(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のフレームの内側に基板を配置し、粘着性のテープを前記フレームおよび前記基板に貼りつけて前記フレームの内側に保持された前記基板に処理液を塗布する塗布処理装置であって、
前記テープに貼り付けられた前記基板を保持する基板保持手段と、
前記テープに貼り付けられた前記フレームを保持するフレーム保持手段と、
直線状に前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記処理液供給手段と前記基板とを相対的に移動させる移動手段と、
前記処理液供給手段および前記移動手段の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記基板保持手段は、前記基板よりも大きく前記フレームよりも小さい形状とし、前記基板を前記テープとともに支持することで、前記基板の周囲に前記テープの環状の平坦面を形成可能とし、
前記制御手段は、前記処理液供給手段の吐出口に連通する液貯留部の圧力を調整して、前記吐出口に前記基板の厚み以上の前記処理液の液溜まりを形成させ、前記基板上の塗布膜よりも厚くなる塗布膜の端部が前記基板の外側に位置するように、前記基板保持手段で支持された前記テープの環状の平坦面及び前記基板の表面に前記処理液を塗布することで、前記基板を含む前記基板よりも広い領域に前記処理液を塗布するように、前記処理液供給手段および前記移動手段の動作を制御することを特徴とする塗布処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記処理液供給手段を前記基板上の塗布膜よりも厚くなる塗布膜の端部が前記基板の外側に位置するように、前記基板の一端の外側に配置し、
その後、前記処理液供給手段の吐出口に連通する液貯留部の圧力を調整して、前記吐出口に前記基板の厚み以上の前記処理液の液溜まりを形成させ、前記処理液供給手段から供給された直線状の前記処理液を前記基板の一端の外側に位置する前記テープの環状の平坦面に接触させ、
その後、直線状の前記処理液を前記テープの環状の平坦面及び前記基板の表面に接触させながら前記処理液供給手段を前記基板の他端の外側まで移動させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の塗布処理装置。
【請求項３】
環状のフレームの内側に基板を配置し、粘着性のテープを前記フレームおよび前記基板に貼りつけて前記フレームの内側に保持された前記基板に処理液を塗布する塗布処理方法であって、
前記基板よりも大きく前記フレームよりも小さい形状のステージで前記基板を前記テープとともに支持することで、前記基板の周囲に前記テープの環状の平坦面を形成する設定工程と、
直線状に前記処理液を供給するノズルを、前記基板上の塗布膜よりも厚くなる塗布膜の端部が前記基板の外側に位置するように、前記基板の一端の外側の側方に配置する配置工程と、
その後、前記ノズルの吐出口に連通する液貯留部の圧力を調整して、前記吐出口に前記基板の厚み以上の前記処理液の液溜まりを形成させ、前記ノズルから供給された直線状の前記処理液を前記基板の一端の外側に位置する前記テープの環状の平坦面に接触させる接触工程と、
その後前記直線状の処理液を前記ステージで支持された前記テープの環状の平坦面及び前記基板の表面に接触させながら前記ノズルを前記基板の他端の外側まで相対的に移動させて前記基板を含む前記基板よりも広い領域に前記処理液を塗布する塗布工程と、
を有する塗布処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状のフレームの内側に基板を配置し、粘着性のテープでフレームに貼り付けられた基板の表面に処理液を塗布する塗布処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいて、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」とする）の大口径化が進んでいる。また、実装などの特定の工程において、ウェハの薄型化が求められている。例えば大口径で薄いウェハを、そのまま搬送すると、ウェハに反りや割れが生じる恐れがある。このため、環状のフレームの内側にウェハを配置し、フレームおよびウェハの裏面にテープを貼り付けて薄型化されたウェハを補強した状態で搬送していた（特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記の補強されたウェハの表面に処理液、例えば高粘度材料を塗布して塗布膜を形成し、その後塗布膜を乾燥させて、例えば乾燥後に厚み１０μｍ〜２ｍｍの厚膜をウェハの表面に形成せねばならない場合も考えられる。一般的に、厚膜形成のための塗布処理は、長尺状のノズルから処理液を帯状に吐出させつつ長尺状のノズルを移動させて、塗布膜を形成する（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０１６５７９号公報
【特許文献２】特開２０１３−０９８３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、乾燥後の塗布膜の膜厚が１０μｍ〜２ｍｍの厚膜を形成するためには、乾燥前の（塗布処理時の）塗布膜は、その数倍の厚みで塗布する必要がある。従来、上記のような厚膜の塗布膜をウェハの表面にのみ形成すると、ウェハ周縁の膜厚が他の領域と比較して厚くなる傾向があり、ウェハ表面の膜厚の均一性が悪化していた。
【０００６】
本発明は、従来技術の問題点を解決するものであり、フレームで補強されたウェハの表面に、均一な膜厚の塗布膜を形成するための塗布処理装置及び塗布処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の一態様に係る塗布処理装置は、環状のフレームの内側に基板を配置し、粘着性のテープを前記フレームおよび前記基板に貼りつけて前記フレームの内側に保持された前記基板に処理液を塗布する塗布処理装置であって、前記テープに貼り付けられた前記基板を保持する基板保持手段と、前記テープに貼り付けられた前記フレームを保持するフレーム保持手段と、直線状に前記処理液を供給する処理液供給手段と、前記処理液供給手段と前記基板とを相対的に移動させる移動手段と、前記処理液供給手段および前記移動手段の動作を制御する制御手段と、を有し、前記基板保持手段は、前記基板よりも大きく前記フレームよりも小さい形状とし、前記基板を前記テープとともに支持することで、前記基板の周囲に前記テープの環状の平坦面を形成可能とし、前記制御手段は、前記処理液供給手段の吐出口に連通する液貯留部の圧力を調整して、前記吐出口に前記基板の厚み以上の前記処理液の液溜まりを形成させ、前記基板上の塗布膜よりも厚くなる塗布膜の端部が前記基板の外側に位置するように、前記基板保持手段で支持された前記テープの環状の平坦面及び前記基板の表面に前記処理液を塗布することで、前記基板を含む前記基板よりも広い領域に前記処理液を塗布するように、前記処理液供給手段および前記移動手段の動作を制御することを特徴とする。
【０００８】
また実施形態の一態様に係る塗布処理方法は、環状のフレームの内側に基板を配置し、粘着性のテープを前記フレームおよび前記基板に貼りつけて前記フレームの内側に保持された前記基板に処理液を塗布する塗布処理方法であって、前記基板よりも大きく前記フレームよりも小さい形状のステージで前記基板を前記テープとともに支持することで、前記基板の周囲に前記テープの環状の平坦面を形成する設定工程と、直線状に前記処理液を供給するノズルを、前記基板上の塗布膜よりも厚くなる塗布膜の端部が前記基板の外側に位置するように、前記基板の一端の外側の側方に配置する配置工程と、その後、前記ノズルの吐出口に連通する液貯留部の圧力を調整して、前記吐出口に前記基板の厚み以上の前記処理液の液溜まりを形成させ、前記ノズルから供給された直線状の前記処理液を前記基板の一端の外側に位置する前記テープの環状の平坦面に接触させる接触工程と、その後前記直線状の処理液を前記ステージで支持された前記テープの環状の平坦面及び前記基板の表面に接触させながら前記ノズルを前記基板の他端の外側まで相対的に移動させて前記基板を含む前記基板よりも広い領域に前記処理液を塗布する塗布工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の塗布処理装置及び塗布処理方法を用いて塗布処理を行うことにより、ウェハの表面に均一な膜厚の塗布膜を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】フレームとテープに保持されたウェハの平面図である。
【図２】フレームとテープに保持されたウェハの縦断面図である。
【図３】塗布処理装置の構成の概略を示す平面図である。
【図４】塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】ノズルの縦断面図である。
【図６】塗布処理時（配置工程）の様子を示す説明図である。
【図７】塗布処理時（設定工程）の様子を示す説明図である。
【図８】塗布処理時（接触工程及び塗布工程）の様子を示す説明図である。
【図９】本実施の形態で形成された塗布膜の平面図である。
【図１０】本実施の形態で形成された塗布膜の縦断面図である。
【図１１】本実施の形態の比較例として形成された塗布膜の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１２】
被処理基板例えばウェハWは、フレームＦを用いて補強された状態で搬送や所定の処理が行われる。フレームＦを用いて補強されることにより、ウェハWは反りや割れが防止される。
【００１３】
図１は、フレームＦとテープＴに保持されたウェハWの平面図であり、図２は、フレームＦとテープＴに保持されたウェハWの縦断面図である。
【００１４】
円環状のフレームＦの内側にウェハWは配置される。フレームＦとウェハWの裏面には粘着性を有するテープＴが貼り付けられ、テープＴによりフレームＦの内側にウェハWが保持される。フレームＦは、金属例えばアルミニウム等で形成される。フレームＦの厚みはウェハWと同等〜２倍程度である。そして円環状のフレームＦによりウェハWは補強され、ウェハWの反りや割れが防止される。
【００１５】
図３は塗布処理装置１の構成の概略を示す平面図であり、図４は塗布処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。
【００１６】
塗布処理装置１は、テープＴに貼り付けられたウェハWを保持する基板保持手段例えばステージ１１と、テープＴに貼り付けられたフレームＦを保持するフレーム保持手段例えばフレーム保持部１２と、ウェハWに直線状に処理液例えば高粘度材料を供給する処理液供給手段例えば長尺状のノズル１４と、処理液供給手段を移動させる移動手段例えばノズル移動手段２２と、塗布処理装置１の動作を制御する制御手段例えば制御部２４と、を有する。
【００１７】
図３に示すように、ステージ１１はウェハWの外形と相似形であり、かつウェハWの周縁から例えば約２０〜１００ｍｍほど大きい。ステージ１１は、その上面に載置されたウェハWを吸着保持できる構成となっている。なお、ステージ１１は、ウエハWの外周端縁よりも大きく、かつ、フレームFの内周端縁よりも小さい形状として、フレームFの内側においてテープTの裏面をウェハWの裏面とともに吸着保持できるようにしている。またフレーム保持部１２は、図３に示すようにステージ１１の周囲に位置する。塗布処理装置１は、ノズル１４が待機するノズル待機部１５を有する。ノズル待機部１５は、ステージ１１の側方に配置される。
【００１８】
ノズル移動手段２２は、レール１６と、駆動部２１とで構成される。レール１６は、ステージ１１とノズル待機部１５の側方に配置される。ノズル１４は、駆動部２１の動作によりレール１６に沿って案内され、ステージ１１の上方とノズル待機部１５との間を移動可能である。また駆動部２１の動作により、ノズル１４は昇降可能である。図４に示すように、ノズル１４は、昇降動作を行うことでノズル待機部１５に対して高さ方向に接離自在であり、またステージ１１に対しても高さ方向に接離自在である。ノズル移動手段２２は、ノズル１４とステージ１１上に保持されたウェハWとを相対的に移動させる移動手段として機能する。
【００１９】
ステージ１１は、多孔質材で形成されている。図４に示すように、ステージ１１には開閉弁２３が接続され、開閉弁２３は、用力である真空源２５に接続される。開閉弁２３を開閉させることにより、テープＴに貼り付けられたウェハWをステージ１１上に吸着保持または吸着解除できる。
【００２０】
フレーム保持部１２は、フレーム保持部１２上に載置されたフレームＦを固定保持するフレーム固定手段を有する。フレーム固定手段は、フレーム保持部１２の表面に形成された複数の吸引孔２０（図３）と、吸引孔２０に接続される開閉弁１９（図４）とで構成される。開閉弁１９は、真空源２５に接続される。開閉弁１９を開閉させることにより、テープＴに貼り付けられたフレームＦをフレーム保持部１２上に吸着保持または解除できる。
【００２１】
図４に示すように、塗布処理装置１はフレーム保持部１２を昇降させるフレーム昇降手段１３を有する。フレーム昇降手段１３は、ステージ１１とフレーム保持部１２との相対的な高さ位置を調整する高さ調整手段として機能する。
【００２２】
また図４に示すように、ノズル１４にはポンプ１７が接続され、ポンプ１７には処理液タンク１８が接続される。処理液タンク１８には、処理液が貯留されており、ポンプ１７を駆動させて処理液タンク１８からノズル１４に処理液を供給する。
【００２３】
図５は、ノズル１４の縦断面図である。ノズル１４は、液貯留部３１と、スリット３２と、吐出口３３とを有する。液貯留部３１はノズル１４の内側に位置し、処理液タンク１８から供給された処理液を液貯留部３１に貯留する。スリット３２は一端が液貯留部３１に接続され、他端がノズル１４の下面に位置し、スリット３２は処理液の流路である。スリット３２の下端に吐出口３３が形成される。吐出口３３は、ウェハWの直径よりも大きな（長い）直線状の形状である。液貯留部３１に処理液Ｌを供給し、液貯留部３１内の圧力を調整することにより、処理液の直線状の液溜りで断面形状が下に凸形状の凸部Ｎが吐出口３３に形成される。凸部Ｎは、処理液Ｌの表面張力により吐出口３３から落下せずに保持される。
【００２４】
塗布処理装置１は、塗布処理装置１の動作を制御する制御手段例えば制御部２４を有する。制御部２４は、図３に示す駆動部２１、図４に示す開閉弁１９、開閉弁２３、フレーム昇降手段１３、ポンプ１７等の動作を制御し、塗布処理装置１に所定の動作を行わせることが可能である。
【００２５】
次に、塗布処理装置１で行われる塗布処理について説明する。図６〜図８は、塗布処理時の様子を示す説明図である。
【００２６】
まず、塗布処理装置１にフレームＦを用いて補強されたウェハWが搬入される。裏面にテープＴが貼られたウェハWはステージ１１上に、裏面にテープＴが貼られたフレームＦはフレーム保持部１２上に載置される。このとき、フレーム昇降手段１３を動作させ、ステージ１１の表面高さとフレーム保持部１２の表面高さとを、ほぼ同じ高さにする。
【００２７】
次に、開閉弁１９と開閉弁２３とを開とし、裏面にテープＴが貼られたウェハWをステージ１１に、裏面にテープＴが貼られたフレームＦをフレーム保持部１２に、それぞれ吸着保持させる。
【００２８】
次に、図７に示すように、フレーム昇降手段１３を動作させフレーム保持部１２を下降させる。このとき、テープＴが塑性変形しない程度（〜約３ｍｍ）下降させる。しかも、フレームＦの表面高さがウェハWの表面高さより相対的に低く位置するように、フレーム保持部１２を下降させるのがよい（設定工程）（例えばフレーム保持部１２の表面高さがステージ１１の表面高さより２ｍｍ低くなるように設定する。）。ここで、ステージ１１の表面がウェハWよりも広くなっているために、ウェハWよりも外側においてテープTがウェハWとともにステージ１１の表面で支持されることになり、フレーム保持部１２を下降させることで、ウェハWの周囲に位置するテープTが環状の平坦面となり、さらにその外側に位置するテープＴが外側下方へ向かう傾斜面となる。
【００２９】
次に、ノズル移動手段２２を動作させ、図８に示すようにノズル１４をノズル待機部１５から上昇、左へ水平移動、下降させ、ノズル１４をウェハWの一端より外側の側方に配置させる（配置工程）（例えばノズル１４をウェハWの一端より５ｍｍ外側の側方に位置させる。）。
【００３０】
次に、液貯留部３１内の圧力を調整すると液貯留部３１の処理液はスリット３２を通って吐出口３３に到達し、処理液の液溜りである凸部Ｎが吐出口３３に形成される。そして凸部Ｎが吐出口３３から落下せずに吐出口３３に保持されるように、液貯留部３１内の圧力が維持される。このときに、凸部Nの高さ（吐出口３３から凸部Nの下端までの長さ）をウェハWの厚み以上となるようにするのが好ましい。その後、ノズル１４を下降させ、凸部Ｎの下端がテープＴの表面に接触した時点（着液）でノズル１４の下降を停止する（接触工程）。
【００３１】
次に、液貯留部３１内の圧力を調整しつつノズル１４を図８に示すようにウェハWの他端に向けて左方向に水平移動させる。このときに凸部Ｎの下端をテープＴ及びウェハWに接触させながら水平移動させる（ウェハWの一端より外側では凸部Nの下端をテープTに接触させたまま水平移動させ、ウェハWの一端から他端までの間では凸部Nの下端をテープT及びウェハWに接触させたまま水平移動させ、ウェハWの他端より外側では凸部Nの下端をテープTに接触させたまま水平移動させる。）。凸部Ｎの処理液は吐出口３３から落下することなくテープＴおよびウェハWの表面に表面張力により吸い寄せられて、処理液の塗布膜がテープＴ及びウェハWの表面に形成される（塗布工程）。このときにウェハWの周囲に位置するテープTがウェハWとともにステージ１１で支持されて環状の平坦面となっているために、処理液の凸部NがウェハWの表面だけでなくテープTの表面（環状の平坦面）にも塗布される。またこのときにフレームＦの表面高さ位置をウェハWの表面高さ位置より低く設定しているので、塗布処理時にノズル１４の下端がフレームＦに接触してノズル１４を破損する虞がない。その後、ノズル１４をウェハWの他端の外側まで移動させて、ウェハWの他端の外側まで塗布膜を形成する。これにより、ウェハWの表面だけでなく、ウェハWの外周端縁よりも外側のテープTの表面（環状の平坦面）にも塗布膜を形成することができ、ウェハWを含むウェハWよりも広い領域に塗布膜を形成することができる。
【００３２】
上記のように、ウェハWを含むウェハWよりも広い領域に塗布膜を形成した後に、ノズル１４を上昇、水平移動、下降させてノズル１４をノズル待機部１５に移動させノズル１４をノズル待機部１５で待機させる。次に、ステージ１１とフレーム保持部１２の吸着動作を解除し、フレームＦで補強されたウェハWを塗布処理装置１から搬出する。
【００３３】
ここで、本実施形態であるウェハWを含みウェハWより広い領域に塗布膜を形成した場合と、ウェハWの表面にのみ塗布膜を形成した場合とを比較しながら説明する。
【００３４】
まず、上記で説明したように処理液の塗布膜を形成し、その後、形成された塗布膜を乾燥させて所望の膜厚の乾燥膜を得る。そして、所望の膜厚の乾燥膜を得るために、塗布時の塗布膜の膜厚は、乾燥膜の膜厚の数倍の厚みで形成しておく必要がある。ここで、乾燥膜の膜厚を厚膜例えば１０μｍ〜２ｍｍで形成する場合も、塗布時の塗布膜の膜厚はその数倍の厚みが必要となる。このような厚膜を塗布した場合、塗布直後は均一な膜厚であったとしても、塗布から時間が経過すると（例えば１０秒経過した後）塗布膜の端部付近の膜厚が他の領域の膜厚より一般的に厚くなる。これは物理的な現象であり、塗布液が表面張力などによって移動することで発生すると考えられている。
【００３５】
図９は、本実施形態で形成された塗布膜の平面図であり、図１０は本実施形態で形成された塗布膜の縦断面図である。本実施形態における塗布処理では、図９や図１０に示すように、ウェハWを含みウェハWより広い領域で塗布膜Ｍを形成する。しかも一般的に厚くなる傾向にある塗布膜Ｍの端部が図１０に示すようにウェハWの外側に位置するように塗布膜Mを形成し、ウェハW上の塗布膜Ｍの膜厚が均一となるようにしている。この状態から塗布膜Ｍを乾燥させると、ウェハW上には均一な膜厚の乾燥膜が形成される。
【００３６】
本実施形態との比較例として、ウェハWの表面にのみ塗布膜を形成した場合の縦断面図を図１１に示す。ここで図１１における塗布処理手順を説明する。ノズル１４をノズル待機部１５から上昇、左へ水平移動、下降させ、吐出口３３がウェハWの一端上に位置するようにノズル１４をウェハWの一端上に配置する。次に、液貯留部３１内の圧力を調整し、凸部Ｎが吐出口３３に形成される。次に、ノズル１４を下降させ、凸部Ｎの下端がウェハWの一端に接触した時点（着液）でノズル１４の下降を停止する。その後、液貯留部３１内の圧力を調整しつつノズル１４をウェハWの他端に向けて水平に移動させる。凸部ＮがウェハWの他端に達したら、ノズル１４の水平移動を停止させる。すると処理液の塗布膜がウェハWの表面にのみ形成される。その後、ノズル１４をノズル待機部１５まで移動させ、ノズル１４をノズル待機部１５で待機させる。
【００３７】
ここで図１１に示すように、ウェハWの表面にのみ塗布膜Ｍを形成した場合、塗布から時間が経過するとウェハWの端部の膜厚が他の領域と比較して厚くなる。図１１の状態から塗布膜Ｍを乾燥させると、乾燥後の乾燥膜の断面形状は図１１と相似な形状のままであり、比較例では乾燥膜の膜厚はウェハWの面内で均一にならない。
【００３８】
本実施形態による塗布処理では、ウェハWを含みウェハWより広い領域に塗布膜を形成することにより、フレームＦで補強されたウェハW上に均一な厚みの膜（塗布膜及び塗布膜を乾燥させた乾燥膜）を形成することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ステージ１１やフレーム保持部１２におけるウェハWやフレームＦの保持の方法は、真空吸着に限らず、静電吸着や他の手法を用いて保持、固定してもよい。また、ステージ１１やフレーム保持部１２の形状も本実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００４０】
また、塗布膜形成手段の構成も本実施形態に限定されるものではなく、例えば特開２０１３−０９８３７１号公報に記載された塗布膜形成手段の構成を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
W      ウェハ
Ｆ      フレーム
Ｔ      テープ
１      塗布処理装置
１１    ステージ（基板保持手段）
１２    フレーム保持部（フレーム保持手段）
１３    フレーム昇降手段（高さ調整手段）
１４    ノズル（処理液供給手段）
２２    ノズル移動手段（移動手段）
２４    制御部（制御手段）
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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