(57)【要約】【課題】面積の大きな基板に低誘電体膜を好適に成膜できるスリットコータシステムを提供する。【解決手段】基板へのアドヒージョンプロモータ液の塗布を行うと共に基板の冷却を行うアドヒージョン及びクーリングユニット４０と、スリットノズル５２から低誘電体材料液を吐出し相対移動する基板面に塗布するスリットコータユニット５０と、塗布した低誘電体材料液からの溶剤乾燥を行うプリベークユニット６０と、基板に形成した低誘電体膜の熱処理を行うポストベークユニット７０と、各ユニットに基板を搬送する搬送系２０と、低誘電体材料液の温度を管理すると共にスリットノズル５２へ供給する液管理・送液系とを一体的に備えている。【効果】低誘電体膜の成膜に必要な環境下で面積の大きな基板に環境低誘電体膜を好適に成膜できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板へのアドヒージョンプロモータ液の塗布を行うアドヒージョン部と、スリットノズルから低誘電体材料液を吐出し相対移動する基板面に塗布するスリットコータ部と、塗布した低誘電体材料液からの溶剤乾燥を行うプリベーク部と、ベーク後の基板温度を下げるクーリング部と、基板に形成した低誘電体膜の熱処理を行うポストベーク部と、前記各部に基板を搬送する基板搬送手段と、前記低誘電体材料液の温度を管理すると共に前記スリットノズルへ供給する液管理・送液手段とを一体的に設けたことを特徴とするスリットコータシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のスリットコータシステムにおいて、前記スリットコータ部に、前記スリットノズルの目詰まりを防止するためのノズルメンテナンス手段を備えたことを特徴とするスリットコータシステム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスリットコータシステムにおいて、前記基板が、直径３００［ｍｍ］以上の円形基板であることを特徴とするスリットコータシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スリットコータシステムに関し、更に詳しくは、面積の大きな基板に低誘電体膜を好適に成膜できるスリットコータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円形基板を回転させその中心部にノズルから低誘電体材料液を滴下し遠心力で広がらせて基板面に塗布するスピンコータ部と、熱処理を行って低誘電体膜を成膜させる熱処理部と、スピンコータ部から熱処理部へ基板を搬送する基板搬送手段とを一体的に設けた基板処理システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、スリットノズルから無機ペーストを吐出し相対移動する基板面に塗布するスリットコータが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２９４８１７号公報（請求項９、図１、図２）
【特許文献２】
特開平１１−１３５００６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の基板処理システムでは、直径３００［ｍｍ］以上の円形基板（ウエハ）になると、円形基板の外周部での周速度が過度に速くなったり、基板の中心部に滴下した低誘電体材料液が外周部まで広がる間に溶剤が乾燥してしまったりするため、膜厚コントロールが難しくなる問題点がある。また、スピンコータでは、滴下した低誘電体材料液の１０％以下しか低誘電体膜の成膜に寄与しないため、高価な低誘電体材料の多くが無駄になる問題点がある。
これに対して、スリットコータを用いると、面積の大きな基板に低誘電体材料液を好適に塗布できる。ところが、スリットコータで塗布しただけでは低誘電体膜を成膜できず、熱処理工程等との連携が必要になる。しかし、従来のスリットコータでは、低誘電体膜の成膜に必要な他の処理工程とシステム化されていないため、低誘電体膜を安定に成膜できない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、面積の大きな基板に低誘電体膜を好適に成膜できるスリットコータシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、基板へのアドヒージョンプロモータ液の塗布を行うアドヒージョン部と、スリットノズルから低誘電体材料液を吐出し相対移動する基板面に塗布するスリットコータ部と、塗布した低誘電体材料液からの溶剤乾燥を行うプリベーク部と、ベーク後の基板温度を下げるクーリング部と、基板に形成した低誘電体膜の熱処理を行うポストベーク部と、前記各部に基板を搬送する基板搬送手段と、前記低誘電体材料液の温度を管理すると共に前記スリットノズルへ供給する液管理・送液手段とを一体的に設けたことを特徴とするスリットコータシステムを提供する。
上記第１の観点によるスリットコータシステムでは、面積の大きな基板に低誘電体材料液を好適に塗布できるスリットコータと、低誘電体膜の成膜に必要な他の処理工程とを一体的にシステム化したため、低誘電体膜の成膜に必要な環境下で面積の大きな基板に環境低誘電体膜を好適に成膜できる。
なお、スリットコータでは、円形基板で低誘電体材料液の７０％以上、角形基板で低誘電体材料液の９０％以上が低誘電体膜の成膜に寄与し、高価な低誘電体材料の無駄が少なくなる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、上記構成のスリットコータシステムにおいて、前記スリットコータ部に、前記スリットノズルの目詰まりを防止するためのノズルメンテナンス手段を備えたことを特徴とするスリットコータシステムを提供する。
上記第２の観点によるスリットコータシステムでは、乾燥固化する成分を低誘電体材料液が含む場合に、スリットノズルの目詰まりを防止できる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、上記構成のスリットコータシステムにおいて、前記基板が、直径３００［ｍｍ］以上の円形基板であることを特徴とするスリットコータシステムを提供する。
上記第３の観点によるスリットコータシステムでは、直径３００［ｍｍ］以上の円形基板面に低誘電体膜を好適に成膜できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【０００９】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかるスリットコータシステム１００を模式的に示す斜視図である。
このスリットコータシステム１００は、上下２段になっている。
上段には、処理前の基板を入れるローダ１０と、各ユニットに基板を搬送する搬送系２０と、基板の向きを整えるプリアライナユニット３０と、基板へのアドヒージョンプロモータ液の塗布および基板の冷却を行うアドヒージョン及びクーリングユニット４０と、スリットノズルから低誘電体材料液を吐出し基板面に塗布するスリットコータユニット５０と、塗布した低誘電体材料液からの溶剤乾燥を行うプリベークユニット６０と、基板に形成した低誘電体膜の熱処理を行うポストベークユニット７０と、処理後の基板を取り出すアンローダ８０とが設置されている。
下段は、各ユニットへの電力供給と低誘電体材料液の温度管理とスリットノズルへの供給を行う電源及び液管理・送液系になっている。
【００１０】
図２は、スリットコータシステム１００の上段の各ユニットの配置を模式的に示す平面図である。
搬送系２０は、レール２１に沿って移動する移動台２２と、移動台２２に載置された搬送ロボット２３とを含んでいる。
プリアライナユニット３０は、載置された基板の方向を整えるために回転するアライナテーブル３１を含んでいる。
アドヒージョン及びクーリングユニット４０は、載置された基板にアドヒージョンプロモータ液をスピンコートするために回転するスピンテーブル４１と、基板を冷やすためのクールプレート４３を含んでいる。
スリットコータユニット５０は、基板面にスリットコートするために低誘電体材料液を吐出するスリットノズル５２と、休止中のスリットノズル５２の目詰まりを防止するためのノズルメインテナンス装置５５を含んでいる。
プリベークユニット６０は、載置された基板を加熱するためのホットプレート６１を含んでいる。
ポストベークユニット７０は、基板を赤外線で加熱するための赤外線ランプ７２を含んでいる。
【００１１】
図３は、スリットコータシステム１００による低誘電体膜の成膜動作を示すフロー図である。
ステップＰ１では、操作者は、成膜前の基板をローダ１０に入れる。この基板は、例えば、半導体基板，フラットパネルディスプレイ用基板，フォトマスク用ガラス基板等である。
ステップＰ２では、搬送系２０により、ローダ１０からプリアライナユニット３０に基板を移し、プリアライナユニット３０で基板の方向を整える。
【００１２】
ステップＰ３では、搬送系２０により、プリアライナユニット３０からアドヒージョン及びクーリングユニット４０に基板を移し、アドヒージョン及びクーリングユニット４０で基板にアドヒージョンプロモータ液をスピンコートすると共に、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｄｉ  Ｓｉｌａｚａｎｅ）処理、ＵＶ処理などの前処理を行い、基板を乾燥し、クーリングする。なお、ＵＶ処理を使った場合、ドライ洗浄も兼用可能である。
【００１３】
ステップＰ４では、搬送系２０により、アドヒージョン及びクーリングユニット４０からスリットコータユニット５０に基板を移し、スリットコータユニット５０で基板に低誘電体材料液をスリットコートする。この低誘電体材料は、例えば、ポリシラザン，ポーラスシルク（商品名：ダウ社）等である。
【００１４】
ステップＰ５では、搬送系２０により、スリットコータユニット５０からプリベークユニット６０に基板を移し、プリベークユニット６０でキュア前の溶剤乾燥を行う。この乾燥は、１３０℃程度の昇温能力を持つホットプレート６１を用いるが、温風方式、赤外線方式も使用可能である。低誘電体材料では、１００［ｐｐｍ］以下の酸素濃度コントロールが要求されるため、ドライ窒素のパージを行う。
なお、真空ポンプを使用した減圧乾燥を組み合わせてもよい。
また、プロセスのタクトタイムを短くするために、複数のプリベークユニット６０を用いてもよい。この場合、複数のプリベークユニット６０を多段にすると、小型化が可能になる。
【００１５】
ステップＰ６では、搬送系２０により、プリベークユニット６０からアドヒージョン及びクーリングユニット４０に基板を移し、アドヒージョン及びクーリングユニット４０で基板をクーリングする。このクーリングは、水冷式または空冷式のクールプレート４３を用いる。
なお、システムの小型化のために、多段構成にしてもよい。
【００１６】
ステップＰ７では、搬送系２０により、アドヒージョン及びクーリングユニット４０からポストベークユニット７０に基板を移し、ポストベークユニット７０で低誘電体膜のキュアを行う。このキュアは、３００℃〜４５０℃の昇温能力が必要であるため、ホットプレートと赤外線ランプ７２を用いるが、温風方式，直接加熱方式，レーザアニール方式も使用可能である。低誘電体材料では、１００［ｐｐｍ］以下の酸素濃度コントロールが要求されるため、ドライ窒素のパージを行う。
なお、プロセスのタクトタイムを短くするために、複数のポストベークユニット７０を用いてもよい。この場合、複数のポストベークユニット７０を多段にすると、小型化が可能になる。また、コンベア方式により連続処理する構成も可能である。
【００１７】
ステップＰ８では、搬送系２０により、ポストベークユニット７０からアンローダ８０に基板を移し、アンローダ８０から操作者が基板を取り出す。
【００１８】
なお、搬送系２０では、低湿度と低酸素濃度の環境を保てるように、環境コントロールがなされている。
【００１９】
図４は、アドヒージョン及びクーリングユニット４０を模式的に示す斜視図である。
アドヒージョン及びクーリングユニット４０では、基板Ｋをスピンテーブル４１で回転しながら、基板Ｋの中央に、ノズル４２からアドヒージョンプロモータ液を滴下し、スピンコートする。
また、基板Ｋをクールプレート４３に載せてクーリングする。
【００２０】
図５は、スリットコータユニット５０を模式的に示す斜視図である。
スリットコータユニット５０では、基板Ｋは、位置ずれしないように、真空吸着台５１に吸着されている。スリットノズル５２は、移動部材５３に支持されている。移動部材５３でスリットノズル５２を水平移動しながらスリットノズル５２から低誘電体材料液を吐出することにより、低誘電体材料液を基板Ｋに塗布する。
【００２１】
スリットノズル５２へは、低誘電体材料液タンクからポンプ、コンタミ除去・脱泡フィルタおよび低誘電体材料液供給用配管４によって、低誘電体材料液が供給される。ポンプの代わりに、加圧された窒素ガスや空気を低誘電体材料液タンクに送り込むことも可能である。
【００２２】
低誘電体材料液は、温度コントローラで温度コントロールされている。また、低誘電体材料液の供給経路は、断熱材１６で覆われている。さらに、真空吸着台５１も温度コントロールされている。この温度コントロールは、ヒートパイプ等の媒体を介して行ってもよいし、ペルチェ素子等の電気／熱変換素子を用いて行ってもよいし、ヒータと水冷パイプとを組み合わせたものを用いて行ってもよい。
【００２３】
スリットコータユニット５０には、ドライ窒素ガスを供給し、低酸素濃度かつ低湿度に環境をコントロールする。また、ＨＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ＳｉｌｓｅｓＱｕｉｏｘａｎｅ）のようにアンモニア環境が必要な材料を用いる場合は、アンモニアガスを供給する。また、天井部に設置したＨＥＰＡ等のフィルタ５４を通してガスを供給することにより、均一なダウンフローが可能となる。
【００２４】
スリットノズル５２を休止させる時は、図６に示すように、スリットノズル５２をノイズメンテナンス装置５５の上に移動し、降下させる。そして、図７に示すようにノイズメンテナンス装置５５の洗浄溶剤５６中にスリットノズル５２を漬けておくか、又は、図８に示すようにノイズメンテナンス装置５５の洗浄溶剤雰囲気５７中にスリットノズル５２を置く。また、低誘電体材料液をダミー吐出してもよい。これにより、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）のように乾燥すると固化する材料でスリットノズル５２が詰まることを防止することが出来る。
洗浄溶剤５６は、例えばＰＧＭＥＡ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｇｌｙｃｏｌ  Ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ  Ｅｔｈｅｒ  Ａｃｅｔａｔｅ）やＰＧＭＥ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｇｌｙｃｏｌ  Ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ  Ｅｔｈｅｒ）である。
【００２５】
図９は、プリベークユニット６０を模式的に示す斜視図である。
プリベークユニット６０では、基板Ｋをホットプレート６１に載せて加熱する。
【００２６】
図１０は、ポストベークユニット７０を模式的に示す斜視図である。
ポストベークユニット７０では、基板Ｋをホットプレート７１に載せて加熱すると共に赤外線ランプ７２で赤外線を照射して加熱する。
【００２７】
−第２の実施形態−
図１１は、第２の実施形態にかかるスリットコータシステム１００’を模式的に示す斜視図である。
このスリットコータシステム１００’は、アドヒージョン及びクーリングユニット４０’とポストベークユニット７０’とがスタックされると共にスリットコータユニット５０’とプリベークユニット６０’とがスタックされた積層構造になっており、設置面積を小さくすることが可能になっている。
【００２８】
以上のスリットコータシステム１００，１００’によれば、次の効果が得られる。
（１）低酸素濃度，低湿度の環境を保ってアドヒージョン，スリットコーティング，プリベーク，クーリング，ポストベークの処理を連続して実行することが出来る。
（２）スリットコータを用いるため、面積の大きな基板に低誘電体材料液を好適に塗布できる。
（３）低誘電体材料液の温度コントロールを好適に行うことが出来る。
（４）スリットノズル５２のつまりを防止できる。
【００２９】
（５）ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）では低誘電体膜の成膜後の平坦化工程が必要であるが、セルフレベリング性の良い低誘電体材料液を用いることで平坦化工程を省略できる。
（６）一部の機能を省略することにより、有機ＥＬ材料，強誘電体材料，配線材料，ポリイミド，レジストの塗布を行うことも可能になる。
（７）露光，現像，洗浄ユニットを組み込むことにより、レジストなどの感光性材料を使用することも可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のスリットコータシステムによれば、低酸素濃度，低湿度の環境を保ってアドヒージョン，スリットコーティング，プリベーク，クーリング，ポストベークの処理を連続して実行できる。このため、面積の大きな基板に好適に低誘電体膜を成膜できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るスリットコータシステムを模式的に示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るスリットコータシステムの上段のレイアウトを模式的に示す平面図である。
【図３】本発明に係るスリットコータシステムを用いた低誘電体膜の成膜動作を示すフロー図である。
【図４】アドヒージョン及びクーリングユニットを模式的に示す斜視図である。
【図５】スリットコータユニットを模式的に示す斜視図である。
【図６】スリットノズルの休止時の動きを示す説明図である。
【図７】スリットノズルの休止時の状態を示す断面図である。
【図８】スリットノズルの休止時の別の状態を示す断面図である。
【図９】プリベークユニットを模式的に示す斜視図である。
【図１０】ポストベークユニットを模式的に示す斜視図である。
【図１１】第２の実施形態に係るスリットコータシステムを模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
２                    窒素ガス用配管
３                    アンモニアガス用配管
１０，１０’          ローダ
１６                  断熱材
２０，２０’          搬送系
３０                  プリアライナユニット
４０，４０’          アドヒージョン及びクーリングユニット
５０，５０’          スリットコータユニット
５１                  真空吸着台
５２                  スリットノズル
５３                  移動部材
５４                  フィルタ
５５                  ノズルメンテナンス装置
５６                  洗浄溶剤
５７                  洗浄溶剤雰囲気
５８                  シール
６０，６０’          プリベークユニット
７０，７０’          ポストベークユニット
８０，８０’          アンローダ
９０，９０’          電源及び液管理・送液系
１００，１００’      スリットコータシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004186577.tif 000011
【図１０】
2004186577.tif 000012
【図１１】
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