(57)【要約】【課題】  基板の主面に密着強化剤を被着させた後に塗布膜を形成する基板処理において、基板の主面に密着強化剤を被着させる際に基板を加熱する必要を無くし、パーティクル発生の原因を取り除くとともに、基板冷却機構を不要とすることができる装置を提供する。【解決手段】  ＨＭＤＳの蒸気を含む窒素ガスをプラズマ化する一対の電極２２ａ、２２ｂを有し、一対の電極間に発生したパルス電界中を通過する間にプラズマ化した密着強化用ガスを、搬送ローラ１６によって搬送される基板Ｗの主面へ向けて吐出するノズル１８を有するプラズマ・密着強化処理部を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面に密着強化剤を供給して被着させる密着強化工程と、
この密着強化工程後に、基板の主面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、
を含む基板処理方法において、
前記密着強化工程で、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスをプラズマ化して、そのプラズマ化した密着強化用ガスを基板の主面へ供給することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
基板の主面に密着強化剤を被着させた後に基板の主面に塗布膜を形成する基板処理装置において、
密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスをプラズマ化するプラズマ化手段と、
このプラズマ化手段によってプラズマ化された密着強化用ガスを基板の主面へ供給するガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置において、
前記ガス供給手段に対し基板を相対的に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置において、
前記移動手段が、基板を支持して水平方向へ搬送するローラコンベアであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の基板処理装置において、
前記ローラコンベアによって搬送される基板の主面に近接して、基板の主面と対向する面が開口し基板搬送方向と直交する幅方向における寸法が基板の幅寸法と同等もしくはそれ以上である密着強化剤拡散室、および、この密着強化剤拡散室内へ密着強化剤の蒸気を供給する密着強化剤供給手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の基板処理装置において、
密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記プラズマ化手段が、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスを電極間に流通させるものであることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、プリント基板等の基板の主面にＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）等の密着強化剤を被着させた後にレジスト膜等の塗布膜を形成する基板処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板の表面に塗布液、例えばレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する場合には、基板の表面とレジスト膜との密着性を強化するために、レジスト塗布工程前に基板表面に密着強化剤、例えばＨＭＤＳを被着させる処理（アドヒージョン処理）が行われる。このような処理を行う従来の基板処理装置は、例えば、図２に示すように、基板を収容する処理チャンバ４０、処理チャンバ４０内へＨＭＤＳの蒸気を気体、例えば窒素ガスと共に供給する処理ガス供給手段４２、処理チャンバ４０内から処理ガスを排出させる排気手段４４などを備えて構成されている。
【０００３】
処理チャンバ４０は、基板搬出入口を有し密閉可能であり、基板搬出入口がシャッタ４６によって開閉される。処理チャンバ４０の内部には、図示していないが、ヒータを内蔵した載置台が設けられており、その載置台上に基板が支持されて加熱され処理される。処理ガス供給手段４２は、内部にＨＭＤＳ溶液が貯留され密閉された貯留容器４８を有しており、その貯留容器４８内に、窒素ガス供給源に流路接続された窒素ガス供給管５０が挿入され、窒素ガス供給管５０の先端部が貯留容器４８内のＨＭＤＳ溶液中に深く差し入れられている。また、貯留容器４８には、処理ガス供給管５２の一端部が連通接続され、処理ガス供給管５２の他端部が処理チャンバ４０に連通接続されている。処理ガス供給管５２の途中には、処理チャンバ４０内へパージ用の窒素ガスを供給するための窒素ガス供給管５４が連通接続されている。排気手段４４は、処理チャンバ４０の排気口に連通接続された排気管５６に排気ポンプ（図示せず）を介設して構成されている。窒素ガス供給管５０、処理ガス供給管５２、窒素ガス供給管５４および排気管５６には、それぞれ開閉弁５８、６０、６２、６４が介挿されている。そして、窒素ガス供給管５０を通して貯留容器４８内へ窒素ガスを供給し、貯留容器４８内のＨＭＤＳ溶液を窒素ガスでバブリングすることによりＨＭＤＳの蒸気が発生し、発生したＨＭＤＳ蒸気は、窒素ガスと共に処理ガス供給管５２を通って処理チャンバ４０内へ供給され、処理チャンバ４０の内部に収容された基板の表面にＨＭＤＳを被着させる処理が行われる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−１５０３６８号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように基板の表面に密着強化剤を被着させる処理においては、一般的に基板の温度を上げるほど基板表面と密着強化剤との密着性が高くなる。このため、密着強化剤の被着工程では、洗浄、脱水処理後の基板をホットプレート上に載置して、例えば８０℃以上の温度に加熱し、基板表面と密着強化剤との反応性を高めるようにしている。ところが、多くの種類の基板が処理チャンバ内で処理されている間に、例えば、基板上に形成されたＭｏ（モリブデン）膜の酸化反応によりＭｏ酸化物を生じ、そのＭｏ酸化物の昇華物が処理チャンバの内壁面を汚染する、といった問題を生じる。このＭｏ酸化物の昇華物は、基板の温度が高ければ高いほどより多く生成され、パーティクル発生の原因となる。また、基板の温度が高くなったままではレジスト液の塗布処理に不都合を生じるため、基板表面にレジスト液を塗布する前に、密着強化剤が被着した基板を室温付近まで急速に冷却させる必要があり、このため、クールプレートなどの基板冷却機構が必要となる。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板の主面に密着強化剤を被着させた後に塗布膜を形成する基板処理において、基板の主面に密着強化剤を被着させる際に基板を加熱する必要を無くし、これにより、パーティクル発生の原因を取り除くとともに、基板冷却機構を不要とすることができる基板処理方法を提供すること、および、その方法を好適に実施することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、基板の主面に密着強化剤を供給して被着させる密着強化工程と、この密着強化工程後に、基板の主面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程とを含む基板処理方法において、前記密着強化工程で、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスをプラズマ化して、そのプラズマ化した密着強化用ガスを基板の主面へ供給することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、基板の主面に密着強化剤を被着させた後に基板の主面に塗布膜を形成する基板処理装置において、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスをプラズマ化するプラズマ化手段と、このプラズマ化手段によってプラズマ化された密着強化用ガスを基板の主面へ供給するガス供給手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の基板処理装置において、前記ガス供給手段に対し基板を相対的に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の基板処理装置において、前記移動手段が、基板を支持して水平方向へ搬送するローラコンベアであることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の基板処理装置において、前記ローラコンベアによって搬送される基板の主面に近接して、基板の主面と対向する面が開口し基板搬送方向と直交する幅方向における寸法が基板の幅寸法と同等もしくはそれ以上である密着強化剤拡散室、および、この密着強化剤拡散室内へ密着強化剤の蒸気を供給する密着強化剤供給手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の基板処理装置において、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の基板処理装置において、前記プラズマ化手段が、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスを電極間に流通させるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、密着強化工程において、プラズマ化した密着強化用ガスが基板の主面へ供給されることにより基板の主面が活性化され、その活性化エネルギを利用して密着強化剤が基板の主面に被着させられる。このため、基板の主面に密着強化剤を被着させるために基板を加熱して基板に対し熱エネルギを与える必要が無くなる。そして、基板を加熱しないので、例えば、基板上に形成されたＭｏ膜の酸化反応によりＭｏ酸化物を生じてその昇華物がパーティクル発生の原因になる、といったことが無くなり、また、塗布工程前に基板を冷却させる必要も無くなる。さらに、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスをプラズマ化して基板の主面へ供給するので、基板の主面と密着強化剤との反応性が高くなり、少量の密着強化剤の使用により、基板の主面に密着強化剤を良好に被着させることができる。
したがって、請求項１に係る発明の基板処理方法によると、基板の主面に密着強化剤を被着させた後に塗布膜を形成する基板処理において、パーティクル発生の原因を取り除くとともに、基板冷却機構を不要とすることができ、さらに、密着強化剤の使用量も低減させることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明の基板処理装置においては、プラズマ化手段により、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスがプラズマ化され、そのプラズマ化した密着強化用ガスがガス供給手段によって基板の主面へ供給される。これにより基板の主面が活性化され、その活性化エネルギを利用して密着強化剤が基板の主面に被着させられる。
したがって、請求項２に係る発明の基板処理装置を使用すると、請求項１に係る発明による上記作用効果が奏され、基板の主面に密着強化剤を被着させた後に塗布膜を形成する基板処理において、パーティクル発生の原因を取り除くとともに、基板冷却機構を不要とすることができ、さらに、密着強化剤の使用量も低減させることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、移動手段によって基板をガス供給手段に対し相対的に移動させながら、基板の主面に密着強化剤を被着させる処理を行うことができるので、多数の基板を連続的に処理することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明の基板処理装置では、ローラコンベアにより基板を支持して水平方向へ搬送しながら、基板の主面に密着強化剤を被着させる処理を行うことができるので、多数の基板を連続的に処理することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明の基板処理装置では、密着強化剤供給手段によって密着強化剤拡散室内へ密着強化剤の蒸気が供給され、密着強化剤拡散室の内部全体に密着強化剤の蒸気が拡散して、密着強化剤拡散室内が密着強化剤の蒸気で満たされた雰囲気に保たれる。そして、基板がローラコンベアにより搬送されて密着強化剤拡散室内へ搬入されると、基板は、密着強化剤の蒸気で満たされた雰囲気中を搬送されることとなり、これにより、密着強化剤が基板の主面全体により強固にかつ均一に被着させられる。
【００１８】
請求項６に係る発明の基板処理装置では、加熱手段によって密着強化用ガスが加熱されることにより、密着強化剤の蒸気が結露することを防止することができる。また、加熱された密着強化用ガスが基板の主面へ供給されることにより、基板の温度が上昇して、基板の主面と密着強化剤との反応性が高められる。
【００１９】
請求項７に係る発明の基板処理装置では、密着強化剤の蒸気を含む密着強化用ガスが、電極間に発生したパルス電界中を通過する間にプラズマ化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明を実施するための最良の形態について、図１を参照しながら説明する。
図１は、この発明の実施形態の１例を示し、基板の主面に密着強化剤を被着させた後に塗布膜を形成する基板処理装置の一部をなすプラズマ・密着強化処理部を模式的に示す概略構成図である。
【００２１】
この基板処理装置は、図示していないが、例えばスピンコータにより基板の主面へ塗布液、例えばレジスト液を塗布して基板の主面にレジスト膜を形成する塗布処理部を有し、その塗布処理部の前段側に、図１に示したプラズマ・密着強化処理部を併設して構成されている。プラズマ・密着強化処理部のさらに前段側には、図示していないが、基板の主面に対し紫外線を照射して、基板の主面に付着している有機物汚染を酸化分解して除去するＵＶ処理部、純水を使用して、ロールブラシによるスクラブ洗浄、超音波スプレイ洗浄、高圧ジェット式スプレイ洗浄などの方法により基板の主面を洗浄する水洗処理部、および、基板の主面に残留している液滴をエアーナイフにより吹き飛ばして除去した後、加熱気体、ヒータなどで基板を加熱して基板の主面から水分を除去する乾燥処理部が順に設置されている。また、プラズマ・密着強化処理部と塗布処理部との間には、プラズマ・密着強化処理部から搬出されてくる基板を受け取って塗布処理部のスピンコータへ基板を搬入する搬送機構が設けられている。さらに、塗布処理部の後段側には、基板の主面に形成されたレジスト膜を減圧乾燥する減圧乾燥処理部が設けられている。
【００２２】
プラズマ・密着強化処理部は、図１に示すように、基板搬入口１２および基板搬出口１４を有する密閉型の処理チャンバ１０を備えている。処理チャンバ１０の内部には、基板Ｗを支持して水平方向へ連続的に搬送する複数の搬送ローラ１６からなるローラコンベアが配設されている。この処理チャンバ１０の内部は、常温・常圧に保たれている。
【００２３】
処理チャンバ１０内には、密着強化剤、例えばＨＭＤＳの蒸気を含む気体、例えば窒素ガスをプラズマ化して吐出するノズル１８が配設されている。ノズル１８は、ローラコンベアにより支持されて搬送される基板Ｗの主面（上面）と対向し近接するように下端に吐出口２０を有している。ノズル１８の内部には、ＨＭＤＳの蒸気を含む窒素ガス（以下、「密着強化用ガス」という）をプラズマ化する一対の電極２２ａ、２２ｂが配設されており、図示を省略しているが、一方の電極２２ａが電源に接続され、他方の電極２２ｂが接地されている。また、ノズル１８の内部には、ガス供給管２４が挿通されており、ガス供給管２４は、密着強化用ガスの供給源に流路接続されている。密着強化用ガスは、例えば、図２に示した処理ガス供給手段４２と同様に、ＨＭＤＳ溶液が貯留された密閉容器内へ窒素ガスを供給し、密閉容器内のＨＭＤＳ溶液を窒素ガスでバブリングしてＨＭＤＳの蒸気を発生させ、発生したＨＭＤＳ蒸気を窒素ガスと共に密閉容器内から排出することにより生成される。この密着強化用ガスが、ガス供給管２４を通してノズル１８へ供給される。そして、ノズル１８内に供給された密着強化用ガスが、一対の電極２２ａ、２２ｂ間に発生したパルス電界中を通過する間にプラズマ化され、プラズマ化した密着強化用ガスがノズル１８の吐出口２０から基板Ｗの主面に向けて吐出されるようになっている。また、ガス供給管２４の途中には、ヒータ２６が付設されており、ヒータ２６によって密着強化用ガスが加熱されることにより、ＨＭＤＳの蒸気が結露することが防止される。また、加熱された密着強化用ガスが基板Ｗの主面へ供給されることにより、基板Ｗの温度が上昇して、基板Ｗの主面とＨＭＤＳとの反応性が高められる。なお、ヒータ２６は、特に必要が無ければ設けなくてもよい。
【００２４】
ノズル１８の、基板搬送方向における前方側には、ローラコンベアによって搬送される基板Ｗの主面に近接してＨＭＤＳ拡散室２８が配設されている。ＨＭＤＳ拡散室２８は、基板Ｗの主面と対向する下面が開口し、基板搬送方向と直交する幅方向における寸法が基板Ｗの幅寸法と同等もしくはそれ以上とされている。このＨＭＤＳ拡散室２８の内部には、ＨＭＤＳ供給管３０が挿通されており、ＨＭＤＳ供給管３０は、ＨＭＤＳの蒸気の供給源に流路接続されている。そして、ＨＭＤＳ蒸気の供給源からＨＭＤＳ供給管３０を通ってＨＭＤＳ拡散室２８内へＨＭＤＳの蒸気が供給されることにより、ＨＭＤＳ拡散室２８の内部全体にＨＭＤＳ蒸気が拡散して、ＨＭＤＳ拡散室２８内がＨＭＤＳ蒸気で満たされた雰囲気に保たれるように構成されている。なお、ＨＭＤＳ拡散室２８は、特に必要が無ければ設けなくてもよい。
【００２５】
ＨＭＤＳ拡散室２８とノズル１８との中間には、ローラコンベアによって搬送される基板Ｗの主面と対向し近接するように吸い込み口３２が配置された排気管３４が配設されている。この排気管３４を通し、ノズル１８の吐出口２０から基板Ｗの主面に向けて吐出された密着強化用ガスを吸引し排気することにより、窒素を含む密着強化用ガスがＨＭＤＳ拡散室２８内へ流れ込むのを防止するようにしている。また、処理チャンバ１０には排気口３６が設けられ、その排気口３６に排気管３８が連通接続されており、この排気管３８を通して処理チャンバ１０内の排気が行われる。これにより、処理チャンバ１０内から雰囲気ガスが漏れないようにされている。
【００２６】
上記した構成を備えた基板処理装置を使用して基板の主面にＨＭＤＳを被着させるときは、ローラコンベアによって基板Ｗを連続的に搬送しながら、ガス供給管２４を通して密着強化用ガスをノズル１８内へ送給し、ノズル１８の吐出口２０からプラズマ化した密着強化用ガスを基板Ｗの主面へ供給する。プラズマ化した密着強化用ガスが基板Ｗの主面へ供給されることにより基板Ｗの主面が活性化され、基板Ｗがノズル１８の配設位置を通過する間に、活性化エネルギを利用してＨＭＤＳが基板Ｗの主面に被着させられる。続いて、基板ＷがＨＭＤＳ拡散室２８内へ搬入されると、基板Ｗが、ＨＭＤＳの蒸気で満たされた雰囲気中を搬送されることにより、ＨＭＤＳが基板Ｗの主面全体により強固にかつ均一に被着させられる。主面にＨＭＤＳが被着された基板Ｗは、処理チャンバ１０内から搬出され、特に冷却されることなく、搬送機構により塗布処理部へ搬送され、塗布処理部において基板Ｗの主面にレジスト膜が形成される。
【００２７】
なお、上記した実施形態では、ＨＭＤＳの蒸気を含む窒素ガスを密着強化用ガスとしたが、ＨＭＤＳの蒸気を窒素以外の気体、例えばアルゴンガスなどと共にプラズマ化して基板Ｗの主面へ供給するようにしてもよく、また、ＨＭＤＳの蒸気だけをプラズマ化して基板Ｗの主面へ供給するようにしてもよい。また、上記実施形態では、ノズル１８を固定し、そのノズル１８の直下を基板Ｗが移動することにより、ノズル１８からプラズマ化した密着強化用ガスが基板Ｗの主面に吐出されるようになっているが、処理チャンバ１０の内部において基板Ｗを一旦停止させ、停止した基板Ｗに対しその主面に沿ってノズル１８を移動させることにより、プラズマ化した密着強化用ガスが基板Ｗの主面全体にわたって吐出されるようにし、その後に基板Ｗを再び基板搬出口１４の方へ搬送するようにしてもよい。
【００２８】
また、プラズマ・密着強化処理部の後段側に、基板Ｗの主面に塗布されたＨＭＤＳの蒸発を促進させるための手段、例えば４０℃〜５０℃程度の温度に基板Ｗを加熱する加熱部、真空排気チャンバ、基板Ｗの主面に対して乾燥エアーを供給するブロー部などを設けるようにしてもよい。さらに、塗布処理部の前段側に、基板Ｗの温度を所定温度に調整する冷却装置等を備えた温度調整機構を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板の主面に密着強化剤を被着させた後に塗布膜を形成する基板処理装置の一部をなすプラズマ・密着強化処理部を模式的に示す概略構成図である。
【図２】基板の表面に密着強化剤を被着させる処理を行う従来の基板処理装置の１例を模式的に示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｗ  基板
１０  処理チャンバ
１６  ローラコンベアの搬送ローラ
１８  ノズル
２０  ノズルの吐出口
２２ａ、２２ｂ  電極
２４  ガス供給管
２６  ヒータ
２８  ＨＭＤＳ拡散室
３０  ＨＭＤＳ供給管
３４  排気管
【図１】
2006310681.tif 000003
【図２】
2006310681.tif 000004