JP2014057939A - Frame generation suppressing device, coating device, and coating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に塗布膜を形成する塗布装置および塗布方法ならびに基板上に形成された塗布膜の周縁部が乾燥の過程で高く盛り上がる額縁現象を抑制する額縁発生抑制装置に関する。 The present invention relates to a coating apparatus and a coating method for forming a coating film on a substrate, and a frame generation suppressing apparatus that suppresses a frame phenomenon in which a peripheral portion of the coating film formed on a substrate rises during drying.
半導体デバイス、フラットパネルディプレイ、太陽電池パネル等の製造プロセスでは、基板上に一面の被膜を形成する様々な場面で塗布法が用いられている。一般に、この種の塗布法は、スピン方式とスキャン方式とロールコート法とに分類される。 In manufacturing processes for semiconductor devices, flat panel displays, solar cell panels, and the like, coating methods are used in various situations in which a single-sided film is formed on a substrate. In general, this type of coating method is classified into a spin method, a scan method, and a roll coating method.
スピン方式は、典型的には、スピンステージ、ディスペンサタイプのノズル、薬液供給源およびカップ等を有し、カップ内でスピンステージ上に載置されたウエハの中心部に一定量の薬液をノズルから滴下し、スピンステージと一体にウエハを高速回転させてウエハ上に薬液の塗布膜を形成する。スキャン方式は、典型的には、長尺型のスリットノズル、薬液供給源および走査機構等を有し、スリットノズルより薬液をカーテン状に吐出させながら、走査機構によりスリットノズルと基板との間に相対的な走査移動を行わせることにより、周囲に薬液を飛ばさずに基板上に薬液の塗布膜を形成する。ロールコート法は、基板をロールに接触させながら移動させて、ロールから基板に薬液を移行させ、基板上に塗布膜を形成する。 The spin method typically includes a spin stage, a dispenser type nozzle, a chemical supply source, a cup, and the like, and a certain amount of chemical is delivered from the nozzle to the center of the wafer placed on the spin stage in the cup. The wafer is dropped and the wafer is rotated at a high speed integrally with the spin stage to form a coating film of the chemical solution on the wafer. The scanning method typically includes a long slit nozzle, a chemical solution supply source, a scanning mechanism, and the like. While the chemical solution is discharged from the slit nozzle in a curtain shape, the scanning mechanism causes a gap between the slit nozzle and the substrate. By performing the relative scanning movement, a coating film of the chemical solution is formed on the substrate without blowing the chemical solution around. In the roll coating method, the substrate is moved while being in contact with the roll, the chemical solution is transferred from the roll to the substrate, and a coating film is formed on the substrate.
しかしながら、上記のようなスピン方式、スキャン方式およびロールコート法のいずれを用いても、層間絶縁膜やパッシベーション膜のように数十μm〜百μmあるいはそれ以上の厚い膜厚で薬液を基板上に塗布して乾燥後の塗布膜を機能性膜とする成膜処理においては、塗布時に塗布膜の膜厚を平坦に制御しても、乾燥後の塗布膜つまり機能性膜の膜厚が均一にならず、周縁部(外周部)が中心部に比べ厚くなることが課題となっている。これは、基板上に塗布された薬液の溶剤が蒸発する際に、塗布膜の中心部よりも外気に接する表面積が大きい周縁部の方が溶剤の蒸発速度が高く、それによって液相の塗布膜内で中心部から周縁部に向かう液の流れが生じて周縁部の溶質濃度が高くなり、結果的(乾燥後)に中心部よりも周縁部で固形分の量が多くなって厚くなるためであり、いわゆる額縁現象(あるいはコーヒーステイン現象もしくはクラウン現象)と呼ばれている。このような額縁現象が発生すると、塗布膜の周縁部が機能性膜として使えなくなるため、塗布膜の有効面積が狭まり、ひいては基板上の製品エリアが狭まる。 However, even if any of the above-described spin method, scan method, and roll coating method is used, the chemical solution is deposited on the substrate with a film thickness of several tens μm to one hundred μm or more like an interlayer insulating film or a passivation film. In the film forming process in which the coating film after application and drying is a functional film, the film thickness of the coating film after drying, that is, the functional film is uniform even if the film thickness of the coating film is controlled to be flat at the time of application. In addition, the problem is that the peripheral edge (outer peripheral part) is thicker than the central part. This is because when the solvent of the chemical solution applied on the substrate evaporates, the peripheral portion having a larger surface area in contact with the outside air has a higher evaporation rate of the solvent than the central portion of the coating film. Because the flow of liquid from the center to the periphery occurs in the inside, the solute concentration at the periphery increases, and as a result (after drying), the amount of solids increases at the periphery than the center and becomes thicker. There is a so-called frame phenomenon (or coffee stain phenomenon or crown phenomenon). When such a frame phenomenon occurs, the peripheral portion of the coating film cannot be used as a functional film, so that the effective area of the coating film is narrowed, and consequently the product area on the substrate is narrowed.
上記のような額縁現象を補償するために、予め額縁現象を見込んで基板上で中心部よりも周縁部が相対的に薄くなるように薬液を塗布する方法も考えられるが、この方法は実現困難で実用性がない。また、額縁現象を抑制するように薬液の物性(粘度、表面張力等)を改善することも考えられるが、この方法は薬液(機能性溶液)に本来の機能から離れた過大な負担をかけ、やはり実現困難である。 In order to compensate for the frame phenomenon as described above, it is possible to apply a chemical solution so that the peripheral edge portion is relatively thinner than the central portion on the substrate in anticipation of the frame phenomenon in advance, but this method is difficult to realize. There is no practicality. In addition, it may be possible to improve the physical properties (viscosity, surface tension, etc.) of the chemical so as to suppress the frame phenomenon, but this method places an excessive burden on the chemical (functional solution) away from its original function, After all it is difficult to realize.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、基板上に形成する塗布膜の周縁部に乾燥の過程で額縁が発生するのを簡便かつ効率よく抑制して、塗布膜の膜厚均一性を向上させる額縁発生抑制装置、塗布装置および塗布方法を提供する。 The present invention solves the problems of the prior art as described above, and can easily and efficiently suppress the occurrence of a frame at the peripheral edge of the coating film formed on the substrate during the drying process. Provided are a frame generation suppressing device, a coating device, and a coating method that improve film thickness uniformity.
本発明の額縁発生抑制装置は、基板上に形成された薬液の塗布膜に対して、その周縁部が乾燥の過程で高く盛り上がる額縁現象を抑制するための処理を施す額縁発生抑制装置であって、前記基板を支持する支持部と、前記支持部に支持される前記基板の外周を囲むように設けられ、前記基板上で前記塗布膜が乾燥する時に、前記基板の周囲で溶剤蒸気の雰囲気を生成する溶剤雰囲気生成部とを有する。 The frame generation suppression device of the present invention is a frame generation suppression device that performs a process for suppressing a frame phenomenon in which a peripheral portion of the coating film of a chemical solution formed on a substrate is raised during drying. A support part for supporting the substrate; and an outer periphery of the substrate supported by the support part. The atmosphere of solvent vapor is formed around the substrate when the coating film is dried on the substrate. And a solvent atmosphere generation part to be generated.
本発明の塗布装置は、基板上に薬液を塗布して塗布膜を形成する塗布部と、前記塗布膜が形成された前記基板を支持する支持部と、前記支持部に支持される前記基板の外周を囲むように設けられ、前記基板上で前記塗布膜が乾燥する時に、前記基板の周囲で溶剤蒸気の雰囲気を生成する溶剤雰囲気生成部とを有する。 The coating apparatus of the present invention includes a coating unit that coats a chemical solution on a substrate to form a coating film, a support unit that supports the substrate on which the coating film is formed, and a substrate that is supported by the support unit. And a solvent atmosphere generation unit that generates an atmosphere of solvent vapor around the substrate when the coating film is dried on the substrate.
本発明の塗布方法は、基板上に薬液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、前記塗布膜が形成された前記基板を支持部によって支持し、前記支持部によって支持されている前記基板上で前記塗布膜が乾燥する時に、前記基板の周囲で溶剤蒸気の雰囲気を生成する乾燥工程とを有する。 The coating method of the present invention includes a coating step of coating a chemical solution on a substrate to form a coating film, the substrate on which the coating film is formed supported by a support portion, and the substrate supported by the support portion. And a drying step of generating an atmosphere of solvent vapor around the substrate when the coating film is dried.
本発明においては、塗布処理により基板上に形成された塗布膜の各部から溶剤が蒸発する時に、塗布膜の周縁部はその周囲に立ち込める溶剤の蒸気に晒され、塗布膜の周縁部から溶剤の蒸発する速度が局所的に抑制される。これによって、液相状態の塗布膜内で中心部から周縁部への液の流れが抑制され、ひいては額縁現象が抑制される。その結果、乾燥した後の塗布膜においては、周縁部が盛り上がらず、膜厚の均一性が改善される。 In the present invention, when the solvent evaporates from each part of the coating film formed on the substrate by the coating process, the peripheral part of the coating film is exposed to the vapor of the solvent trapped in the periphery of the coating film. The rate of evaporation is locally suppressed. Thereby, the flow of the liquid from the central portion to the peripheral portion is suppressed in the coating film in the liquid phase state, and the frame phenomenon is thereby suppressed. As a result, in the coating film after drying, the peripheral edge portion does not rise, and the film thickness uniformity is improved.
本発明の額縁発生抑制装置、塗布装置または塗布方法によれば、上記のような構成および作用により、基板上に形成された塗布膜の周縁部に乾燥の過程で額縁が発生するのを簡便かつ効率よく抑制して、塗布膜の膜厚均一性を向上させることができる。 According to the frame generation suppressing device, the coating apparatus, or the coating method of the present invention, it is simple and easy to generate a frame in the drying process at the peripheral portion of the coating film formed on the substrate by the configuration and operation as described above. It can suppress efficiently and can improve the film thickness uniformity of a coating film.
図1に、本発明の一実施形態における塗布装置の全体構成を示す。この塗布装置は、スキャン方式によりたとえば矩形の基板G上に薬液を塗布して一面の被膜つまり塗布膜を形成する塗布装置として構成されている。この塗布装置で使用される薬液は、特に限定されないが、好ましくは数十μm〜百μmあるいはそれ以上の膜厚を求められる機能性溶液たとえば層間絶縁膜用の材料溶液、パッシベーション膜用の材料溶液、高粘度の樹脂系溶液、接着剤などである。この塗布装置で塗布処理を受けられる基板Gも、特に限定されず、たとえばFPD用の各種基板、太陽電池パネル用の各種基板、フォトマスク、プリント基板などである。 In FIG. 1, the whole structure of the coating device in one Embodiment of this invention is shown. This coating apparatus is configured as a coating apparatus that applies a chemical solution onto, for example, a rectangular substrate G by a scanning method to form a film on one side, that is, a coating film. The chemical solution used in this coating apparatus is not particularly limited, but is preferably a functional solution that requires a film thickness of several tens of μm to one hundred μm or more, such as a material solution for an interlayer insulating film, a material solution for a passivation film High viscosity resin-based solutions, adhesives and the like. The substrate G that can be subjected to the coating treatment by this coating apparatus is not particularly limited, and includes, for example, various substrates for FPD, various substrates for solar cell panels, a photomask, and a printed substrate.
この塗布装置は、図1に示すように、長尺型のスリットノズル10、薬液供給部12、走査機構14、ステージ16、溶剤雰囲気生成部18および制御部20を備えており、クリーンルーム内に設置され、清浄な空気のダウンフローの下で稼働する。制御部20は、CPU、メモリおよび各種インタフェースを有しており、装置内の各部、特に薬液供給部12、走査機構14および溶剤雰囲気生成部18の個々の動作および装置全体の動作(シーケンス)を制御する。
As shown in FIG. 1, the coating apparatus includes a
スリットノズル10は、スリット状の吐出口10aを有し、この吐出口10aより薬液をカーテン状に吐出するようになっている。薬液供給部12は、薬液供給ライン22を介してスリットノズル10に薬液を供給する。走査機構14は、スリットノズル10と基板Gまたはステージ16との間で塗布走査のための相対的な移動を行わせる。溶剤雰囲気生成部18は、ステージ16上の基板Gの周囲で溶剤蒸気の雰囲気を生成するように構成されており、ステージ16の基板Gを載置する領域の周囲に設けられる溶剤吸放湿部24と、この溶剤吸放湿部24に溶剤供給ライン26を介して溶剤を供給するための溶剤供給部28とを有していている。
The
図2に、走査機構14の具体的な構成例と塗布処理時の状況を示す。走査機構14は、塗布走査のためにスリットノズル10をステージ16の上方でノズル長手方向(Y方向)と直交する水平方向(X方向)に移動させるガントリー型の走査部30を有している。ステージ16には、複数のリフトピンを昇降移動させて基板Gのローディング/アンローディングを行うリフトピン機構(図示せず)等も備わっている。
FIG. 2 shows a specific configuration example of the
走査部30は、スリットノズル10を水平に支持する門型の支持体32と、この支持体32をX方向で双方向に直進移動させる走査駆動部34とを有している。この走査駆動部34は、たとえばガイド付きのリニアモータ機構またはボールねじ機構で構成されてよい。支持体32とスリットノズル10とを接続するジョイント部36には、スリットノズル10の高さ位置を変更または調節するためのガイド付きの昇降機構(図示せず)が設けられている。スリットノズル10の高さ位置を調節することで、スリットノズル10の下端面または吐出口10aとステージ16上の基板Gの表面との間の距離間隔またはギャップ間隔を任意に設定または調整することができる。
The
塗布処理中は、制御部20の制御の下で薬液供給部12および走査機構14の連携による塗布走査が行われる。すなわち、図2に示すように、基板Gを載置しているステージ16の上で、スリットノズル10がその吐出口10aより薬液をカーテン状に吐出しながら走査方向(X方向)に一定速度で移動することにより、基板G上に絨毯が敷かれるように薬液の塗布膜RMが一面に形成される。その際、基板G上に薬液が塗布された直後から薬液に含まれる溶剤の蒸発つまり塗布膜RMの乾燥が始まる。この塗布装置では、塗布走査の開始前、開始後あるいは終了直後に、制御部20の制御の下で溶剤雰囲気生成部18が作動して、ステージ16上の基板Gの周囲で溶剤蒸気の雰囲気が生成されるようになっている。
During the coating process, coating scanning is performed under the control of the
図3に、一実施例における溶剤雰囲気生成部18の構成を示す。溶剤吸放湿部24は、吸湿性と放湿性とを有する任意の材質(好ましくは多孔質体)からなり、その上面の全部(または一部)を露出させて基板Gを取り囲むようにステージ16に設置されている。溶剤供給部28は、溶剤を貯留する溶剤容器36と溶剤吸放湿部24とを結ぶ溶剤供給ライン26上に、送液用のポンプ38、レギュレータ40、開閉弁42、一次マニホールド(MH1)44および二次マニホールド(MH2)46を設けている。
In FIG. 3, the structure of the solvent atmosphere production |
溶剤容器36は、密閉状態で溶剤を貯留し、液面の上の空間にたとえばN2ガスを充填するのが好ましい。ポンプ38および開閉弁42は、溶剤容器36より溶剤吸放湿部24に溶剤を供給する時にそれぞれ作動状態およびオン状態になる。レギュレータ40は、溶剤供給ライン26上で溶剤の供給流量または圧力を制御するために用いられる。ポンプ38により溶剤容器36から汲み出された溶剤は、レギュレータ40およびオン状態の開閉弁42を通って一次マニホールド(MH1)44に送られる。一次マニホールド(MH1)44は、ポンプ38から受け取った溶剤を、周回方向で一列に並んで溶剤吸放湿部24の下面に結合または近接している複数の二次マニホールド(MH2)46に分配する。各々の二次マニホールド(MH2)46は、溶剤吸放湿部24と対向する面(上面)に一定間隔で多数の溶剤出口(図示せず)を有しており、一次マニホールド(MH1)44から受け取った溶剤の圧力を周回方向で均して、それら多数の溶剤出口より溶剤を溶剤吸放湿部24に送り込むようになっている。
The
溶剤吸放湿部24は、二次マニホールド(MH2)46より送り込まれた溶剤を吸収して一時的に保持し、その露出した上面から溶剤を大気中に蒸発(揮発)させる。こうして、溶剤吸放湿部24の直上つまり基板Gの周囲に溶剤蒸気の雰囲気が形成される。
The solvent absorption and
したがって、図4Aに示すように、塗布処理により基板G上に形成された塗布膜RMの各部から溶剤が蒸発する時に、塗布膜RMの周縁部はその周囲(それと隣接する溶剤吸放湿部24の直上およびその付近)で立ち込める溶剤の蒸気に晒され、塗布膜RMの周縁部から溶剤の蒸発する速度が局所的に抑制される。これにより、液相状態の塗布膜RM内で中心部から周縁部への液の流れが発生し難くなり、中心部よりも周縁部で溶質の濃度が高くなることや固形分量が多くなることもなくなり、あるいはその度合いが大幅に低減する。つまり、塗布膜RMの額縁(コーヒーステイン)現象が抑制される。その結果、乾燥した後の塗布膜RMにおいては、図4Bに示すように、周縁部が盛り上がらず、膜厚の均一性が改善される。
Therefore, as shown in FIG. 4A, when the solvent evaporates from each part of the coating film RM formed on the substrate G by the coating process, the periphery of the coating film RM is the periphery (the solvent absorption /
なお、上記のように溶剤雰囲気生成部18を用いて塗布膜RMを乾燥させる工程は、塗布薬液に含有される溶剤の一定の割合(たとえば15%〜30%)が蒸発した段階までで十分である。通常は、上記のような額縁発生抑制処理の後に、プリベーク装置(図示せず)において基板Gに100℃〜180℃の加熱温度でプリベーク処理が施され、塗布膜RMに残存していた溶媒の大部分が取り除かれる。そして、最後に焼成装置の加熱炉の中で基板Gが高温(たとえば300℃〜400℃)に加熱されることにより、塗布膜RMが焼き締められて機能性膜に仕上げられる。
Note that the step of drying the coating film RM using the solvent
その際、プリベーク装置に搬入された基板G上の塗布膜RMは前工程の額縁発生抑制処理によってその周縁部付近が生乾きまたは半乾きの状態になっているので、プリベーク処理中に塗布膜RM内で中心部から周縁部へ液の流れが起こることはなく、したがって額縁現象が発生することはなく、塗布膜RMの平坦性が維持される。同様に、焼成装置によって基板G上の塗布膜RMが焼き締められる時も、額縁現象が発生することはなく、塗布膜RMまたは機能性膜の平坦性が維持される。 At that time, the coating film RM on the substrate G carried into the pre-baking apparatus is in a dry or semi-dry state in the vicinity of the peripheral edge by the frame generation suppression process in the previous process. Thus, the liquid does not flow from the central portion to the peripheral portion, so that the frame phenomenon does not occur and the flatness of the coating film RM is maintained. Similarly, when the coating film RM on the substrate G is baked by the baking apparatus, the frame phenomenon does not occur, and the flatness of the coating film RM or the functional film is maintained.
ところで、本発明の上記のような作用効果に類似する現象が、身の回りでも簡単な実験によって確認できる。たとえば、図5Aに示すように、平坦な板または台の上に溶液を垂らして、"C"形状の塗布膜RM2の中に"●“形状の塗布膜RM1が約半分入るように両塗布膜RM1,RM2を略同時に形成し、そのまま大気中に放置して自然乾燥させる。そうすると、図5B(図5AのI−I線断面図)に示すように、塗布膜RM1の塗布膜RM2に隣接していない外側の周縁部aでは、額縁現象が顕に発現し、膜厚が大きく盛り上がる。一方、図5C(図5AのII−II線断面図)に示すように、塗布膜RM1および塗布膜RM2の互いに隣接する内側の周縁部b,cでは、額縁現象の発現する度合いが弱く、膜厚の盛り上がりが小さい。また、塗布膜RM2の塗布膜RM1に隣接していない外側の周縁部dでは、やはり額縁現象が顕に発現し、膜厚が大きく盛り上がる。 By the way, a phenomenon similar to the above-described operation and effect of the present invention can be confirmed by simple experiments even around us. For example, as shown in FIG. 5A, the solution is dropped on a flat plate or table, and both of the “C” -shaped coating film RM 2 are placed in about half of the “●” -shaped coating film RM 1. The coating films RM 1 and RM 2 are formed almost simultaneously and left in the atmosphere as they are to be naturally dried. Then, as shown in FIG. 5B (a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG. 5A), the frame phenomenon is clearly manifested in the outer peripheral edge a that is not adjacent to the coating film RM 2 of the coating film RM 1. Thickness rises greatly. On the other hand, as shown in FIG. 5C (II-II line sectional view of FIG. 5A), the inner side of the peripheral portion b of adjacent coating film RM 1 and the coating film RM 2, in c, weak degree of expression of frame phenomenon The film thickness is small. In addition, in the outer peripheral edge portion d of the coating film RM 2 that is not adjacent to the coating film RM 1 , the frame phenomenon is clearly manifested and the film thickness is greatly increased.
この実施形態においては、上記の例で塗布膜RM1の内側周縁部bがそれと近接する塗布膜RM2の内側周縁部cから立ち込める溶剤蒸気の影響を受けるのと同様に、塗布膜RMの周縁部がそれと近接する溶剤吸放湿部24から立ち込める溶剤蒸気の影響を受け、額縁現象の発現が抑制される。しかも、この実施形態の溶剤雰囲気生成部18においては、溶剤吸放湿部24に供給する溶媒の流量を調節することにより、溶剤吸放湿部24における溶剤蒸気の生成レートを任意に制御することが可能であり、塗布膜RMの周縁部に対する溶剤吸放湿部24の作用効果つまり蒸発抑制効果を任意に強めることができる。これによって、額縁現象の発現を効果的かつ十全に抑制することができる。
In this embodiment, the peripheral edge of the coating film RM is affected in the same way as the inner peripheral edge b of the coating film RM 1 is affected by the solvent vapor entering from the inner peripheral edge c of the coating film RM 2 adjacent thereto. The influence of the solvent vapor entering the part from the solvent absorption and
溶剤雰囲気生成部18の好ましい一変形例として、図6Aに示すように、ステージ16上で溶剤吸放湿部24の高さ位置を切換可能または調整可能に構成することもできる。図示の構成例では、たとえばシリンダ等を有する昇降駆動部50の昇降駆動軸52を中空にしてこれを溶剤吸放湿部24または二次マニホールド(MH2)46に物理的に結合するとともに、一次マニホールド(MH1)44と二次マニホールド(MH2)46とを結ぶ溶媒供給ライン26を昇降駆動軸52の中に通している。このような昇降機構を備えることにより、図6Bに拡大して示すように、溶剤吸放湿部24の上面を基板G上の塗布膜RMの上面に揃えることも可能であり、あるいは溶剤吸放湿部24の上面を基板G上の塗布膜RMの上面より任意に高くする(あるいは任意に低くする)ことも可能である。また、乾燥の進行に伴って塗布膜RMの膜厚が次第に減少するのに合わせて、溶剤吸放湿部24の高さ位置を徐々に下げることも可能である。
As a preferred modification of the solvent
溶剤吸放湿部24の形状、特にその上面の形状は平坦面に限定されず、たとえば図7Aおよび図7Bに示すような傾斜面や、図示省略するが湾曲形状(たとえば凸面形状等)に設計することもできる。また、この実施形態では、溶剤吸放湿部24の下面に結合している二次マニホールド(MH2)46が基板G上の塗布膜RMに対して側壁を形成している。このような側壁が基板Gの周囲に存在することにより、塗布膜RMないし基板Gの端部と溶剤吸放湿部24との間の隙間にダウンフローの空気流が入ってこない。これにより、塗布膜RMの周縁部が雰囲気的に溶剤吸放湿部24と繋がる効果、つまり溶剤の蒸発に関しては見掛け上周縁部でなく中心部に組み込まれる効果が安定確実に保証される。
The shape of the solvent absorption and
また、図8に示すように、周回方向において溶剤吸放湿部24を複数の区間24A,(24BL,24BR),(24CL,24CR),・・・(24EL,24ER),24Fに分割して,各区間への溶剤の供給を独立に制御することもできる。この場合は、溶剤吸放湿部24の分割に対応させて、二次マニホールド(MH2)46においても周回方向で複数の区間46A,(46BL,46BR),(46CL,46CR),・・・(46EL,46ER),46Fに分割し、一次マニホールド(MH1)44と二次マニホールド(MH2)46とを結ぶ各分岐管に開閉弁54を設けるのが好ましい。このように溶剤吸放湿部24を複数の区間に分割する構成によれば、たとえば塗布処理中に基板G上に形成される塗布膜RMの進展に応じて塗布走査の上流側から順に各区間における溶剤蒸発雰囲気の生成を開始することが可能である。たとえば、薬液に使用される溶剤の揮発性が非常に高い場合に、この方式は好適に使える。
In addition, as shown in FIG. 8, the solvent absorption and
また、たとえば基板上の矩形の領域に薬液を塗布する場合は、塗布した領域の角部では、当該塗布領域の他の周縁部と較べて溶剤の揮発速度が異なる場合がある。その場合は、揮発速度の差に応じて角部と他の周縁部とで供給する溶剤の量を異ならせることも可能である。 For example, when a chemical solution is applied to a rectangular region on the substrate, the solvent volatilization rate may be different at the corners of the applied region as compared to other peripheral portions of the application region. In that case, it is also possible to vary the amount of solvent supplied between the corner portion and the other peripheral portion according to the difference in volatilization rate.
上述した溶剤吸放湿部24の溶剤供給部28では、ポンプ38により溶剤容器36から汲み上げる溶剤を、ステージ16回りに設けられた一次マニホールド(MH1)44および二次マニホールド(MH2)46を介してステージ16の溶剤吸放湿部24に供給するようにしている。溶剤供給部28の別の実施例として、図9Aおよび図9Bに示すように、ポンプ38により溶剤容器36から汲み上げる溶剤を走査機構14の可動支持体32(図2)に取り付けられる1つまたは複数の溶剤供給ノズル56,58を介して上方から溶剤吸放湿部24に供給する方式も可能である。
In the
図9Aおよび図9Bの構成例において、第1の溶剤供給ノズル56は、たとえば長尺型またはパイプ型のノズルからなり、スリットノズル10と並んで走査方向の横隣に設けられ、塗布走査の開始直前および終了直後に溶剤吸放湿部24の前端区間24Fおよび後端区間24Bに向けて溶剤を帯状に吐出(供給)する。一方、第2の溶剤供給ノズル58はたとえばガン型ノズルからなり、スリットノズル10の左右両側に設けられ、塗布走査中に溶剤吸放湿部24の左右両側区間24L,24Rに向けて溶剤を糸状に吐出(供給)する。
In the configuration example of FIGS. 9A and 9B, the first
溶剤供給部28は、ポンプ38あるいはレギュレータ40からノズル56,58へ至る溶剤供給ライン26A,26Bの途中にそれぞれ開閉弁42A,42Bを設けている。ノズル56より溶剤吸放湿部24の前端区間24Fまたは後端区間24Bに溶剤を供給する時は開閉弁42Aがオンになり、ノズル58より溶剤吸放湿部24の左右両側区間24L,24Rに溶剤を供給する時は開閉弁42Bがオンになる。
The
この構成例においては、ステージ16回りに一次マニホールド(MH1)44や二次マニホールド(MH2)46を取り付ける必要がなくなる。また、塗布処理中に基板G上に形成される塗布膜RMの進展に応じて塗布走査の上流側から順に各区間における溶剤蒸発雰囲気の生成を開始することができる。
[他の実施形態または変形例]
In this configuration example, it is not necessary to attach the primary manifold (MH 1 ) 44 and the secondary manifold (MH 2 ) 46 around the
[Other Embodiments or Modifications]
上述した実施形態では、塗布装置に塗布処理部(スリットノズル10、薬液供給部12、走査機構14等)と一緒に溶剤雰囲気生成部18を搭載している。しかし、塗布処理部を備えずに溶剤雰囲気生成部18を搭載して額縁発生を抑制する機能に特化したユニットつまり額縁発生抑制装置も、本発明の一態様として可能である。
In the above-described embodiment, the solvent
図10Aおよび図10Bに、一実施形態における額縁発生抑制装置の要部の構成を示す。この額縁発生抑制装置は、ドラム形状のステージ60を使用し、ステージ60の上面において円形の基板たとえば半導体ウエハWを載置する領域の周囲に溶剤吸放湿部24を円環状に設けている。この溶剤吸放湿部24は、溶剤供給ライン26を介して溶剤供給部28に接続されている。ステージ60の上面には、リフトピン機構のリフトピン(図示せず)が出没する複数個の穴62が形成されている(図10A)。
FIG. 10A and FIG. 10B show a configuration of a main part of the frame generation suppressing device in one embodiment. This frame generation suppressing device uses a drum-shaped
半導体ウエハWは、この塗布膜平坦化装置の近くでたとえばスピン方式の塗布装置(図示せず)により薬液を一面に塗布されると、直ちに外部搬送ロボット(図示せず)およびリフトピン機構によってステージ60の上面に載置される(図10B)。そして、上記実施形態と同様に、制御部20の制御の下で溶剤雰囲気生成部18が作動する。これにより、半導体ウエハW上の塗布膜RMの各部から溶剤が蒸発する時に、塗布膜RMの周縁部がそれと隣接する溶剤吸放湿部24の直上およびその付近で立ち込める溶剤の蒸気に晒され、これによって塗布膜RMの周縁部での溶剤の蒸発が局所的に抑制され、ひいては塗布膜RMの額縁現象が抑制される。その結果、乾燥後の半導体ウエハW上の塗布膜RMにおいては、周縁部が盛り上がらず、膜厚の均一性が改善される。
When a chemical solution is applied to one surface of the semiconductor wafer W near the coating film flattening device, for example, by a spin coating device (not shown), the
図11Aおよび図11Bに、別の実施形態における額縁発生抑制装置の要部の構成を示す。この額縁発生抑制装置は、XY走査機構64によりステージ60の上で二次元方向(X方向/Y方向)に移動できるガン型ノズル66を有し、ポンプ38により溶剤容器36(図3)から汲み上げる溶剤をノズル66を介して上方からステージ上の溶剤吸放湿部24に供給するようにしている。
FIG. 11A and FIG. 11B show a configuration of a main part of a frame generation suppressing device according to another embodiment. This frame generation suppressing device has a gun-
XY走査機構64においては、X方向に延びる一対のXガイドレール68,68がステージ60の左右両側に配置され、ステージ60の上方を横断してY方向に延びる1本のXガイドレール70がたとえば電気モータを有するY方向駆動部72によりXガイドレール68,68上でX方向に移動可能となっている。さらに、Yガイドレール70にはY方向にたとえば自走式または外部駆動式で移動できるキャリッジ(搬送体)74が搭載されており、このキャリッジ74にガン型ノズル66が取り付けられている。X方向駆動部72によるX方向の移動とキャリッジ74によるY方向の移動との組み合わせにより、ステージ60上方のXY面上でガン型ノズル66を任意の2点間で、あるいは任意の直線または曲線ルートで移動させることができる。
In the
この額縁発生抑制装置では、図11Aに示すように、塗布処理済みの半導体ウエハWがステージ60上にローディングされる直前に、XY走査機構64および溶剤供給部28が連携動作して、ノズル66が溶剤を真下の溶剤吸放湿部24に向けて吐出しながら溶剤吸放湿部24の上を一周する。溶剤吸放湿部24は、ノズル66より供給された溶剤を吸収して一時的に保持し、その露出した上面から溶剤を大気中に蒸発(揮発)させる。こうして、溶剤吸放湿部24の直上つまり基板Gの周囲に溶剤蒸気の雰囲気が形成される。
In this frame generation suppressing device, as shown in FIG. 11A, immediately before the coated semiconductor wafer W is loaded onto the
そして、図11Bに示すように、塗布処理を受けた直後の半導体ウエハWがステージ60にローディングされると、半導体ウエハW上の塗布膜RMの各部から溶剤が蒸発する一方で、塗布膜RMの周縁部がそれと隣接する溶剤吸放湿部24の直上で立ち込める溶剤の蒸気に晒され、これによって塗布膜RMの周縁部からの溶剤の蒸発が局所的に抑制され、ひいては塗布膜RMの額縁現象が抑制される。その結果、乾燥後の半導体ウエハW上の塗布膜RMにおいては、周縁部が盛り上がらず、膜厚の均一性が改善される。
Then, as shown in FIG. 11B, when the semiconductor wafer W immediately after receiving the coating process is loaded onto the
本発明によれば、基板上に塗布膜が形成された直後からその塗布膜が半ば乾燥または大方乾燥するまでの間に、該基板に所定の処理を施す任意の処理装置あるいは該基板を搬送する任意の搬送装置に上記のような溶剤雰囲気生成部18を組み込むことができる。
According to the present invention, any processing apparatus that performs a predetermined process on the substrate or the substrate is transported immediately after the coating film is formed on the substrate and until the coating film is half-dried or mostly dried. The solvent
たとえば、図12に示すように、塗布処理の直後に基板上の塗布膜を減圧下で乾燥させるための減圧乾燥装置に溶剤雰囲気生成部18を組み込むことができる。この減圧乾燥装置は、上面が開口しているトレーまたは底浅容器型の下部チャンバ80と、この下部チャンバ80の上面に気密に密着または嵌合可能に構成された蓋状の上部チャンバ(図示せず)とを有している。下部チャンバ80はたとえば四角形に作られ、中心部には基板Gを水平に載置して支持するためのステージ82が配設され、底面の四隅には排気口84が設けられている。各排気口84は排気管86を介して真空ポンプ(図示せず)に通じている。下部チャンバ80に上部チャンバを被せた状態で、両チャンバ内の密閉された処理空間を該真空ポンプにより所定の真空度まで減圧できるようになっている。
For example, as shown in FIG. 12, a solvent
この減圧乾燥装置は、ステージ82の矩形の基板(図示せず)を載置する領域の周囲に四辺形の溶剤吸放湿部24を設けている。この溶剤吸放湿部24は、溶剤供給ライン26を介して溶剤供給部28(図12では図示せず)に接続されている。
This vacuum drying apparatus is provided with a quadrilateral solvent absorption /
この減圧乾燥装置においては、塗布装置(図示せず)で塗布処理を受けた直後の基板Gがステージ82にローディングされると、下部チャンバ80に上部チャンバが気密に被せられ、真空ポンプにより室内が所定の真空度まで減圧される。そして、この減圧下での乾燥処理中に溶剤雰囲気生成部18も作動する。これにより、減圧空間内で基板G上の塗布膜RMの各部から溶剤が蒸発する時に、塗布膜RMの周縁部がそれと隣接する溶剤吸放湿部24の直上およびその付近で立ち込める溶剤の蒸気に晒され、これによって塗布膜RMの周縁部からの溶剤の蒸発が局所的に抑制され、ひいては塗布膜RMの額縁現象が抑制される。その結果、減圧乾燥終了後の基板G上の塗布膜RMにおいては、周縁部が盛り上がらず、膜厚の均一性が改善される。
In this vacuum drying apparatus, when the substrate G immediately after being subjected to a coating process by a coating apparatus (not shown) is loaded onto the
また、図13に示すように、搬送装置に溶剤雰囲気生成部18を組み込むことも可能である。この搬送装置は、塗布処理直後の基板Gを載置してコロ搬送路90上を移動するパレット92に溶剤雰囲気生成部18を搭載している。すなわち、パレット90の基板Gを載置する領域の周囲に溶剤吸放湿部24を設けている。パレット90の基板載置面には、基板Gを吸着固定するためのバキューム溝(図示せず)が形成されている。
Moreover, as shown in FIG. 13, it is also possible to incorporate the solvent atmosphere production |
この搬送装置において、溶剤吸放湿部24に溶剤を供給するには、図11Aに示すようなXY走査機構64およびガン型ノズル66を好適に用いることができる。したがって、この搬送装置においても、パレット92がコロ搬送路90上を移動する間に、基板G上の塗布膜RMの各部から溶剤が蒸発する時に、塗布膜RMの周縁部がそれと隣接する溶剤吸放湿部24の直上で立ち込める溶剤の蒸気に晒され、これによって塗布膜RMの周縁部から溶剤の蒸発が局所的に抑制され、ひいては塗布膜RMの額縁現象が抑制される。
In this transport apparatus, an
10 スリットノズル
12 薬液供給部
14,64 走査機構
16,60 ステージ
18 溶剤雰囲気生成部
20 制御部
24 溶剤吸放湿部
26 溶剤供給ライン
28 溶剤供給部
38 ポンプ
44 一次マニホールド
46 二次マニホールド
50 昇降駆動部
56,58 溶剤供給ノズル
DESCRIPTION OF
26
Claims (16)
前記基板を支持する支持部と、
前記支持部に支持される前記基板の外周を囲むように設けられ、前記基板上で前記塗布膜が乾燥する時に、前記基板の周囲で溶剤蒸気の雰囲気を生成する溶剤雰囲気生成部と
を有する額縁発生抑制装置。 A frame generation suppressing device that performs a process for suppressing a frame phenomenon in which a peripheral portion of the coating film of a chemical solution formed on a substrate is raised in the process of drying,
A support for supporting the substrate;
A frame having a solvent atmosphere generating section that is provided so as to surround an outer periphery of the substrate supported by the support section and generates an atmosphere of a solvent vapor around the substrate when the coating film is dried on the substrate. Occurrence suppression device.
前記溶剤吸放湿部は、前記ステージの前記基板を載置する領域の周囲に設けられる、請求項2〜8のいずれか一項に記載の額縁発生抑制装置。 The support part has a stage having a larger area than the substrate,
The frame generation suppressing device according to any one of claims 2 to 8, wherein the solvent absorption / desorption unit is provided around a region of the stage on which the substrate is placed.
前記塗布膜が形成された前記基板を支持する支持部と、
前記支持部に支持される前記基板の外周を囲むように設けられ、前記基板上で前記塗布膜が乾燥する時に、前記基板の周囲で溶剤蒸気の雰囲気を生成する溶剤雰囲気生成部と
を有する塗布装置。 An application part for applying a chemical solution on the substrate to form a coating film;
A support portion for supporting the substrate on which the coating film is formed;
A solvent atmosphere generation unit that is provided so as to surround an outer periphery of the substrate supported by the support unit, and generates a solvent vapor atmosphere around the substrate when the coating film is dried on the substrate; apparatus.
前記塗布膜が形成された前記基板を支持部によって支持し、前記支持部によって支持されている前記基板上で前記塗布膜が乾燥する時に、前記基板の周囲で溶剤蒸気の雰囲気を生成する乾燥工程と
を有する塗布方法。 An application process of applying a chemical solution on the substrate to form a coating film;
A drying step of supporting the substrate on which the coating film is formed by a support unit, and generating an atmosphere of solvent vapor around the substrate when the coating film is dried on the substrate supported by the support unit. And a coating method comprising:
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