(57)【要約】本発明は、微粒子生成チャンバ（１２）内で処理溶液（２１）を微粒子化した溶液微粒子を生成して処理チャンバ（１３）に導入させる。処理チャンバ（１３）内で溶液微粒子の雰囲気状態とさせて単一または複数の処理対象の基板（２２）に対して薄膜を生成させ、または薄膜剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させる。これによって、処理溶液の使用量が減少され、処理の均一化による品質が向上される。また、設備等のコストが低減される。
2003092063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一または複数の処理対象の基板に処理溶液を供給することで薄膜を生成させ、または薄膜を剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させる薄膜処理を行う薄膜処理装置であって、
上記薄膜を生成させ、または薄膜を剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させるための処理溶液を収納する容器と、
上記容器より処理溶液を汲み取る手段と、
微粒子生成チャンバと、
上記汲み取られた処理溶液を上記微粒子生成チャンバで微粒子化し、溶液微粒子を生成させる微粒子生成手段と、
上記微粒子生成チャンバと連通されて上記微粒子生成チャンバで生成された上記溶液微粒子を導入し、位置させた上記処理対象の基板に対して上記溶液微粒子の雰囲気状態で上記薄膜処理を行う処理チャンバと、
上記薄膜処理後に、上記処理チャンバ内の溶液微粒子を排出させる排出手段と、
少なくとも、上記汲み取る手段、上記微粒子生成手段および上記排出手段を駆動制御する手段と、
を含むことを特徴とする薄膜処理装置。
【請求項２】
上記微粒子生成チャンバと上記処理チャンバとの間に介在され、上記微粒子生成チャンバで生成された上記溶液微粒子を一旦貯留しておく貯留領域を備え、また、上記貯留領域より貯留した上記溶液微粒子を、上記駆動制御する手段により制御されて上記処理チャンバに導入させる手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載の薄膜処理装置。
【請求項３】
上記微粒子生成手段で生成されて上記処理チャンバに導入される溶液微粒子は、ミストまたはフォグの粒径であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の薄膜処理装置。
【請求項４】
上記処理対象の基板は、半導体製造用のための基板であることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の薄膜処理装置。
【請求項５】
上記半導体製造用の基板は、半導体製造における絶縁体膜生成、誘電体膜生成、レジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、または、パターン形成エッチングのための基板であることを特徴とする請求の範囲第４項記載の薄膜処理装置。
【請求項６】
上記処理対処の基板は、フォトマスク製造用のための基板であることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の薄膜処理装置。
【請求項７】
上記フォトマスク製造用の基板は、フォトマスク製造におけるレジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、または、パターン形成エッチングのための基板であることを特徴とする請求の範囲第６項記載の薄膜処理装置。
【請求項８】
上記処理対象の基板は、フラットディスプレイパネル製造用のための基板であることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の薄膜処理装置。
【請求項９】
上記フラットディスプレイパネル製造用の基板は、フラットパネルディスプレイ製造における透明導電性膜生成、レジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、または、パターン形成エッチングのための基板であることを特徴とする請求の範囲第８項記載の薄膜処理装置。
【請求項１０】
上記処理対象の基板は、記憶ディスク製造用のための基板であることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の薄膜処理装置。
【請求項１１】
上記記憶ディスク製造用の基板は、記憶ディスク製造における潤滑剤コーティングのための基板であることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の薄膜処理装置。
【請求項１２】
上記処理対象の基板は、記録ディスク製造用のための基板であることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の薄膜処理装置。
【請求項１３】
上記記録ディスク製造用の基板は、記録ディスク製造における表面コーティングのための基板であることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の薄膜処理装置。
【請求項１４】
上記処理対象の基板は、電子回路製造用の基板であることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の薄膜処理装置。
【請求項１５】
上記電子回路製造用の基板は、電子回路基板製造における表面コーティングのための基板であることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の薄膜処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ（Ｆｌａｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ）用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板、電子回路基板等の基板作製において、薄膜を形成し、または薄膜を剥離させ、または形成された薄膜に対してパターン形成する薄膜処理で使用される薄膜処理装置に関する。
背景技術
近年、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板、電子回路基板等の基板作製では、薄膜を形成したり、剥離したり、また、形成された薄膜に対してパターンを形成する薄膜処理を行うものとして種々の方式がある。例えば、ディップ方式、スピン方式、スプレイ方式、パドル方式、ベーパ方式、プラズマ方式などがある。
ここで、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）および図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に、従来の薄膜処理方式の説明図を示す。図１５（Ａ）はディップ方式を示したものである。図１５（Ａ）において、処理対象の基板１０１がホルダ１０２に保持され、処理溶液１０３中に必要時間浸漬して薄膜処理を行う。このようなディップ方式で薄膜処理が行われる対象として、例えば、ＦＤＰ基板におけるＩＴＯ（インジウムすず酸化物）による透明導電性膜生成の薄膜処理がある。また、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板における形成された薄膜に対するエッチング処理、現像処理、レジスト剥離処理によるパターン形成の薄膜処理がある。
図１５（Ｂ）はスピン方式を示したものである。図１５（Ｂ）において、処理対象の基板１１１がターンテーブル１１２上に載置される。そして、スピンナ１１３によりスピンさせながら、ノズル１１４より処理溶液１１５を当該基板１１１上に吹き付けることにより薄膜処理を行う。この方式は、処理溶液１１５を基板１１１の中心部分に吹き付け、当該基板１１１をスピンさせることで遠心力により外周部分に供給させることにより、当該基板１１１全面に対して処理溶液１１５の供給量を均一化させようとしたものである。
このようなスピン方式で薄膜処理が行われる対象として、例えば、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板、電子回路基板の作製における、フォトレジスト塗布、透明導電性膜塗布、絶縁体膜塗布、誘電体膜塗布、コーティング潤滑材塗布、表面コーティング材塗布などの薄膜生成の薄膜処理がある。
図１５（Ｃ）は、スプレイ方式を示したものである。図１５（Ｃ）において、処理対象の基板１２１がターンテーブル１２２上に載置される。そして、スピンナによりターンテーブル１２２を回転させることで基板１２１が回転される。そのとき、供給ノズル１２３より処理溶液１２４を液状または粒状で基板上に吹き付けることで当該基板１２１の薄膜処理を行う。すなわち、基板１２１を回転させることで処理溶液１２４の当該基板全面上に対して供給を行わせようとするものである。
このようなスプレイ方式で薄膜処理が行われる対象として、例えば、記憶ディスク基板、記録ディスク基板、電子回路基板の作製における、コーティング潤滑材塗布、表面コーティング材塗布などの薄膜生成の薄膜処理がある。また、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板における形成された薄膜に対するエッチング処理、現像処理、レジスト剥離処理によるパターン形成の薄膜処理がある。
図１６（Ａ）は、パドル方式を示したものである。図１６（Ａ）において、処理対象の基板１３１がターンテーブル１３２上に載置される。そして、スピンナによりターンテーブル１３２を回転させることにより基板１３１が回転される。このとき、基板１３１の上方からパドルノズル１３３Ａより処理溶液１３４を供給し、当該基板１３１上に処理溶液の膜１３４Ａを表面張力によって形成させることで薄膜処理を行う。
このようなパドル方式で薄膜処理が行われる対象として、例えば、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板、電子回路基板の作製における、フォトレジスト塗布、絶縁体膜塗布などの薄膜生成の薄膜処理がある。また、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板における形成された薄膜に対するエッチング処理、現像処理、レジスト剥離処理によるパターン形成の薄膜処理がある。
図１６（Ｂ）は、ベーパ方式を示したものである。主に、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板における形成された薄膜に対するエッチング処理、現像処理で使用される。
すなわち、エッチング処理の場合として、処理対象の基板１４１が処理チャンバ１４２内に載置される。処理チャンバ１４２は連通管１４３を介して、エッチング溶液（フッ酸溶液）１４５が入れられた容器１４４と連通されたものである。また、容器１４４には窒素ガスを注入させるための注入管１４６が設けられ、処理チャンバ１４２には排気管１４７が設けられる。上記ベーパ方式は容器１４５に窒素ガスを送り込むことによりフッ酸溶液をフッ酸蒸気とし、フッ酸を含むガスを連通管１４３より処理チャンバ１４２内に送り込むことで基板１４１のエッチング処理を行うものである。
図１６（Ｃ）は、プラズマ方式を示したものである。主に、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板における形成された薄膜に対するエッチング処理、現像処理で使用される。
すなわち、エッチング処理の場合として、処理対象の基板１５１が処理チャンバ１５２内に位置される。そして、当該処理チャンバ１５２内はフッ酸ガスが注入されて真空状態とされる。また、処理チャンバ１５２は接地され、内部には電極１５３が配置される。また、処理チャンバ１５２は連通管１５４を介してポンプに接続される。このプラズマ方式は、処理チャンバ１５２内で電極１５３に交番電圧を印加することによりフッ化物のプラズマを発生させて基板１５１のエッチング処理を行うものである。
しかし、図１５（Ａ）に示すディップ方式では、処理溶液１０３に基板１０１を垂直方向に浸漬させることから、最初に浸漬される部分と最後に浸漬させる部分とで時間差を生じて浸漬時間が異なってくる。そのため、成膜処理またはパターン形成処理の均一性が悪化するという欠点を有する。また、溶出した基板材料が処理溶液中に残るために液劣化が早く、頻繁に液交換を行わなければならないという欠点がある。
また、図１５（Ｂ）のスピン方式では、基板１１１の中心部分には常に新液が供給されることとなって温度が低く、外周部に薄く広がった部分で反応による温度が高くなる。これによって反応速度に差を生じる。すなわち、この方式でシリコンウエハのエッチング処理を行う場合、基板１１１のシリコンとエッチング溶液のフッ酸とが反応することで発熱し、温度が高いほど当該シリコンとフッ酸との反応速度が速くなる。これによって、反応速度に差を生じてエッチングの均一性を悪化させるという事態を回避しなければならない。そのために、大量の新液を大流量で供給しなければならず、エッチング溶液の無駄が発生するという欠点がある。加えて、基板にエッチング溶液を直接に当てることは形成されるパターンが崩れやすく悪影響を及ぼすという欠点がある。
また、図１５（Ｃ）および図１６（Ａ）に示すスプレイ式およびパドル式の何れにおいても、液だれが生じ易い。また、パターン形成の薄膜処理を行う場合、供給ノズル１２３やパドルノズル１３３Ａからの供給圧力や吐出圧力による衝撃により基板１２１，１３１上で露光されたパターンが崩れやすいという欠点がある。また、基板１２１，１３１上における各ノズル１２３，１３３Ａの直下とその周辺部分に処理溶液１２４，１３４が拡がるまでの時間差が生じて処理溶液供給の均一性が悪化するという欠点がある。
また、パターン形成におけるレジストの現像処理では、図１５（Ｃ）のスプレイ式の場合、微細な露光パターンの隙間に処理溶液（現像液）１２４が入りにくく均一なスプレイの実現が困難である。そのため、レジストの現像液１２４に対する溶解速度差を利用した現像方法では現像処理の均一性が悪化するという欠点がある。さらに、図１６（Ａ）のパドル方式の場合、現像液の膜１３４Ａ中に気泡が混入しやすく現像処理に欠陥を生じ易いという欠点がある。
また、パターン形成におけるエッチング処理では、図１６（Ｂ）のベーパ方式の場合、基板１４１のシリコンとエッチング溶液のフッ酸とが反応すると有害なシランガスが生成される。そのため、当該シランガスの廃棄処理や漏れ防止のための安全対策が必要となって、設備のコスト高を招くという欠点がある。図１６（Ｃ）のプラズマ方式の場合、他の方式と比べて真空配管系や放電装置等が必要であり、全体のプラズマエッチング装置の機構が複雑になり、設備コストが高いという欠点がある。
従って、本発明は、成膜処理または薄膜のパターン形成処理において処理溶液の使用量の減少を図り、処理の均一化による品質向上を図ることを目的とする。
また、設備等のコスト低減を図ることを目的とする。
発明の開示
本発明は、処理溶液を微粒子化した溶液微粒子を生成して、処理チャンバ内で溶液微粒子の雰囲気状態で単一または複数の処理対象の基板に対して薄膜を生成させ、または薄膜剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させる。これによって、処理溶液の使用量が減少され、処理の均一化による品質が向上される。また、設備等のコストが低減される。
本発明は、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板、電子回路基板等の基板作製において、薄膜を形成し、または薄膜剥離し、または形成された薄膜に対してパターン形成する薄膜処理で利用される。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を、図１〜図１４により詳細に説明する。図１〜図１４に示す実施の形態は、一例として半導体装置製造のフォトリソグラフィプロセスにおけるレジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、パターン形成エッチングの薄膜処理について示したものである。
図１に、本発明にかかる好ましい第１実施形態の構成図を示す。図１において、薄膜処理装置１１は、単一または複数の処理対象の基板に処理溶液を供給することで薄膜を生成させ、または薄膜を剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させる薄膜処理を行うためのものである。そのために、図２で説明する微粒子生成手段を含む微粒子生成チャンバ１２と処理チャンバ１３とが連通管１４により連通される。この処理チャンバ１３は排出管を介して排出手段である開閉弁１５に連通される。開閉弁に替えてポンプを使用することもできる。
また、微粒子生成チャンバ１２は、薄膜を生成させ、または薄膜を剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させるための処理溶液２１を収納する容器１６と溶液供給管１７および排出管１８により連通される。溶液供給管１７は、液量調整のニードル弁１９を介して微粒子生成チャンバ１２内の微粒子生成手段と接続される。一方、処理チャンバ１３内には処理対象の基板２２が単一または複数位置される。
また、微粒子生成チャンバ１２には、汲み上げ手段であり、微粒子生成手段の一部でもあるノズル供給用コンプレッサ２３が接続される。また、微粒子生成手段の一部を構成する二次気体コンプレッサ２４を備える。そして、駆動制御手段である制御部２５が備えられ、上記開閉弁１５、ノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４を少なくとも駆動制御する。
図２（Ａ）に、図１の微粒子生成チャンバ部分を示した説明図を示す。また、図２（Ｂ）〜図２（Ｄ）に、図２（Ａ）の微粒子選別プレートの説明図を示す。図２（Ａ）に示すように、微粒子生成チャンバ１２の上部に噴霧ノズル３１が取り付けられる。この噴霧ノズル３１は、例えば処理溶液２１をノズル供給用コンプレッサ２３より供給される気体により破砕微細化する二流体ノズルである。このような二流体ノズルとして株式会社アトマックス社製のＡＭタイプ（ＡＭ６、ＡＭ１２、ＡＭ２５、ＡＭ４５）およびＢＮタイプ（ＢＮ９０、ＢＮ１６０、ＢＮ５００）がある。特に、株式会社アトマックス社製のノズルを使用すると、生成される微粒子には静電かが帯電されないことから、処理基板に悪影響を与えない。すなわち、噴霧ノズル３１は、ノズル先端の液体噴出口から噴出された液体の外周部に対して、気体噴出口から気体を噴出させ、処理溶液２１を気体により破砕微細化して噴出させる。
そして、噴霧ノズル３１は、溶液供給管１７に接続されると共に、ノズル供給用コンプレッサ２３に接続される。微粒子生成チャンバ１２内における噴霧ノズル３１の先端は、上下が開口された円錐台筒形状で形成された整流コーン３２の上部の細い部分に取り付けられる。この整流コーン３２は、噴霧ノズル３１より発生された微粒状の処理溶液２１を微粒子生成チャンバ１２の下部まで整流して導く。
また、微粒子生成チャンバ１２内には、図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示される３枚の微粒子選別プレート３３〜３５が設けられる。この微粒子選別プレート３３〜３５は、整流コーン３２により下部まで導かれた処理溶液２１の微粒子の浮上を抑制してその粒径に応じて微粒子の選別する。そして、整流コーン３２内には、二次気体コンプレッサ２４より延びる二次気体供給管３６が配置される。この二次気体は、その強さまたは量により噴霧ノズル３１より噴霧された処理溶液の粒子径をより小さな方に移行させるためのもので、この噴霧された処理溶液の粒子径を制御するためのものである。従って、二次気体コンプレッサ２４からの二次気体は、入れやすい箇所であればよく、整流コーン３２の下部の定められた位置であればよい。なお、排出管１８は、微粒子生成チャンバ１２の底部に溜まった処理溶液２１を容器１６に戻すためのものである。
上記ノズル供給用コンプレッサ２３、二次気体コンプレッサ２４、噴霧ノズル３１、整流コーン３２、微粒子選別プレート３３〜３５および二次気体供給管３６により微粒子生成手段を構成する。
図２（Ｂ）に示す微粒子選別プレート３３は、中央部に整流コーン３２が貫通する開口部が形成された円板形状の部材であり、多数の微粒子通過孔３３Ａが形成されている。図２（Ｃ）に示す微粒子選別プレート３４は、中央部に整流コーン３２が貫通する開口部が形成された部材であり、多数の微粒子通過孔３４Ａが形成されている。この微粒子通過孔３４Ａは、上記微粒子通過孔３３Ａよりも大きく形成される。
また、図２（Ｄ）に示す微粒子選別プレート３５は、中央部に整流コーン３２が貫通する開口部が形成された部材であり、多数の微粒子通過孔３５Ａが形成されている。この微粒子通過孔３５Ａは、上記微粒子通過孔３４Ａよりも大きく形成される。
上記微粒子生成手段を上記のように構成することによって、微粒子生成チャンバ１２内の上方の連通管１４が取り付けられている領域に、約４０μｍ位までの粒径を有する処理溶液２１の溶液微粒子を生成することができる。因みに、噴霧ノズル３１を、上記株式会社アトマックス社製のものを使用することで１μｍ〜８μｍの範囲で調整可能な粒径の溶液微粒子を生成することができる。この溶液微粒子をより微細化できることは、パターン形成においてより微細パターンを形成することができる。なお、溶液微粒子とは、「Ｍｉｓｔ」、「Ｆｏｇ」と称される微粒子状態をいい、粒状のものを含まず、ガス状のものをも含まない。
また、微粒子生成チャンバ１２は、ノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４により、大気圧より陽圧となることから、処理チャンバ１３内は大気圧でよく、大気圧〜−５００ｍｍＨｇ程度の間の内部圧力状態で使用することができる。
図３に、図１の制御部のブロック構成図を示す。図３において、制御部２５は、制御手段４１、バス４２、ノズルコンプレッサ駆動制御手段４３、開閉弁駆動制御手段４４、二次気体コンプレッサ駆動制御手段４５、メモリ４６、クロック４７およびＩＦ（インタフェース）４８を、適宜、備える。なお、電源は省略する。制御手段４１は、この薄膜処理装置１１の駆動制御を統括するもので、制御プログラムにより構築する。
ノズルコンプレッサ駆動制御手段４３は、ドライバとして制御手段４１からの指令により上記ノズル供給用コンプレッサ２３を駆動させる信号を生成して出力する。開閉弁駆動制御手段４４は、ドライバとして制御手段４１からの指令により上記開閉弁１５の開閉を駆動させる信号を生成して出力する。二次気体コンプレッサ駆動制御手段４５は、ドライバとして制御手段４１からの指令により上記二次気体コンプレッサ２４を駆動させる信号を生成して出力する。
メモリ４６は、少なくとも上記制御手段４１による制御に必要な設定を記憶しておく。設定として、例えばノズル供給用コンプレッサ２３、二次気体コンプレッサ２４および排出用の開閉弁１５の駆動開始、停止のタイミングの値がある。この設定は、入力信号として制御部２５に入力される。クロック４７は、規則的な計数を行うもので、制御手段４７により参照される。そして、ＩＦ４８は、外部との入出力のためのインタフェースである。なお、入力信号には、上記設定のための信号の他、スタート信号や非常停止信号等を含む。
このような制御部２５は、スタート信号が入力信号としてＩＦ４８を介して入力されると、制御手段４１が、まず開閉弁１５を閉状態とさせる指令を開閉弁駆動制御手段４４に発する。また、メモリ４６に記憶されている設定を読み込み、これに応じてノズルコンプレッサ駆動制御手段４３および二次コンプレッサ駆動制御手段４５に駆動指令を発する。これらノズルコンプレッサ駆動制御手段４３および二次コンプレッサ駆動制御手段４５がノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４を駆動させる。
制御手段４１は、クロック４７を参照し、設定に応じた計数値のときに上記ノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４を停止させる指令をノズルコンプレッサ駆動制御手段４３および二次コンプレッサ駆動制御手段４５に発し、設定に応じた薄膜処理後に排出用の開閉弁１５を開状態とさせるための指令を開閉弁駆動制御手段４４に発す。
そこで、図４に、本発明の薄膜処理装置によりレジスト塗布を行う場合の処理フローチャートを示す。また、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に、レジスト塗布の状態を示した概念図を示す。ここで、処理対象の基板は、半導体プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程で使用される対象のもので、図５（Ａ）に示すように、基本的なウエハ処理された基材２２Ａ上に金属薄膜（ＡｕまたはＣｕ等）５１がスパッタ等により形成されたものである。また、レジスト塗布のための処理溶液２１は、フォトレジスト溶液２１Ａであり、ネガ型の場合には例えばビスアジド系化合物の溶液であり、ポジ型の場合には例えばアルカリ可溶性のフェノール系樹脂の溶液である。
まず、処理チャンバ１３内に、図５（Ａ）に示す処理対象の基板２２が位置される（ステップ（Ｓ）１）。そこで、制御部２５において、スタート信号によりノズル供給用コンプレッサ２３を駆動させて、フォトレジスト溶液２１Ａを容器１６より汲み上げ、噴霧ノズル３１より微粒子生成チャンバ１２内に噴霧させる。このとき、二次気体コンプレッサ２４を駆動させて微粒子生成チャンバ１２内に二次気体のエアを二次気体供給管３６より供給する（Ｓ２）。
微粒子生成チャンバ１２内では、噴霧されたフォトレジスト溶液２１Ａおよび供給エアで整流コーン３２内を吹き下ろし、浮上したものを３つの微粒子選別プレート３３〜３５により所望の粒径のフォトレジスト溶液微粒子２１Ａとして選別することで生成する（Ｓ３）。所望粒径のフォトレジスト溶液微粒子２１Ａは、上記微粒子生成チャンバ１２が処理チャンバ１３より陽圧であることから、連通管１４を介して処理チャンバ１３内に導入される（図５（Ａ））。従って、この処理チャンバ１３内は、フォトレジスト溶液微粒子２１Ａの浮遊状態による雰囲気状態とされる（Ｓ４）。処理チャンバ１３内では、図５（Ｂ）に示すように、フォトレジスト溶液微粒子２１Ａの雰囲気状態で処理対象の基板２２上にフォトレジスト膜５２が形成されていく（Ｓ５）。
制御部２５による設定に応じた時間で薄膜形成が終了されると、ノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４の駆動を停止させ、排出用の開閉弁１５を開放駆動させることにより、処理チャンバ１３内のフォトレジスト溶液微粒子２１Ａを排出させる。また、フォトレジスト膜５２が形成された基板２２を排出させる（Ｓ６）。そして、次の処理対象の基板２２があれば、上記ステップ１〜ステップ６を繰り返し、次の処理対象の基板２２がなければ終了する（Ｓ７）。
図６に、本発明の薄膜処理装置によりレジストの現像処理を行う場合の処理フローチャートを示す。また、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に、レジストの現像の状態を示した概念図を示す。ここで、処理対象の基板２２は、図４並びに図５（Ａ）および図５（Ｂ）で薄膜処理されてフォトレジスト膜５２が形成され、所望のパターン形状で露光された基板である。また、現像のための処理溶液２１は、現像液２１Ｂであり、例えばテトラメチルアンモニウム溶液である。
まず、処理チャンバ１３内に、図７（Ａ）に示す処理対象の基板２２が位置される（Ｓ１１）。そこで、制御部２５において、スタート信号によりノズル供給用コンプレッサ２３を駆動させて、現像液２１Ｂを容器１６より汲み上げ、噴霧ノズル３１より微粒子生成チャンバ１２内に噴霧させる。このとき、二次気体コンプレッサ２４を駆動させて微粒子生成チャンバ１２内に二次気体のエアを二次気体供給管３６より供給する（Ｓ１２）。
微粒子生成チャンバ１２内では、噴霧された現像液２１Ｂおよび供給エアで整流コーン３２内を吹き下ろし、浮上したものを３つの微粒子選別プレート３３〜３５により所望の粒径の現像液微粒子２１Ｂとして選別することで生成する（Ｓ１３）。所望粒径の現像液微粒子２１Ａは、上述のように連通管１４を介して処理チャンバ１３内に導入される（図７（Ａ））。従って、この処理チャンバ１３内は、現像液微粒子２１Ｂの浮遊状態による雰囲気状態とされる（Ｓ１４）。処理チャンバ１３内では、図７（Ｂ）に示すように、現像液微粒子２１Ｂの雰囲気状態でフォトレジスト膜５２を現像させていく（Ｓ１５）。
制御部２５による設定に応じた時間でフォトレジスト膜５２の現像が終了されると、ノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４の駆動を停止させ、排出用の開閉弁１５を開放駆動させることにより、処理チャンバ１３内の現像液微粒子２１Ｂを排出させる。また、フォトレジスト膜５２が現像された基板２２を排出させる（Ｓ１６）。そして、次の処理対象の基板２２があれば、上記ステップ１１〜ステップ１６を繰り返し、次の処理対象の基板２２がなければ終了する（Ｓ１７）。
図８に、本発明の薄膜処理装置によりエッチング処理を行う場合の処理フローチャートを示す。また、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に、エッチング処理の状態を示した概念図を示す。ここで、処理対象の基板２２は、図６並びに図７（Ａ）および図７（Ｂ）で薄膜処理されてフォトレジスト膜５２が現像された基板である。また、エッチング処理のための処理溶液２１は、エッチング溶液２１Ｃとして、例えばフッ酸溶液、硝酸セリウム溶液等である。
まず、処理チャンバ１３内に、図９（Ａ）に示す処理対象の基板２２が位置される（Ｓ２１）。そこで、制御部２５において、スタート信号によりノズル供給用コンプレッサ２３を駆動させて、エッチング溶液２１Ｃを容器１６より汲み上げ、噴霧ノズル３１より微粒子生成チャンバ１２内に噴霧させる。このとき、二次気体コンプレッサ２４を駆動させて微粒子生成チャンバ１２内に二次気体のエアを二次気体供給管３６より供給する（Ｓ２２）。
微粒子生成チャンバ１２内では、噴霧されたエッチング溶液２１Ｃおよび供給エアで整流コーン３２内を吹き下ろし、浮上したものを３つの微粒子選別プレート３３〜３５により所望の粒径のエッチング溶液微粒子２１Ｃとして選別することで生成する（Ｓ２３）。所望粒径のエッチング溶液微粒子２１Ｃは、上述のように連通管１４を介して処理チャンバ１３内に導入される（図９（Ａ））。従って、この処理チャンバ１３内は、エッチング溶液微粒子２１Ｃの浮遊状態による雰囲気状態とされる（Ｓ２４）。処理チャンバ１３内では、図９（Ｂ）に示すように、エッチング溶液微粒子２１Ｃの雰囲気状態で現像により表出された金属薄膜５１をエッチングしていく（Ｓ２５）。
制御部２５による設定に応じた時間で表出された金属薄膜５１のエッチング処理が終了されると、ノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４の駆動を停止させ、排出用の開閉弁１５を開放駆動させることにより、処理チャンバ１３内のエッチング溶液微粒子２１Ｃを排出させる。また、フォトレジスト膜５２がエッチング処理された基板２２を排出させる（Ｓ２６）。そして、次の処理対象の基板２２があれば、上記ステップ２１〜ステップ２６を繰り返し、次の処理対象の基板２２がなければ終了する（Ｓ２７）。
図１０に、本発明の薄膜処理装置によりレジスト剥離の処理を行う場合の処理フローチャートを示す。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に、レジスト剥離の状態を示した概念図を示す。ここで、処理対象の基板２２は、図８並びに図９（Ａ）および図９（Ｂ）で薄膜処理されて表出された金属薄膜５１がエッチング処理された基板である。また、レジスト剥離処理のための処理溶液２１は、レジスト剥離溶液２１Ｄとして、例えば硫酸過水溶液、酢酸オゾン溶液である。
まず、処理チャンバ１３内に、図１１（Ａ）に示す処理対象の基板２２が位置される（Ｓ３１）。そこで、制御部２５において、スタート信号によりノズル供給用コンプレッサ２３を駆動させて、レジスト剥離溶液２１Ｄを容器１６より汲み上げ、噴霧ノズル３１より微粒子生成チャンバ１２内に噴霧させる。このとき、二次気体コンプレッサ２４を駆動させて微粒子生成チャンバ１２内に二次気体のエアを二次気体供給管３６より供給する（Ｓ３２）。
微粒子生成チャンバ１２内では、噴霧されたレジスト剥離溶液２１Ｄおよび供給エアで整流コーン３２内を吹き下ろし、浮上したものを３つの微粒子選別プレート３３〜３５により所望の粒径のレジスト剥離溶液２１Ｄとして選別することで生成する（Ｓ３３）。所望粒径のレジスト剥離溶液２１Ｄは、上述のように連通管１４を介して処理チャンバ１３内に導入される（図１１（Ａ））。従って、この処理チャンバ１３内は、レジスト剥離溶液２１Ｄの浮遊状態による雰囲気状態とされる（Ｓ３４）。処理チャンバ１３内では、図１１（Ｂ）に示すように、レジスト剥離溶液２１Ｄの雰囲気状態で基板２２上の残されたフォトレジスト膜５２を剥離していく（Ｓ３５）。
制御部２５による設定に応じた時間でフォトレジストが剥離され、金属薄膜５１が所望パターンで表出されてレジスト剥離処理が終了されると、ノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４の駆動を停止させ、排出用の開閉弁１５を開放駆動させることにより、処理チャンバ１３内のレジスト剥離溶液２１Ｄを排出させる。また、金属薄膜５１で所望パターンが形成された基板２２を排出させる（Ｓ３６）。そして、次の処理対象の基板２２があれば、上記ステップ３１〜ステップ３６を繰り返し、次の処理対象の基板２２がなければ終了する（Ｓ３７）。
上記の図で説明したように、薄膜処理に必要な分の処理溶液２１を基板２２上に導入することから、当該処理溶液２１の消費量を減少させることができる。また、基板２２表面の全面に処理溶液２１が同時に広がることから、特にエッチング処理では基板面の反応温度が均一に保たれて基板面内の反応速度が均一となり、処理の均一性が得られて品質を向上させることができる。また、前述のベーパ方式によるエッチングで問題となるシランガスの発生に対しては、フッ酸溶液中の水が当該シランガスを吸収することから、安全性の向上を図ることができる。また、本装置が全体的に簡易化されて設備コストを低減させることができる。
なお、上記微粒子生成チャンバ１２では、所望する微粒子生成として、整流コーン３２や微粒子選別プレート３３〜３５を適宜省略することができる。これに加えて、噴霧ノズル３１に二流体ノズルに替えて、一流体ノズルでも同様の微粒子を生成することができる。また、噴霧ノズル３１に替えて、超音波により微粒子を生成させても所望の微粒子を生成することができる。これらのことは、以下の第２実施形態でも同様である。
次に、図１２に、本発明にかかる好ましい第２実施形態の構成図を示す。図１２に示す薄膜処理装置６１は、図１に示す薄膜処理装置１１における処理チャンバ１３内に、溶液微粒子を導入させる手段として仕切部６２が設けられ、これを上記制御部２５の指令により駆動制御する仕切駆動部６３が設けられたものである。他の構成は図１と同様である。
従って、処理チャンバ１３は、仕切部６２により、連通管１４側に貯留領域１３Ａが形成される。この貯留領域１３Ａは、仕切部６２を閉状態とすることにより、微粒子生成チャンバ１２で生成された溶液微粒子を一旦貯留する。仕切駆動部６３は、制御部２３により駆動制御信号を入力して上記仕切部６２を開状態または閉状態に駆動する。
そこで、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に、図１２の仕切部の具体例の説明図を示す。図１３（Ａ）において、仕切部６２は、仕切板７１Ａ，７１Ｂにより構成され、これらが下方向に開閉自在とされる。この仕切板７１Ａ，７１Ｂの開閉を上記仕切駆動部６３が駆動する。仕切駆動部６３は、例えばモータ、空圧式ロータリーアクチュエータ等で構成される。
また、図１３（Ｂ）において、仕切部６２は、仕切板７２に開口部７３が形成される。この開口部７３より大の弁板７４が仕切駆動部６３により上下動されるように設けられる。すなわち、弁板７４が、下方に位置されたときに仕切部６２の開口部７３を閉状態とし、上方に位置されたときには上記開口部７３を開状態とする。このような弁板７４を上下動させる仕切駆動部６３は、例えば空圧式アクチュエータ等で構成される。
そこで、図１４に、図１２の制御部のブロック構成図を示す。図１４において、制御部２５は、上記図３に示す制御部に、仕切駆動制御手段４９が設けられたものである。また、メモリ４６には、上記仕切部６２を、微粒子溶液生成開始時より何れのタイミングで開状態とし、また開状態から閉状態へと移行させるタイミングが設定値として記憶される。この設定値は、上記ＩＦ４８を介して入力される入力信号で制御手段４１が上記メモリ４６に記憶する。他の構成は図３の制御部と同様である。上記仕切駆動制御手段４９は、ドライバとして制御手段４１からの指令により上記仕切駆動部６３の開閉を駆動させる信号を生成して出力する。
すなわち、図１４に示す制御部２５は、スタート信号が入力信号としてＩＦ４８を介して入力されると、制御手段４１が、まず開閉弁１５および仕切部６２を閉状態とさせる指令を開閉弁駆動制御手段４４および仕切駆動制御手段４９に発する。また、メモリ４６に記憶されている設定を読み込み、これに応じてノズルコンプレッサ駆動制御手段４３および二次コンプレッサ駆動制御手段４５に駆動指令を発する。これらノズルコンプレッサ駆動制御手段４３および二次コンプレッサ駆動制御手段４５がノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４を駆動させる。このとき、貯留領域１３Ａには、溶液微粒子が貯留されていく。
制御手段４１は、クロック４７を参照し、設定に応じた計数値のときに上記ノズル供給用コンプレッサ２３および二次気体コンプレッサ２４を停止させる指令をノズルコンプレッサ駆動制御手段４３および二次コンプレッサ駆動制御手段４５に発し、また仕切部６２を開状態とさせる指令を仕切駆動制御手段４９に発する。このとき、貯留領域１３Ａで一旦貯留された溶液微粒子は、処理対象の基板２２が位置された領域内で浮遊状態となって、基板２２の周辺をこの溶液微粒子の雰囲気状態とさせる。この状態で、上記図４〜図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）の何れかの基板２２の薄膜処理がなされる。そして、制御手段４１は、クロック４７を参照して設定された時間の薄膜処理後に、排出用の開閉弁１５を開状態とさせるための指令を開閉弁駆動制御手段４４に発するものである。
上記第２実施形態における薄膜処理装置６１は、溶液微粒子を一旦貯留しておく貯留領域１３Ａを設けることで、特に処理溶液を多く必要な薄膜処理に対して、薄膜生成時の膜厚を均一とさせるのに有効であり、また、パターン形成時および薄膜剥離時の反応を均一とさせるのに有効である。
上記図１〜図１４は、半導体装置の製造におけるレジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、パターン形成エッチングの薄膜処理について示したものであり、以下に、本発明が適用される他の薄膜処理について説明する。これらの場合においても、上記同様に、処理溶液の使用量を減少させることができ、処理の均一化による品質を向上させることができる。また、設備等のコストを低減させることができる。
上記薄膜処理装置１１，６１は、半導体装置製造におけるウエハ処理の層間絶縁体膜生成および誘電体膜生成に適用することができる。この場合、処理対象の基板はシリコンウエハである。また、使用される処理溶液２１は、絶縁体膜生成の場合には例えば多孔質酸化シリコン溶液、ポリイミドなどの有機系樹脂の溶液等がある。誘電体膜生成の場合には例えばチタン酸ジルコン酸鉛溶液等がある。
上記薄膜処理装置１１，６１は、フォトマスク製造におけるフォトマスク基板のレジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、または、パターン形成エッチングの薄膜処理に適用することができる。この場合、処理対象の基板はガラス材を基材とする。また、使用される処理溶液２１は、上記半導体装置製造におけるフォトリソグラフィプロセスにおけるレジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、または、パターン形成エッチングの薄膜処理と同様である。
上記薄膜処理装置１１，６１は、ＦＤＰ製造における透明導電性膜生成、レジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、または、パターン形成エッチングに適用することができる。この場合、処理対象の基板はガラス材を基材とする。また、使用される処理溶液２１は、透明導電性膜生成の場合には例えば酸化すず系化合物溶液がある。レジスト塗布、レジスト現像、レジスト剥離、または、パターン形成エッチングの薄膜処理の場合には、上記半導体装置製造におけるフォトリソグラフィプロセスにおける場合と同様である。
上記薄膜処理装置１１，６１は、記憶ディスク製造における潤滑剤コーティングのためのに適用することができる。記憶ディスクとしては、ハードディスク、フロッピーディスク等がある。また、使用される処理溶液２１は、シリコンオイル溶液、テトラメチルアンモニウムの溶液等がある。
上記薄膜処理装置１１，６１は、記録ディスク製造における表面コーティングのためのに適用することができる。記録ディスクとしては、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等がある。また、使用される処理溶液２１は、ポリイミドなどの有機系樹脂の溶液等がある。
上記薄膜処理装置１１，６１は、電子回路基板における表面コーティングのためのに適用することができる。この場合、電子回路基板は例えばエポキシ樹脂系等を基材とする。また、使用される処理溶液２１は、ポリイミドなどの有機系樹脂の溶液等がある。
産業上の利用可能性
本発明は、半導体基板、フォトマスク基板、ＦＤＰ用基板、記憶ディスク基板、記録ディスク基板、電子回路基板等の基板作製において、薄膜を形成し、または薄膜剥離し、または形成された薄膜に対してパターン形成する薄膜処理に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明にかかる好ましい第１実施形態の構成図である。図２（Ａ）は、図１の微粒子生成チャンバ部分を示した説明図である。図２（Ｂ）〜図２（Ｄ）は、図２（Ａ）の微粒子選別プレートの説明図である。図３は、図１の制御部のブロック構成図である。図４は、本発明の薄膜処理装置によりレジスト塗布を行う場合の処理フローチャートである。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、レジスト塗布の状態を示した概念図である。図６は、本発明の薄膜処理装置によりレジストの現像処理を行う場合の処理フローチャートである。図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、レジストの現像の状態を示した概念図である。図８は、本発明の薄膜処理装置によりエッチング処理を行う場合の処理フローチャートである。図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、エッチング処理の状態を示した概念図である。図１０は、本発明の薄膜処理装置によりレジスト剥離の処理を行う場合の処理フローチャートである。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、レジスト剥離の状態を示した概念図である。図１２は、本発明にかかる好ましい第２実施形態の構成図である。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、図１２の仕切部の具体例を示した説明図である。図１４は、図１２の制御部のブロック構成図である。図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）および図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、従来の薄膜処理方式の説明図である。
【図１】
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【図２（Ａ）】
2003092063.tif 000004
【図２（Ｂ）】
2003092063.tif 000005
【図２（Ｃ）】
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【図２（Ｄ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５（Ａ）】
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【図５（Ｂ）】
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【図６】
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【図７（Ａ）】
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【図７（Ｂ）】
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【図８】
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【図９（Ａ）】
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【図９（Ｂ）】
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【図１０】
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【図１１（Ａ）】
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【図１１（Ｂ）】
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【図１２】
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【図１３（Ａ）】
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【図１３（Ｂ）】
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【図１４】
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【図１５（Ａ）】
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【図１５（Ｂ）】
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【図１５（Ｃ）】
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【図１６（Ａ）】
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【図１６（Ｂ）】
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【図１６（Ｃ）】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月22日(2005.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】【請求項１】単一または複数の処理対象の基板に処理溶液を供給することで薄膜を生成させ、または薄膜を剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させる薄膜処理を行う薄膜処理装置であって、  上記薄膜を生成させ、または薄膜を剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させるための処理溶液を収納する容器と、  上記容器より処理溶液を汲み取る手段と、  微粒子生成チャンバと、  上記汲み取られた処理溶液を上記微粒子生成チャンバで微粒子化し、溶液微粒子を生成させる微粒子生成手段と、  上記微粒子生成チャンバと連通されて上記微粒子生成チャンバで生成された上記溶液微粒子を導入し、位置させた上記処理対象の基板に対して上記溶液微粒子の雰囲気状態で上記薄膜処理を行う処理チャンバと、  上記微粒子生成チャンバと上記処理チャンバとの間に介在され、上記微粒子生成チャンバで生成された上記溶液微粒子を一旦貯留しておく貯留領域と、  上記貯留領域より貯留した上記溶液微粒子を上記処理チャンバに導入させる手段と、  上記薄膜処理後に、上記処理チャンバ内の溶液微粒子を排出させる排出手段と、  少なくとも、上記汲み取る手段、上記微粒子生成手段、上記貯留領域から上記溶液微粒子を上記処理チャンバに導入させる手段および上記排出手段を駆動制御する手段と、  を含むことを特徴とする薄膜処理装置。【請求項２】上記微粒子生成手段で生成されて上記処理チャンバに導入される溶液微粒子は、ミストまたはフォグの粒径であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の薄膜処理装置。【請求項３】上記微粒子生成手段で生成される溶液微粒子を上方から下方に導く領域を上記微粒子生成チャンバ内に形成させ、下方より上記領域外に浮上させるための整流コーンが設けられると共に、上記整流コーンの下方より浮上する溶液微粒子から所定粒径の溶液微粒子を選別するための所定数の微粒子通過孔が形成された単一または複数縦列配置の微粒子選別プレートが設けられ、複数縦列配置の微粒子選別プレートは上方にしたがって上記微粒子通過孔の径を小とさせるように配置させることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の薄膜処理装置。【請求項４】単一または複数の処理対象の基板に処理溶液を供給することで薄膜を生成させ、または薄膜を剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させる薄膜処理を行う薄膜処理装置であって、  上記薄膜を生成させ、または薄膜を剥離させ、または生成されている薄膜に対してパターンを形成させるための処理溶液を収納する容器と、  上記容器より処理溶液を汲み取る手段と、  微粒子生成チャンバと、  上記汲み取られた処理溶液を上記微粒子生成チャンバで微粒子化し、溶液微粒子を生成させる微粒子生成手段と、  上記微粒子生成手段で生成される溶液微粒子を上方から下方に導く領域を上記微粒子生成チャンバ内に形成させ、下方より上記領域外に浮上させるための整流コーンと、  上記整流コーンの下方より浮上する溶液微粒子から所定粒径の溶液微粒子を選別するための所定数の微粒子通過孔が形成された単一または複数縦列配置の微粒子選別プレートと、  上記微粒子生成チャンバと連通されて上記微粒子生成チャンバで生成された上記��液微粒子を導入し、位置させた上記処理対象の基板に対して上記溶液微粒子の雰囲気状態で上記薄膜処理を行う処理チャンバと、  上記薄膜処理後に、上記処理チャンバ内の溶液微粒子を排出させる排出手段と、  少なくとも、上記汲み取る手段、上記微粒子生成手段および上記排出手段を駆動制御する手段と、  を含むことを特徴とする薄膜処理装置。【請求項５】上記微粒子生成手段で生成されて上記処理チャンバに導入される溶液微粒子は、ミストまたはフォグの粒径であることを特徴とする請求の範囲第４項記載の薄膜処理装置。【請求項６】上記微粒子選別プレートが複数縦列配置の場合に、上方にしたがって上記微粒子通過孔の径を小とさせるように配置させることを特徴とする請求の範囲第４項または第５項記載の薄膜処理装置。
【国際調査報告】
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