JP2009220046A

JP2009220046A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2009220046A
Application number: JP2008068568A
Authority: JP
Inventors: Koji Sumi; 浩二角
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】ストリエーションを発生させずに基板上に塗布液を塗布できる塗布装置を提供する。
【解決手段】塗布チャンバ１１と、塗布チャンバ１１内に設けられ、基板Ｓが載置される回転台１３と、前記回転台１３に載置される基板Ｓに塗布液を滴下するための塗布液用ノズル１４とを備え、前記塗布液用ノズル１４から、回転台１３により回転する基板Ｓの塗布面に塗布液を滴下して、遠心力により前記基板Ｓ上の前記塗布液を外周方向に伸展させて前記塗布面に塗布液を塗布する塗布装置１であって、前記塗布チャンバ１１には、塗布チャンバ１１内を、前記塗布液を構成する溶媒のうち少なくとも一つの溶媒の飽和蒸気で満たす雰囲気形成手段１７を備えたことを特徴とする塗布装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗布装置に関し、特にスピンコート式塗布装置に関する。

半導体ウェハやガラス基板等の基板にレジスト材料や絶縁材料などの所定の塗布液を塗布する塗布装置としては、例えば、スピンコート式装置やスリットコート式塗布装置などが挙げられる。スピンコート式装置とは、回転する基板の中心付近上部より塗布液を滴下して、遠心力により基板上の塗布液を外周方向に伸展させて基板などの表面に塗布液を均一に塗布するというものである（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１３６５７３号公報

しかしながら、このようなスピンコート式塗布装置により膜を形成すると、得られた膜にストリエーションが発生する場合があるという問題がある。このストリエーションは、塗布液を基板に塗布した場合に、塗布液中の溶媒が蒸発して塗布液中に対流が発生することに起因する。そこで、基板から溶媒が蒸発することを防止してストリエーションの発生を抑制すべく、例えば、塗布液に界面活性剤を添加することが考えられる。しかしながら、この場合には膜特性が変わってしまうという問題がある。また、基板に予め予湿剤を塗布して溶媒の蒸発を防止すると、界面に異相が発生する場合があり、また、予湿剤を塗布するので処理時間がかかるという問題がある。

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、ストリエーションを発生させずに基板上に塗布液を塗布できる塗布装置を提供することを目的とする。

本発明の塗布装置は、塗布チャンバと、塗布チャンバ内に設けられ、基板が載置される回転台と、前記回転台に載置される基板に塗布液を滴下するための塗布液用ノズルとを備え、前記塗布液用ノズルから、回転台により回転する基板の塗布面に塗布液を滴下して、遠心力により前記基板上の前記塗布液を外周方向に伸展させて前記塗布面に塗布液を塗布する塗布装置であって、前記塗布チャンバには、塗布チャンバ内を、前記塗布液を構成する溶媒のうち少なくとも一つの溶媒の飽和蒸気で満たす蒸気形成手段を備えたことを特徴とする。
本発明においては、塗布チャンバ内を溶媒の飽和蒸気で満たすことで、塗布チャンバ内に載置されている基板から塗布液の溶媒が蒸発しにくいように構成されている。従って、基板の塗布面に塗布液を塗布して、ストリエーションが発生することなく膜を形成することができる。

前記塗布チャンバが、天井部が開放された塗布チャンバに設けられた開閉自在な蓋部、及び塗布チャンバの下方に設けられた廃液貯留部と塗布チャンバとを連通するための連通路に設けられた開閉弁からなる密閉手段を備え、塗布時には塗布チャンバを密閉することができるように構成されていることが好ましい。このように密閉手段を備えることで、より効率よく塗布チャンバ内を溶媒の飽和蒸気で満たすことができ、その結果、塗布チャンバ内に載置されている基板から塗布液の溶媒が蒸発しないので、基板の塗布面に塗布液を塗布して、ストリエーションが発生することなく膜を形成することができる。

ここで、前記雰囲気形成手段が、前記塗布液を構成する溶媒のうち少なくとも一つの溶媒が封入されている液体源と、当該溶媒源に接続され、当該溶媒源に封入されている溶媒を噴霧する噴霧ノズルとからなるように構成すれば、本発明を好適に実施することができる。

この場合に、前記噴霧ノズルが、塗布チャンバの前記回転台の設置位置よりも低い位置に設置されていることが好ましい。このように設置されていることで、基板の塗布面に蒸気がかからないので膜厚を均一にすることができる。

以下、本発明の塗布装置の実施形態を図１を用いて説明する。図１は、本発明のスピンコート式の塗布装置の実施形態を説明するための模式的断面図である。

塗布装置１は、塗布チャンバ１１を有している。塗布チャンバ１１は、縦断面視において略カップ状である。即ち、塗布チャンバ１１の天井部１１１は開放され、側壁部は底部に向かって漸次その幅を狭めている。塗布チャンバ１１の天井部１１１には開閉自在な蓋部１２が設けられている。

塗布チャンバ１１内部には、回転台１３が図示しない支持部によって設けられている。回転台１３は、基板Ｓが載置される載置部１３１を、載置部１３１に接続された回転軸１３２を軸中心として回転させることにより、基板Ｓを回転させることができるように構成されている。

塗布チャンバ１１の側壁部上方には、基板Ｓに塗布する塗布液を滴下するための塗布液用ノズル１４が設けられ、塗布液用ノズル１４のその開口１４１が回転台１３に載置された基板Ｓの中央部に対向するように設けられている。

塗布チャンバ１１の底面には、廃液貯留部１５が連通路１１２を介して接続されている。廃液貯留部１５は、基板Ｓに塗布液を塗布した時に基板Ｓからはみ出た塗布液を廃液として貯留するためのものである。この連通路１１２には、開閉自在な開閉弁１６が設けられている。

即ち、従来の塗布チャンバは、上部が開放されていると共に、底部が廃液貯留部１５に連通しているので、塗布チャンバ内は密閉空間とはされていなかったが、本実施形態においては、塗布時には、蓋部１２及び開閉弁１６からなる密閉手段により、塗布チャンバ１１内を密閉された塗布空間１１３とすることができる。

塗布チャンバ１１の側壁部には、密閉された塗布空間１１３を前記塗布液を構成する溶媒のうち少なくとも一つの溶媒の飽和蒸気で満たすための雰囲気形成手段１７が設けられている。図中では、雰囲気形成手段１７の一例として、溶媒源１７１に接続され、この溶媒源中の溶媒を塗布空間１１３内に噴霧するための噴霧ノズル１７２が側壁部下方に一対設けられている。この溶媒としては、ストリエーションの発生を防止できるように、塗布液を構成する主要な溶媒で、かつ、直接塗布空間１１３中で蒸発して蒸気となるものを選択する。

即ち、本発明の塗布チャンバ１１においては、蓋部１２及び開閉弁１６によって塗布空間１１３を密閉すると共に、この塗布空間１１３中に噴霧ノズル１７２から所定の溶媒を噴霧することで塗布空間１１３中を溶媒蒸気で満たす。このように塗布空間１１３内を所望の溶媒雰囲気とすることで、基板からの塗布液中の溶媒の蒸発を防止して、ストリエーションの発生を抑制することができる。この場合に、直接基板Ｓに溶媒を噴霧して基板Ｓ上の塗布液にムラを生じさせないように、噴霧ノズル１７２は側壁部のやや下方に設けられていることが好ましい。

本実施形態においては、溶媒を直接噴霧することで溶媒の飽和蒸気で塗布空間１１３を満たすように構成しているが、例えば、溶媒源１７１に溶媒蒸気を形成するための蒸気形成手段（例えば加熱器等）を設けて蒸気を形成し、この蒸気を塗布チャンバ１１内に導入するように構成してもよい。

また、図示しないが、回転台１３に載置された基板Ｓの側方に基板洗浄用ノズルを設けて、基板Ｓを洗浄することができるように構成してもよい。

このスピンコート式塗布装置１を用いて基板Ｓ上に塗布液を塗布して強誘電体膜を形成する方法について以下説明する。

まず、蓋部１２を開けて、塗布チャンバ１１内の回転台１３に基板Ｓを載置する。蓋部１２を閉じた後、開閉弁１６を閉じて塗布チャンバ１１内を密閉して塗布空間１１３とする。そして、この密閉された塗布空間１１３に噴霧ノズル１７２から溶媒を噴霧し、塗布空間１１３内を溶媒の蒸気で満たす。溶媒蒸気が飽和状態となったら、回転台１３を回転させながら塗布液用ノズル１４から有機金属化合物を前記溶媒に溶解・分散した塗布液（いわゆるゾル）を滴下して基板Ｓ上に塗布液を塗布する。その後、開閉弁１６を開けて開閉弁１６上にたまった塗布液を廃液貯留部１５へ落とすと共に、蓋部１２を開けて基板Ｓを取り出す。取り出した基板Ｓを乾燥装置内に載置して、乾燥させた後に脱脂装置に移送して脱脂装置内で脱脂処理を行い、強誘電体膜が基板Ｓ上に形成される。

このようにして得られた強誘電体膜は、塗布中において溶媒が蒸発することが抑制されているのでストリエーションが発生せず、膜厚が均一である。従って、この強誘電体膜は電圧印加時に電界強度が均一であり、誘電体特性がよい。また、断面積が均一であることから、膜の剛性が均一であり、その結果、耐性が向上する。

本発明の実施形態を説明するための塗布装置の模式的断面図である。

符号の説明

１塗布装置、１１塗布チャンバ、１２蓋部、１３回転台、１４塗布液用ノズル、１５廃液貯留部、１６開閉弁、１７雰囲気形成手段、１１１天井部、１１２連通路、１１３塗布空間、１３１載置部、１３２回転軸、１４１開口、１７１溶媒源、１７２噴霧ノズル

Claims

塗布チャンバと、塗布チャンバ内に設けられ、基板が載置される回転台と、前記回転台に載置される基板に塗布液を滴下するための塗布液用ノズルとを備え、前記塗布液用ノズルから、回転台により回転する基板の塗布面に塗布液を滴下して、遠心力により前記基板上の前記塗布液を外周方向に伸展させて前記塗布面に塗布液を塗布する塗布装置であって、
前記塗布チャンバには、塗布チャンバ内を、前記塗布液を構成する溶媒のうち少なくとも一つの溶媒の飽和蒸気で満たす雰囲気形成手段を備えたことを特徴とする塗布装置。
前記塗布チャンバが、天井部が開放された塗布チャンバに設けられた開閉自在な蓋部、及び塗布チャンバの下方に設けられた廃液貯留部と塗布チャンバとを連通するための連通路に設けられた開閉弁からなる密閉手段を備え、塗布時には塗布チャンバを密閉することができるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記雰囲気形成手段が、前記塗布液を構成する溶媒のうち少なくとも一つの溶媒が封入されている溶媒源と、当該溶媒源に接続され、当該溶媒源に封入されている溶媒を噴霧する噴霧ノズルとからなることを特徴とする請求項１又は２記載の塗布装置。
前記噴霧ノズルが、塗布チャンバの前記回転台の設置位置よりも低い位置に設置されていることを特徴とする請求項３記載の塗布装置。