(57)【要約】【課題】基板の全面に塗布液を略均一な厚さで塗布することができる塗布方法及び塗布装置を提供する。【解決手段】基板１の表面に塗布液２を塗布する塗布方法であって、塗布液２を塗布する塗布工程の前処理工程又は後処理工程として、塗布液２に含まれる溶剤２ａの雰囲気に基板１の縁部を選択的に晒す溶剤処理工程を実施する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に塗布液を塗布する塗布方法であって、前記塗布液を塗布する塗布工程の前処理工程又は後処理工程として、前記塗布液に含まれる溶剤の雰囲気に前記基板の縁部を選択的に晒す溶剤処理工程を実施することを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
前記塗布工程の前処理工程及び後処理工程として、前記溶剤処理工程をそれぞれ実施することを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
【請求項３】
前記溶剤処理工程では、前記溶剤の雰囲気に前記基板に設けられた凹部の周縁部を選択的に晒すことを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布方法。
【請求項４】
前記塗布液が複数種の溶剤を含む場合、前記溶剤処理工程において当該塗布液に含まれる一種の溶剤の雰囲気に前記基板の縁部を選択的に晒すことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の塗布方法。
【請求項５】
前記塗布液がフォトレジストであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の塗布方法。
【請求項６】
保持テーブルに保持した基板の表面に塗布ヘッドから流出させた塗布液を塗布する塗布装置であって、
前記保持テーブルが鉛直方向下側の面に前記基板を保持可能であり、当該保持テーブルの鉛直方向下側の面に対向するように配置され前記塗布液に含まれる溶剤が貯留される溶剤槽と、前記保持テーブルと前記溶剤槽との間に設けられ所定形状の開口部を有するマスク部材とを具備することを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
前記溶剤槽と前記保持テーブルとの間に設けられて前記溶剤槽と前記保持テーブルとの間の空間を開閉可能な開閉手段をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
【請求項８】
前記マスク部材が前記基板と同一材料で形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に塗布液を塗布する塗布方法及び塗布装置に関し、特に、凹部（貫通孔を含む）が設けられた基板の表面に塗布液を塗布するのに好適な塗布方法及び塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウェハ等の基板にレジスト材料や絶縁材料などの所定の塗布液（溶剤）を塗布する塗布方法としては、スピンコート法等が一般的であるが、ウェハを高速で回転させるため、ウェハの周縁部から大量の塗布液（レジスト液）が飛散してしまい無駄が多いという問題や、塗布液の飛散に伴い装置を頻繁に洗浄しなければならないという問題がある。
【０００３】
また塗布方法としては、例えば、毛細管現象によりノズルの先端から溶液を流出させて、基板の表面に溶液を塗布する、いわゆるスリットコート式塗布方法や、ゴムロールからなる塗布ロール部に溶液を付着させ、塗布ロール部に付着した溶液を基板上に塗布する方法等がある（例えば、特許文献１，２参照）。このような塗布方法では、塗布液が飛散することがないため、無駄なく塗布液を基板上に塗布することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４３９０８号公報
【特許文献２】特開平７−４７３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、凹部（貫通孔を含む）を有する基板に、このような塗布方法によって塗布液を塗布しようとすると、凹部の周縁部において塗布液の「ひけ」が発生してしまうという問題がある。すなわち、塗布液が後退してしまい、凹部の周縁部に塗布液が付着していない領域が形成されてしまうという問題がある。また、このような問題は、基板の周縁部等においても発生する虞があり、特に、使用する溶液の粘度が比較的低い材料を用いている場合に生じやすい。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基板の全面に塗布液を略均一な厚さで塗布することができる塗布方法及び塗布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】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、基板表面に塗布液を塗布する塗布方法であって、前記塗布液を塗布する塗布工程の前処理工程又は後処理工程として、前記塗布液に含まれる溶剤の雰囲気に前記基板の縁部を選択的に晒す溶剤処理工程を実施することを特徴とする塗布方法にある。
かかる本発明の塗布方法では、基板の縁部における塗布液のひけを防止又は解消することができ、塗布液を基板の全面に略均一な厚さで塗布することができる。また、基板の縁部を選択的に溶剤の雰囲気に晒すため、他の部分の塗布液に影響を与えることもない。
【０００８】
ここで、前記塗布工程の前処理工程及び後処理工程として、前記溶剤処理工程をそれぞれ実施することが好ましい。これにより、基板の縁部における塗布液のひけをより確実に解消することができる。
【０００９】
また、前記基板に凹部が設けられている場合には、前記溶剤処理工程において、前記溶剤の雰囲気に前記基板に設けられた凹部の周縁部を選択的に晒すようにすることが好ましい。基板に設けられた凹部の周縁部（基板の縁部）では塗布液のひけが生じやすいが、溶剤処理工程を実施することで、この凹部の周縁部における塗布液のひけを確実に解消することができる。
【００１０】
また、前記塗布液が複数種の溶剤を含む場合、前記溶剤処理工程において当該塗布液に含まれる一種の溶剤の雰囲気に前記基板の縁部を選択的に晒すことが好ましい。これにより、塗布液のひけをより確実に防止することができる。
【００１１】
前記塗布液としては、例えば、フォトレジストが挙げられ、本発明によれば、フォトレジストである塗布液を基板の表面に均一な厚さで塗布することができる。
【００１２】
さらに本発明は、保持テーブルに保持した基板の表面に塗布ヘッドから流出させた塗布液を塗布する塗布装置であって、前記保持テーブルが鉛直方向下側の面に前記基板を保持可能であり、当該保持テーブルの鉛直方向下側の面に対向するように配置され前記塗布液に含まれる溶剤が貯留される溶剤槽と、前記保持テーブルと前記溶剤槽との間に設けられ所定形状の開口部を有するマスク部材とを具備することを特徴とする塗布装置にある。
かかる本発明の塗布装置では、マスク部材を介して基板の一部、例えば、基板の縁部を溶剤槽内に貯留されている溶剤の雰囲気に容易に晒すことができる。すなわち、基板の一部に溶剤の蒸気を選択的に付着させることができる。これにより、基板の縁部等で発生する塗布液のひけを防止又は解消することができ、塗布液を基板の全面に略均一な厚さで塗布することができる。また、基板の縁部を選択的に溶剤の雰囲気に晒すため、他の部分の塗布液に影響を与えることもない。
【００１３】
ここで、前記溶剤槽と前記保持テーブルとの間に設けられて前記溶剤槽と前記保持テーブルとの間の空間を開閉可能な開閉手段をさらに具備することが好ましい。基板を溶剤の雰囲気に晒すときのみ開閉手段を開放することで、基板の他の部分が溶剤の雰囲気に晒されてしまうのを防止することができる。
【００１４】
また、前記マスク部材が前記基板と同一材料で形成されていることが好ましい。これにより、マスク部材と基板との温度差が小さくなり、溶剤の蒸気を基板により良好に付着させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る塗布装置であるスリットコート式塗布装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は、その要部断面図である。スリットコート式塗布装置１０は、基板１の表面に塗布液であるフォトレジスト液２を塗布して所定厚さのフォトレジスト層を形成するための装置であり、基板１が保持され保持テーブル２０と、保持テーブル２０の基板１側に設けられる塗布ヘッド３０と、フォトレジスト液２を塗布ヘッド３０に供給する貯留手段４０と、フォトレジスト液２に含まれる所定の溶剤２ａが貯留された溶剤槽５０とを有する。図示しないが、これら保持テーブル２０、塗布ヘッド３０、貯留手段４０、溶剤槽５０等の各構成要素は、所定の封止空間内に配置されている。
【００１６】
なお、このスリットコート式塗布装置１０によってフォトレジスト液２を塗布する基板１は、例えば、本実施形態では、シリコンウェハからなり、厚さ方向の少なくとも一部を除去した凹部１ａを有する。ここでいう凹部１ａとは、基板１の厚さ方向の一部を除去した溝の他、基板１を厚さ方向に貫通する貫通孔を含む。本実施形態で例示する基板１には、厚さ方向に貫通する貫通孔である凹部１ａが設けられている。
【００１７】
保持テーブル２０は、鉛直方向下側の面に、基板１をその表面が鉛直方向下向きとなるように保持する。この保持テーブル２０による基板１の保持方法は、特に限定されず、例えば、真空ポンプ等の吸引による方法が挙げられる。また保持テーブル２０は、例えば、図示しない駆動モータ等のテーブル駆動手段によって基板１の面方向に沿って直線往復移動自在に設けられている。
【００１８】
塗布ヘッド３０は、鉛直方向上側に向かって開口し貯留手段４０から供給されたフォトレジスト液２を流出するスリット状のノズル開口３１と、このノズル開口３１に連通する液溜まり部３２とを有する。また、塗布ヘッド３０は、図示しない装置本体に鉛直方向に移動自在に保持されており、塗布ヘッド３０の先端と基板１の表面との間隔が、例えば、フォトレジスト液２の動粘度、フォトレジスト液２の基板１に対する濡れ性等の各種条件を考慮して適宜調整されるようになっている。
【００１９】
貯留手段４０は、フォトレジスト液２を保持する貯留タンク４１と、一端が塗布ヘッド３０に接続され、他端が貯留タンク４１に接続される供給管４２とで構成され、貯留タンク４１の内部に貯留されているフォトレジスト液２を、供給管４２を介して塗布ヘッド３０に供給する。
【００２０】
この貯留手段４０の貯留タンク４１から供給管４２を介して塗布ヘッド３０にフォトレジスト液２が供給され、塗布ヘッド３０の溶液溜まり部３２内にフォトレジスト液２が充填されると、液溜まり部３２内のフォトレジスト液２が毛細管現象によってノズル開口３１の先端まで上昇する。これにより、スリット状のノズル開口３１には、フォトレジスト液２が全体に均一に充填されるようになっている。そして、この状態から塗布ヘッド３０を上昇させてノズル開口３１から突出したフォトレジスト液２を基板１の表面に接触させ、この状態で、保持テーブル２０と塗布ヘッド３０とを基板１の面方向において相対的に移動させる。例えば、本実施形態では、塗布ヘッド３０を固定した状態で保持テーブル２０を基板１の面方向に直線移動させている。これにより、ノズル開口３１からフォトレジスト液２が連続的に流出して基板１の表面に塗布され、基板１の表面に所定厚さのフォトレジスト層が形成される。
【００２１】
また、保持テーブル２０の基板１側には、塗布ヘッド３０及び貯留手段４０が設けられると共に、本発明では、フォトレジスト液２に含まれる所定の溶剤２ａが貯留される溶剤槽５０が設けられている。この溶剤槽５０は、本実施形態では、保持テーブル２０の進行方向における塗布ヘッド３０の後側に配置されている。溶剤槽５０は、基板１に対向する面側、すなわち、鉛直方向上側が開口しており、その内部には、フォトレジスト液２に含まれる溶剤２ａが保持されている。溶剤槽５０内に貯留されている溶剤２ａは、フォトレジスト液２が一種の溶剤のみからなる場合はその溶剤であり、フォトレジスト液２が複数種の溶剤を含む場合はこれら複数種の溶剤のうちの少なくとも一種の溶剤である。特に、フォトレジスト液２が複数種の溶剤を含む場合は、これら複数種の溶剤のうちの一種のみを用いることが好ましい。さらに、揮発性の低い溶剤を用いることが望ましい。また、溶剤槽５０と保持テーブル２０との間には、これら溶剤槽５０と保持テーブル２０との間の空間を開閉可能な開閉手段７０が設けられている。本実施形態では、溶剤槽５０の開口部に、当該開口部を開閉可能な開閉手段７０が設けられており、所定のタイミングで溶剤槽５０を開放して、基板１を溶剤２ａの雰囲気（溶剤槽５０から蒸発した溶剤２ａの雰囲気）に晒すことができるようになっている。
【００２２】
この溶剤槽５０と基板１との間の空間には、さらに、例えば、シリコン基板で形成され所定形状の開口部６１を有するマスク部材６０が配されている。このマスク部材６０は、基板１との間隔が数ｍｍ程度、例えば、１〜２ｍｍ程度となるように配置されている。これにより基板１の一部が選択的に溶剤２ａの雰囲気に晒されるようになっている。本実施形態に係るマスク部材６０には、基板１の凹部１ａの周縁部に対応する形状の開口部６１が設けられており、基板１に設けられた凹部１ａの周縁部が選択的に溶剤２ａの雰囲気に晒されるようになっている。そして、このように基板１の表面を溶剤２ａの雰囲気に晒すことで、以下に詳しく説明するが、基板１に塗布したフォトレジスト液２のひけを解消することができる。
【００２３】
以下、本発明の塗布方法について詳しく説明する。なお、図３は、塗布装置の一例であるスリットコート式塗布装置の動作を示す概略図である。
【００２４】
まず、図３（ａ）に示すように、保持テーブル２０の下面に基板１を固定し、塗布ヘッド３０を上昇させて基板１の表面と塗布ヘッド３０のノズル開口３１の先端面との間隔が所定の間隔となるように調整する。具体的には、ノズル開口３１から突出するフォトレジスト液２の先端部が、基板１の表面の位置よりも若干高い位置となるように塗布ヘッド３０を上昇させる。なお、本実施形態では、塗布ヘッド３０を移動させることで、塗布ヘッド３０と基板１との間隔を調整しているが、勿論、塗布ヘッド３０を固定しておき、保持テーブル２０を移動するようにしてもよい。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、図示しないテーブル駆動手段によって保持テーブル２０を基板１の面方向、すなわち水平方向に、例えば、５ｍ／ｓ程度の速さで直線移動させることで、塗布ヘッド３０のノズル開口３１から突出しているフォトレジスト液２が基板１の表面に接触してフォトレジスト液２の塗布が開始される。
【００２６】
このように基板１へのフォトレジスト液２の塗布が開始された後、図３（ｃ）に示すように、保持テーブル２０をさらに移動させることで、フォトレジスト液２がノズル開口３１から連続的に流出し、基板１の表面に所定厚さでフォトレジスト液２が塗布される。なお、このようにフォトレジスト液２を基板１に塗布している間は、溶剤槽５０の開口は開閉手段７０によって塞がれている。
【００２７】
ここで、このように基板１にフォトレジスト液２を塗布する塗布工程を終了した段階では、図４に示すように、基板１の凹部１ａの周縁部に対応する領域で、フォトレジスト液２のひけが生じてしまう。すなわち、基板１の凹部１ａの周縁部に付着したフォトレジスト液２が後退して、凹部１ａの周縁部にフォトレジスト液２が付着していない領域が形成されてしまう。また、ひけが生じたフォトレジスト液２の端部近傍には、外側に向かって厚さが漸小する部分が形成されてしまう。すなわち、フォトレジスト液２の端面のテーパ角度θ１がかなり小さくなってしまう。
【００２８】
このため、本発明では、塗布工程の後に、溶剤２ａの雰囲気に基板１の凹部１ａの周縁部を選択的に晒す溶剤処理工程を実施するようにした。具体的には、上述したように基板１にフォトレジスト液２を塗布した後、図５に示すように、基板１の凹部１ａの周縁部とマスク部材６０の開口部６１とが対向するように、基板１とマスク部材６０とを位置合わせし、この状態で開閉手段７０を開いて溶剤槽５０を開放する。これにより、基板１の凹部１ａの周縁部のみが溶剤２ａの雰囲気に選択的に晒される。すなわち、溶剤槽５０から流出した溶剤２ａの蒸気が、マスク部材６０の開口部６１を通過して基板１の凹部１ａの周縁部に選択的に付着する。このとき、基板１のフォトレジスト液２が付着していない領域と共に、フォトレジスト液２の端部近傍が、溶剤２ａの雰囲気に晒されるようにすることが好ましい。
【００２９】
このように溶剤処理工程を実施することで、基板１のフォトレジスト液２が塗布されていない領域に溶剤２ａの蒸気が付着してこの領域の濡れ性が向上する。また、フォトレジスト液２の端部に溶剤２ａが付着することでフォトレジスト液２の端部近傍の厚さが若干増加する。そして、これらの作用に伴って、フォトレジスト液２が基板１の凹部１ａ側に引っ張られる。例えば、フォトレジスト液２の厚さを１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度厚くなるようにすることで、フォトレジスト液２は基板１の凹部１ａ側に最大１００μｍ程度引っ張られる。これにより、フォトレジスト液２のひけが解消され、図６に示すように、基板１の凹部１ａの端面近傍を含む全面に、フォトレジスト液２が略均一な厚さで塗布される。また、フォトレジスト液２の端面のテーパ角度θ２が、基板１を溶剤２ａに晒す前のテーパ角度θ１と比べて増大する。
【００３０】
また、上述したスリットコート式塗布装置１０のように、マスク部材６０を介して基板１を溶剤２ａの雰囲気に晒すようにすることで、基板１の形状等に変更があった場合でも、塗布装置１０を大幅に改造することなくマスク部材６０のみを変更することで比較的容易に対応することができる。さらに、マスク部材６０は基板１への異物の付着を防ぐ役割も果たす。また、本実施形態では、マスク部材６０が基板１と同一材料であるシリコン基板で形成されており基板１との温度差が小さいため、溶剤２ａを良好に基板１に付着させ易い。勿論、マスク部材６０は他の材料で形成されていてもよい。また、マスク部材６０を介して基板１を溶剤２ａの雰囲気に晒す際、マスク部材６０を加熱又は冷却して温度を調整することによって、基板１への溶剤２ａの付着量を調整するようにしてもよい。
【００３１】
このように溶剤処理工程を実施した後は、開閉手段７０を閉じて溶剤槽５０を封止してから保持テーブル２０を所定位置まで移動する。そして、例えば、フォトレジスト液２に窒素ガスを吹き付けること等によって、フォトレジスト液２を乾燥させる。これにより、基板１の表面には、フォトレジスト層が略均一な厚さで良好に形成される。なお保持テーブル２０を移動する際に溶剤槽５０を開放したままにするのは、基板１の凹部１ａの周縁部以外の領域が溶剤２ａの雰囲気に晒されて、例えば、フォトレジスト液２の厚さが変化する等の問題が生じる虞があるため好ましくない。
【００３２】
また、図示しないが、例えば、基板１上には金（Ａｕ）等からなる金属層が設けられており、フォトレジスト層は、この金属層をパターニングして配線パターン等を形成する際に用いられる。そして、上述のようにフォトレジスト層が略均一な厚さで形成されることで、金属層を高精度に良好にパターニングすることができるようになる。
【００３３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、塗布ヘッド３０によって基板１にフォトレジスト液２を塗布する塗布工程の後に、基板１の凹部１ａの周縁部を溶剤２ａの雰囲気に選択的に晒す溶剤処理工程を実施するようにしたが、溶剤処理工程を実施してから塗布工程を実施するようにしてもよい。すなわち、基板１の凹部１ａの周縁部を溶剤２ａの雰囲気に選択的に晒して基板１の表面に予め溶剤２ａを付着させた後、塗布ヘッド３０によって基板１にフォトレジスト液２を塗布するようにしてもよい。この場合、フォトレジスト液２を塗布する際に、基板１の凹部１ａの周縁部の濡れ性が他の部分よりも向上しているため、フォトレジスト液２のひけが発生するのを防止することができる。勿論、塗布工程の前後に、それぞれ溶剤処理工程を実施するようにしてもよい。これにより、フォトレジスト液２のひけをより確実に解消することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、基板１に設けられた凹部１ａの周縁部におけるフォトレジスト液２のひけを防止した例を説明したが、本発明によれば、基板１の外周部等の基板１の縁部で発生するフォトレジスト液２のひけを防止することができる。さらに、本発明では、例えば、フォトレジスト液２の粘度や溶剤分の揮発等により基板１に塗布されたフォトレジスト液２の膜厚が部分的に薄くなった場合等に、上述した方法で膜厚が薄くなった部分を溶剤２ａの雰囲気に選択的に晒すことで、フォトレジスト液２の膜厚を均一化することもできる。
【００３５】
さらに、本発明は、フォトレジスト液以外の塗布液を基板に塗布する場合にも適用することができることは言うまでもない。また、本発明は、上述したスリットコート式塗布装置に限定されず、例えば、ロール塗布装置等、他の塗布装置にも適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１に係る塗布装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る塗布装置の要部断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る塗布方法を示す概略図である。
【図４】塗布工程後の塗布液の状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る塗布方法を示す概略図である。
【図６】溶剤処理工程後の塗布液の状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  基板、  １ａ  凹部、  ２  フォトレジスト液、  １０  スリットコート式塗布装置、  ２０  保持テーブル、  ３０  塗布ヘッド、  ３１  ノズル開口、  ４０  貯留手段、  ５０  溶剤槽、  ６０  マスク部材、  ７０  開閉手段
【図１】
2008124280.tif 000003
【図２】
2008124280.tif 000004
【図３】
2008124280.tif 000005
【図４】
2008124280.tif 000006
【図５】
2008124280.tif 000007
【図６】
2008124280.tif 000008