CN1184667C - 成膜方法和成膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了成膜方法和成膜装置，液状膜形成部分由保护膜滴液喷嘴(102)和使该保护膜滴液喷嘴(102)沿y方向移动的喷嘴移动机构以及设置在直径200mm的被处理基板(110)上的使被处理基板(110)沿x方向移动的被处理基板移动台构成。液状膜干燥部分由吸嘴(101)和与吸嘴(101)相连的真空泵(103)构成。另外，被处理基板移动台也是构成液状膜干燥部分的一部分。利用上述成膜方法及装置，可以抑制涂膜的膜厚不均现象，缩短形成涂膜所需的时间。

Description

成膜方法和成膜装置

技术领域

本发明涉及半导体(单晶片工艺(ウエハエ程)、曝光用掩膜制备工艺)、液晶设备制备技术中制作涂膜中使用的成膜方法和成膜装置。

背景技术

在石印术工艺中以前一直使用的旋转涂布法，由于是将滴到基板上的液体大部分排出基板以外，用残留的百分之几成膜，使用的药液浪费大，由于排出的药液很多，对环境也会产生恶劣的影响。另外，在方形基板或300mm以上的大口径圆形基板上，在基板外周部分会产生湍流，产生在这些部分膜厚不均匀的问题。

作为不浪费药液在基板上全面均一涂布的方法，特开平2-220428号公报中记载了通过配置成一列的多个喷嘴滴下保护膜(resist)，从其后方对液体成膜面吹气得到均一膜的方法。另外，特开平6-151295号公报中记载了在棒上设置多个喷雾口，通过其将保护膜滴到基板上得到均一膜的技术。另外，特开平7-321001号公报中，记载了使用喷淋头(该喷淋头上有多个为喷雾保护膜形成的喷出孔)与基板相对移动进行涂布的方法。

在上述所有涂布装置中，都是将多个滴液或喷雾喷嘴横向配置在一列上，使其沿基板表面扫描得到均一膜。另外，除了这些使用具有多个喷嘴的装置的涂布方法之外，还有使用喷出一柱液体的喷嘴，在被处理基板上扫描形成液膜的方法。

用这些方法制成的涂膜，会产生从涂布开始侧到涂布终了侧膜厚分布的问题。这是因为药液滴下后到干燥处理时的待机时间在涂布开始部和涂布终了部太长(药液的干燥状态)。另外，到目前为止，液状膜形成工艺和干燥工艺都是分别独立地进行的，因此，到最终形成涂膜需要花费很多时间。

发明内容

如上所述，如果在被处理基板上扫描喷嘴形成液状膜后进行干燥处理，则会产生从涂布开始部到涂布终了部的膜厚分布问题。另外，还存在形成最终的涂膜时花费很多时间的问题。

本发明的目的是提供在抑制涂膜发生膜厚分布的同时、缩短涂膜形成时间的成膜方法和成膜装置。

本发明为达到上述目的，具有以下构成。

(1)本发明的成膜方法，包括液状膜形成工艺和干燥工艺，其中的液状膜形成工艺是与被处理基板相对，在基板上调整位置，从滴液喷嘴滴下在溶剂中添加了固形成分的药液，使前述滴液喷嘴和前述被处理基板与被处理基板主面成平行方向相对移动，在前述被处理基板整个面上形成液状膜的工艺，其中的干燥工艺是为了除去前述液状膜中的溶剂形成涂膜的工艺，其中，前述干燥工艺的进行是在前述被处理基板上与该液状膜表面不接触的距离配置吸嘴，使该吸嘴相对于该被处理基板与被处理基板主面成平行方向相对移动，同时前述吸嘴正下方的溶剂氛围气从该吸嘴的吸气口被吸走。

本发明优选的实施方案如下所述。

前述被处理基板上的液状膜平坦化后，且在前述被处理基板上全面地形成液状膜之前，一边进行前述液状膜形成工艺，一边进行前述干燥工艺。

通过使该被处理基板与前述吸嘴相对移动，数次反复进行对前述被处理基板整个面的干燥处理。

根据前次干燥处理后的前述液状膜的干燥状态，改变下一次干燥处理中前述吸嘴与该液状膜表面之间的距离。

前述干燥工艺是使用与外部气流供给装置相连的供气嘴，对通过前述吸嘴的吸气口吸走溶剂氛围气的被处理基板上的液状膜供给气流。

从相对于前述被处理基板的前述吸嘴的相对移动方向的前方，向被处理基板上的液状膜供给气流。

成膜装置，其特征在于具备下列部件，与前述被处理基板相对配置的供给药液的滴液喷嘴，和与前述被处理基板相对配置，吸走通过从前述滴液喷嘴供给药液在前述被处理基板上形成的液状膜上的溶剂氛围气的吸嘴，和使前述被处理基板与前述滴液喷嘴相对移动的第1移动部，和使前述被处理基板与吸嘴相对移动的第2移动部。

本发明的优选实施方案如下所述。

进一步具备与前述吸嘴一体成形，对前述被处理基板上的液状膜供给气流的供气嘴。

前述吸嘴的吸气口纵向的长度为前述被处理基板以上。

本发明通过以上构成，具有以下的作用、效果。

可取消扫描涂布造成的液状膜形成时间差进行干燥处理，另外，可同时进行液状膜形成和干燥，使涂布工艺的短时化成为可能。这时，可根据平坦化时间进行液状膜的干燥工艺。

通过在对液状膜供给气流的同时进行干燥可使干燥效率提高。另外，通过调整气流的流动可达到涂膜的均一化。

通过数次反复进行干燥处理，可使液状膜慢慢干燥，可防止液状膜中的固形成分被吸引，达到膜厚均一性。另外，根据液状膜的干燥状态，在最合适的距离进行各次扫描，可提高干燥效率和膜厚均一性。

附图的简要说明

【图1】

第1实施方案中涉及的成膜装置的简要构成示意图。

【图2】

第1实施方案中涉及的成膜装置的变形例的简要构成示意图。

【图3】

第2实施方案中涉及的成膜方法说明图。

【图4】

第3实施方案中涉及的成膜方法说明图。

【图5】

第4实施方案中涉及的成膜方法说明图。

【图6】

第5实施方案中涉及的成膜装置的液状膜干燥用喷嘴的变形例的简要构成示意图。

【图7】

第5实施方案中涉及的成膜装置的简要构成示意图。

发明实施的方案

下面参照附图对本发明的实施方案进行说明。

[第1实施方案]

图1是本发明第1实施方案中成膜装置的简要构成示意图。图1(a)是成膜装置的平面图，图1(b)是剖视图。该成膜装置可同时进行液状膜形成工艺和干燥工艺。

首先对成膜装置中进行液状膜形成的构造进行说明。如图1(a)，(b)所示，由保护膜滴液喷嘴102和使该保护膜滴液喷嘴102沿y方向(纸面横方向)移动的喷嘴移动机构(图中未示出)和直径200mm的被处理基板110设置的，使被处理基板110沿x方向移动的被处理基板移动台(图中未示出)构成。

接着，对进行干燥工艺的装置构成进行说明。如图1所示，由吸嘴101和与吸嘴101连接的真空泵103构成。另外，作为在液状膜形成工艺中使用的，已被说明的被处理基板移动台也是干燥工艺装置构成的一部分。

吸嘴101的吸气口101a的形状是2×220mm，吸气口101a的纵向长度(220mm)为被处理基板110的直径(200mm)以上。吸嘴101的吸气口101a的纵向与被处理基板的移动方向正交配置。由于吸气口101a的纵向长度为被处理基板的直径以上，吸气口101a的纵向与被处理基板的移动方向正交配置，所以伴随着被处理基板110的移动，被处理基板110可被吸嘴101全面扫描。

吸嘴101与保护膜滴液喷嘴102距离一定距离配置，以使滴下的液状膜111平坦化后再进行吸引。这次使用的保护膜滴下后约30秒形成平坦的液状膜。由于被处理基板30秒移动48mm，因此使保护膜滴液喷嘴102与吸嘴101相距50mm配置。另外，吸嘴101与被处理基板110表面的距离应为与液状膜111不接触的1mm。

下面，对使用该成膜装置的液状膜形成和干燥工艺进行说明。首先，对液状膜的形成进行说明。将保护膜滴液喷嘴102在被处理基板110上沿y方向以1米/秒的速度往复运动。如果保护膜滴液喷嘴102移到被处理基板110以外，可通过被处理基板移动台将被处理基板110顺次沿x方向移动。从被处理基板110的+x侧(涂布开始位置)到-x侧(涂布终了位置)，使用化学增幅型DUV(Deep Ultra-Violet)保护膜(商品名：M20G、JSR制)以线状(一笔画的形状)顺次滴下，在基板上形成40μm厚的液状膜111。

下面，对干燥进行说明。从滴液开始后经过30秒，通过离滴下的液状膜111变得平坦的部分有一定距离的位置配置的吸嘴101开始对被处理基板110进行干燥。通过吸嘴101将液状膜111上的溶剂氛围气吸走，形成保护膜(涂膜)112。

由于预先将保护膜滴液喷嘴102与吸嘴101保持一定的配置间隔，伴随着被处理基板110的移动，在被处理基板面内可同时进行液状膜形成工艺和溶剂干燥工艺。

按照该实施方案，滴下的药液平坦化后立即进行干燥工艺，可缩短最终保护膜的形成时间。另外，从滴下药液开始到进行干燥的待机时间，不依赖于滴下位置，几乎是一定的，因此，从涂布开始侧到涂布终了侧不发生膜厚分布。

本实施方案的成膜方法中，吸嘴的尺寸、吸嘴与被处理基板表面的距离、吸嘴101与保护膜滴液喷嘴102之间的配置间隔、保护膜滴液喷嘴102的速度分别为但并不限于2×220mm、1mm、50mm、1米/秒。另外，作为液状膜形成方法，不限于本方法，可以使用狭缝型保护膜喷嘴，可以进行弯液面涂布。另外，本方法中液状膜形成工艺和干燥工艺在基板面内同时进行，但也可以分别单独进行。这里使用的药液，可根据工艺适当改变。

另外，本实施方案是使用宽度比被处理基板大的狭缝型吸嘴在一个方向进行操作，如图2所示，也可使用比被处理基板小的吸嘴，与保护膜滴下时一样，将吸嘴进行往复扫描的同时，从滴液开始侧到终了侧移动被处理基板进行干燥。

[第2实施方案]

本实施方案的装置构成与第1实施方案中说明的图1所示装置相同，因此省略装置说明。就干燥工艺进行说明。

首先，与第1实施方案相同，向被处理基板110上滴下药液，开始形成液状膜111。

伴随着被处理基板110的移动，与真空泵103相连的吸嘴101的吸气口对被处理基板110上的液状膜111上的溶剂氛围气进行吸引，开始第1干燥处理。

即使吸嘴101通过液状膜111整个面后，从+x侧(涂布开始侧)到-x侧(涂布终了侧)，液状膜111中的溶剂残留的仍很多，液状膜111的厚度为10μm(图3(a))。

作为第2干燥处理，再次从+x侧(涂布开始侧)到-x侧(涂布终了侧)，顺次吸引液状膜111上的溶剂氛围气，进行第2干燥处理。第2干燥处理后的液状膜111厚度变为5μm。该干燥处理共计反复操作8次，液状膜111中的溶剂被完全干燥，最终形成300nm的均一保护膜112(图3(b))。

按照本实施方案，通过反复数次进行干燥处理，液状膜111被慢慢干燥，防止了液状膜111中的固形成分被吸引，可保证膜厚的均一性。

本实施方案的成膜方法中，吸嘴101的尺寸、吸嘴101与被处理基板110表面之间的距离、保护膜滴液喷嘴的速度分别为但并不限于2×220mm、2mm、1m/秒。另外，作为液状膜形成方法，并不限于本方法，可使用狭缝型的保护膜吐出喷嘴，可以进行弯液面涂布。另外，在本方法中，用吸嘴101的扫描不限于进行5次。这里使用的药液，可根据工艺适当改变。

本实施方案是将第1干燥处理与液膜形成同时进行的，但不限于此，也可在基板全面形成液膜后开始进行干燥处理。

[第3实施方案]

本实施方案的装置构成与第1实施方案中说明的图1所示装置相同，因此省略装置说明。就干燥工艺进行说明。

首先，与第1实施方案相同，向被处理基板110上滴下药液，开始形成液状膜111。但是，在本实施方案中，以线状(一笔画的形状)顺次滴下层间绝缘膜(LKD21：JSR制)，在基板上全面形成40μm厚的液状膜111。

伴随着被处理基板110的移动，与真空泵103相连的吸嘴101覆盖到被处理基板110上，从吸气口吸走液状膜111上的溶剂氛围气，从+x侧(涂布开始侧)到-x侧(涂布终了侧)开始第1干燥处理。即使通过液状膜111整个面后，液状膜111中的溶剂残留仍很多，液状膜111的厚度为10μm。另外，此时，液状膜厚度分布从吸引开始侧到吸引终了侧显示出变厚的倾向(图4(a))。

因此，作为第2干燥处理，从-x侧(涂布终了侧)到+x侧(涂布开始侧)逆向进行，顺次吸走液状膜111上的溶剂氛围气。第2干燥处理后的液状膜111厚度变为6μm，液状膜111厚度分布变平均平坦了。通过该反复干燥处理共计8次(4个来回)，液状膜111中的溶剂被完全干燥，最终形成500nm的均一保护膜112(图4(b))。

即，在本实施方案中，第偶数次的干燥处理中与前述被处理基板110相对的前述吸嘴101的移动路径与第奇数次的移动路径相反。

在本实施方案中，由于使用了流动性较强的药液，采用双向吸引以便不产生向吸引方向的厚度分布倾向，达到膜厚平坦化。

本实施方案的成膜方法中，吸嘴101的尺寸、吸嘴101与被处理基板110表面之间的距离、保护膜滴液喷嘴的速度、基板移动速度分别为但并不限于2×220mm、2mm、1m/秒、1.6mm/秒。另外，作为液状膜形成方法，并不限于本方法，可使用狭缝型的保护膜喷嘴，可以进行弯液面涂布。另外，在本方法中，用吸嘴101的往复扫描不限于进行8次(4个来回)。这里使用的药液，可根据工艺适当改变。

本实施方案是将第1干燥处理与液膜形成同时进行的，但不限于此，也可在基板全面形成液膜后开始进行干燥处理。

[第4实施方案]

本实施方案的装置构成与第1实施方案中说明的图1所示装置相同，因此省略装置说明。就干燥工艺进行说明。

首先，与第1实施方案相同，向洗净的被处理基板110上滴下药液，开始形成液状膜111。但是，在本实施方案中，以线状(一笔画的形状)顺次滴下层间绝缘膜(商品名：LKD21、JSR制)，在基板上全面形成40μm厚的液状膜111。

伴随着被处理基板110的移动，与真空泵103相连的吸嘴101的吸气口覆盖到被处理基板110上，吸走液状膜111上的溶剂氛围气，从+x侧(涂布开始侧)到-x侧(涂布终了侧)开始第1干燥处理。另外，这里被处理基板110表面与吸嘴101之间的距离与第1实施方案相同，为1mm。

即使通过液状膜111整个面后，液状膜111中的溶剂残留仍很多，液状膜111a的厚度为10μm(图5(a))。

因此，作为第2干燥处理，将被处理基板110表面与吸嘴101之间的距离设定为1.5mm后，从+x侧(涂布开始侧)到-x侧(涂布终了侧)，顺次吸走液状膜111上的溶剂氛围气。第2干燥处理后的液状膜111厚度变为1μm。

接着，作为第3干燥处理，将被处理基板110表面与吸嘴101之间的距离设定为1mm后，从+x侧(涂布开始侧)到-x侧(涂布终了侧)，顺次吸走液状膜111上的溶剂氛围气。通过该处理，液状膜111厚度变为500nm。

接着，作为第4干燥处理，将被处理基板110表面与吸嘴101之间的距离设定为0.5mm后，从+x侧(涂布开始侧)到-x侧(涂布终了侧)，顺次吸走液状膜111上的溶剂氛围气。通过以上4步处理，液状膜111中的溶剂被完全干燥，最终形成300nm均一的保护膜112(图5(b))。

在本实施方案中，根据液状膜111的厚度，通过将被处理基板110表面与吸嘴101之间的距离移近，提高干燥效率，形成均一性高的保护膜112。

本实施方案的成膜方法中，吸嘴101的尺寸、吸嘴101与被处理基板110表面之间的距离、基板移动速度分别为但并不限于2×220mm，2mm→1.5mm→1mm→0.5mm，1.6mm/秒。另外，作为液状膜形成方法，并不限于本方法，可使用狭缝型的保护膜吐出喷嘴，可以进行弯液面涂布。另外，在本方法中，用吸嘴101的扫描慢慢渐近的同时进行4次，但进行4次以上也可以，4次以下也可以。另外，本方法是按照一个方向进行的扫描，往复扫描也可以。这里使用的药液，可根据工艺适当改变。

本实施方案是将第1干燥处理与液膜形成同时进行的，但不限于此，也可在基板全面形成液膜后开始进行干燥处理。

[第5实施方案]

本实施方案的装置构成与第1实施方案中说明的图1所示装置基本相同，因此省略装置说明。但是，由于吸嘴101的构造不同，因此对吸嘴101的构造进行说明。

图6是本发明第5实施方案中吸嘴101的构造示意图。另外，在图6中，与图1相同的部分用同一符号表示，其说明省略。

如图6所示，与真空泵103相连的吸气口是狭缝型(2×220mm)的吸嘴101，与该吸嘴相对连接有与送风机(气流供给器)602相连的送风口为狭缝型的供气喷嘴601。另外，下面将吸嘴101与供气喷嘴合称为液状膜干燥用喷嘴600。

如图6所示，配置液状膜干燥用喷嘴600使供气喷嘴601在液状膜形成的上流侧，吸嘴101在下流侧。另外，液状膜干燥喷嘴600与被处理基板110表面的距离为与液状膜111不接触的1mm。

下面，对使用该成膜装置的液状膜111的形成和干燥工艺进行说明。对液状膜111的形成进行说明。将保护膜滴液喷嘴在被处理基板110上沿y方向以1m/秒的速度进行往复运动。如果保护膜滴液喷嘴移到被处理基板110以外，可将被处理基板110顺次沿x方向移动。从被处理基板110的+x侧(涂布开始位置)到-x侧(涂布终了位置)，使用化学增幅型DUV(Deep Ultra-Violet)保护膜(商品名：M20G、JSR制)以线状(一笔画的形状)顺次滴下，在被处理基板110上全面地形成40μm厚的液状膜111。

在被处理基板110上全面地形成液状膜111a后，将被处理基板110从涂布开始侧到涂布终了侧与前述液状膜干燥喷嘴相对进行扫描。此时，从供气喷嘴601对液状膜111b供给气流，通过用吸嘴101吸引液状膜111上的含有溶剂的该气流，通过在液状膜111上供气喷嘴601的送风口与吸嘴101的吸气口之间产生气流流动，使液状膜111中的溶剂干燥，形成厚度300nm的均一保护膜112。

在本实施方案中，通过增加气流流动，可提高干燥效率。另外，在本方法中使用具有极高流动性的药液时，通过预先供给气流控制液状膜111的干燥状态，可防止吸嘴101直接将药液吸走。

在本实施方案中，液状膜形成和干燥处理是分别独立进行的，但也可以如第1实施方案那样，以规定的时间差同时进行。另外，也可象第2～第4实施方案那样进行数次处理(单方向，往复)。另外，在本实施方案中，使用的是一侧为供气喷嘴、一侧为吸嘴101形成一体的装置，也可使用如图7(a)所示，在吸气口700a的两侧设置送风口700b，吸嘴和供气嘴成为一体的液状膜干燥用喷嘴700。另外，也可使用如图7(b)所示，在送风口700b的两侧设置吸气口700a，吸嘴和供气嘴成为一体的液状膜干燥用喷嘴700。另外，在图7中，103是真空泵，603是送风机。

本实施方案的成膜方法中，吸嘴101的尺寸，吸嘴101与被处理基板110表面之间的距离，保护膜喷嘴速度分别为但并不限于2×220mm，1mm，1m/秒。另外，作为液状膜形成方法，并不限于本方法，可使用狭缝型的保护膜喷嘴，可以进行弯液面涂布。这些成膜条件使用的药液，可根据工艺适当改变。

另外，本发明并不限于上述实施方案，在不脱离其要旨的范围内进行各种变形实施都是可能的。

发明的效果

如上所述，根据本发明，可以抑制涂膜的膜厚不均现象，缩短形成涂膜所需的时间。

Claims (11)

1、一种成膜方法，包括液状膜形成工艺和干燥工艺，其中的液状膜形成工艺是与被处理基板相对，在基板上调整位置，从滴液喷嘴滴下在溶剂中添加了固形成分的药液，使前述滴液喷嘴和前述被处理基板与被处理基板主面成平行方向相对移动，在前述被处理基板整个面上形成液状膜的工艺，其中的干燥工艺是为了除去前述液状膜中的溶剂形成涂膜的工艺，其中，前述干燥工艺的进行是在前述被处理基板上与该液状膜表面不接触的距离配置吸嘴，使该吸嘴相对于该被处理基板与被处理基板主面成平行方向相对移动，同时前述吸嘴正下方的溶剂氛围气从该吸嘴的吸气口被吸走。

2、权利要求1中记载的成膜方法，其特征在于，前述被处理基板上的液状膜平坦化后，且在前述被处理基板上全面地形成液状膜之前，一边进行前述液状膜形成工艺，一边进行前述干燥工艺。

3、权利要求1中记载的成膜方法，其特征在于，通过使该被处理基板与前述吸嘴相对移动，数次反复进行对前述被处理基板整个面的干燥处理。

4、权利要求3中记载的成膜方法，其特征在于，在前述数次的干燥处理中，与前述被处理基板相对的前述吸嘴的移动路径是相同的。

5、权利要求3中记载的成膜方法，其特征在于，在前述数次的干燥处理中，第偶数次的干燥处理中与前述被处理基板相对的前述吸嘴的移动路径与第奇数次的移动路径相反。

6、权利要求3中记载的成膜方法，其特征在于，根据前次干燥处理后的前述液状膜的干燥状态，改变下一次干燥处理中前述吸嘴与该液状膜表面之间的距离。

7、权利要求1中记载的成膜方法，其特征在于，在前述干燥工艺中，使用与外部气流供给装置相连的供气嘴，向通过前述吸嘴的吸气口吸走溶剂氛围气的被处理基板上的液状膜供给气流。

8、权利要求1中记载的成膜方法，其特征在于，从相对于前述被处理基板的前述吸嘴的相对移动方向的前方，向被处理基板上的液状膜供给气流。

9、成膜装置，其特征在于，该装置具备下列部件：

与被处理基板相对配置的供给药液的滴液喷嘴，

与前述被处理基板相对配置，吸走通过从前述滴液喷嘴供给药液而在前述被处理基板上形成的液状膜上的溶剂氛围气的吸嘴，

使前述被处理基板和前述滴液喷嘴与被处理基板主面成平行方向相对移动的第1移动部，和

使前述被处理基板和吸嘴与被处理基板主面成平行方向相对移动的第2移动部。

10、权利要求9中记载的成膜装置，其特征在于，进一步具备向前述被处理基板上的液状膜供给气流的供气嘴。

11、权利要求9中记载的成膜装置，其特征在于，前述吸嘴的吸气口纵向的长度大于前述被处理基板的直径，且其纵向与被处理基板的移动方向正交配置。

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