(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にスリット滴下方式を用いて感光性または非感光性樹脂を塗布し、前記感光性または非感光性樹脂を均一にするために前記基板を回転する塗布工程を含む電子デバイスの製造方法であって、樹脂滴下を行なうスリット滴下ノズルのスキャン方向を、基板を所定の周期と揺動角で一定の位置を中心に揺動回転させることによって、基板に対して前記ノズルが相対的に蛇行してスキャンし、樹脂を塗布し、
前記スキャンが、基板ステージを揺動回転させることにより行われ、
前記基板の揺動回転の周期が０．５〜５．０ｓｅｃであり、揺動角が±１〜５度であることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記感光性または非感光性樹脂を塗布する塗布工程において感光性または非感光性樹脂の塗布を行なったのち、前記感光性または非感光性樹脂を均一にするために前記基板を回転したのち、基板に振動を与えて塗布膜厚の均一性を高めることを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記感光性または非感光性樹脂を塗布し、前記感光性または非感光性樹脂を均一にするために前記基板を回転する塗布工程において、樹脂滴下を行なうスリット滴下ノズルのスキャン回数を膜厚に応じて複数回スキャンして、樹脂を塗布することを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置を用いた液晶表示装置などの電子デバイスの製造工程において、基板にレジストなどの感光性または非感光性樹脂を均一に塗布することができる電子デバイスの製造方法および該製造方法に用いるスリット滴下ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた液晶表示素子をステッパー露光装置を用いてパターン形成するばあいについて説明する。金属薄膜または誘電体薄膜などを形成したガラス基板に、感光性を有するフォトレジストを均一に塗布する。この基板に、マスクに形成されたパターンをステッパーによって基板上に順次投影露光処理し、表示素子としてのパターンをフォトレジストに露光し転写する。さらに、露光転写されたパターンを現像、エッチング、レジスト剥離を行なう。同様の工程を複数回繰り返して配線パターン、絶縁膜パターンおよび半導体層パターンなどを積層し、表示素子を形成する。このような従来技術は、特開平４−３０５６５１号公報の［従来の技術］の項にも示されている。また、レジスト塗布プロセスに関しては、「第６回ファインプロセステクノロジャー・ジャパン’９６セミナー要録：製造装置コース（Ｒ６）フォトプロセス技術の最新動向」３〜２１頁にも示されている。図７〜８は成膜、レジスト塗布、露光、現像、エッチングおよびレジスト剥離の一連のプロセス工程を示す図である。図において、１００は基板、１０１は基板上に成膜された金属膜や絶縁膜などの薄膜、１０２はレジストなどの感光性樹脂、１０３はマスク、１０４はマスク１０３のパターン部分をそれぞれ示す。図９は、レジスト塗布工程の一方法である樹脂の中央滴下および回転（均一化）による塗布プロセスを示す図である。図において、１１０は基板、１１１は樹脂を滴下するためのノズル、１１２はレジストなどの感光性または非感光性樹脂をそれぞれ示す。図１０は、レジスト塗布工程の他の方法である樹脂のスリットノズル滴下、滴下完了および回転（均一化）による塗布プロセスを示す図である。図において、１２０は基板、１２１は樹脂を滴下するためのスリット状ノズル、１２２はレジストなどの感光性または非感光性樹脂をそれぞれ示す。
【０００３】
つぎに前記従来のプロセス工程について説明する。図７において、まず、ＣＶＤ装置やスパッタリング装置を用いて、金属膜や絶縁膜などの薄膜１０１を基板１００上に成膜する（図７（ｂ））。ついでこの基板１００に回転塗布などの方法でポジレジストなどの感光性樹脂１０２を塗布する（図７（ｃ））。ついでレジストが塗布された基板１００を、たとえばステッパーを用いて露光処理を行なう。ここでは、ステッパーのシャッターをレジストの感光に適正な露光量になる秒数だけ開いて露光し、パターンを基板１００上のレジスト感光像として転写する（図７（ｄ））。そして露光完了後、図８（ａ）に示すように、基板１００を現像液で現像処理を行ない、転写されたマスクパターンの感光像を基板１００上にレジスト像として形成する。つぎに成膜された薄膜１０１のエッチング処理を行ない（図８（ｂ））、その後レジスト１０２を剥離処理する（図８（ｃ））。このような工程を同様に複数回繰り返して配線パターン、絶縁膜パターンおよび半導体層パターンなどを積層し、表示素子を形成する。
【０００４】
つぎに前記従来のレジスト塗布方法について説明する。まず、一般的なレジスト塗布方式である中央滴下方式について説明する。図９において、基板１１０の中央上方から、ノズル１１１によってレジストなどの感光性または非感光性樹脂１１２を一定量滴下し、一定時間待って樹脂が自然に広がったのち、基板を回転させて樹脂を基板全体に均一に広げて塗布を行なう。また、別なレジスト塗布方式であるスリット滴下方式について説明する。図１０において、基板１２０に対して、スリットノズル１２１を平行にスキャンすることによってレジストなどの感光性または非感光性樹脂１２２を均一にまた基板全体に滴下塗布し、その後さらに塗布膜厚均一性を高めるために基板を回転させる。目標とする膜厚の均一性が、スリット塗布のみでえられるばあいは、その後の回転工程は省略されることもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の製造工程においては、中央滴下方式で樹脂を塗布するばあい、基板上に自然拡散し、その後の回転で基板全体に広がるのに充分な量の樹脂を滴下しなければならず、最終的に基板上に塗布される樹脂と最初に滴下される樹脂の比率は約１：９７〜９９にもなり、有効利用効率が低いという欠点を有している。一方、スリット滴下方式で樹脂を塗布するばあい、基板上に滴下する樹脂量は、中央滴下方式に比べて約１／１０〜１／３で済むが、滴下量を削減していったばあいや、スリットノズルの異物や樹脂固化物による目詰まりが発生したばあいなどにより、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１３０上にスリット状ノズル１３１をスキャンし、レジストなどの感光性または非感光樹脂１３２を塗布するときに、スキャン方向に前記樹脂１３２の途切れ部分（滴下不均一（不足）領域）１３３を生じることがある。その発生位置が、とくに基板中央部（回転中央）および基板中心から伸びるほぼ放射状の、遠心力、慣性力および摩擦（基板−樹脂間）力の方向に沿って発生すると、滴下不足量（程度）によっては、その後の基板回転によっても塗布膜厚の均一性を確保することが困難であった。
【０００６】
塗布膜厚が不均一になると、感光性樹脂の場合は、適正な露光エネルギーが過不足を周囲の正常部とのあいだで生じ、パターン不良などにつながる。また、非感光性樹脂などのばあいは、膜厚により形成される静電容量が不均一になったり、透過率が不均一になったりと、膜そのものの使用目的であるところの要求特性に不均一を生じて欠陥となる不具合を生じる原因となっていた。
【０００７】
本発明は、所望の薄膜を均一性良く確保でき、かつ、パターン不良などの発生を低減させるとともに、安定した品質をうることができる電子デバイスの製造方法および該製造方法に用いるスリット滴下ノズルを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の請求項１記載の電子デバイスの製造方法は、基板にスリット滴下方式を用いて感光性または非感光性樹脂を塗布し、前記感光性または非感光性樹脂を均一にするために前記基板を回転する塗布工程を含む電子デバイスの製造方法であって、樹脂滴下を行なうスリット滴下ノズルのスキャン方向を、基板を所定の周期と揺動角で一定の位置を中心に揺動回転させることによって、基板に対して前記ノズルが相対的に蛇行してスキャンし、樹脂を塗布し、前記スキャンが、基板ステージを揺動回転させることにより行われ、前記基板の揺動回転の周期が０．５〜５．０ｓｅｃであり、揺動角が±１〜５度であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２記載の電子デバイスの製造方法は、請求項１の感光性または非感光性樹脂を塗布する塗布工程において、感光性または非感光性樹脂の塗布を行なったのち、前記感光性または非感光性樹脂を均一にするために前記基板を回転したのち、基板に振動を与えて塗布膜厚の均一性を高めることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３記載の電子デバイスの製造方法は、請求項１の感光性または非感光性樹脂を塗布し、前記感光性または非感光性樹脂を均一にするために前記基板を回転する塗布工程において、樹脂滴下を行なうスリット滴下ノズルのスキャン回数を膜厚に応じて複数回スキャンして、樹脂を塗布することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
本発明の一実施の形態にかかわる電子デバイスの製造方法について説明する。図１は本発明の一実施の形態における樹脂の塗布について説明する図であって、図１（ａ）はスリット滴下ノズルが滴下しながらスキャンしている途中の状態を示す図であり、図１（ｂ）はスリット滴下ノズルが滴下を完了したのちの状態を示す図である。図において、１は基板、２はスリット滴下ノズル（以下、単にノズルという）、３は基板１上に塗布された感光性ポジレジスト（以下、単にレジストという）である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、基板１上にレジスト３をノズル２により滴下しながらノズル２をスキャンさせる。このとき、樹脂滴下を行なうノズル２のスキャン方向を、相対的に基板１に対して平行でなく滴下後の基板回転の回転方向Ｓと同一方向に所定の角度θを保つ。そしてこの傾いた状態、たとえば基板１を約１〜１５度回転させた位置で固定してノズル２をスキャンさせ、樹脂を塗布する。斜めに傾ける方向を、樹脂滴下を完了したのちの基板の回転方向と同一方向に行なうと、塗布膜厚の均一性を改善させる効果を大きくすることができる。なお、前記ノズル２は基板１に対して相対的に斜め方向にスキャンするため、該ノズル２の両端部における樹脂滴下の吐出口には、基板１の縁に沿って余分な滴下量を規制するように滴下調節手段を設けるのが好ましい。
【００２４】
本実施の形態では、樹脂滴下を行なうノズル２のスキャン方向を、相対的に基板１に対して平行でなく滴下後の基板回転の回転方向と同一方向に、たとえば約１〜１５度回転させた位置で固定した状態に保ち、そしてスキャンし塗布するようにしたので、仮にノズル２の一部が異物などで目詰まりを起こし、滴下不良が発生しても、不良部が基板中心で発生しなければ、膜厚の均一性が著しく損なわれることはない。また、塗布不良が基板中心で発生する確率は非常に小さいため、塗布時に使用するレジストの滴下使用量を増やすことなく、塗布膜厚の均一性不良に起因するパターン不良、表示および特性不良の発生を従来に比較して低減させることができる。
【００２５】
実施の形態２
本発明の第２の実施の形態にかかわる電子デバイスの製造方法について説明する。図２は本発明の他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図であって、図２（ａ）はノズル２が滴下しながらスキャンしている途中の状態を示す図であり、図２（ｂ）はノズル２が滴下を完了したのちの状態を示す図である。図において、１は基板、２はノズル、３は基板１上に塗布されたレジストである。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、基板１上にレジスト３をノズル２により滴下しながらノズル２をスキャンさせる。このとき、基板１に対してノズル２のスキャン方向が相対的に蛇行するようにする。たとえば相対的に平行な位置を中心に基板１を所定の周期と揺動角で傾くように、基板ステージ（図示せず）を揺動回転させてスキャンを行なう。かかる揺動回転の周期と揺動角としては、たとえば周期が０．５〜５．０ｓｅｃであり、揺動角が約±１〜５度である。
【００２７】
本実施の形態では、ノズル２のスキャン方向に対して基板１を揺動回転させることにより、ノズル２のスキャン方向が相対的に基板１に対して蛇行するように樹脂を滴下したので、仮にノズル２の一部が異物などで目詰まりを起こし、滴下不良が発生しても、不良部が基板中心で発生しなければ、膜厚の均一性が著しく損なわれることはない。また、塗布不良が基板中心で発生する確率は前記実施の形態に比べてさらに非常に小さいため、塗布時に使用するレジストの滴下使用量を増やすことなく、塗布膜厚の均一性不良に起因するパターン不良、表示および特性不良の発生をさらに低減させることができる。
【００２８】
実施の形態３
本発明の第３の実施の形態にかかわる電子デバイスの製造方法について説明する。図３は本発明のさらに他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図であって、図３（ａ）はノズル２が滴下しながらスキャンしている途中の状態であり、図３（ｂ）はノズル２が滴下を完了したのちの状態を示す図である。図において、１は基板、２はノズル、３は基板１上に塗布されたレジストである。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、基板１上にレジスト３をノズル２により滴下しながらノズル２をスキャンさせる。このとき、基板１に対してノズル２のスキャン方向が基板１に対して相対的に斜めになるように、たとえば基板１を約１〜１５度回転させた位置で固定してスキャンを行なう。そしてスキャン時に基板１の長手方向に樹脂供給を制御して、間欠に樹脂を滴下するようにする。ただし、基板中心で滴下しないことがないように制御する。また、斜めに傾ける方向を、樹脂滴下を完了したのちの基板回転方向と同一方向に行なうと、塗布膜厚の均一性を改善させる効果を大きくすることができる。
【００３０】
本実施の形態では、基板１の回転方向と同一方向に、たとえば約１〜１５度ノズル２のスキャン方向に対して基板１を回転させた状態で、かつ、スキャン時に樹脂供給を制御して、間欠に樹脂を滴下するようにしてスキャンを行なったので、仮にスリットの一部が異物などで目詰まりを起こし、滴下不良が発生しても、不良部が基板中心で発生しなければ、膜厚の均一性が著しく損なわれることはない。また、塗布不良が基板中心で発生する確率は非常に小さいため、塗布時に使用するレジストの滴下使用量をさらに従来より約５％低減でき、塗布膜厚の均一性不良に起因するパターン不良、表示および特性不良の発生を従来に比較して低減させることができる。
【００３１】
実施の形態４
本発明の第４の実施の形態にかかわる電子デバイスの製造方法について説明する。図４は本発明のさらなる他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図であって、図４（ａ）はノズル４が滴下しながらスキャンしている途中の状態を示す図であり、図４（ｂ）はノズル４が滴下を完了したのちの状態を示す図である。１は基板、４は該基板１の幅方向に間欠に滴下できるように櫛歯状の吐出口を有したノズル、３は基板１上に塗布されたレジストである。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、基板１上にレジスト３を幅方向に間欠滴下する櫛歯状のノズル４により滴下しながらスキャンさせる。このとき、基板１に対してノズル４のスキャン方向が相対的に斜めになるように、たとえば基板１を約１〜１５度回転させた位置で固定してスキャンを行なう。そしてスキャン時に基板１の長手方向に樹脂供給を制御して、間欠に樹脂を滴下するようにする。ただし、基板中心で滴下しないことがないように制御する。また、斜めに傾ける方向を、樹脂滴下を完了したのちの基板回転方向と同一方向に行なうと、塗布膜厚の均一性を改善させる効果を大きくすることができる。
【００３３】
本実施の形態では、ノズルのスキャン方向に対して基板を約１〜１５度回転させた状態で、かつ、スキンャン時に基板１の幅方向および長手方向に樹脂供給を制御して、間欠に滴下するようにしてスキャンを行なう。仮にスリットの一部が異物などで目詰まりを起こし、滴下不良が発生しても、不良部が基板中心で発生しなければ、膜厚の均一性が著しく損なわれることはない。また、塗布不良が基板中心で発生する確率は非常に小さいため、塗布時に使用するレジストの滴下使用量をさらに従来より約１０％低減でき、塗布膜厚の均一性不良に起因するパターン不良、表示および特性不良の発生をさらに低減させることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態におけるノズルは、前記実施の形態１〜３に適用することもできる。
【００３５】
実施の形態５
本発明の第５の実施の形態にかかわる電子デバイスの製造方法について説明する。図５は本発明のさらなる他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図であって、図５（ｂ）〜（ｅ）はノズル２によるスリット滴下または滴下ノズル５による中央滴下、滴下完了、回転および振動の工程の状態を示している。図において、１は基板、２はスリット滴下ノズル、５は滴下ノズル、３は基板１上に塗布されたレジストである。
【００３６】
基板１上にレジスト３をノズル２または滴下ノズル５により滴下する（図５（ｂ）〜（ｃ））。ついで基板回転を行なってレジストを均一に基板全体に塗布する（図５（ｄ））。つぎに基板ステージに５〜５００Ｈｚ程度の振動を与えて基板を振動させ、塗布されたレジストの均一性および下地構造の凹凸部の平坦性が改善される（図５（ｆ））。
【００３７】
本実施の形態では、レジスト塗布後に基板に振動を与えることによって、塗布方法で生じた不均一部分や下地の凹凸などによって損なわれる平坦性が改善され、スリット滴下方式の樹脂削減効果をより有効にすることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態における基板に振動を与えることは、前記実施の形態１〜４に適用することもできる。
【００３９】
実施の形態６
本発明の第６の実施の形態にかかわる電子デバイスの製造方法について説明する。図６は本発明のさらなる他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図であって、図６（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ樹脂滴下、滴下完了、回転（均一化）およびライトベークの工程の状態を示している。図において、１は基板、２はノズル、６はレジストなどの感光性または非感光性樹脂である。
【００４０】
図６に示すように、基板１に対して、ノズル２を平行にスキャンすることによってレジストなどの感光性または非感光性樹脂６を均一に、また基板全体に滴下塗布し（図６（ｂ）、（ｃ））、ついで、さらに塗布膜厚の均一性を高めるために基板１を回転させる（図６（ｄ））。つぎに約９５℃で３０秒程、軽くベークを行ない、再度、基板１に対して、ノズル２を平行にスキャンすることによってレジストなどの感光性または非感光性樹脂６を均一に、また基板全体に滴下塗布し（図６（ｂ）（ｃ））、ついで、さらに塗布膜厚均一性を高めるために基板を回転させる（図６（ｄ））。
【００４１】
本実施の形態では、基板１の樹脂塗布を、たとえば２回行ない、そのあいだに樹脂中に含まれる溶剤を軽く除去する目的でライトベークを行なうことによって、１回塗布時に基板の回転数や樹脂滴下での制御範囲をこえる膜厚を所望するばあいに、樹脂使用量を削減でき、かつ、均一性を確保しながら所望の膜厚をえられる効果を有する。
【００４２】
なお、本実施の形態における複数回のスキャンは、前記実施の形態１〜５に適用することもできる。
【００４３】
実施の形態７
前記実施の形態１、２、３、４、５および６では、ポジ型レジストを例に説明したが、感光性を有する樹脂もしくは非感光性樹脂または滴下塗布する無機膜などにも適用することができる。また実施の形態１、２、３および４では、基板に対して相対的にノズルを蛇行させるなどしてスキャンするために、基板をノズルに対して揺動回転させるなどしたが、本発明においては、基板に対してノズルを蛇行移動させるようにしても同様の効果を有する。また実施の形態２では、基板に対して相対的にノズルを蛇行させたが、ジグザグパターンに移動させるなど非直線的に移動させても同様の効果を有する。また、実施の形態６では、ライトベークを９５℃／３０秒行なったが、使用する樹脂などの種類によりベーク条件は本発明においては、これに限定されるものではない。また実施の形態１では、基板の回転方向と同一方向に約１〜１５度ノズルのスキャン方向に対して基板を回転させた状態でスリット滴下を行なったが、効果は小さくなるが基板の回転方向と逆方向にスキャンさせることもできる。また実施の形態５では、基板ステージに５〜５００Ｈｚ程度の振動を与えて基板を振動させたが、散布する材料の粘度によりさらに高い周期の振動を与えることもできる。
【００４４】
なお、本発明の製造方法は、半導体装置のほかにＰＤＰ（プラズマディスプレイ）などの表示デバイスや、カラーフィルターおよびプリント基板などの電子デバイスの製造方法に適用することができる。
【００４６】
本発明の請求項１によれば、樹脂滴下を行なうスリット滴下ノズルのスキャン方向を、基板を所定の周期と揺動角で一定の位置を中心に揺動回転させることによって、基板に対して前記ノズルが相対的に蛇行してスキャンし、樹脂を塗布するので、仮にスリットの一部が異物などで目詰まりを起こし、滴下不良が発生しても、不良部が基板中心で発生しなければ、膜厚の均一性が著しく損なわれることはない。また、塗布不良が基板中心で発生する確率は非常に小さいため、塗布時に使用するレジストの滴下使用量を増やすことなく、塗布膜厚の均一性不良に起因するパターン不良、表示および特性不良の発生を低減させることができる。
【００５１】
本発明の請求項２によれば、滴下後に基板を回転させ、またはそのままで、塗布を行なったのち、基板に振動を与えて塗布膜厚の均一性を高めるので、塗布方法で生じた不均一部分や下地の凹凸などによって損なわれる平坦性が改善され、スリット滴下方式の樹脂削減効果をより有効にする効果がある。
【００５３】
本発明の請求項３によれば、樹脂滴下を行なうスリット滴下ノズルのスキャン回数を膜厚に応じて複数回スキャンして、樹脂を塗布するので、１回塗布時に基板の回転数やスキャン滴下での制御範囲を超える膜厚を所望するばあいに、樹脂使用量を削減でき、かつ、均一性を確保しながら所望の膜厚をえられる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における樹脂の塗布について説明する図である。
【図２】  本発明の他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図である。
【図３】  本発明のさらに他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図である。
【図４】  本発明のさらなる他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図である。
【図５】  本発明のさらなる他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図である。
【図６】  本発明のさらなる他の実施の形態における樹脂の塗布について説明する図である。
【図７】  従来の電子デバイスの製造プロセスを示す図である。
【図８】  従来の電子デバイスの製造プロセスを示す図である。
【図９】  従来のレジスト塗布プロセスを示す図である。
【図１０】  従来の他のレジスト塗布プロセスを示す図である。
【図１１】  スリット滴下方式による滴下不均一領域の発生を示す説明図である。
【符号の説明】
１  基板、２  ノズル、３  レジスト、４  櫛歯状のノズル、５  滴下ノズル、６  レジスト、θ  角度、Ｓ  回転方向。
【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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