(57)【要約】【課題】隆起部分の剥離のための剥離液やリンス液の使用効率を改善し、また、所望の隆起部分の剥離が可能なレジスト塗布装置を提供する。【解決手段】基板１上に形成されたレジスト塗膜２の隆起部分２ａと摺動する搬送ローラ１５ａと、摺動後にベルト１４に付着した剥離付着物の溶離を行うと共に次の摺動用のレジスト処理液１６を補充するための処理液槽１３とを巡回して走行する周回構造の可動ベルト１４を設置する。可動ベルト１４の周回搬送を開始し、処理液１６の付着した可動ベルト１４が搬送ローラ１５ａ部分で隆起部分２ａと摺動すると、ベルト擦過による機械的作用と、処理液１６による化学的作用とが同時に機能し、隆起部分２ａの剥離が進行する。塗布直後のレジスト塗膜２の隆起部分２ａを剥離する作業を、レジスト塗布工程中に組み入れることにより、隆起部分２ａを効率的に剥離する作業が可能となる。なお、可動ベルト１４と基板１とを基板周縁の周方向に沿って相対移動可能とすることにより、基板周縁の周方向全周で隆起部分２ａを剥離することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト塗布後の基板周縁部表面を摺動する可動ベルトを備え、該可動ベルトにレジスト処理液を付着したことを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項２】
前記可動ベルトは、前記周縁部表面との摺動部分で、基板内側から外側へ走行することを特徴とする請求項１に記載のレジスト塗布装置。
【請求項３】
前記周縁部表面との摺動状態を維持するように、前記可動ベルトの摺動部分に押し付け機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のレジスト塗布装置。
【請求項４】
前記基板と前記可動ベルトとを相対移動させて、前記摺動部分を移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレジスト塗布装置。
【請求項５】
前記摺動部分の移動は、前記基板周縁部の周方向全周に巡回することを特徴とする請求項４に記載のレジスト塗布装置。
【請求項６】
前記基板は、円板状基板または角型基板から成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレジスト塗布装置。
【請求項７】
前記摺動部分より下流の可動ベルト部分を浸漬する処理液槽を設置すると共に、可動ベルトを、前記摺動部分と前記処理液槽とを繰り返し巡回する周回ベルト構造としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレジスト塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレジスト塗布装置に関し、特に、レジスト塗布時に基板周縁部に生じるレジスト塗膜の隆起部分を取り除き、その後のパターン形成を精度良く行うためのレジスト塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置の製造工程において、半導体ウェハや基板上にリソグラフィ技術を用いてパターン形成が行われるが、この際にレジスト液を塗布する塗布工程が組み込まれる。そして、一般のレジスト塗布工程では、スピンコーティング法が用いられる。スピンコーティング法は、スピンチャックに載置した基板の中央にレジスト液を滴下し、スピンチャックごと基板を高速回転し、その際の遠心力でレジスト液を外側に拡散させ、基板上にレジスト液を均一に塗布する方法である。
【０００３】
スピンコーティング法でレジスト塗布を行う場合、基板周縁部分のレジスト膜の膜厚が基板中心部より大きくなった隆起部分を形成することが多い（例えば、特許文献１及び２参照。）。例えば、図１（ａ）は大型基板などの角型基板１にレジスト塗膜２を形成したときに生じる隆起部分２ａを模式的に示したものである。上記したように、レジスト塗膜２は、溶媒に溶解した感光材料をスピンコーティング法により塗布し、これを乾燥して塗膜として得るものである。この際、レジスト材料を含有する溶剤の液面が平坦でないと、これを乾燥して形成されるレジスト塗膜も均一膜厚とはならない。
【０００４】
このような隆起部分は、その後の露光、現像工程において解像度低下を招くことが懸念される。例えば、コンタクト露光を行う際に、隆起部分がマスクに接触し、このため、マスクと基板との密着が不充分となり露光精度が低下する。あるいは、プロキシミティ露光を行う際に、プロキシミティギャップを精度良く確保することが難しくなる。
【０００５】
また、基板端部においては、半導体ウェハのような円板状基板のみならず、むしろ、角型基板において、特に顕著に隆起部分が形成され、近年のディスプレイ大画面化に対応した大型基板を製造する際に、深刻な歩留り低下要因となる。例えば、図１（ａ）のような角型基板１を用いる場合、特に、その四隅に位置する四端面部分において、隆起部分が生じやすい。さらに、基板端面部分は、基板ホルダなどの各種治具と接触することが多く、あるいは、基板搬送の際に他部品と接触する事態も多い。このように、基板端面には本来不要な隆起部分が存在すると、他部品との接触によりパーティクル発生を引き起こすことも懸念される。
【特許文献１】特開平１０-３０３１０１号公報（図１-図３）
【特許文献２】特開平９-２１３６０５号公報（図１及び図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような隆起部分対策のため、特許文献１及び２に示すものは、隆起部分のレジスト除去のためエッジリンス液の吐出を行う。そのうえで特許文献１のものは、リンス液飛沫の再付着を防ぐための付着防止板を設けてレジスト塗布装置を構成する。また、特許文献２のものは、リンス吐液中の気泡混在を防止するための補助容器をリンス液配管の上流に設けてレジスト塗布装置を構成する。
【０００７】
しかしながら、いずれの従来例とも、吐出液として連続的に流出させながらリンス液を使用する。このため、その相当量が隆起部分に保持されることなく流失することになり、除去効率の点で不利である。また、リンス液や剥離液が水流状態で基板上を移動するため制御し難いという問題もある。
【０００８】
例えば、図１（ｂ）は、角型基板１の隆起部分２ａに対して、その剥離のための剥離液３を滴下する様子を示す。そして、剥離液３を滴下するノズル４が、基板１の四端面に対向するたびに、ノズル４から剥離液３を滴下して、隆起部分２ａ〜２ｄの剥離を行う。しかしながら、基板１を回転させながら剥離液３による隆起部分の剥離を行うと、図１（ｃ）に示すように、基板１上で、剥離部分５ａ〜５ｄが占める面積が所望以上となり、逆に、パターンを形成すべき有効なレジスト塗膜面積（領域）が減少する、という問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、隆起部分剥離のための剥離液やリンス液の使用効率を改善し、また、所望部分での隆起の剥離が可能なレジスト塗布装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の塗布装置は、レジスト塗布後の基板周縁部表面を摺動する可動ベルトを備え、可動ベルトにレジスト処理液を付着したもので構成される。これによれば、基板周縁部表面が、処理液が付着した可動ベルトにより摺動される際に、隆起部分に対して、ベルト擦過による機械的作用及び処理液による化学的作用が相乗的に得られ、基板表面からの隆起部分の剥離が促進される。そして、剥離対象の隆起部分に可動ベルトが直接接触するため、所望部分への集中的な剥離作業が可能となる。また、レジスト処理液も、所望部分に対して可動ベルトにより直接運搬されるため、消費量の無駄がない。
【００１１】
なお、本発明において隆起部分に対して行う処理は、レジスト塗膜表面を平坦化することにとどまらず、基板表面が露出するようにこの部分の塗膜を完全に剥離することである。しかしながら、基板周縁部に形成された隆起部分は、レジスト工程の目的物たるパターン形成面としての利用価値は少ないため、隆起部分を含む塗膜ごと完全剥離しても実用上の問題は少ない。
【００１２】
なお、レジスト処理液として、アセトン、イソプロパノール、水酸化ナトリウム（１２％水溶液）、シンナー類、硫酸、硝酸、塩酸、過酸化水素水などが用いられる。可動ベルトの材質は、これらに対する耐薬品性を備えるものであることが必要であり、このような材質としてポリビニルアルコール樹脂が適している。ポリビニルアルコール樹脂は、通気性、親水性、柔軟性を兼ね備えている点でも、稼働ベルト材質として有利であると言える。
【００１３】
また、この可動ベルトの走行について、基板周縁部表面との摺動部分で、基板内側から基板外側へ走行するようにした。基板外側への走行とすることにより、剥離した隆起部分が断片化して基板上に再付着し、均一塗膜形成面への障害となることを防ぐことができる。
【００１４】
なお、隆起部分の剥離が一部分にとどまり、隆起部分の塗膜剥離が不完全となる場合がある。そこで、本発明の塗布装置は、基板周縁部表面との摺動状態を維持できるように、可動ベルトと基板周縁部表面との摺動部分に押し付け機構を設けた。一定の力で基板を押し付けることにより、隆起部分に対して可動ベルトの摺動が連続的に行われる。これにより、例えば塗膜が付着していた基板表面が露出するまで塗膜を完全に剥離することができる。
【００１５】
また、基板と可動ベルトとを相対移動させて、可動ベルトと基板との摺動部分を基板周縁部の周方向に移動することにより、剥離対象の隆起部分が複数箇所にあった場合でも、これに対応して塗膜剥離を行うことができる。
【００１６】
あるいは、この摺動部分の周方向移動を、基板周縁部の全周に亘って巡回するように設定すれば、周回して形成される隆起部分を完全に剥離することが可能となる。
【００１７】
なお、隆起部分を備えた剥離対象となる基板の形状は、半導体ウェハのような円板状基板であっても、ディスプレイ用大型基板に代表される角型基板であっても対応可能である。
【００１８】
そして、可動ベルトと基板との摺動部分より下流で、ベルト部分を浸漬する処理液槽を設置することにより、処理液層に出没したベルトから剥離付着物を溶離して取り除くことができる。
【００１９】
さらに、可動ベルトを周回ベルト構造とすることにより、この可動ベルトは、隆起部分塗膜との摺動を行う領域と、摺動した際にベルトに付着したままとなった剥離付着物の溶離を行う領域とを繰り返し巡回することになり、効率的な剥離処理が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のレジスト塗布装置は、レジスト塗布後の基板周縁部表面を摺動する可動ベルトを備え、可動ベルトに処理液を付着したもので構成されるので、基板周縁部表面の隆起部分に対して、ベルト擦過による機械的作用及び処理液による化学的作用が相乗的に得られ、その隆起部分の剥離が強力に促進される。
【００２１】
また、剥離対象の隆起部分に可動ベルトが直接接触するため、所望部分への集中的な剥離作業が可能となる。また、レジスト処理液も、所望部分に対して可動ベルトにより直接運搬されるため、消費効率が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２は、本発明のレジスト塗布装置を用いて、レジスト塗膜の隆起部分を剥離する工程を模式的に示すものである。図１と同様に、剥離対象は、大型基板などの角型基板１にレジスト塗膜２を形成したときに生じる隆起部分２ａである。即ち、図２（ａ）において模式的に示すように、スピンコーティング法により、基板１にレジスト塗膜２を形成するときに、基板周縁全体が盛り上がり隆起部分２ａ〜２ｄが形成される。また、角型基板を用いる場合、図２（ａ）の切断面図たる図２（ｂ）でも明らかなように、隆起部分２ａ〜２ｄのせり上がりがが基板四隅部分に集中し、これが隆起のピークとなる。
【００２３】
図２（ｃ）は、本発明のレジスト塗布工程に組み入れた塗膜剥離を行うための装置を示すもので、開口部１１以外はハウジング１２に囲まれた空間内に、処理液槽１３と、処理液槽１３に出没するようにした周回可動ベルト１４とが設置される。可動ベルト１４は、搬送ローラ１５ａ〜１５ｆにより張力を保った状態で空間内を周回する。なお、可動ベルト１４の走行方向は、搬送ローラ１５ａ→１５ｂ→・・→１５ｆである。そして、開口部１１近傍に位置する搬送ローラ１５ａ上で可動ベルト１４が、レジスト塗膜２の隆起部分２ａに接触及び摺動するように両者の位置関係が設定される。
【００２４】
ここで、可動ベルト１４の材質には、通気性、親水性、柔軟性や処理液に対する耐薬品性を備えていることが望ましく、本装置の場合には、ポリビニルアルコール樹脂製の不織布ベルト（例えば、アイオン社製商品名ベルクリーン）を用いた。
【００２５】
一方、処理液槽１３には、レジスト処理液１６が貯留される。可動ベルト１４が処理液槽１３内を出没する際に、ベルト１４にレジスト処理液１６が付着され、この付着状態を保ったベルト１４が、レジスト塗膜２の隆起部分２ａと接触するように設置された搬送ローラ１５ａ部分まで送出される。このようなレジスト処理液としては、アセトン、イソプロパノール、水酸化ナトリウム（１２％水溶液）、シンナー類、硫酸、硫酸及び過酸化水素水、あるいは、処理効果がやや劣るがオゾン水などを例示することができる。
【００２６】
ところで、搬送ローラ１５ａ部分では、処理液１６の付着した可動ベルト１４で隆起部分２ａが摺動される際に、ベルト擦過による機械的作用と、処理液１６による化学的作用とが同時に機能し、基板１の表面から隆起部分２ａの剥離が強力に促進される。しかし、この効果を得るには、機械的作用及び化学的作用の媒体である可動ベルト１４が基板１の表面に常時接触していることが必要である。このため、搬送ローラ１５ａに、これを基板方向に押し付けるバネ（図示せず）を設けることが望ましい。あるいは、基板１が常に搬送ローラ１５ａに対して押し付けられるような押し付け機構を基板１側に設けても良い。これらの機構により、隆起部分２ａに対して可動ベルト１４による摺動が常時確立することになる。
【００２７】
また、可動ベルト１４は、搬送ローラ１５ａを走行する際に、基板内側から外側へ走行するように設計されている。このように基板外側へ走行すると、剥離した隆起部分２ａが基板１上に再付着して均一塗膜形成面への障害となることを防ぐことができる。
【００２８】
ところで、剥離した隆起部分２ａの再付着は、可動ベルト１４にとっても問題であり、剥離部分が付着したまま搬送されると、搬送ローラ通過時に搬送ガタなどの障害が生じることがある。このため、処理液１６の補充を目的とした処理液槽１３は、可動ベルト１４のクリーニング槽も兼ねる。即ち、処理液槽１３内を可動ベルト１４が浸漬する際に、ベルト１４上の剥離付着物が溶離して取り除かれる。そして、このクリーニング効果が確実に得られるように、処理液槽１３には再処理機構が設けられている。即ち、処理液槽１３の底部には、剥離浮遊物を捕集するためのフィルタ１７が設けられ、フィルタ１７により得られた濾過液をポンプ１８で回収して処理液槽１３に補充できるように再処理用配管１９が設けられている。このような設備を備えることで、処理液槽１３内の処理液１６の清浄が保たれる。
【００２９】
上記装置では、剥離対象の隆起部分２ａに可動ベルト１４が直接接触するため、所望部分への集中的な剥離作業が可能となる。また、レジスト処理液１６も、所望部分に対して可動ベルトにより直接運搬されるため、その消費量の軽減効果も得られる。なお、本装置を用いた場合の隆起部分２ａの剥離に関して、レジスト塗膜２の表面平坦化を想定するのではなく、基板表面が露出するように剥離対象部分５ａ、５ｄを完全に剥離してしまうことである。これは、基板周縁部に形成された隆起部分２ａは、レジスト工程の目的物たるパターン形成面としての利用価値が少ないため、図２（ｄ）及び（ｅ）のように隆起部分２ａ、２ｄに対応する塗膜ごと取り除いても実用上の問題が少ないからである。
【００３０】
また、本装置の特徴は、所望部分へ可動ベルト１４を直接接触させることにより、集中的な剥離作業を可能とすることである。このため、剥離対象の隆起部分２ａが複数箇所にある場合でも、可動ベルト１４と基板１とを相対移動することにより、これら複数の隆起部分２ａに対応した塗膜剥離を行うことができる。あるいは、可動ベルト１４の相対移動を、基板１上で隆起部分が形成される周縁部の周方向全周に巡回するように設定すれば、基板１上の四端面に位置する隆起部分２ａ〜２ｄ（図１（ｂ）参照）が完全に剥離されることになる。そして、その工程の実際を下記［実施例１］に記す。
【実施例１】
【００３１】
角型基板１をレジスト塗布装置内に設置し、レジスト塗布プロセスを開始する。この処理プロセスは、図３に示すプロセスフローチャートにしたがって行うように設定されているため、図２及び図３を参照しながら処理プロセスを説明する。
【００３２】
最初のレジスト塗布プロセスは、角型基板１の設置（ＳＴ-１）により開始される。そして、図外のステージに保持された基板１に対してレジスト用ノズル（図示せず）よりレジスト液を滴下する（ＳＴ-２）。その後、ステージごと基板１を回転させる（ＳＴ-３）。このとき、レジスト液は、回転の遠心力で外側に拡散しながら基板１上に塗布され、この結果、レジスト塗膜２が形成される。このときの基板１上には、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板周縁部分に該当する四端面において隆起部分２ａ〜２ｄが形成されている。
【００３３】
次に、得られた基板１を、図２（ｃ）に示す塗膜剥離装置内に設置する。なお、本図に示すように、塗膜剥離剥離装置と基板１とを、端面レジスト剥離用ベルト（可動ベルト）１４の搬送ローラ１５ａ部分と、基板１の四端面のいずれか（隆起部分２ａに相当）とが対向する位置関係に配置する。そして、このまま、このベルト１４の回転を開始してアイドリング状態とする（ＳＴ-４）。そして、図外の基板上下動機構により、基板１を上昇させ、ベルト１４が隆起部分２ａに接触して、ベルト１４による摺動が開始される。このようなベルト１４による摺動を持続することにより、隆起部分２ａが剥離される（ＳＴ-５）。そして、ベルト１４による摺動を所定時間行った後は、基板上下動機構により基板１をベルト１４から離間して剥離作業を停止する（ＳＴ-６）。
【００３４】
次に、基板１とベルト１４とを離間させたまま、基板１を９０°回転し、ベルト１４の搬送ローラ１５ａ部分と、基板１の次の端面（隆起部分２ｂ）とを対向させた（ＳＴ-７）。そして、上記のＳＴ-５及びＳＴ-６と同様の剥離作業を行って、隆起部分２ｂに対する剥離作業を行う（ＳＴ-８）。剥離作業が終了した（ＳＴ-９）後、さらに、基板１の四端面のそれぞれに対応する隆起部分２ｂ〜２ｄにおいて、ＳＴ-７〜ＳＴ-９を繰り返して、四端面すべてに対応する隆起部分２ａ〜２ｄにおける剥離作業を行い、塗膜剥離プロセスの終了とする。
【００３５】
得られた基板１は、図２（ｄ）及び（ｅ）に示す形状で得られるのが理想的である。即ち、基板１の四端面の隆起部分５ａ〜５ｄが連接し、これに対応する隆起部分２ａ〜２ｄが完全に剥離されたものである。有効部分のレジスト塗膜が、このように均一な膜厚であると、その後のエッチング工程を良好な精度で行うことができる。
【００３６】
そして、レジスト塗膜の有機溶媒残渣の除去や膜質安定化のためのベークプロセス（ＳＴ-１０）を経た後に検査工程に進む。これは、膜厚測定や目視外観検査により、得られた基板１のレジスト塗膜を検品するものである。
【００３７】
このときに合格規準に達しない不良製品は、基板１上に残ったレジスト塗膜をすべて剥離した後に、レジスト塗布プロセスからあらためて開始する。一方、合格製品はそのまま出荷に備えることになる。
【００３８】
なお、本実施例においては、可動ベルト１４を単一に設け、四端面の隆起部分２ａ〜２ｄのそれぞれを順番に剥離する構成としたが、例えば一対の可動ベルトを、基板１上の向き合う二端面（例えば隆起部分２ａ及び２ｃ）のそれぞれに対向して設置する構成としても良い。この場合、両端面を同時に摺動して隆起部分を剥離した後に、基板を９０°回転することにより、残る二端面（例えば隆起部分２ｂ及び２ｄ）に対して同様の剥離作業を行う。これにより工程効率の大幅な改善が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、スピンコーティング法によるものに留まらず、浸漬塗布法やスプレーコート法、キャスティング法、ブレードコート法、ロール塗工法、インクジェット塗工法などの湿式法による隆起部分の剥離処理に活用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】隆起部分を剥離する従来方式による工程模式図
【図２】隆起部分を剥離する本発明方式による工程模式図
【図３】本発明方式によるレジスト塗布のプロセスフローチャート
【符号の説明】
【００４１】
１            基板
２            レジスト塗膜
２ａ〜２ｄ    隆起部分
３            剥離液（処理液）
５ａ〜５ｄ    剥離対象部分
１３          クリーニング槽（処理液槽）
１４          可動ベルト（端面レジスト剥離用ベルト）
１５ａ        搬送ローラ（摺動部分）
１６          処理液
【図１】
2006000799.tif 000003
【図２】
2006000799.tif 000004
【図３】
2006000799.tif 000005