共通流路９ｄ及び排出側流路９ｂを通って排出タンク８ａに排出される。
【００１７】
移動機構５は、塗布ノズル４を支持してＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構５ａと、そのＺ軸移動機構５ａを介して塗布ノズル４を支持しＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構５ｂとを備えている。この移動機構５は塗布ノズル４をステージ２の上方に位置付け、その塗布ノズル４をステージ２に対して相対移動させる。Ｚ軸移動機構５ａ及びＸ軸移動機構５ｂとしては、例えば、リニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構やモータを駆動源とする送りネジ移動機構などが用いられる。
【００１８】
Ｚ軸移動機構５ａには、反射型レーザセンサなどの距離測定部Ｌが設けられている。この距離測定部Ｌは、Ｚ軸移動機構５ａと共にＸ軸移動機構５ｂによりＸ軸方向に移動し、ステージ２上のウエハＷとの離間距離を測定する。これにより、ウエハＷの塗布面の表面粗さ、すなわち、その塗布面の高さプロファイルを取得することが可能である。
【００１９】
この塗布装置１でスパイラル塗布を行う際、塗布ノズル４はＸ軸方向、すなわちウエハＷの中心から外周に向かって移動しながら、回転しているステージ２上のウエハＷに向けて材料を吐出し、その材料をウエハＷの表面上に渦巻状に塗布する。
【００２０】
観察装置１０は、ステージ２に載置されたウエハＷの塗布膜Ｍの画像を取得する観察画像取得部１０ａと、その観察画像取得部１０ａにより取得された画像を処理する画像処理部１０ｂと、画像処理された画像などを表示する表示部１０ｃとを備えている。
【００２１】
観察画像取得部１０ａは、ステージ２上のウエハＷの全面を観察可能にステージ２の上方に設けられており、そのウエハＷ上の塗布膜Ｍの全面の画像を取得する。この観察画像取得部１０ａとしては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどの撮像部や、材料に光を当ててその反射光を検出するセンサなどが用いられる。なお、表示部１０ｃとしては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やブラウン管（ＣＲＴ）などが用いられる。
【００２２】
画像処理部１０ｂは制御部１１と相互に通信を行い、画像処理後の画像を制御部１１に送信する。制御部１１は、画像処理部１０ｂから送信された画像と、記憶部に記憶された膜厚と濃淡（画像濃度）との関係情報から、抜けや異物の発生、膜厚のばらつき度合、塗布膜Ｍの形状を判断する。なお、ここでは、画像処理部１０ｂを観察装置１０に設けているが、これに限るものではなく、例えば、制御部１１に設けるようにしてもよく、また、制御部１１が画像処理部１０ｂにかわって画像処理を行うようにしてもよい。
【００２３】
制御部１１は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、各種プログラムや各種情報などを記憶する記憶部とを備えている。記憶部としては、メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが用いられる。この制御部１１は、各種プログラムや各種情報（塗布条件情報など）に基づいて、回転機構３や移動機構５などを制御し、ウエハＷが載置されたステージ２を回転させ、塗布ノズル４の先端４ａから材料を吐出させながら、その塗布ノズル４を基板中央（あるいは基板外周）から基板外周（あるいは基板中央）に向かって直線状に移動させ、渦巻き状の塗布軌跡を描くことで基板全面に膜形成を行う（スパイラル塗布）。
【００２４】
以下、塗布装置１が行う成膜処理（塗布方法）について図２を参照して説明する。塗布装置１の制御部１１は各種プログラムや各種情報（塗布条件情報など）に基づいて成膜処理を実行する。
【００２５】
図２に示すように、まず原点復帰や負圧制御などの初期動作が行われる（ステップＳ１）。負圧制御として制御部１１は排出部８の高さ調整機構８ｂを動作させ、排出側口９ｅを適正な高さに設定することにより、連通管９内の負圧を適正値とする。このとき、たとえば塗布材料の粘性等に基づいて、適正な負圧となるように排出部８を駆動する。
【００２６】
次に、基板であるウエハＷがロボットハンドリングなどの搬送機構によりステージ２上に搬入される（ステップＳ２）。ウエハＷはステージ２上に吸着機構により固定される。その後、例えば塗布前に取得された高さプロファイルを用いて、塗布ノズル４とウエハＷの塗布面との垂直方向の距離（ギャップ）が設定値となるように補正量が算出され、その補正量だけ塗布ノズル４がＺ軸移動機構５ａによりＺ軸方向に移動する。このようにして、塗布ノズル４とウエハＷの塗布面とのギャップが所望のギャップに調整される（ステップＳ３）。
【００２７】
ついで、塗布処理が行われる（ステップＳ４）。塗布処理においてはステージ２が回転機構３により回転し、そのステージ２上のウエハＷが回転している状態で、塗布ノズル４がウエハＷの中央である原点位置からＺ軸移動機構５ａと共にＸ軸移動機構５ｂによりＸ軸方向に、すなわちウエハＷの中心から外周に向かって等速で移動する。
【００２８】
このとき、排出側流路９ｂを閉じるとともに、供給用ポンプ７ｂを作動させて塗布材料を供給することにより塗布ノズル４は移動しながら先端４ａから材料を連続してウエハＷの塗布面に吐出し、その塗布面上に渦巻状に材料を塗布する（スパイラル塗布）。これにより、ウエハＷの塗布面上に塗布膜Ｍが形成される。
【００２９】
次に、あらかじめ設定された塗布完了直前の所定位置または所定時間に達したか否かが判断され（ステップＳ５）、塗布完了直前の所定位置または所定時間でないと判断された場合には（ステップＳ５のＮＯ）、塗布処理が続行される。
【００３０】
一方、塗布完了直前であると判断された場合には（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御部１１によりダイヤフラムバルブ９ｃの開閉状態が切り替えられるとともに供給用ポンプ７ｂによる供給が停止され、塗布が停止される（ステップＳ７）。塗布完了直前の位置または時間は、たとえば材料の粘性や連通管９の条件などに基づいて決定され、塗布完了の数秒程度前あるいは塗布完了位置の１〜２ｍｍ手前に設定される。
【００３１】
このとき、排出側流路９ｂを開けるとともに、供給用ポンプ７ｂを停止することで材料の供給が停止され、塗布が停止される。ここで、流路を形成する連通管９は、その排出側口９ｅが塗布ノズル４の先端４ａよりも低く設定されているため、この水頭差Δｈにより流路内には負圧が発生することになる。このため、供給側流路の塗布材料の残圧がすばやく減少し、所望の塗布膜Ｍのエッジを形成することが可能となる。
【００３２】
その後、塗布ノズル４がＺ軸移動機構５ａにより上昇する（ステップＳ７）。そして、ウエハＷ上の塗布膜Ｍが観察装置１０により観察、すなわち検査され（ステップＳ８）、塗布膜Ｍに抜けが発生したか否か、塗布膜Ｍの異物の有無、膜厚異常の有無、塗布膜Ｍのエッジ部Ｍｅの形状等が監視され、必要な場合には部分塗布を行うリペア処理が成され、処理が終了する。
【００３３】
本発明によれば、排出側口９ｅの高さをノズル４の先端４ａより低く配置して連通管９内に負圧を生じさせることにより、供給流路の残圧を素早く減少させることができる。このため容易にエッジ形状制御が可能となる。また、高さ調整機構８ｂで排出側口９ｅの高さを調整することによって種々の条件に適した負圧を設定でき、残圧の減少スピードを最適化することができる。
【００３４】
また切り替え機構としてダイヤフラム式のバルブを用いることとしたため、たとえばボールバルブに比べてエア混入やダスト発生等の不都合を回避できる。
【００３５】
本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記１]
塗布対象物が載置される載置面を有するステージと、
前記ステージを前記載置面に沿う回転方向に回転させる回転機構と、
前記ステージ上の前記塗布対象物に材料を吐出して塗布する塗布ノズルと、
前記ステージと前記塗布ノズルとを前記回転方向に交わる交差方向に前記載置面に沿って相対移動させる移動機構と、
前記塗布ノズルに材料を供給する供給部と、
前記材料を排出する排出部と、
前記供給部、前記塗布ノズル及び前記排出部を連通する連通管と、
前記連通管における材料の流れを切り替える切替機構と、
前記連通管の排出側の高さを調整する排出高さ調整機構と、
を備えることを特徴とする塗布装置。
[付記２]
前記塗布対象物が載置された前記ステージを前記回転機構により回転させながら、前記移動機構により前記ステージと前記塗布ノズルとを前記交差方向に前記載置面に沿って相対移動させ、前記塗布ノズルにより前記ステージ上の塗布対象物に前記材料を塗布する制御を行うとともに、前記切換機構を制御して前記材料の流れを制御する制御部を備えることを特徴とする[付記１]記載の塗布装置。
[付記３]
前記連通管の排出側口は、前記ノズルの先端よりも低い位置に配置されるとともに、
前記切換機構は前記連通管の排出側の流路に設けられるダイヤフラム式のバルブであって、
前記流路を開閉することにより、供給状態及び排出状態を切り替えることを特徴とする[付記１]または[付記２]記載の塗布装置。
[付記４]
前記制御部は前記排出高さ調製機構を制御して前記ノズルの高さと前記連通管の排出側の開口の高さの差により生じる負圧を調整することを特徴とする[付記１]乃至[付記３]のいずれか記載の塗布装置。
[付記５]
塗布対象物が載置されたステージを回転させながら、前記ステージと対向配置された塗布ノズルとを交差方向に載置面に沿って相対移動させ、前記塗布ノズルにより前記ステージ上の塗布対象物に前記材料を塗布するとともに、
前記塗布ノズルに塗布材料を供給する供給部と前記塗布材料を排出する排出部と前記塗布ノズルとを連通する流路の排出側の高さを調整することにより前記流路の負圧を調整することを特徴とする塗布方法。
【符号の説明】
【００３６】
Ｗ…ウエハ、Ｍ…塗布膜、Ｌ…距離測定部、Δｈ…水頭差、Ｍｅ…エッジ部、
１…塗布装置、２…ステージ、２ａ…載置面、３…回転機構、４…塗布ノズル、
４ａ…先端、５…移動機構、７…供給部、７ａ…供給タンク、７ｂ…供給用ポンプ、
８…排出部、８ａ…排出タンク、８ｂ…高さ調整機構、９…連通管、９ａ…供給側流路、９ｂ…排出側流路、９ｅ…排出側口、９ｄ…共通流路、９ｆ…分岐部、９ｃ…バルブ、１０…観察装置、１１…制御部。
【図１】
0005641994.tif 000002
【図２】
0005641994.tif 000003