(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に塗布液を供給する塗布処理部と、
基板搬送路の一方側に配置され、上記基板に供給された塗布液を乾燥させて上記基板上に塗布膜を形成する熱処理部と、
上記基板搬送路の上記一方側に配置され、基板上に形成された上記塗布膜を加圧する加圧処理部と、
露光用マスクを用いて選択的に露光された塗布膜を担持する基板に対して現像液を供給する現像処理部とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記加圧処理部は、上記塗布膜に密接する平坦面を有する加圧板を、上記基板に対して相対的に接近させることによって上記塗布膜に密着させて当該塗布膜を加圧するものであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
上記加圧処理部は、上記加圧板を保持する加圧板保持手段と、上記基板を保持する基板保持手段と、上記加圧板保持手段と上記基板保持手段とを相対的に接近させる加圧機構とを含み、
上記基板処理装置は、上記基板に密着した加圧板を剥離する剥離手段をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記塗布処理部は、基板上に下地膜用塗布液を供給する手段と、下地膜が形成された基板上に感光性塗布液を供給する手段とを含み、
上記基板処理装置は、感光性塗布膜をマスクとして、この感光性塗布膜の下に存在する下地膜をエッチングするためのエッチング処理部をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
上記塗布処理部は、多孔質の塗布膜を形成するための塗布液を基板に供給するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示パネル用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、プリント基板などの各種の基板上に塗布膜のパターンを形成するための基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハの表面に多層配線を形成するプロセスは、アルミニウムまたは銅などの配線パターンが形成された半導体ウエハ上に感光性ＳＯＤ（Spin on dielectric）液を塗布し、これを乾燥させてＳＯＤ膜を形成する工程と、このＳＯＤ膜を平坦化するためのＣＭＰ（化学的機械的研磨）工程と、平坦化されたＳＯＤ膜に対して露光処理および現像処理を施して、層間配線用の開口を形成する工程と、この開口に配線用金属を埋設する工程とを含む。
【０００３】
感光性ＳＯＤを用いる代わりに、感光性が付与されていない通常のＳＯＤ液を用いてＳＯＤ膜が形成される場合もある。この場合、ＳＯＤ膜をＣＭＰ工程によって平坦化した後に、このＳＯＤ膜上にレジスト膜を形成して、このレジスト膜に対して露光処理および現像処理を行ってパターニングし、このレジスト膜をエッチングマスクとしてＳＯＤ膜をエッチングする。これにより、層間配線用の開口がＳＯＤ膜に形成される。
【０００４】
ＳＯＤ膜の平坦化処理は、非感光性ＳＯＤ膜またはレジスト膜を露光機によって所望のパターンに露光する処理を精密に行うために必要な処理である。すなわち、ＳＯＤ膜の表面に凹凸が生じていると、特に形成するパターンが微細な場合には、この微細パターンがＳＯＤ膜表面またはレジスト膜表面で合焦状態とならずに、像がぼけてしまう。
とくに、微細なパターンのレジスト膜を形成する場合には、露光時に焦点の合う範囲（被写界深度）が狭いため、レジスト膜の厚さを薄くする必要があり、そのために、レジスト膜を塗布する前のＣＭＰ工程を欠かすことができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＣＭＰ工程では、研磨剤による汚染が発生するので、いわゆるＣＭＰ後洗浄が必要である。そのため、処理に時間を要するとともに、製造コストが高くなるという問題がある。しかも、洗浄が不完全であると、半導体ウエハ表面に研磨剤汚染が残留するから、その後のプロセスに悪影響を及ぼし、製造歩留りの悪化を招くという問題もある。
【０００６】
さらには、ＣＭＰ工程では、研磨処理の特性上、ＳＯＤ膜の表面形状が半導体ウエハの周縁部において高く、中央部において低くなってしまう傾向があり、大サイズの半導体ウエハ（たとえば３００ｍｍ径のもの）においては、平坦性が確保できないという問題があった。
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板上の塗布膜の平坦化を速やかにかつ安価に行うことができ、これにより基板製品の生産性を向上し、かつその低コスト化に寄与することができる基板処理装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（ＷＦ）に塗布液を供給する塗布処理部（２７）と、基板搬送路（２３）の一方側に配置され、上記基板に供給された塗布液を乾燥させて上記基板上に塗布膜を形成する熱処理部（２４，２５）と、上記基板搬送路の上記一方側に配置され、基板上に形成された上記塗布膜を加圧する加圧処理部（２６）と、露光用マスクを用いて選択的に露光された塗布膜を担持する基板に対して現像液を供給する現像処理部（２８）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００８】
上記塗布処理部は、感光性塗布液を基板に供給するものであってもよく、非感光性塗布液を基板に供給するものであってもよい。また、感光性塗布液および非感光性塗布液を切り換えて基板に供給することができるものであってもよい。
上記現像処理部では、感光性の塗布膜に対する現像処理が行われることになる。
この発明の構成によれば、基板上に塗布液を供給し、これを乾燥させて塗布膜を形成できるとともに、この塗布膜を加圧して、所望形状に整形（たとえば平坦化）することができる。そして、感光性が付与された当該塗布膜または非感光性の当該塗布膜上に形成された別の感光性塗布膜（たとえば、レジスト膜）に対して所望のパターンの露光用マスクを用いて選択的な露光処理を施した後に、当該基板に対して現像液を供給することで、基板上に、所望のパターンにパターニングされた塗布膜を形成できる。
【０００９】
このように、この発明によれば、ＣＭＰ工程を行うことなく、基板上の塗布膜を平坦化することができる。したがって、基板処理に要する時間を著しく短縮することができるとともに、基板処理に要するコストを低減することができる。
また、基板のサイズが大きい場合であっても、ＣＭＰ工程のような問題がなく、基板の全域にわたって塗布膜を所望の表面形状（たとえば平坦面）に整形できる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記加圧処理部は、上記塗布膜に密接する平坦面を有する加圧板（Ｓ）を、上記基板に対して相対的に接近させることによって上記塗布膜に密着させて当該塗布膜を加圧するものであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、平坦面を有する加圧板を塗布膜に密接させることによって、塗布膜の表面を平坦化することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、上記加圧処理部（２６）は、上記加圧板を保持する加圧板保持手段（６２）と、上記基板を保持する基板保持手段（６１）と、上記加圧板保持手段と上記基板保持手段とを相対的に接近させる加圧機構（ボールねじ機構など）とを含み、上記基板処理装置は、上記基板に密着した加圧板を剥離する剥離手段（２９）をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の基板処理装置である。
【００１２】
この発明によれば、加圧板保持手段に保持された加圧板を基板保持手段に保持された基板に対して密着させて加圧することにより、塗布膜の表面が平坦化される。そして、基板に密着した加圧板が剥離手段によって剥離されることにより、表面が平坦化された塗布膜を担持した基板が得られる。個々の基板毎に加圧板を交換して処理を行えば、１つの基板から別の基板へとパーティクルが転移したり、加圧板に付着した残膜が他の基板上の塗布膜を傷つけたりすることがない。
【００１３】
上記剥離手段は、上記加圧板保持手段によって加圧板が保持された状態で、上記加圧板保持手段と上記基板保持手段とを相対的に離間させる手段（ボールねじ機構など）によって実現されてもよい。
また、上記剥離手段は、上記加圧処理部とは別に設けられていてもよい。この場合、上記加圧板保持手段または基板保持手段は、加圧板が基板上の塗布膜に密着した後に、加圧板または基板の保持を解除することになる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記塗布処理部は、基板上に下地膜用塗布液を供給する手段（７３）と、下地膜が形成された基板上に感光性塗布液（７４）を供給する手段とを含み、上記基板処理装置は、感光性塗布膜をマスクとして、この感光性塗布膜の下に存在する下地膜をエッチングするためのエッチング処理部（４０）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１５】
この構成によれば、基板上に下地膜としての塗布膜（たとえば非感光性ＳＯＤ膜）を形成し、さらにその下地膜上に感光性塗布膜（たとえばレジスト膜）を形成して、この感光性塗布膜をマスクとして下地膜のエッチングを行うことにより、下地膜を所望のパターンにパターニングできる。この場合、下地膜が形成された後に、この下地膜に対して加圧処理部による加圧処理を施して表面を平坦化しておけば、この平坦化された下地膜上に感光性塗布膜を薄く形成することができる。そして、この薄く形成された感光性塗布膜に対して露光処理を施し、その後に現像を行えば、感光性塗布膜は高精細なエッチングマスクとして機能することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、上記塗布処理部は、多孔質の塗布膜を形成するための塗布液を基板に供給するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板上に多孔質の塗布膜を形成することができる。ＣＭＰ工程による塗布膜の研磨のためには、塗布膜がある程度の強度を有していなければならないため、多孔質の塗布膜を適用することはできないが、この発明では、塗布膜の平坦化が加圧によって達成されるので、多孔質の塗布膜の適用が可能になる。多孔質の塗布膜は、誘電率が低く、たとえば層間絶縁膜として極めて良好な性質を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板ＷＦに対して処理を施すものであって、インデクサ部１と、基板処理部２とを結合して構成されている。基板処理部２にはさらに、インタフェース部３を介して露光機４が結合されている。
【００１８】
インデクサ部１は、基板ＷＦをそれぞれ多段の積層状態で保持することができるカセットＣＷ１，ＣＷ２、および基板ＷＦの表面に形成された塗布膜に密着されてこの塗布膜を平坦化するための加圧板Ｓをそれぞれ多段に積層して収容することができるカセットＣＳ１，ＣＳ２が、所定方向に沿って整列されて載置されるカセット載置部１１を備えている。このカセット載置部１１の側方には、カセットＣＷ１，ＣＷ２，ＣＳ１，ＣＳ２の整列方向に沿って移動可能なインデクサロボット１２が設けられている。
【００１９】
基板処理部２には、インデクサロボット１２が走行する直線搬送路１３の中間部付近から、この搬送路１３にほぼ直交する方向に延びた直線搬送路２３が設けられていて、この直線搬送路２３には主搬送ロボット２１が配置されている。直線搬送路２３の一方側には、熱処理部２４，２５および加圧処理部２６が直線搬送路２３に沿って設けられている。また、直線搬送路２３の他方側には、塗布処理部２７、現像処理部２８および剥離処理部２９が、直線搬送路２３に沿って配列されている。主搬送ロボット２１は、直線搬送路２３に沿って往復移動することができ、熱処理部２４，２５、加圧処理部２６、塗布処理部２７、現像処理部２８および剥離処理部２９に対して、基板ＷＦまたは加圧板Ｓを搬入／搬出することができる。
【００２０】
インデクサロボット１２と主搬送ロボット２１とは、直線搬送路２３と直線搬送路２３の結合部付近に設けられた仮置台５を介して、基板ＷＦおよび加圧板Ｓを受け渡すことができる。
熱処理部２４，２５は、上下方向に沿って多段に積層配置されたホットプレートＨＨおよびクールプレートＣＰを備えている。たとえば、最下段にクールプレートＣＰが配置され、その上に２段のホットプレートＨＨが積層状態で配置されている。
【００２１】
加圧処理部２６は、基板ＷＦの表面に加圧板Ｓを密着させて加圧するための処理部である。また、塗布処理部２７は、基板ＷＦの表面にＳＯＤ液やレジスト液等の塗布液を供給するための処理部である。さらに、現像処理部２８は、露光機４によって所定パターンに露光された後の感光性塗布膜を現像するための処理部である。また、剥離処理部２９は、加圧処理部２６によって基板ＷＦ上に密着された加圧板Ｓを剥離するための処理部である。
【００２２】
基板ＷＦは、たとえば円板状のシリコン基板であり、加圧板Ｓは、たとえば、基板ＷＦのエッジカット以上の大きさの石英製の平板であり、基板ＷＦ上の塗布膜に密着される平坦面を有している。該平坦面は研磨されており、石英が直接該塗布膜に接触する。なお、塗布膜に接触する平坦面にフッ素樹脂の膜をコーティングしてもよい。また、エッジカットとは、基板ＷＦの周縁部のデバイスが作り込まれていない領域をいい、基板ＷＦの活性面（デバイスが作り込まれている表面）の円周から内側に向かって数ｍｍ程度の幅でリング状に設定されている。
【００２３】
図２は、インデクサロボット１２の構成を説明するための平面図である。インデクサロボット１２は、カセット整列方向に沿って往復直線移動可能に設けられていて、基台部１２１と、この基台部１２１に取り付けられた一対の多関節アーム１２２，１２３とを備えている。基台部１２１は、昇降機構および回転駆動機構（いずれも図示せず）に結合されていて、鉛直方向に沿って昇降可能であるとともに、鉛直方向に沿う回転軸線１２５まわりに回転可能である。
【００２４】
一方の多関節アーム１２２は、基板ＷＦを下方から保持して支持するためのハンドＨＷに結合されており、このハンドＨＷを基台部１２１の回転軸線１２５に対して近接／離反する方向に水平移動させる。他方の多関節アーム１２３には、加圧板Ｓを保持するためのハンドＨＳが結合されていて、このハンドＨＳを基台部１２１の回転軸線１２５に対して近接／離反する方向に水平移動させる。
この構成によって、インデクサロボット１２は、カセット載置部１１に載置されたカセットＣＷ１，ＣＷ２，ＣＳ１，ＣＳ２のいずれかの前方まで移動して、ハンドＨＷ，ＨＳを当該カセットに向けることができる。その状態で、多関節アーム１２２，１２３によってハンドＨＷ，ＨＳを当該カセットに対して進退させることにより、基板ＷＦまたは加圧板Ｓを当該カセットに対して搬入または搬出することができる。
【００２５】
たとえば、カセットＣＷ１に未処理の基板ＷＦを収容し、カセットＣＷ２に処理済の基板ＷＦを収容することとしている場合には、カセットＣＷ１の前方まで移動したインデクサロボット１２は、多関節アーム１２２によってハンドＨＷをカセットＣＷ１に対して前進させて当該カセットＣＷ１の内部に入り込ませた後、基台部１２１を若干上昇させることによって、カセットＣＷ１内の１枚の基板ＷＦをすくい取って保持する。その状態で、多関節アーム１２２を駆動してハンドＨＷをカセットＣＷ１から後退させることによって、未処理の基板ＷＦがカセットＣＷ１から搬出される。その後、インデクサロボット１２は、仮置台５まで移動し、さらに、ハンドＨＷを仮置台５に向けるように基台部１２１を回転させる。そして、基台部１２１の昇降および多関節アーム１２２によるハンドＨＷの進退駆動を行うことによって、仮置台５に未処理の基板ＷＦが載置されることになる。
【００２６】
主搬送ロボット２１が処理済の基板ＷＦを仮置台５に載置すると、インデクサロボット１２は、この仮置台５からハンドＨＷによって処理済の基板ＷＦをすくい取る。その後、インデクサロボット１２は、カセットＣＷ２の前まで移動し、かつハンドＨＷを当該カセットＣＷ２に向けるように基台部１２１を回転させる。その状態で、多関節アーム１２２が駆動されて、ハンドＨＷがカセットＣＷ２内に進入させられる。そして、基台部１２１が若干下降されることによって、カセットＣＷ２内の棚に処理済の基板ＷＦが置かれることになる。
【００２７】
インデクサロボット１２は、加圧板Ｓを収容したカセットＣＳ１，ＣＳ２に対しても同様の処理を行う。すなわち、たとえばカセットＣＳ１に未使用の加圧板Ｓを収容し、カセットＣＳ２に使用済の加圧板Ｓを収容することとしている場合、インデクサロボット１２は未使用の加圧板ＳをカセットＣＳ１から搬出して仮置台５に置き、また主搬送ロボット２１によって仮置台５に置かれた使用済の加圧板ＳをカセットＣＳ２に搬入する。
【００２８】
主搬送ロボット２１の構成は、インデクサロボット１２の構成とほぼ同様であり、この主搬送ロボット２１にも、基板ＷＦを保持するためのハンドと、加圧板Ｓを保持するためのハンドとが備えられている。
図３は、仮置台５の構成を説明するための側面図である。仮置台５は、基板ＷＦの周縁部を支持する複数本の支持ピン５１と、加圧板Ｓの周縁部を支持する複数本の支持ピン５２とを備えている。支持ピン５２は、支持ピン５１よりも外側に立設されていて、支持ピン５２の高さは支持ピン５１の高さよりも高くなっている。支持ピン５１および５２に基板ＷＦおよび加圧板Ｓをそれぞれ支持したとき、図３に示すように、基板ＷＦおよび加圧板Ｓは、互いに離間された状態で上下に積層配置されることになる。
【００２９】
図４は、塗布処理部２７の構成を説明するための図解的な側面図である。塗布処理部２７は、基板ＷＦを吸着して保持する円板状のスピンチャック７１と、このスピンチャック７１を回転させる回転軸７２と、塗布液であるＳＯＤ液を基板ＷＦに供給するためのＳＯＤ液吐出ノズル７３と、同じく塗布液としてのレジスト液を基板ＷＦに供給するためのレジスト液吐出ノズル７４と、エッジリンスを行うべく基板ＷＦの周縁部分に洗浄液を吐出する洗浄液吐出ノズル７５と、塗布液や洗浄液等が飛散するのを防止する飛散防止カップ７６とを備えている。スピンチャック７１の上面には、基板ＷＦを真空吸着するための吸気口（図示せず）が形成されている。
【００３０】
ＳＯＤ液吐出ノズル７３およびレジスト液吐出ノズル７４は、それぞれ昇降可能に設けられており、さらに基板ＷＦの上方から退避した退避位置と、基板ＷＦの回転中心（すなわちスピンチャック７１の回転中心）の上方において基板ＷＦに近接した処理位置との間でそれぞれ移動することができるようになっている。
基板ＷＦをその活性面を上方に向けてスピンチャック７１で真空吸着した状態で回転軸７２に回転力を与えることにより、基板ＷＦが回転される。この状態で、ＳＯＤ液吐出ノズル７３またはレジスト液吐出ノズル７４から基板ＷＦの回転中心に塗布液を供給すると、基板ＷＦの回転に伴う遠心力によって、基板ＷＦの中心からその全面にわたって塗布液が塗布されることになる。基板ＷＦの外側に飛散した塗布液は、飛散防止カップ７６を介して、図外の排出管を通って排出される。基板ＷＦの全面に対して塗布液が塗布された後には、洗浄液吐出ノズル７５から洗浄液が吐出され、これによって、基板ＷＦの周縁部に付着した塗布液が洗い流される。
【００３１】
ＳＯＤ液吐出ノズル７３に供給されるＳＯＤ液は、非感光性のものであってもよく、感光性のものであってもよい。感光性ＳＯＤ液がＳＯＤ液吐出ノズル７３から基板ＷＦに供給される場合には、レジスト液吐出ノズル７４は必ずしも設ける必要がない。
図５は、現像処理部２８の構成を説明するための図解的な側面図である。現像処理部２８は、基板ＷＦを、その活性面を上方に向けた状態で真空吸着してほぼ水平に保持するスピンチャック８１と、このスピンチャック８１を鉛直軸線回りに回転させるための回転軸８２と、スピンチャック８１に保持された基板ＷＦに対して現像液を供給するための現像液吐出ノズル８３と、スピンチャック８１に保持された基板ＷＦに対して純水を供給するための純水吐出ノズル８４と、基板ＷＦから遠心力によって排除される現像液または純水を受け止めてその飛散を防止する飛散防止カップ８６とを備えている。
【００３２】
現像液吐出ノズル８３および純水吐出ノズル８４は、それぞれ昇降可能に設けられていて、さらに、スピンチャック８１の上方の空間から退避した退避位置と、スピンチャック８１の回転軸線上において基板ＷＦに近接した処理位置との間でそれぞれ移動可能に構成されている。
この構成により、スピンチャック８１を鉛直軸線回りに回転させつつ、基板ＷＦの回転中心に現像液または純水を供給すれば、遠心力の作用によって、基板ＷＦの全面に現像液または純水を供給できる。すなわち、現像液吐出ノズル８３から現像液を基板ＷＦ上の感光性の塗布膜（感光性ＳＯＤ膜またはレジスト膜）に供給することによって、この塗布膜の現像を行い、その後に純水吐出ノズル８４から基板ＷＦに純水を供給することによって、現像処理の進行を停止することができる。
【００３３】
図６は、熱処理部２４，２５におけるホットプレートまたはクールプレートの構成を説明するための図解的な断面図である。たとえば、ホットプレートＨＨは、表面に吸着口が形成された真空吸着式のものであって、開閉式のチャンバ４１内に収容されている。ホットプレートＨＨは、予め所定の温度に加熱されていて、真空吸着によって基板ＷＦをその表面に吸着保持した後に、チャンバ４１を閉じることにより、基板ＷＦのベーク処理を行うことができる。
【００３４】
クールプレートＣＰの構成も同様であって、ホットプレートＨＨに代えて、所定の低温状態（たとえば常温状態）に温調されたクールプレートＣＰ上に基板ＷＦが吸着保持されることになる。
図７は、加圧処理部２６の構成を説明するための図解的な断面図である。加圧処理部２６は、処理チャンバ６０内に、基板保持ステージ６１および加圧板保持ステージ６２を上下に対向配置して構成されている。基板保持ステージ６１および加圧板保持ステージ６２は、それぞれ静電チャック方式によって基板ＷＦおよび加圧板Ｓをそれぞれ保持する保持面６１ａ，６２ａを有していて、これらの保持面６１ａ，６２ａが互いに対向している。基板保持ステージ６１および加圧板保持ステージ６２は、少なくともいずれか一方が、ボールねじ機構などによって上下動されるようになっていて、基板保持ステージ６１に対して加圧板保持ステージ６２を相対的に近接／離反させることができる。
【００３５】
処理チャンバ６０は密閉チャンバであって、排気バルブ６５を介して真空ポンプ６６に接続されている。これにより、処理チャンバ６０内は減圧状態とされ、その状態で、基板ＷＦを保持した基板保持ステージ６１と加圧板Ｓを保持した加圧板保持ステージ６２とが近接させられる。そして、基板ＷＦの表面に形成された塗布膜に加圧板Ｓが密着させられて加圧されることにより、塗布膜が平坦化される。
【００３６】
加圧板Ｓが基板ＷＦに密着した後、加圧板保持ステージ６２は、加圧板Ｓの保持を解除して、加圧板Ｓから離間させられる。基板保持ステージ６１および加圧板保持ステージ６２には、ヒータやランプ等の加熱機構６３，６４が内蔵されており、加圧時に、必要に応じて基板ＷＦおよび加圧板Ｓを加熱できるようになっている。
図８は、剥離処理部２９の構成を説明するための図解的な断面図である。この剥離処理部２９は、基板ＷＦから加圧板Ｓを引き剥がすためのものであり、処理チャンバ９１内に、真空吸着式の剥離用プレート９２と、加圧板Ｓを吸着保持するための加圧板保持部９３とを収容して構成されている。剥離用プレート９２は、その中央部に、凹部９４が形成されており、この凹部９４が吸引排気されるようになっている。
【００３７】
加圧板保持部９３は、昇降可能に構成されており、密着状態の基板ＷＦおよび加圧板Ｓが剥離用プレート９２に載置されると、その吸着面（下面）が加圧板Ｓに接触するまで下降される。この状態で、加圧板保持部９３は加圧板Ｓを真空吸着し、その一方で、剥離用プレート９２の凹部９４が吸引排気される。この状態で、加圧板保持部９３を上昇させて加圧板Ｓを引き上げると、加圧板Ｓが基板ＷＦから剥離される。
【００３８】
基板ＷＦから加圧板Ｓを剥離する際に、チャンバ９１内が真空雰囲気となっていると、帯電によって基板ＷＦが破壊されるおそれがあるが、この問題は、処理チャンバ９１内をたとえばオゾン雰囲気とすることによって解決できる。
図９は、この実施形態に係る基板処理装置による処理の一例を説明するための断面図であり、図１０は、その処理工程を説明するための流れ図である。未処理の基板ＷＦを収容するカセットＣＳ１には、アルミニウムまたは銅などの金属配線３０が形成された状態の基板ＷＦが収容されている（図９(a)）。この未処理の基板ＷＦは、インデクサロボット１２によってカセットＣＷ１から搬出され、仮置台５に載置される。この基板ＷＦは、主搬送ロボット２１によって受け取られ、塗布処理部２７に搬入される。この塗布処理部２７において、基板ＷＦには、感光性ＳＯＤ液が供給されて塗布される（ステップＳ１）。
【００３９】
次に、主搬送ロボット２１は、塗布処理部２７から塗布処理後の基板ＷＦを搬出して、熱処理部２４，２５のいずれかにおけるホットプレートＨＨに搬入する。これによって、基板ＷＦの表面のＳＯＤ液がゲル状になるまで（適度な粘度が生じるまで）乾燥させられる（ステップＳ２）。こうして、ＳＯＤ塗布膜３１が形成される。このとき、図９(b)に示すように、基板ＷＦ上におけるＳＯＤ塗布膜３１の表面には凹凸が生じている。
乾燥処理後の基板ＷＦは、主搬送ロボット２１によってホットプレートＨＨから搬出され、次に、加圧処理部２６に搬入される。このときまでに、インデクサロボット１２は、カセットＣＳ１から未使用の加圧板Ｓを搬出して、仮置台５に載置し、さらに主搬送ロボット２１がこの未使用の加圧板Ｓを受け取って加圧処理部２６に搬入している。
【００４０】
加圧処理部２６に搬入された加圧板Ｓは加圧板保持ステージ６２に保持され、同じく加圧処理部２６に搬入された基板ＷＦは基板保持ステージ６１に保持される。そして、この加圧処理部２６において、基板ＷＦおよび加圧板Ｓは、図９(c)に示すように互いに密着させられて加圧される（ステップＳ３）。このとき、加圧処理部２６では、処理チャンバ６０内が減圧され、さらに加熱機構６３，６４に通電が行われて、基板ＷＦおよび加圧板Ｓが加熱されることになる。これによって、ＳＯＤの塗布膜１２の表面が平坦になる。
【００４１】
密着状態の基板ＷＦおよび加圧板Ｓは、主搬送ロボット２１によって加圧処理部２６から搬出され、熱処理部２４，２５のうちのいずれかのホットプレートＨＨに搬入されて加熱処理を受ける（ステップＳ４）。この場合、基板ＷＦおよび加圧板ＳのいずれがホットプレートＨＨに真空吸着されてもよい。この加熱処理によって、ＳＯＤの塗布液が露光に適した組成へと変化する。
加熱処理が完了すると、主搬送ロボット２１は、ホットプレートＨＨから密着状態の基板ＷＦおよび加圧板Ｓを搬出して、熱処理部２４，２５内のいずれかのクールプレートＣＰにそれらを搬入して冷却させる（ステップＳ５）。
【００４２】
冷却後の基板ＷＦおよび加圧板Ｓは、剥離処理部２９に搬入され、基板ＷＦから加圧板Ｓが剥離される（ステップＳ６）。これによって、図９(d)に示す状態となり、基板ＷＦ上に表面が平坦なＳＯＤ塗布膜３１が形成された状態となる。この後、主搬送ロボット２１は、剥離処理部２９から基板ＷＦを取り出してインタフェース部３に設けられた仮置台３ａに受け渡す。さらに、主搬送ロボット２１は、剥離処理部２９から使用済の加圧板Ｓを搬出して、仮置台５に受け渡す。仮置台５に受け渡された加圧板Ｓは、インデクサロボット１２によって、カセットＣＳ２に搬入されることになる（ステップＳ７）。
【００４３】
インタフェース部３の仮置台３ａに受け渡された基板ＷＦは、露光機４に搬入され、感光性ＳＯＤ塗布膜３１が、所定の露光パターンで露光されることになる。これにより、図９(e)において斜線を付して示す部分（金属配線の上方の部分）が露光される。ポジ型の感光材でＳＯＤに感光性を付与しておけば、この斜線部分が後の現像処理によって溶解されることになる。
露光処理後の基板ＷＦは、インタフェース部３の仮置台３ａに受け渡される。主搬送ロボット２１は、仮置台３ａから露光処理後の基板ＷＦを受け取って、熱処理部２４，２５のいずれかのホットプレートＨＨに搬入する。これによって、感光性ＳＯＤの光化学反応を補助するための加熱処理が行われる（ステップＳ８）。
【００４４】
この加熱処理後には、主搬送ロボット２１は、ホットプレートＨＨから基板ＷＦを搬出して、現像処理部２８に当該基板ＷＦを搬入する。現像処理部２８では、感光性ＳＯＤ塗布膜が形成された基板ＷＦに対して、現像液が供給され、露光部分のＳＯＤが溶解させられる（ステップＳ９）。そして、その後に純水を基板ＷＦに供給することによって、現像を停止させるとともに、溶解物が除去される。これによって、図９(f)に示すように、層間配線のための開口３３がＳＯＤ塗布膜３１に形成されることになる。
【００４５】
その後、主搬送ロボット２１は、現像処理部２８から処理済の基板ＷＦを搬出し、この基板ＷＦを、熱処理部２４，２５のいずれかのホットプレートＨＨに搬入する。これによって、ＳＯＤ塗布膜の焼き締め処理が行われる（ステップＳ１０）。その後、主搬送ロボット２１は、ホットプレートＨＨから、加熱処理後の基板ＷＦを搬出し、この基板ＷＦを熱処理部２４，２５のいずれかのクールプレートＣＰに搬入して、常温にまで冷却させる（ステップＳ１１）。
【００４６】
冷却処理後の基板ＷＦは、主搬送ロボット２１によってクールプレートＣＰから搬出されて、仮置台５に載置される。この基板ＷＦは、インデクサロボット１２によって、カセットＣＷ２に収容されることになる。
この後、基板ＷＦは、別の基板処理装置へと搬送されて、ＳＯＤ塗布膜３１に形成された層間配線用開口３３内に銅などの金属を埋め込むための処理が施される。これによって、その下方の金属配線３０などとのコンタクトをとるための処理が行われる。
【００４７】
図１１は、この実施形態に係る基板処理装置によって実行可能な他の基板処理を説明するための断面図であり、図１２は、その処理フローを説明する流れ図である。なお、図１１において、上述の図９に示された各部に対応する部分には、図９の場合と同一の参照符号を付して示す。同様に、図１２において、上述の図１０の各ステップと同様の処理が行われるステップには、図１０の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００４８】
この例では、塗布処理部２７において、非感光性のＳＯＤ液が基板ＷＦに塗布され（ステップＳ２１）、これをホットプレートＨＨでゲル状になるまで乾燥させてＳＯＤ塗布膜３１を形成した後（ステップＳ２）、加圧処理部２６に搬入してＳＯＤ塗布膜３１に加圧板Ｓを加圧して密着させる（ステップＳ３）。その後、この密着状態の基板ＷＦおよび加圧板ＳをホットプレートＨＨに搬入してベーク処理を行う（ステップＳ４）。その後、基板ＷＦおよび加圧板ＳをクールプレートＣＰに移して常温にまで冷却した後（ステップＳ５）、これらを剥離処理部２９に搬入して基板ＷＦから加圧板Ｓを剥離させる（ステップＳ６）。
【００４９】
その後、加圧板Ｓは主搬送ロボット２１によって仮置台５に受け渡され、さらにインデクサロボット１２によってカセットＣＳ２に収容される。
一方、主搬送ロボット２１は、基板ＷＦを塗布処理部２７に再び搬入する。塗布処理部２７では、ＳＯＤ塗布膜３１上にレジスト液が供給されて塗布される（ステップＳ２２）。この時、ＳＯＤ塗布膜３１は加圧板Ｓによる加圧によって平坦化されているので図１１(a)に示すようにＳＯＤ塗布膜３１上に薄いレジスト膜３２を形成することができる。
【００５０】
次に、主搬送ロボット２１は、基板ＷＦを塗布処理部２７から搬出して、熱処理部２４，２５のいずれかのホットプレートＨＨに搬入する。これにより、レジストを乾燥させるためのプリベーク処理が行われる（ステップＳ２３）。その後、主搬送ロボット２１は、ホットプレートＨＨから基板ＷＦを搬出してクールプレートＣＰに搬入し、基板ＷＦを常温まで冷却させる（ステップＳ２４）。
次に、主搬送ロボット２１は、クールプレートＣＰから基板ＷＦを取り出して、インタフェース部３の仮置台３ａに受け渡す。この基板ＷＦは、露光機４に搬入されて、所定の露光マスクを用いて露光される（ステップＳ２５）。これにより、図１１(b)において斜線を付して示すように、レジスト膜３２において金属配線３０の上方の部位が選択的に露光される。レジストがポジ型のものである場合、この露光部分が、後の現像処理によって溶解することになる。
【００５１】
露光処理後の基板ＷＦは、インタフェース部３の仮置台３ａに排出される。この基板ＷＦは、主搬送ロボット２１により、熱処理部２４，２５のいずれかのホットプレートＨＨに搬入されて、光化学反応を補助するための加熱処理（ポストベーク）を受ける（ステップＳ２６）。
ポストベーク処理後の基板ＷＦは、主搬送ロボット２１によってホットプレートＨＨから搬出され、現像処理部２８へと搬入される（ステップＳ２７）。現像処理部２８は、基板ＷＦ上のレジスト膜３２に現像液を供給する。これによって、レジスト膜３２の露光部分が溶解して、図１１(c)に示すように開口３４が形成される。主搬送ロボット２１は、基板ＷＦを現像処理部２８から搬出して、熱処理部２４，２５のいずれかのホットプレートＨＨに搬入して、レジスト膜３２を焼き締めるためのベーク処理を行う（ステップＳ２８）。
【００５２】
その後、主搬送ロボット２１は、ホットプレートＨＨから基板ＷＦを搬出して、クールプレートＣＰに搬入し、常温まで冷却させる（ステップＳ２９）。この冷却後の基板ＷＦは、主搬送ロボット２１によって仮置台５に載置される。この基板ＷＦは、インデクサロボット１２によって、カセットＣＷ２に収容されることになる。
その後、基板ＷＦは、別の装置へと搬送され、ＨＦ（フッ酸）またはＢＨＦ（バッファードフッ酸）などのエッチング液で、レジスト膜３２をマスクとして、その下に存在する下地膜としてのＳＯＤ膜３１をエッチングするための処理が施される。これによって、図１１(d)に示すように、ＳＯＤ膜３１に、層間配線のための開口３３が形成される。
【００５３】
図１３は、この発明の他の実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。この図１３において、前述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。また、この実施形態の説明では、上述の図２〜図８および図１１を再び参照する。
この実施形態に係る基板処理装置では、剥離処理部２９に代えてエッチング処理部４０が設けられている。そして、基板ＷＦからの加圧板Ｓの剥離は、加圧処理部２６によって行われるようになっている。すなわち、この実施形態においては、加圧処理部２６の加圧板保持ステージ６２は、基板ＷＦに加圧板Ｓが密着された後も、加圧板Ｓの保持を解除せず、その保持状態を維持しつつ、上方に変位して、基板保持ステージ６１から退避する。これによって、基板ＷＦから加圧板Ｓが剥離されることになる。
【００５４】
図１４は、エッチング処理部４０の構成を説明するための図解的な側面図である。エッチング処理部４０は、基板ＷＦの裏面を吸着保持する円板状のスピンチャック１０１と、このスピンチャック１０１を鉛直軸線回りに回転させるための回転軸１０２と、スピンチャック１０１に保持された基板ＷＦの回転中心にエッチング液（フッ酸またはバッファードフッ酸）を供給するためのエッチング液吐出ノズル１０３と、エッチング処理終了後に、スピンチャック１０１に保持された基板ＷＦに純水を供給する純水吐出ノズル１０４と、スピンチャック１０１の側方において、基板ＷＦから飛び出してくる処理液（エッチング液または純水）を受け止めてその飛散を防止する飛散防止カップ１０６とを備えている。
【００５５】
エッチング液吐出ノズル１０３および純水吐出ノズル１０４は、昇降可能に構成されているとともに、スピンチャック１０１の上方の空間を回避した退避位置と、スピンチャック１０１に保持された基板ＷＦの回転中心の近傍において基板ＷＦに近接した処理位置との間でそれぞれ移動可能に構成されている。
図１５は、この実施形態の基板処理装置により実行可能な処理フローの一例を示す流れ図である。この図１５において、上述の図１２に示された各ステップと同様な処理が行われるステップには図１２の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００５６】
この実施形態では、エッチング処理が可能であるため、図１１(c)の状態となった基板ＷＦが、クールプレートＣＰから主搬送ロボット２１によって搬出されて、エッチング処理部４０に搬入される。そして、エッチング処理部４０では、レジスト膜をマスクとしたＳＯＤ膜３１のエッチング処理が行われ（ステップＳ３０）、図１１(d)に示すように、層間配線のための開口３３が形成されることになる。その後、この基板ＷＦは、必要に応じて加熱処理（ステップＳ３１）および冷却処理（ステップＳ３２）を受けた後、仮置台５からインデクサロボット１２によってカセットＣＷ２に収容されることになる。レジスト膜３２の剥離は、別の装置において行われる。
【００５７】
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、多層配線の層間絶縁膜としてＳＯＤ膜が用いられる例について説明したが、多孔質（ポーラス状）の絶縁膜を層間絶縁膜として用いてもよい。多孔質絶縁膜は、誘電率が低いため、層間絶縁膜として良好な性質を有している反面、機械的強度が弱い。そのため、ＣＭＰプロセスが必須であった従来技術では層間絶縁膜としての適用が不可能であったが、この発明では、加圧板を押し付けることによって塗布膜の平坦化を達成できるので、層間絶縁膜の機械的強度が大きくなければならない必然性はなく、多孔質絶縁膜を用いることができる。
【００５８】
また、上記の実施形態では、半導体ウエハに代表される円形基板に対して処理を施す基板処理装置を例にとったが、この発明は、液晶表示パネル用ガラス基板などに代表される角形基板に対して処理を施す装置にも適用することができる。また、基板表面に形成される塗布膜には、ＳＯＤ膜およびレジスト膜の他にも、有機絶縁膜、低誘電体層間絶縁膜、ＳＯＧ（Spin On Glass）膜などを挙げることができる。
【００５９】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。
【図２】インデクサロボットの構成を説明するための平面図である。
【図３】仮置台の構成を説明するための側面図である。
【図４】塗布処理部の構成を説明するための図解的な側面図である。
【図５】現像処理部の構成を説明するための図解的な側面図である。
【図６】熱処理部の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図７】加圧処理部の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図８】剥離処理部の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図９】基板処理工程の一例を説明するための断面図である。
【図１０】図９の基板処理工程を説明するための流れ図である。
【図１１】基板処理工程の他の例を説明するための断面図である。
【図１２】図１１の基板処理工程を説明するための流れ図である。
【図１３】この発明の他の実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。
【図１４】図１３の基板処理装置におけるエッチング処理部の構成を説明するための図解的な側面図である。
【図１５】図１３の基板処理装置によって実行可能な処理フローの一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
１      インデクサ部
２      基板処理部
３      インタフェース部
４      露光機
５      仮置台
１１    カセット載置部
１２    インデクサロボット
２１    主搬送ロボット
２４，２５    熱処理部
２６    加圧処理部
２７    塗布処理部
２８    現像処理部
２９    剥離処理部
３０    金属配線
３１    ＳＯＤ塗布膜
３２    レジスト膜
３３    層間配線用開口
３４    開口
４０    エッチング処理部
６１    基板保持ステージ
６２    加圧板保持ステージ
６３，６４    加熱機構
６５    排気バルブ
６６    真空ポンプ
７１    スピンチャック
７３    ＳＯＤ液吐出ノズル
７４    レジスト液吐出ノズル
８１    スピンチャック
８３    現像液吐出ノズル
８４    純水吐出ノズル
９２    剥離用プレート
９３    加圧板保持部
１０１  スピンチャック
１０３  エッチング液吐出ノズル
１０４  純水吐出ノズル
ＣＳ１  カセット
ＣＳ２  カセット
ＣＷ１  カセット
ＣＷ２  カセット
ＨＨ    ホットプレート
ＨＳ    ハンド
ＨＷ    ハンド
Ｓ      加圧板
ＷＦ    基板
【図１】
0004018892.tif 000002
【図２】
0004018892.tif 000003
【図３】
0004018892.tif 000004
【図４】
0004018892.tif 000005
【図５】
0004018892.tif 000006
【図６】
0004018892.tif 000007
【図７】
0004018892.tif 000008
【図８】
0004018892.tif 000009
【図９】
0004018892.tif 000010
【図１０】
0004018892.tif 000011
【図１１】
0004018892.tif 000012
【図１２】
0004018892.tif 000013
【図１３】
0004018892.tif 000014
【図１４】
0004018892.tif 000015
【図１５】
0004018892.tif 000016