JP3629232B2 - 回転式薄膜形成装置及び薄膜形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転式薄膜形成装置及び、薄膜形成方法に関する。さらに、具体的には、基板に薄膜を形成する際に用いられる回転式薄膜形成装置の構造及び使用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この発明は、典型例としては、半導体製造工程において、基板に薄膜を形成する際に使用される回転式薄膜形成装置に関する。以下、半導体基板に薄膜を形成する場合を例にとって説明する。
【０００３】
図３は、基板に薄膜を塗布するための既知の塗布装置を示す断面模式図である。
図３に示す塗布装置２００において、基板２０に薄膜を形成する際、基板２０は、支持台であるウエハチャック２２に支持され、水平に保持される。このウエハチャック２２には、ウエハチャック２２を高速で回転させる回転駆動機構を有する回転軸２４が備えられ、これによって、ウエハチャック２２は基板２０を保持した状態で水平に、高速回転する。
【０００４】
基板２０を回転させている状態で、基板２０の表面中央に、滴下口４０から、薄膜形成のための液体材料を滴下する。回転による遠心力により、滴下した液体材料を外側に向かって塗り広げると共に、液体材料に含有する溶剤を揮発させ、基板２０に薄膜を塗布する。
【０００５】
また、このようにして薄膜を塗布する場合、膜厚を均一にするためには、基板の温度は、全体に均一であることが望ましい。このため、回転式薄膜形成装置には、上述した塗布装置２００の備えられた塗布部以外に、薄膜塗布前に、基板の温度を均一にするための恒温部が設けられている。この恒温部は、一般に、全面が均一に一定の温度に保たれた恒温板に基板を載置することにより、基板の温度を均一化するようになっている。
【０００６】
ところで、この高速回転による液体材料塗布の際、基板２０の外周端部２０Ａや背面２０Ｂに、薄膜形成用の液体材料の余剰分が飛散して付着する場合がある。このように、外周端部２０Ａや背面２０Ｂに付着した液体材料は、塵埃の発生の原因となるため、この付着した液体材料を取り除く必要がある。
このため、塗布装置２００では、液体材料を基板２０表面に滴下して薄膜を形成する際に、基板背面２０Ｂに向けて、洗浄剤噴出口３６から洗浄剤を噴出し、これによって、基板背面２０Ｂや外周端部２０Ａに付着した液体材料を洗い流す。
【０００７】
一方、基板２０を基板収納容器に収納する際には、基板２０の外周端部２０Ａを支持することにより収納される。従って、収納の安定性を良好に保ち、かつ、この支持される外周端部２０Ａと基板収納容器の支持部とが擦れることによる異物の発生を防止するために、基板の外周端部２０Ａ付近を多少薄くした状態にしておく必要がある。このため、基板の外周端部２０Ａ付近においては、塗布した薄膜を剥離することにより、基板の外周端部２０Ａ付近を基板２０の他の部分より薄くする手段がとられる。この剥離のために、基板２０の外周端部２０Ａ付近には、剥離剤噴出口３８が設けられており、この剥離剤噴出口３８から基板２０の外周端部２０Ａに向けて剥離剤を噴出することにより、基板２０の外周端部２０Ａに塗布される薄膜を剥離する。
【０００８】
しかし、このように基板２０の外周端部２０Ａや背面２０Ｂに向けて噴出する洗浄剤や剥離剤により、あるいは、これらの溶剤が揮発する場合の気化熱により、基板２０の温度が低下する。この場合、基板２０中央部はウエハチャック２２により支持されていて、基板背面２０Ｂが露出していないため、基板２０中央部には洗浄剤がかからず、洗浄剤は、主に、基板の外周部に噴きかけられる。また、外周端部２０Ａには集中的に剥離剤が噴出される。従って、薄膜塗布中に、基板２０の外周部の温度は洗浄剤や剥離剤により低下し、基板２０の温度は不均一な状態になると考えられる。
【０００９】
図４は、薄膜塗布の際の基板中央部、右外周部、左外周部の温度を測定した結果を示すグラフである。
図４において、横軸は時間、縦軸は温度を示す。また、中央部の温度は、△、右外周部の温度は、◆、左外周部の温度は、■を用いてプロットした。ここで、右外周部、左外周部とは、便宜的に、回転開始前の基板の載置状態において、外周の右側を右外周部、反対側を左外周部としたものである。従って、右外周部、左外周部は、回転が開始すれば必ずしも、右側、左側にあるものではない。
また、横軸において、×で示したのは、基板２０の薄膜塗布を開始した時間である。×印において、塗布が開始してから、次の×印までの間に、基板１枚の薄膜塗布は終了し、基板は、次の基板と入れ替えられる。即ち、このグラフにおいては、１３枚の基板に薄膜を塗布したことになる。
【００１０】
グラフからわかるように、１枚の基板２０の薄膜塗布において、洗浄剤のかからない基板２０中央部の温度は、薄膜塗布中に、０．２〜０．３℃程度しか変化しないのに対して、基板の外周部の温度は、１．０〜１．５℃程度の変化をみせる。特に、左外周部の測定位置は、右外周部の測定位置より、剥離剤の噴出の際に、剥離剤噴出口の近くに位置すると考えられる。そのため左外周部の温度は、洗浄剤噴出口３６から背面２０Ｂに噴出される洗浄剤と、剥離剤噴出口３８から噴出される剥離剤の両方が多く噴きかけられるため、温度変化は大きい。
【００１１】
また、１枚の基板と他の基板との間においても、基板の温度は、徐々に下がる傾向にあり、初めに処理される基板の温度が２３．０℃程度あるのに対して、１３枚目の基板の温度は、中心部でも２２．５℃、外周部においては２２．０℃と、０．５〜１．０℃程度の温度差が生じている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、薄膜塗布の際、基板の背面２０Ｂや外周端部２０Ａに液体材料が付着するのを防止するため、洗浄剤や剥離剤を背面２０Ｂや、外周端部２０Ａに噴出し、基板２０の洗浄を行う。しかし、この洗浄剤や剥離剤により、特に洗浄剤や剥離剤が多くかけられる基板の外周部において、薄膜塗布中に、基板の温度が下がってしまうため、基板全体の温度が不均一になってしまう。また、洗浄剤や剥離剤の影響により、塗布装置全体の温度も徐々に下がることとなり、薄膜塗布の際、基板と別の基板との間で温度が異なることになる。
このように、薄膜塗布の際、基板に生じる温度の不均一は、形成される薄膜の膜厚を不均一にする原因となり問題である。また、基板と別の基板との間の温度差も、基板によって、形成される膜厚が異なる原因となり問題である。
【００１３】
従って、この発明は、このような問題を解決し、薄膜塗布時の基板の部分的な温度の低下を防ぐことにより、基板全体の温度を均一に保ち、また、複数の基板間の温度を同一に保つ方法を提案するものであり、これによって、膜厚の均一な薄膜の形成を可能にした回転式薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提案するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明の回転式薄膜形成装置は、基板を支持する支持台と、前記支持台に接続して、前記支持台を回転させる駆動手段と、前記基板の表面に薄膜を形成するための液体材料を滴下する滴下部と、前記基板の裏面を洗浄するための洗浄剤を噴出する洗浄剤噴出部と、前記基板に形成された薄膜を剥離するための剥離剤を前記基板の外周部付近に噴出する剥離剤噴出部と、を有し、
前記基板を回転させた状態で、
前記洗浄剤噴出部から洗浄剤を噴出して、前記基板の裏面を洗浄すると共に、回転する前記基板の表面に前記液体材料を塗布して薄膜を形成し、更に、前記剥離剤噴出部から前記剥離剤を噴出して、前記基板の外周部付近に形成された薄膜の膜厚を薄くする塗布部と、
前記薄膜を形成する前の基板を収納して、前記基板の温度を制御することができる温度制御部と、
を有する回転式薄膜形成装置であって、
前記温度制御部は、前記基板を複数の区画に区分して、前記区画ごとに、前記基板への前記洗浄剤の噴出及び前記剥離剤の噴出により生じる温度差を予測して、前記基板の温度を制御するものである。
【００１６】
また、この発明の回転式薄膜形成装置は、前記温度制御部が、基板を載置することができる温度制御板と、
前記温度制御板に前記複数の区画に対応するように備えられた複数の液体流入管と、前記複数の液体流入管のそれぞれに接続して液体を導入する液体導入手段と、を備え、
前記液体導入手段が、前記液体の温度を、前記複数の区画のそれぞれに対応するように制御する制御手段を備えたものである。
【００１７】
また、この発明の回転式薄膜形成装置は、前記複数の区画が、前記基板を、複数の同心円状に区分するように配置されるものである。
【００１８】
また、この発明の回転式薄膜形成装置は、前記温度制御部が、外側に区分された前記区画の温度を、内側に区分された前記区画の温度より高温になるように制御するものである。
【００２０】
次に、この発明の薄膜形成方法は、支持台に基板を載置して、前記支持台ごと前記基板を回転させた状態で、
前記基板の裏面に洗浄剤を噴出して洗浄すると共に、
前記回転する基板の表面に薄膜形成用の液体材料を滴下して薄膜を形成し、
更に、前記基板の外周部付近に剥離剤を噴出して、前記基板の外周部付近に形成された前記薄膜の膜厚を薄くする薄膜形成方法において、
前記薄膜の形成に先立って、前記基板を、複数に区画し、各区画ごとに、前記基板への前記洗浄剤の噴出及び前記剥離剤の噴出により生じる温度差を予測して、前記基板の温度を制御するものである。
【００２１】
また、この発明の薄膜形成方法は、前記複数の区画に対応するように複数の液体流入管を備えた温度制御板の上に基板を載置して、
前記液体流入管に、前記複数の区画のそれぞれに対応する所定の温度に設定された液体を導入することにより、前記温度制御板の温度を制御し、これによって、前記基板の温度を制御するものである。
【００２２】
また、この発明の薄膜形成方法は、前記基板を、複数の同心円状に区画して、外側に区画された前記区画の温度を、内側に区画された前記区画の温度より高くなるように、前記基板の温度を制御するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００２５】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１では、基板上に薄膜を形成する前に、基板を複数の区画に区分して、それぞれの区画ごとに温度を制御する。即ち、薄膜を形成する際に基板の温度が下がりやすい部分の温度を予め高温にしておく。
【００２６】
図１は、この実施の形態において使用される回転式薄膜形成装置の内部を示す概念図である。
図１において、３００は、回転式薄膜形成装置を示し、３１０は、薄膜を形成する前の基板の温度を制御するための温度制御部、３２０は、基板に薄膜を塗布するための塗布部を示す。
【００２７】
回転式薄膜形成装置３００には、温度制御部３１０、塗布部３２０以外に、熱処理部３３０、３４０、３５０及び冷却部３６０などが備えられている。熱処理部３３０、３４０、３５０では、形成された薄膜に１００〜３５０℃程度の段階的な熱処理を施して、予備的な熱硬化処理を行い、溶剤を揮発させ、薄膜を安定化させる。また、冷却部３６０では、高温になった基板の温度を下げる。また、基板は、基板収納容器３７０に収納された状態で、回転薄膜形成装置に搬送される。その後、処理を行う際には、基板収納容器３７０から取り出され、搬送装置３８０により、各場所に、順に自動搬送されるようになっている。
【００２８】
この装置の塗布部３２０には、図３に示す塗布装置２００が備えられている。図３において、２０は、基板を示し、２０Ａは、基板２０の外周端部、２０Ｂは、基板２０の背面を示す。また、２２は、基板２０を支持する支持台であるウエハチャックを示し、２４は、ウエハチャック２２に接続し、ウエハチャック２２を高速で回転させる駆動手段を備えた回転軸を示す。
【００２９】
４０は、基板２０に薄膜を形成するための液体材料を滴下するための滴下口を示し、基板２０表面に対して中央上方に備えられている。この滴下口４０から、回転する基板２０に液体材料が滴下され、遠心力によりこれを塗り広げるとともに、液体材料に含まれる溶剤を揮発させることにより基板２０に薄膜を塗布する。
【００３０】
２６は、塗布装置２００に備えられたインナーカップを示し、２６Ａは、インナーカップの側面を示す。インナーカップ２６は、塗布装置２００において使用される液体材料や洗浄剤等が、ウエハチャック２２や回転軸２４等に付着することを防止するために設けられたものである。
また、２８は、塗布装置２００に備えられたアウターカップを示し、２８Ａは、アウターカップの側面を示す。アウターカップ２８は、塗布装置２００において使用される液体材料や洗浄剤等が、回転によりかけられる遠心力により、塗布装置２００の外側に飛散することを防止するために設けられたものである。
【００３１】
３０は、インナーカップ２６とアウターカップ２８とによって形成される空間を示す。また、３０Ａは、この空間に設けられた排出口を示す。塗布装置２００は、インナーカップ２６とアウターカップ２８と空間３０とにより形成されるカップ内に、ウエハチャック２２、回転軸２４を設け、このカップ内で、薄膜を塗布するように構成されている。
【００３２】
また、３２は、インナーカップ側面２６Ａを洗浄するための洗浄剤を流す洗浄剤流入管を示し、３２Ａは、洗浄剤流入口、３２Ｂは洗浄剤流出口を示す。洗浄剤流入口３２Ａから、流入された洗浄剤は、流入管３２を通り、洗浄剤流出口３２Ｂから流出し、インナーカップ側面３２Ａを伝って、洗浄しながら流れ、排出口３０Ａから排出されるように形成されている。
【００３３】
３４は、アウターカップ側面２８Ａを洗浄するための洗浄剤を流す洗浄剤流入管を示し、３４Ａは、洗浄剤流入口、３４Ｂは、洗浄剤流出口を示す。洗浄剤流入口３４Ａから、流入された洗浄剤は、流入管３４を通り、洗浄剤流出口３４Ｂから流出し、アウターカップ側面２８Ａを伝って、洗浄しながら流れ、排出口３０Ａから排出されるように形成されている。
【００３４】
インナーカップ２６及びアウターカップ２８は、上述したように、液体材料や、洗浄剤等が飛散したり、ウエハチャック２２や、回転軸２６に付着したりすることを防ぐために設けられている。しかし、液体材料や洗浄剤等は、インナーカップ２６や、アウターカップ２８に飛散して付着する。このように付着した液体材料等を放置しておくと、この液体材料が乾燥して固化し、さらに、振動や衝撃等カップの壁面から剥離した場合に、基板の表面に付着して処理不良や基板の汚染の原因となる。これを防止するために、インナーカップ側面２６Ａ及びアウターカップ側面２８Ａにはそれぞれ、洗浄剤を流し、液体材料等の付着を防止しているのである。
【００３５】
なお、洗浄剤流入管３２及び３４は、図３において、インナーカップ２６またはアウターカップ２８内部を通過するように記載されているが、インナーカップ側面２６Ａまたはアウターカップ側面２８Ａを洗浄できるものであれば、配管の位置はこれに限るものではない。
【００３６】
３６は、基板背面２０Ｂを洗浄するために設けられた洗浄剤噴出口を示す。洗浄剤噴出口３６から噴出した洗浄剤は、図３において矢印に示すように、基板の背面２０Ｂに噴出され、基板背面２０Ｂを洗浄した後、カップ内の空間３０を通り、排出口３０Ａから排出されるようになっている。
【００３７】
３８は、基板２０の外周端部２０Ａ付近に剥離剤を流す剥離剤噴出口を示す。剥離剤噴出口３８から噴出した剥離剤は、基板の外周端部２０Ａ付近に塗布された薄膜を剥離して、カップ内の空間３０を通り排出口３０Ａから排出されるようになっている。
基板収納容器３７０内においては、外周端部２０Ａを支持した状態で基板２０が収納される。従って、基板２０を安定した状態で支持して基板収納容器２００に収納するためには、基板２０の外周端部２０Ａを基板２０の他の部分より多少薄くした状態にする必要がある。このため、基板２０の外周端部２０Ａに剥離剤を噴出して、特に基板２０の外周端部２０Ａ付近に塗布された薄膜を剥離し、これによって、基板外周端部２０Ａ付近を薄くする。このような状態にすれば、安定した状態で基板２０を支持でき、また、基板２０と基板収納容器３７０が擦れることによる異物の発生を防止することができる。
【００３８】
このように、塗布部３２０には、薄膜塗布用の液体材料と、洗浄用の洗浄剤等が同時に流入され、基板２０の薄膜塗布、カップ内の空間３０の洗浄、基板２０の外周端部２０Ａ及び背面２０Ｂの洗浄、剥離等を同時に行うことができるようになっている。
【００３９】
なお、以上説明した範囲において塗布装置２００は、既知のものであり、塗布部３１０に備えられる塗布装置は、これに限るものではなく、この発明の範囲内において、他の塗布用の装置であってもよい。
【００４０】
図２は、温度制御部３１０に備えられた温度制御板を示す概念図であり、図２（ａ）は、縦断面図、図２（ｂ）は、横断面図を示す。
図２（ａ）及び図２（ｂ）において、１００は、基板を載置して、この基板の温度を制御するための温度制御板を示す。
【００４１】
２Ａ、４Ａ、６Ａ、８Ａは、液体導入口であり、２Ｂ、４Ｂ、６Ｂ、８Ｂは、液体排出口を示す。また、２、４、６、８は、それぞれ、液体導入口２Ａ〜８Ａと、液体排出口２Ｂ〜８Ｂとを繋ぐ液体流入管を示す。液体流入管２、４、６、８は、液体流入管２を外周側、配管８を内周側として、順に同心円状に配置されている。
【００４２】
また、１０、１２、１４は、温度制御板１００の表面に設けられた温度センサを示し、温度制御板１００に載置された基板２０の温度を測ることができる。温度センサ１０は、液体流入管２と液体流入管４との間、温度センサ１２は、液体流入管６と液体流入管８との間、温度センサ１４は、温度制御板１００の中央表面付近にそれぞれ備えられている。
【００４３】
１６は、制御手段を示し、１８は、液体導入手段を示す。制御手段１６は、液体導入手段に接続され、各液体流入管２〜８に導入する液体の温度をそれぞれ制御する。また、液体導入手段１８は、各液体流入口２Ａ〜８Ａに接続され、ここから、温度制御された液体を各液体流入管２〜８に流入する。
【００４４】
また、センサ１０、１２、１４による温度の測定結果は、制御手段１６に伝えられるようになっている。制御手段１６は、これによって、さらに、各液体流入管２〜８に流入させる液体の温度を調整することができる。
【００４５】
各液体流入管２〜８には、それぞれ異なる温度に制御した液体を流すことにより、温度制御板１００を、同心円状に複数に区画して、区画ごとに温度を制御できるようになっている。また、この温度制御板１００によって温度制御される基板２０も、この温度制御板１００の複数の区画に対応して、複数の区画に区分して温度制御することができ、これによって、基板２０全体には、温度勾配をつけることができる。
【００４６】
なお、この実施の形態では、液体流入管２〜８に流入する液体として、温水を使用し、洗浄剤、剥離剤としては、基板の主溶剤である有機溶剤を使用するが、これに限るものではなく、他の薬品であっても良い。
【００４７】
次に、図を用いて、回転式薄膜形成装置３００を用いた薄膜の形成方法を説明する。
まず、回転式薄膜装置３００内に設けられた温度制御部３１０において、温度制御板１００の温度の調節を行う。
ここでは、まず、同心円状に配置された４つの流入管に流入する液体の温度を、それぞれ、制御手段１６により制御する。液体の温度は、塗布装置２００に配置された洗浄剤噴出口３６や剥離剤噴出口３８の位置によって、温度の下がりやすい部分の温度を高くするように制御すればよい。ここでは、塗布装置２００の構造上、特に外周部に洗浄剤や剥離剤がかかりやすい。従って、最も内側に配置される液体流入管８に流入させる液体から、最も外側に配置される液体流入管２に流入させる液体に向かって順に高温になるよう制御する。
【００４８】
このように制御手段１６により温度の制御された液体を、導入手段１８から、液体導入口２Ａ〜８Ａを介して、それぞれ、液体流入管２〜８に流入する。これによって、温度制御板１００の温度を、４つの液体流入管２〜８に対応させて区画し、外周に向かって内側から順に高くなるように、かつ、内側と外側の区画の温度差が１．０℃以上になるように制御する。
なお、各液体流入管２〜８を流れる液体は、導入手段１８から続けて導入され、液体排出口２Ｂ〜８Ｂを通して排出される。従って、液体流入管２〜８内は、液体が流れている状態が保たれている。
【００４９】
このように、温度制御部３１０における温度制御板１００の温度が制御された状態で、基板２０の搬送を開始する。基板２０が収納された基板収納容器３７０から、搬送装置３８０により基板２０を取り出して、温度制御部３１０に搬送した後、温度制御板１００の上に載置する。この温度制御板１００は、上述したように、外側に向かって温度が高くなるように４つの区画に分けて温度制御されている。従って、基板２０を温度制御板１００に載置することにより、基板２０も、この区画に対応して、温度制御される。
【００５０】
またこの際、同時に、温度センサ１０、１２、１４により、それぞれの位置における基板２０の温度が測られ、測定結果は、制御手段１６に伝えられる。制御手段１６は、この測定結果に応じて、液体導入手段１８の各液体の温度を制御する。これによって、基板２０の温度の微調整が行われ、外周の温度が、内周の温度よりも、約１．０℃高くなるように設定される。
【００５１】
このようにして、時間の経過と共に、基板２０には、外側に向かって徐々に温度が高くなるように温度勾配が作られる。また、基板２０の温度勾配は、基板２０を塗布部３１０に移動する間に、さらに緩やかなものとなる。
【００５２】
以上のように温度制御され、温度が安定した後、基板２０を搬送装置３８０により、塗布部３２０に搬送する。搬送された基板２０は、塗布装置２００のウエハチャック２２の上に載置される。
【００５３】
塗布装置２００内において、まず、回転軸２４に備えられた回転駆動機構により、ウエハチャック２２の回転を開始する。ウエハチャック２２に支持された基板２０が、高速に回転している状態で、基板２０の中央上方に設けられた滴下口４０から、薄膜形成用の液体材料を滴下する。基板２０の表面に滴下された液体材料は、回転により生じる遠心力により外側に塗り広げられ、同時に液体材料に含有する溶剤が揮発されていき、これによって薄膜が形成される。
【００５４】
また、この薄膜塗布の間に、洗浄剤噴出口３６及び剥離剤噴出口３８から、洗浄剤及び剥離剤を基板２０に向けて噴出させ、基板背面２０Ｂを洗浄し、また、基板２０の外周端部２０Ａに塗布された薄膜の剥離が行われる。
ここで、基板２０に吹きかけられる洗浄剤、剥離剤の温度が低温であっても、予め基板２０の温度は、洗浄剤や剥離剤の多く噴きかけられる外周部分に向かって高温になるように制御してある。従って、この洗浄剤や剥離剤の噴出によって基板２０の温度が不均一になることは抑えることができる。
【００５５】
このようにして、薄膜が塗布された後、塗布装置３２０には洗浄剤流入口３２Ａ及び３４Ａから、洗浄剤を導入して、インナーカップ側壁２６Ａ及びアウターカップ側壁２８Ａに洗浄剤を流して洗浄する。
一方、薄膜の塗布された基板は、熱処理部３３０、３４０、３５０を通過して薄膜を安定化した後、冷却部３６０を通過して通常の基板の温度に下げられる。
【００５６】
以上のようにすれば、基板２０は、予め温度の下がりやすい部分を高温にしておくことができるため、洗浄剤や、剥離剤の噴出により基板２０の温度が不均一になることを抑えることができる。従って、基板２０に形成される薄膜の膜厚の均一性を向上させることができる。また、基板２０は、温度制御部１００において、温度を制御した後に、薄膜の塗布が行われるため、基板２０と他の基板の間における膜厚の不均一をも抑えることができる。
【００５７】
なお、ここでは、洗浄剤及び剥離剤の噴出は、薄膜の塗布が終了する直前に１度行う。これは、洗浄剤や剥離剤を無駄にしないためであるが、これに限るものではなく、常に洗浄剤や剥離剤を噴出していてもよく、また、薄膜の塗布中に何度か吹きかけるものであってもよい。この場合、これにあわせて、基板２０に生じる温度差を予測し、温度制御板１００により予め基板の温度を制御して薄膜の塗布を行えばよい。
【００５８】
また、ここでは、温度制御板１００に４つの液体流入管２〜８を設けて、同心円状の４区画に分けて温度を制御した。しかし、４区画に限るものではなく、いくつかの同心円状に分けてもよい。但し、基板に生じる温度差を考慮すれば、好適には、少なくとも２つの区画に分け、外側の区画の温度を内側の区画の温度より、０．２〜１．０℃高くなるようにすることが望ましい。また、同心円状の区画に限るものでもない。特に、剥離剤の噴出が片側にあり、剥離剤の噴出を一度しか行わないような場合、剥離剤噴出口の設けられている部分の温度が特に下がりやすいため、それにあわせて、その部分の温度をより高温に制御できるようにしたもの等も考えられる。
【００５９】
また、ここでは、３つの温度センサを備えた。しかし、これに限るものではなく、例えば、区画ごとに対応させた数の温度センサを設ける等してもよい。また、特に温度センサを有さないものであってもよい。
また、液体導入手段には制御手段１６を備えたが、このような制御手段を有さないものであってもよい。
【００６０】
また、ここでは、温度制御板１００の温度を、内部に温度制御した液体を流入させることにより制御したが、これに限るものでもなく、例えば、ペルチェ素子や、低温のヒーターを用いるなどして温度を制御するものであっても良い。
【００６１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２では、洗浄剤噴出口及び剥離剤噴出口から噴出させる洗浄剤及び剥離剤は、あらかじめ温めておく。これによって、これらの薬剤が吹きかけられることによる基板の部分的な温度低下を防止することができる。
【００６２】
この実施の形態２において使用する回転式薄膜形成装置は、実施の形態１において説明した図１のものと同様である。
ただし、温度制御部３１０には、恒温板が備えられている。この恒温板は、既知のものと同様であり、恒温板全面が同一の温度になるように制御される。
また、塗布部３２０に備えられた塗布装置は、実施の形態１において説明した塗布装置２００と同様のものである。ただし、洗浄液噴出口３６及び剥離液噴出口３８に供給する洗浄剤及び剥離剤の温度を制御する制御部を備える。
ここでは、洗浄剤及び剥離剤として、基板２０の主溶剤である有機溶剤を用いるため、この有機溶剤の温度を一括して制御する制御部を備える。しかし、洗浄剤及び剥離剤として異なる薬剤を使うものでもよく、この場合にはそれぞれの温度を制御できる制御部を備えればよい。
【００６３】
次にこの実施の形態における薄膜の形成方法を説明する。
まず、温度制御部３１０に備えられた恒温板の全面が一定の温度になるように制御する。
この状態の温度制御部３１０に、基板２０を搬送し、基板を恒温板に載置する。一定時間経過させ、基板２０の温度を均一にする。
次に、基板２０を塗布部３２０に搬送する。塗布部３２０において、基板２０は塗布装置２００のウエハチャック２２に載置され、薄膜が回転塗布される。
一方制御部においては、洗浄剤及び剥離剤としての有機溶剤が所定の温度に温められる。この温度の制御された有機溶剤は、洗浄液噴出口３６及び剥離液噴出口３８から、基板２０の外周端部２０Ａ及び背面２０Ｂに向かって噴出される。
その他の部分は、実施の形態１と同様であるから説明を省略する。
【００６４】
このようにすれば、洗浄剤及び剥離剤を予め温めておくことができるため、基板２０の外周端部２０Ａ及び背面２０Ｂに洗浄剤及び剥離剤を噴出しても、基板２０の温度が低下することがない。従って、基板２０の温度が、洗浄や剥離によって不均一になることを防止することができ、均一な薄膜の形成をすることができる。
【００６５】
なお、この実施の形態２において、塗布装置２００に、洗浄剤及び剥離剤としての有機溶剤の温度を制御して温めることができる制御部が備えられている場合について説明した。しかし制御部を備えるものに限らず、例えば、塗布装置２００の外部で予め所定の温度に温めた洗浄剤等を供給するものであっても良い。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の薄膜形成前に基板を複数の区画に区分して、各区画ごとに温度を制御するものにおいては、洗浄剤や剥離剤の噴出により、基板の温度が部分的に低下して基板全体の温度が不均一になることを抑えることができる。従って、基板に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることができる。
【００６７】
また、この発明の、温度を同心円状に区画して制御するものにおいては、薄膜塗布の際に、温度の低下が起こりやすい部分の温度を、効率よく高温にすることができ、効果的に基板の温度が不均一に成ることを防止することができる。従って、基板に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることができる。
【００６８】
また、この発明の、洗浄用に用いられる洗浄剤を予め温度を高めておくものにおいては、洗浄液の噴出により基板の温度が部分的に低下して不均一になることを防止できる。従って膜圧の均一性の向上を図ることができる。また、これによれば洗浄液をあらかじめ所定温度に温めておくだけで足り、従って、より簡易に膜厚の均一性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の回転式薄膜形成装置の内部を示す概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１において用いた温度制御板を示す断面模式図である。
【図３】基板に薄膜を塗布するための既知の塗布装置を示す断面模式図である。
【図４】薄膜を塗布する際の基板の温度を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１００ 温度制御板
２００ 塗布装置
３００ 回転式薄膜形成装置
３１０ 温度制御部
３２０ 塗布部
３３０〜３５０ 熱処理部
３６０ 冷却部
３７０ 基板収納容器
３８０ 搬送装置
２、４、６、８ 液体流入管
２Ａ、４Ａ、６Ａ、８Ａ 液体導入口
２Ｂ、４Ｂ，６Ｂ、８Ｂ 液体排出口
１０、１２、１４ 温度センサ
１６ 制御手段
１８ 導入手段
２０ 基板
２２ 支持台（ウエハチャック）
２４ 回転軸
２６ インナーカップ
２６Ａ インナーカップ側面
２８ アウターカップ
２８Ａ アウターカップ側面
３０ 空間
３２ 洗浄剤流入管
３２Ａ 洗浄剤流入口
３２Ｂ 洗浄剤流出口
３４ 洗浄剤流入管
３４Ａ 洗浄剤流入口
３４Ｂ 洗浄剤流出口
３６ 洗浄剤噴出口
３８ 剥離剤噴出口
４０ 滴下口
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転式薄膜形成装置及び、薄膜形成方法に関する。さらに、具体的には、基板に薄膜を形成する際に用いられる回転式薄膜形成装置の構造及び使用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この発明は、典型例としては、半導体製造工程において、基板に薄膜を形成する際に使用される回転式薄膜形成装置に関する。以下、半導体基板に薄膜を形成する場合を例にとって説明する。
【０００３】
図３は、基板に薄膜を塗布するための既知の塗布装置を示す断面模式図である。
図３に示す塗布装置２００において、基板２０に薄膜を形成する際、基板２０は、支持台であるウエハチャック２２に支持され、水平に保持される。このウエハチャック２２には、ウエハチャック２２を高速で回転させる回転駆動機構を有する回転軸２４が備えられ、これによって、ウエハチャック２２は基板２０を保持した状態で水平に、高速回転する。
【０００４】
基板２０を回転させている状態で、基板２０の表面中央に、滴下口４０から、薄膜形成のための液体材料を滴下する。回転による遠心力により、滴下した液体材料を外側に向かって塗り広げると共に、液体材料に含有する溶剤を揮発させ、基板２０に薄膜を塗布する。
【０００５】
また、このようにして薄膜を塗布する場合、膜厚を均一にするためには、基板の温度は、全体に均一であることが望ましい。このため、回転式薄膜形成装置には、上述した塗布装置２００の備えられた塗布部以外に、薄膜塗布前に、基板の温度を均一にするための恒温部が設けられている。この恒温部は、一般に、全面が均一に一定の温度に保たれた恒温板に基板を載置することにより、基板の温度を均一化するようになっている。
【０００６】
ところで、この高速回転による液体材料塗布の際、基板２０の外周端部２０Ａや背面２０Ｂに、薄膜形成用の液体材料の余剰分が飛散して付着する場合がある。このように、外周端部２０Ａや背面２０Ｂに付着した液体材料は、塵埃の発生の原因となるため、この付着した液体材料を取り除く必要がある。
このため、塗布装置２００では、液体材料を基板２０表面に滴下して薄膜を形成する際に、基板背面２０Ｂに向けて、洗浄剤噴出口３６から洗浄剤を噴出し、これによって、基板背面２０Ｂや外周端部２０Ａに付着した液体材料を洗い流す。
【０００７】
一方、基板２０を基板収納容器に収納する際には、基板２０の外周端部２０Ａを支持することにより収納される。従って、収納の安定性を良好に保ち、かつ、この支持される外周端部２０Ａと基板収納容器の支持部とが擦れることによる異物の発生を防止するために、基板の外周端部２０Ａ付近を多少薄くした状態にしておく必要がある。このため、基板の外周端部２０Ａ付近においては、塗布した薄膜を剥離することにより、基板の外周端部２０Ａ付近を基板２０の他の部分より薄くする手段がとられる。この剥離のために、基板２０の外周端部２０Ａ付近には、剥離剤噴出口３８が設けられており、この剥離剤噴出口３８から基板２０の外周端部２０Ａに向けて剥離剤を噴出することにより、基板２０の外周端部２０Ａに塗布される薄膜を剥離する。
【０００８】
しかし、このように基板２０の外周端部２０Ａや背面２０Ｂに向けて噴出する洗浄剤や剥離剤により、あるいは、これらの溶剤が揮発する場合の気化熱により、基板２０の温度が低下する。この場合、基板２０中央部はウエハチャック２２により支持されていて、基板背面２０Ｂが露出していないため、基板２０中央部には洗浄剤がかからず、洗浄剤は、主に、基板の外周部に噴きかけられる。また、外周端部２０Ａには集中的に剥離剤が噴出される。従って、薄膜塗布中に、基板２０の外周部の温度は洗浄剤や剥離剤により低下し、基板２０の温度は不均一な状態になると考えられる。
【０００９】
図４は、薄膜塗布の際の基板中央部、右外周部、左外周部の温度を測定した結果を示すグラフである。
図４において、横軸は時間、縦軸は温度を示す。また、中央部の温度は、△、右外周部の温度は、◆、左外周部の温度は、■を用いてプロットした。ここで、右外周部、左外周部とは、便宜的に、回転開始前の基板の載置状態において、外周の右側を右外周部、反対側を左外周部としたものである。従って、右外周部、左外周部は、回転が開始すれば必ずしも、右側、左側にあるものではない。
また、横軸において、×で示したのは、基板２０の薄膜塗布を開始した時間である。×印において、塗布が開始してから、次の×印までの間に、基板１枚の薄膜塗布は終了し、基板は、次の基板と入れ替えられる。即ち、このグラフにおいては、１３枚の基板に薄膜を塗布したことになる。
【００１０】
グラフからわかるように、１枚の基板２０の薄膜塗布において、洗浄剤のかからない基板２０中央部の温度は、薄膜塗布中に、０．２〜０．３℃程度しか変化しないのに対して、基板の外周部の温度は、１．０〜１．５℃程度の変化をみせる。特に、左外周部の測定位置は、右外周部の測定位置より、剥離剤の噴出の際に、剥離剤噴出口の近くに位置すると考えられる。そのため左外周部の温度は、洗浄剤噴出口３６から背面２０Ｂに噴出される洗浄剤と、剥離剤噴出口３８から噴出される剥離剤の両方が多く噴きかけられるため、温度変化は大きい。
【００１１】
また、１枚の基板と他の基板との間においても、基板の温度は、徐々に下がる傾向にあり、初めに処理される基板の温度が２３．０℃程度あるのに対して、１３枚目の基板の温度は、中心部でも２２．５℃、外周部においては２２．０℃と、０．５〜１．０℃程度の温度差が生じている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、薄膜塗布の際、基板の背面２０Ｂや外周端部２０Ａに液体材料が付着するのを防止するため、洗浄剤や剥離剤を背面２０Ｂや、外周端部２０Ａに噴出し、基板２０の洗浄を行う。しかし、この洗浄剤や剥離剤により、特に洗浄剤や剥離剤が多くかけられる基板の外周部において、薄膜塗布中に、基板の温度が下がってしまうため、基板全体の温度が不均一になってしまう。また、洗浄剤や剥離剤の影響により、塗布装置全体の温度も徐々に下がることとなり、薄膜塗布の際、基板と別の基板との間で温度が異なることになる。
このように、薄膜塗布の際、基板に生じる温度の不均一は、形成される薄膜の膜厚を不均一にする原因となり問題である。また、基板と別の基板との間の温度差も、基板によって、形成される膜厚が異なる原因となり問題である。
【００１３】
従って、この発明は、このような問題を解決し、薄膜塗布時の基板の部分的な温度の低下を防ぐことにより、基板全体の温度を均一に保ち、また、複数の基板間の温度を同一に保つ方法を提案するものであり、これによって、膜厚の均一な薄膜の形成を可能にした回転式薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提案するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明の回転式薄膜形成装置は、基板を支持する支持台と、前記支持台に接続して、前記支持台を回転させる駆動手段と、前記基板の表面に薄膜を形成するための液体材料を滴下する滴下部と、前記基板の裏面を洗浄するための洗浄剤を噴出する洗浄剤噴出部と、前記基板に形成された薄膜を剥離するための剥離剤を前記基板の外周部付近に噴出する剥離剤噴出部と、を有し、
前記基板を回転させた状態で、
前記洗浄剤噴出部から洗浄剤を噴出して、前記基板の裏面を洗浄すると共に、回転する前記基板の表面に前記液体材料を塗布して薄膜を形成し、更に、前記剥離剤噴出部から前記剥離剤を噴出して、前記基板の外周部付近に形成された薄膜の膜厚を薄くする塗布部と、
前記薄膜を形成する前の基板を収納して、前記基板の温度を制御することができる温度制御部と、
を有する回転式薄膜形成装置であって、
前記温度制御部は、前記基板を複数の区画に区分して、前記区画ごとに、前記基板への前記洗浄剤の噴出及び前記剥離剤の噴出により生じる温度差を予測して、前記基板の温度を制御するものである。
【００１６】
また、この発明の回転式薄膜形成装置は、前記温度制御部が、基板を載置することができる温度制御板と、
前記温度制御板に前記複数の区画に対応するように備えられた複数の液体流入管と、前記複数の液体流入管のそれぞれに接続して液体を導入する液体導入手段と、を備え、
前記液体導入手段が、前記液体の温度を、前記複数の区画のそれぞれに対応するように制御する制御手段を備えたものである。
【００１７】
また、この発明の回転式薄膜形成装置は、前記複数の区画が、前記基板を、複数の同心円状に区分するように配置されるものである。
【００１８】
また、この発明の回転式薄膜形成装置は、前記温度制御部が、外側に区分された前記区画の温度を、内側に区分された前記区画の温度より高温になるように制御するものである。
【００２０】
次に、この発明の薄膜形成方法は、支持台に基板を載置して、前記支持台ごと前記基板を回転させた状態で、
前記基板の裏面に洗浄剤を噴出して洗浄すると共に、
前記回転する基板の表面に薄膜形成用の液体材料を滴下して薄膜を形成し、
更に、前記基板の外周部付近に剥離剤を噴出して、前記基板の外周部付近に形成された前記薄膜の膜厚を薄くする薄膜形成方法において、
前記薄膜の形成に先立って、前記基板を、複数に区画し、各区画ごとに、前記基板への前記洗浄剤の噴出及び前記剥離剤の噴出により生じる温度差を予測して、前記基板の温度を制御するものである。
【００２１】
また、この発明の薄膜形成方法は、前記複数の区画に対応するように複数の液体流入管を備えた温度制御板の上に基板を載置して、
前記液体流入管に、前記複数の区画のそれぞれに対応する所定の温度に設定された液体を導入することにより、前記温度制御板の温度を制御し、これによって、前記基板の温度を制御するものである。
【００２２】
また、この発明の薄膜形成方法は、前記基板を、複数の同心円状に区画して、外側に区画された前記区画の温度を、内側に区画された前記区画の温度より高くなるように、前記基板の温度を制御するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００２５】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１では、基板上に薄膜を形成する前に、基板を複数の区画に区分して、それぞれの区画ごとに温度を制御する。即ち、薄膜を形成する際に基板の温度が下がりやすい部分の温度を予め高温にしておく。
【００２６】
図１は、この実施の形態において使用される回転式薄膜形成装置の内部を示す概念図である。
図１において、３００は、回転式薄膜形成装置を示し、３１０は、薄膜を形成する前の基板の温度を制御するための温度制御部、３２０は、基板に薄膜を塗布するための塗布部を示す。
【００２７】
回転式薄膜形成装置３００には、温度制御部３１０、塗布部３２０以外に、熱処理部３３０、３４０、３５０及び冷却部３６０などが備えられている。熱処理部３３０、３４０、３５０では、形成された薄膜に１００〜３５０℃程度の段階的な熱処理を施して、予備的な熱硬化処理を行い、溶剤を揮発させ、薄膜を安定化させる。また、冷却部３６０では、高温になった基板の温度を下げる。また、基板は、基板収納容器３７０に収納された状態で、回転薄膜形成装置に搬送される。その後、処理を行う際には、基板収納容器３７０から取り出され、搬送装置３８０により、各場所に、順に自動搬送されるようになっている。
【００２８】
この装置の塗布部３２０には、図３に示す塗布装置２００が備えられている。図３において、２０は、基板を示し、２０Ａは、基板２０の外周端部、２０Ｂは、基板２０の背面を示す。また、２２は、基板２０を支持する支持台であるウエハチャックを示し、２４は、ウエハチャック２２に接続し、ウエハチャック２２を高速で回転させる駆動手段を備えた回転軸を示す。
【００２９】
４０は、基板２０に薄膜を形成するための液体材料を滴下するための滴下口を示し、基板２０表面に対して中央上方に備えられている。この滴下口４０から、回転する基板２０に液体材料が滴下され、遠心力によりこれを塗り広げるとともに、液体材料に含まれる溶剤を揮発させることにより基板２０に薄膜を塗布する。
【００３０】
２６は、塗布装置２００に備えられたインナーカップを示し、２６Ａは、インナーカップの側面を示す。インナーカップ２６は、塗布装置２００において使用される液体材料や洗浄剤等が、ウエハチャック２２や回転軸２４等に付着することを防止するために設けられたものである。
また、２８は、塗布装置２００に備えられたアウターカップを示し、２８Ａは、アウターカップの側面を示す。アウターカップ２８は、塗布装置２００において使用される液体材料や洗浄剤等が、回転によりかけられる遠心力により、塗布装置２００の外側に飛散することを防止するために設けられたものである。
【００３１】
３０は、インナーカップ２６とアウターカップ２８とによって形成される空間を示す。また、３０Ａは、この空間に設けられた排出口を示す。塗布装置２００は、インナーカップ２６とアウターカップ２８と空間３０とにより形成されるカップ内に、ウエハチャック２２、回転軸２４を設け、このカップ内で、薄膜を塗布するように構成されている。
【００３２】
また、３２は、インナーカップ側面２６Ａを洗浄するための洗浄剤を流す洗浄剤流入管を示し、３２Ａは、洗浄剤流入口、３２Ｂは洗浄剤流出口を示す。洗浄剤流入口３２Ａから、流入された洗浄剤は、流入管３２を通り、洗浄剤流出口３２Ｂから流出し、インナーカップ側面３２Ａを伝って、洗浄しながら流れ、排出口３０Ａから排出されるように形成されている。
【００３３】
３４は、アウターカップ側面２８Ａを洗浄するための洗浄剤を流す洗浄剤流入管を示し、３４Ａは、洗浄剤流入口、３４Ｂは、洗浄剤流出口を示す。洗浄剤流入口３４Ａから、流入された洗浄剤は、流入管３４を通り、洗浄剤流出口３４Ｂから流出し、アウターカップ側面２８Ａを伝って、洗浄しながら流れ、排出口３０Ａから排出されるように形成されている。
【００３４】
インナーカップ２６及びアウターカップ２８は、上述したように、液体材料や、洗浄剤等が飛散したり、ウエハチャック２２や、回転軸２６に付着したりすることを防ぐために設けられている。しかし、液体材料や洗浄剤等は、インナーカップ２６や、アウターカップ２８に飛散して付着する。このように付着した液体材料等を放置しておくと、この液体材料が乾燥して固化し、さらに、振動や衝撃等カップの壁面から剥離した場合に、基板の表面に付着して処理不良や基板の汚染の原因となる。これを防止するために、インナーカップ側面２６Ａ及びアウターカップ側面２８Ａにはそれぞれ、洗浄剤を流し、液体材料等の付着を防止しているのである。
【００３５】
なお、洗浄剤流入管３２及び３４は、図３において、インナーカップ２６またはアウターカップ２８内部を通過するように記載されているが、インナーカップ側面２６Ａまたはアウターカップ側面２８Ａを洗浄できるものであれば、配管の位置はこれに限るものではない。
【００３６】
３６は、基板背面２０Ｂを洗浄するために設けられた洗浄剤噴出口を示す。洗浄剤噴出口３６から噴出した洗浄剤は、図３において矢印に示すように、基板の背面２０Ｂに噴出され、基板背面２０Ｂを洗浄した後、カップ内の空間３０を通り、排出口３０Ａから排出されるようになっている。
【００３７】
３８は、基板２０の外周端部２０Ａ付近に剥離剤を流す剥離剤噴出口を示す。剥離剤噴出口３８から噴出した剥離剤は、基板の外周端部２０Ａ付近に塗布された薄膜を剥離して、カップ内の空間３０を通り排出口３０Ａから排出されるようになっている。
基板収納容器３７０内においては、外周端部２０Ａを支持した状態で基板２０が収納される。従って、基板２０を安定した状態で支持して基板収納容器２００に収納するためには、基板２０の外周端部２０Ａを基板２０の他の部分より多少薄くした状態にする必要がある。このため、基板２０の外周端部２０Ａに剥離剤を噴出して、特に基板２０の外周端部２０Ａ付近に塗布された薄膜を剥離し、これによって、基板外周端部２０Ａ付近を薄くする。このような状態にすれば、安定した状態で基板２０を支持でき、また、基板２０と基板収納容器３７０が擦れることによる異物の発生を防止することができる。
【００３８】
このように、塗布部３２０には、薄膜塗布用の液体材料と、洗浄用の洗浄剤等が同時に流入され、基板２０の薄膜塗布、カップ内の空間３０の洗浄、基板２０の外周端部２０Ａ及び背面２０Ｂの洗浄、剥離等を同時に行うことができるようになっている。
【００３９】
なお、以上説明した範囲において塗布装置２００は、既知のものであり、塗布部３１０に備えられる塗布装置は、これに限るものではなく、この発明の範囲内において、他の塗布用の装置であってもよい。
【００４０】
図２は、温度制御部３１０に備えられた温度制御板を示す概念図であり、図２（ａ）は、縦断面図、図２（ｂ）は、横断面図を示す。
図２（ａ）及び図２（ｂ）において、１００は、基板を載置して、この基板の温度を制御するための温度制御板を示す。
【００４１】
２Ａ、４Ａ、６Ａ、８Ａは、液体導入口であり、２Ｂ、４Ｂ、６Ｂ、８Ｂは、液体排出口を示す。また、２、４、６、８は、それぞれ、液体導入口２Ａ〜８Ａと、液体排出口２Ｂ〜８Ｂとを繋ぐ液体流入管を示す。液体流入管２、４、６、８は、液体流入管２を外周側、配管８を内周側として、順に同心円状に配置されている。
【００４２】
また、１０、１２、１４は、温度制御板１００の表面に設けられた温度センサを示し、温度制御板１００に載置された基板２０の温度を測ることができる。温度センサ１０は、液体流入管２と液体流入管４との間、温度センサ１２は、液体流入管６と液体流入管８との間、温度センサ１４は、温度制御板１００の中央表面付近にそれぞれ備えられている。
【００４３】
１６は、制御手段を示し、１８は、液体導入手段を示す。制御手段１６は、液体導入手段に接続され、各液体流入管２〜８に導入する液体の温度をそれぞれ制御する。また、液体導入手段１８は、各液体流入口２Ａ〜８Ａに接続され、ここから、温度制御された液体を各液体流入管２〜８に流入する。
【００４４】
また、センサ１０、１２、１４による温度の測定結果は、制御手段１６に伝えられるようになっている。制御手段１６は、これによって、さらに、各液体流入管２〜８に流入させる液体の温度を調整することができる。
【００４５】
各液体流入管２〜８には、それぞれ異なる温度に制御した液体を流すことにより、温度制御板１００を、同心円状に複数に区画して、区画ごとに温度を制御できるようになっている。また、この温度制御板１００によって温度制御される基板２０も、この温度制御板１００の複数の区画に対応して、複数の区画に区分して温度制御することができ、これによって、基板２０全体には、温度勾配をつけることができる。
【００４６】
なお、この実施の形態では、液体流入管２〜８に流入する液体として、温水を使用し、洗浄剤、剥離剤としては、基板の主溶剤である有機溶剤を使用するが、これに限るものではなく、他の薬品であっても良い。
【００４７】
次に、図を用いて、回転式薄膜形成装置３００を用いた薄膜の形成方法を説明する。
まず、回転式薄膜装置３００内に設けられた温度制御部３１０において、温度制御板１００の温度の調節を行う。
ここでは、まず、同心円状に配置された４つの流入管に流入する液体の温度を、それぞれ、制御手段１６により制御する。液体の温度は、塗布装置２００に配置された洗浄剤噴出口３６や剥離剤噴出口３８の位置によって、温度の下がりやすい部分の温度を高くするように制御すればよい。ここでは、塗布装置２００の構造上、特に外周部に洗浄剤や剥離剤がかかりやすい。従って、最も内側に配置される液体流入管８に流入させる液体から、最も外側に配置される液体流入管２に流入させる液体に向かって順に高温になるよう制御する。
【００４８】
このように制御手段１６により温度の制御された液体を、導入手段１８から、液体導入口２Ａ〜８Ａを介して、それぞれ、液体流入管２〜８に流入する。これによって、温度制御板１００の温度を、４つの液体流入管２〜８に対応させて区画し、外周に向かって内側から順に高くなるように、かつ、内側と外側の区画の温度差が１．０℃以上になるように制御する。
なお、各液体流入管２〜８を流れる液体は、導入手段１８から続けて導入され、液体排出口２Ｂ〜８Ｂを通して排出される。従って、液体流入管２〜８内は、液体が流れている状態が保たれている。
【００４９】
このように、温度制御部３１０における温度制御板１００の温度が制御された状態で、基板２０の搬送を開始する。基板２０が収納された基板収納容器３７０から、搬送装置３８０により基板２０を取り出して、温度制御部３１０に搬送した後、温度制御板１００の上に載置する。この温度制御板１００は、上述したように、外側に向かって温度が高くなるように４つの区画に分けて温度制御されている。従って、基板２０を温度制御板１００に載置することにより、基板２０も、この区画に対応して、温度制御される。
【００５０】
またこの際、同時に、温度センサ１０、１２、１４により、それぞれの位置における基板２０の温度が測られ、測定結果は、制御手段１６に伝えられる。制御手段１６は、この測定結果に応じて、液体導入手段１８の各液体の温度を制御する。これによって、基板２０の温度の微調整が行われ、外周の温度が、内周の温度よりも、約１．０℃高くなるように設定される。
【００５１】
このようにして、時間の経過と共に、基板２０には、外側に向かって徐々に温度が高くなるように温度勾配が作られる。また、基板２０の温度勾配は、基板２０を塗布部３１０に移動する間に、さらに緩やかなものとなる。
【００５２】
以上のように温度制御され、温度が安定した後、基板２０を搬送装置３８０により、塗布部３２０に搬送する。搬送された基板２０は、塗布装置２００のウエハチャック２２の上に載置される。
【００５３】
塗布装置２００内において、まず、回転軸２４に備えられた回転駆動機構により、ウエハチャック２２の回転を開始する。ウエハチャック２２に支持された基板２０が、高速に回転している状態で、基板２０の中央上方に設けられた滴下口４０から、薄膜形成用の液体材料を滴下する。基板２０の表面に滴下された液体材料は、回転により生じる遠心力により外側に塗り広げられ、同時に液体材料に含有する溶剤が揮発されていき、これによって薄膜が形成される。
【００５４】
また、この薄膜塗布の間に、洗浄剤噴出口３６及び剥離剤噴出口３８から、洗浄剤及び剥離剤を基板２０に向けて噴出させ、基板背面２０Ｂを洗浄し、また、基板２０の外周端部２０Ａに塗布された薄膜の剥離が行われる。
ここで、基板２０に吹きかけられる洗浄剤、剥離剤の温度が低温であっても、予め基板２０の温度は、洗浄剤や剥離剤の多く噴きかけられる外周部分に向かって高温になるように制御してある。従って、この洗浄剤や剥離剤の噴出によって基板２０の温度が不均一になることは抑えることができる。
【００５５】
このようにして、薄膜が塗布された後、塗布装置３２０には洗浄剤流入口３２Ａ及び３４Ａから、洗浄剤を導入して、インナーカップ側壁２６Ａ及びアウターカップ側壁２８Ａに洗浄剤を流して洗浄する。
一方、薄膜の塗布された基板は、熱処理部３３０、３４０、３５０を通過して薄膜を安定化した後、冷却部３６０を通過して通常の基板の温度に下げられる。
【００５６】
以上のようにすれば、基板２０は、予め温度の下がりやすい部分を高温にしておくことができるため、洗浄剤や、剥離剤の噴出により基板２０の温度が不均一になることを抑えることができる。従って、基板２０に形成される薄膜の膜厚の均一性を向上させることができる。また、基板２０は、温度制御部１００において、温度を制御した後に、薄膜の塗布が行われるため、基板２０と他の基板の間における膜厚の不均一をも抑えることができる。
【００５７】
なお、ここでは、洗浄剤及び剥離剤の噴出は、薄膜の塗布が終了する直前に１度行う。これは、洗浄剤や剥離剤を無駄にしないためであるが、これに限るものではなく、常に洗浄剤や剥離剤を噴出していてもよく、また、薄膜の塗布中に何度か吹きかけるものであってもよい。この場合、これにあわせて、基板２０に生じる温度差を予測し、温度制御板１００により予め基板の温度を制御して薄膜の塗布を行えばよい。
【００５８】
また、ここでは、温度制御板１００に４つの液体流入管２〜８を設けて、同心円状の４区画に分けて温度を制御した。しかし、４区画に限るものではなく、いくつかの同心円状に分けてもよい。但し、基板に生じる温度差を考慮すれば、好適には、少なくとも２つの区画に分け、外側の区画の温度を内側の区画の温度より、０．２〜１．０℃高くなるようにすることが望ましい。また、同心円状の区画に限るものでもない。特に、剥離剤の噴出が片側にあり、剥離剤の噴出を一度しか行わないような場合、剥離剤噴出口の設けられている部分の温度が特に下がりやすいため、それにあわせて、その部分の温度をより高温に制御できるようにしたもの等も考えられる。
【００５９】
また、ここでは、３つの温度センサを備えた。しかし、これに限るものではなく、例えば、区画ごとに対応させた数の温度センサを設ける等してもよい。また、特に温度センサを有さないものであってもよい。
また、液体導入手段には制御手段１６を備えたが、このような制御手段を有さないものであってもよい。
【００６０】
また、ここでは、温度制御板１００の温度を、内部に温度制御した液体を流入させることにより制御したが、これに限るものでもなく、例えば、ペルチェ素子や、低温のヒーターを用いるなどして温度を制御するものであっても良い。
【００６１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２では、洗浄剤噴出口及び剥離剤噴出口から噴出させる洗浄剤及び剥離剤は、あらかじめ温めておく。これによって、これらの薬剤が吹きかけられることによる基板の部分的な温度低下を防止することができる。
【００６２】
この実施の形態２において使用する回転式薄膜形成装置は、実施の形態１において説明した図１のものと同様である。
ただし、温度制御部３１０には、恒温板が備えられている。この恒温板は、既知のものと同様であり、恒温板全面が同一の温度になるように制御される。
また、塗布部３２０に備えられた塗布装置は、実施の形態１において説明した塗布装置２００と同様のものである。ただし、洗浄液噴出口３６及び剥離液噴出口３８に供給する洗浄剤及び剥離剤の温度を制御する制御部を備える。
ここでは、洗浄剤及び剥離剤として、基板２０の主溶剤である有機溶剤を用いるため、この有機溶剤の温度を一括して制御する制御部を備える。しかし、洗浄剤及び剥離剤として異なる薬剤を使うものでもよく、この場合にはそれぞれの温度を制御できる制御部を備えればよい。
【００６３】
次にこの実施の形態における薄膜の形成方法を説明する。
まず、温度制御部３１０に備えられた恒温板の全面が一定の温度になるように制御する。
この状態の温度制御部３１０に、基板２０を搬送し、基板を恒温板に載置する。一定時間経過させ、基板２０の温度を均一にする。
次に、基板２０を塗布部３２０に搬送する。塗布部３２０において、基板２０は塗布装置２００のウエハチャック２２に載置され、薄膜が回転塗布される。
一方制御部においては、洗浄剤及び剥離剤としての有機溶剤が所定の温度に温められる。この温度の制御された有機溶剤は、洗浄液噴出口３６及び剥離液噴出口３８から、基板２０の外周端部２０Ａ及び背面２０Ｂに向かって噴出される。
その他の部分は、実施の形態１と同様であるから説明を省略する。
【００６４】
このようにすれば、洗浄剤及び剥離剤を予め温めておくことができるため、基板２０の外周端部２０Ａ及び背面２０Ｂに洗浄剤及び剥離剤を噴出しても、基板２０の温度が低下することがない。従って、基板２０の温度が、洗浄や剥離によって不均一になることを防止することができ、均一な薄膜の形成をすることができる。
【００６５】
なお、この実施の形態２において、塗布装置２００に、洗浄剤及び剥離剤としての有機溶剤の温度を制御して温めることができる制御部が備えられている場合について説明した。しかし制御部を備えるものに限らず、例えば、塗布装置２００の外部で予め所定の温度に温めた洗浄剤等を供給するものであっても良い。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の薄膜形成前に基板を複数の区画に区分して、各区画ごとに温度を制御するものにおいては、洗浄剤や剥離剤の噴出により、基板の温度が部分的に低下して基板全体の温度が不均一になることを抑えることができる。従って、基板に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることができる。
【００６７】
また、この発明の、温度を同心円状に区画して制御するものにおいては、薄膜塗布の際に、温度の低下が起こりやすい部分の温度を、効率よく高温にすることができ、効果的に基板の温度が不均一に成ることを防止することができる。従って、基板に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることができる。
【００６８】
また、この発明の、洗浄用に用いられる洗浄剤を予め温度を高めておくものにおいては、洗浄液の噴出により基板の温度が部分的に低下して不均一になることを防止できる。従って膜圧の均一性の向上を図ることができる。また、これによれば洗浄液をあらかじめ所定温度に温めておくだけで足り、従って、より簡易に膜厚の均一性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の回転式薄膜形成装置の内部を示す概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１において用いた温度制御板を示す断面模式図である。
【図３】基板に薄膜を塗布するための既知の塗布装置を示す断面模式図である。
【図４】薄膜を塗布する際の基板の温度を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１００ 温度制御板
２００ 塗布装置
３００ 回転式薄膜形成装置
３１０ 温度制御部
３２０ 塗布部
３３０〜３５０ 熱処理部
３６０ 冷却部
３７０ 基板収納容器
３８０ 搬送装置
２、４、６、８ 液体流入管
２Ａ、４Ａ、６Ａ、８Ａ 液体導入口
２Ｂ、４Ｂ，６Ｂ、８Ｂ 液体排出口
１０、１２、１４ 温度センサ
１６ 制御手段
１８ 導入手段
２０ 基板
２２ 支持台（ウエハチャック）
２４ 回転軸
２６ インナーカップ
２６Ａ インナーカップ側面
２８ アウターカップ
２８Ａ アウターカップ側面
３０ 空間
３２ 洗浄剤流入管
３２Ａ 洗浄剤流入口
３２Ｂ 洗浄剤流出口
３４ 洗浄剤流入管
３４Ａ 洗浄剤流入口
３４Ｂ 洗浄剤流出口
３６ 洗浄剤噴出口
３８ 剥離剤噴出口
４０ 滴下口
Claims (7)
- 基板を支持する支持台と、前記支持台に接続して、前記支持台を回転させる駆動手段と、前記基板の表面に薄膜を形成するための液体材料を滴下する滴下部と、前記基板の裏面を洗浄するための洗浄剤を噴出する洗浄剤噴出部と、前記基板に形成された薄膜を剥離するための剥離剤を前記基板の外周部付近に噴出する剥離剤噴出部と、を有し、
前記基板を回転させた状態で、
前記洗浄剤噴出部から洗浄剤を噴出して、前記基板の裏面を洗浄すると共に、回転する前記基板の表面に前記液体材料を塗布して薄膜を形成し、更に、前記剥離剤噴出部から前記剥離剤を噴出して、前記基板の外周部付近に形成された薄膜の膜厚を薄くする塗布部と、
前記薄膜を形成する前の基板を収納して、前記基板の温度を制御することができる温度制御部と、
を有する回転式薄膜形成装置であって、
前記温度制御部は、前記基板を複数の区画に区分して、前記区画ごとに、前記基板への前記洗浄剤の噴出及び前記剥離剤の噴出により生じる温度差を予測して、前記基板の温度を制御することを特徴とする回転式薄膜形成装置。 - 前記温度制御部は、基板を載置することができる温度制御板と、
前記温度制御板に前記複数の区画に対応するように備えられた複数の液体流入管と、前記複数の液体流入管のそれぞれに接続して液体を導入する液体導入手段と、を備え、
前記液体導入手段は、前記液体の温度を、前記複数の区画のそれぞれに対応するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転式薄膜形成装置。 - 前記複数の区画は、前記基板を、複数の同心円状に区分するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の回転式薄膜形成装置。
- 前記温度制御部は、外側に区分された前記区画の温度を、内側に区分された前記区画の温度より高温になるように制御することを特徴とする請求項３に記載の回転式薄膜形成装置。
- 支持台に基板を載置して、前記支持台ごと前記基板を回転させた状態で、
前記基板の裏面に洗浄剤を噴出して洗浄すると共に、
前記回転する基板の表面に薄膜形成用の液体材料を滴下して薄膜を形成し、
更に、前記基板の外周部付近に剥離剤を噴出して、前記基板の外周部付近に形成された前記薄膜の膜厚を薄くする薄膜形成方法において、
前記薄膜の形成に先立って、前記基板を、複数に区画し、各区画ごとに、前記基板への前記洗浄剤の噴出及び前記剥離剤の噴出により生じる温度差を予測して、前記基板の温度を制御することを特徴とする薄膜形成方法。 - 前記複数の区画に対応するように複数の液体流入管を備えた温度制御板の上に基板を載置して、
前記液体流入管に、前記複数の区画のそれぞれに対応する所定の温度に設定された液体を導入することにより、前記温度制御板の温度を制御し、これによって、前記基板の温度を制御することを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成方法。 - 前記基板を、複数の同心円状に区画して、外側に区画された前記区画の温度を、内側に区画された前記区画の温度より高くなるように、前記基板の温度を制御することを特徴とする請求項５または６に記載の薄膜形成方法。
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