JP4587481B2 - 塗布膜の成膜方法及びその装置 - Google Patents

Description

この発明は、塗布膜の成膜方法及びその装置に関するもので、更に詳細には、例えば半導体ウエハやＬＣＤ基板等の基板に塗布液を塗布し、基板表面に塗布膜を成膜する塗布膜の成膜方法及びその装置に関するものである。

従来、半導体デバイスの高集積化に伴って基板上に多層配線する技術が採用されており、多層配線における配線すなわち回路パターン同士を絶縁する膜として、ＳＯＧ（Spin On Glass）と称せられるシリコン酸化膜系ガラスが使用されている。

上記ＳＯＧ膜を成膜する方法は、一般にスピンコート法により、有機溶媒中に溶かされたガラス成分を基板上に塗布し、その後の乾燥，ベーク，キュア等の熱処理で焼成することで、ガラス成分を結合させて成膜する方法である。

ところで、基板の表面には凹凸の回路パターンが形成されているため、通常のスピン塗布方法・熱乾燥を行うと、凹凸の段差形状に合わせた膜表面の形状不均一性が生じ、後の工程に支障をきたす。例えば、リソグラフィがあった場合には、焦点深度が異なることによる線幅（ＣＤ）の悪化や、膜の積み重ねに伴って段差が大きくなるなどの様々な不具合を生じさせるという問題があった。

そのため、塗布膜を平坦化する必要がある。この塗布膜を平坦化する方法として、塗布膜を熱処理によって硬化させた後、研磨部材である研磨布の表面に機械的研磨粒子及び化学的研磨粒子を含む研磨液を滴下し、この研磨布の表面を基板の塗布膜に押し付けて、塗布膜の一部を除去する化学機械研磨｛ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）｝技術が知られている。

また、上記ＣＭＰのような高負荷プロセスを経ることのない別の平坦化方法として、凹凸面を有する基板表面に塗布液を供給し、塗布膜をスキャナプレートで基板の表面に薄く押し広げて塗布すると共に、スリット状ノズルからエア圧によって均等に押圧する塗布方法（装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、別の手段として、基板の表面に塗布液を供給した後に、溶剤蒸気を含む気体を供給して、塗布膜を薄く均一にする塗布方法（装置）が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−４７３２４号公報（特許請求の範囲、図１，図２，図４） 特開平１１−３２９９３８号公報（段落番号０１４２、図８，図１３）

しかしながら、前者すなわち特開平７−４７３２４号公報に記載の技術においては、塗布液に向かってエアを吹き付けるため、塗布液が揮発して硬化し、その結果、流動性が低下するので、塗布膜の均一化が十分に図れないという問題があった。

また、後者すなわち特開平１１−３２９９３８号公報に記載の技術においては、塗布液に溶剤蒸気を送るため、前者に比べて塗布液の揮発を抑制することができるが、処理部の周囲の環境の影響によって前者と同様に、塗布膜が揮発して硬化し、その結果、流動性が低下する。したがって、この技術においても塗布膜の均一化が十分に図れないという問題があった。

特に、例えばダイシングラインのように回路パターンの凹凸に比べて幅の広い凹部が存在する場合において塗布膜が不均一になる虞があった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＣＭＰのような高負荷プロセスを経ることなく、均一かつ高精度な塗布膜の平坦化を図れるようにした塗布膜の成膜方法及びその装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、この塗布膜の成膜方法は、表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜方法を前提とし、請求項１記載の発明は、上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を、溶剤ガス雰囲気下におくと共に、溶剤ガス雰囲気を吸引し、上記塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した後に、上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する、ことを特徴とする。

請求項１記載の塗布膜の成膜方法において、上記塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態を保持し、この状態で上記ノズルから選択塗布液を供給する方が好ましい（請求項２）。

また、請求項３記載の発明は、予め表面の凹凸状態が記憶された被処理基板に対して塗布液を供給し、被処理基板の表面に塗布膜を形成する塗布工程と、 上記塗布膜が形成された上記被処理基板を外気から遮断された処理室内に搬入する工程と、 上記処理室内に溶剤ガスを供給して処理室内を溶剤ガス雰囲気にする工程と、 上記溶剤ガス雰囲気を吸引して、上記塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した状態を保持する工程と、 上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する工程と、を有することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、予め表面の凹凸状態が記憶された被処理基板に対して塗布液を供給し、被処理基板の表面に塗布膜を形成する塗布工程と、 上記塗布膜が形成された上記被処理基板を外気から遮断された処理室内に搬入する工程と、 上記処理室内に溶剤ガスを供給して処理室内を溶剤ガス雰囲気にする工程と、 上記溶剤ガス雰囲気を吸引すると共に、溶媒濃度検出手段により上記塗布膜の溶媒濃度を検出し、検出された溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した状態を保持する工程と、 上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する工程と、を有することを特徴とする。

請求項１ないし４のいずれかに記載の塗布膜の成膜方法において、上記選択塗布液は、塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有する方が好ましい（請求項５）。

また、この発明の塗布膜の成膜装置は、表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜装置を前提とし、請求項６記載の発明は、 上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を外気から遮断して収容する処理室と、 上記処理室内に配設されて上記被処理基板を保持する保持手段と、 上記処理室内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段と、 上記処理室内の圧力を検出する圧力検出手段と、 上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、 上記被処理基板の表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給する選択塗布液供給用ノズルと、 上記保持手段とノズルを相対的に平行移動する移動手段と、 上記被処理基板の凹凸の状態及び上記塗布膜の溶媒濃度を記憶し、記憶された上記情報と上記圧力検出手段からの情報に基づいて、上記溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、上記ノズルの位置を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。

また、請求項７記載の発明は、 上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を外気から遮断して収容する処理室と、 上記処理室内に配設されて上記被処理基板に形成された塗布膜の溶媒濃度を検出する溶媒濃度検出手段と、 上記処理室内に配設されて上記被処理基板を保持する保持手段と、 上記処理室内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段と、 上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、 上記被処理基板の表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給する選択塗布液供給用ノズルと、 上記保持手段とノズルを相対的に平行移動する移動手段と、 上記被処理基板の凹凸の状態を記憶し、記憶された上記情報と上記溶媒濃度検出手段からの情報に基づいて、上記溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、上記ノズルの位置を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。

請求項１記載の発明においては、塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を溶剤ガス雰囲気下においた状態で、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給することにより、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。この場合、塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態を保持し、この状態でノズルから選択塗布液を供給することにより、雰囲気の安定した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる（請求項２）。

請求項３，６記載の発明においては、被処理基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成した後、被処理基板を処理室内に搬入して、溶剤ガス雰囲気下においた状態で、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給することにより、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。

請求項４，７記載の発明においては、被処理基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成した後、被処理基板を処理室内に搬入して、溶剤ガス雰囲気下においた状態で、溶媒濃度検出手段により塗布膜の溶媒濃度を検出し、その検出情報に基づいて、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給することにより、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。

請求項５記載の発明においては、選択塗布液は塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有するので、塗布工程で塗布された塗布液は、その後の時間経過に伴って乾燥して溶媒濃度が薄くなった場合に対応して塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度とを一致させることができる。

この発明は、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。

（１）請求項１記載の発明によれば、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。この場合、塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態を保持し、この状態でノズルから選択塗布液を供給することにより、雰囲気の安定した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる（請求項２）。

（２）請求項３，６記載の発明によれば、被処理基板に対して塗布液を供給して塗布膜を形成した後、被処理基板を処理室内に搬入して、溶剤ガス雰囲気下においた状態で、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給するので、上記（１）と同様に、塗布液を揮発させて硬化させることなく、塗布液の粘性を維持した状態で塗布膜の平坦化を行うことができる。

（３）請求項４，７記載の発明によれば、処理直前の被処理基板に形成された塗布膜の溶媒濃度を溶媒濃度検出手段によって検出し、その検出情報に基づいて、被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部にノズルから塗布膜の溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液を供給するので、上記（１），（２）に加えて、更に確実に塗布膜の平坦化を行うことができる。

（４）請求項５記載の発明によれば、塗布工程で塗布された塗布液は、その後の時間経過に伴って乾燥し、溶媒濃度が薄くなった場合に対応して塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度とを一致させることができるので、上記（１）〜（３）に加えて、更に被処理基板に形成された塗布膜と補充用の選択塗布液により形成される塗布膜とを同質にすることができる。

以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る成膜装置を半導体ウエハにおけるＳＯＧの成膜装置に適用した場合について説明する。

◎第１実施形態
図１は、上記成膜装置の第１実施形態を示す概略断面図である。

上記成膜装置は、凹凸面を有する被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）に塗布液であるＳＯＧ液例えばポリシラザンの塗布膜を形成する塗布ユニット１と、塗布膜が形成されたウエハＷの塗布膜を平坦化する成膜ユニット２とを具備している。

上記塗布ユニット１は、図示しない搬送アームによって搬送されるウエハＷを収容する塗布処理室３と、この塗布処理室３内に配設されて、ウエハＷを保持して水平に回転させる回転保持手段であるスピンチャック４と、ウエハＷの表面に塗布液例えばＳＯＧ液を滴下（供給）する塗布液供給ノズル５と、を具備している。

上記のように構成される塗布ユニット１において、塗布処理室３内に収容されたウエハＷの表面に対して塗布液供給ノズル５から塗布液を滴下し、スピンチャック４を回転させることによって、ウエハＷの表面に塗布液の塗布膜が形成される。

上記成膜ユニット２は、塗布膜が形成されたウエハＷを外気から遮断して収容する処理室６と、この処理室６内に配設されてウエハＷを保持する保持手段である載置プレート７と、処理室６内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段８と、処理室６内の圧力を調整する圧力調整手段９と、ウエハＷの表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給すなわち滴下する選択塗布液供給用ノズル１０（以下にノズル１０という）と、載置プレート７とノズル１０を相対的に平行移動する移動手段２０と、処理室６内の圧力を検出する圧力検出手段である圧力センサ３０と、予め記憶されたウエハＷの凹凸の状態すなわち凹部の段差開口率，段差深さ及び塗布膜の溶媒濃度等の情報と、圧力センサ３０からの検出信号（情報）に基づいて、溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、ノズル１０の位置を制御する制御手段例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって形成されるコントローラ４０とで主に構成されている。また、コントローラ４０は、圧力センサ３０によって検出された検出信号に基づいて溶剤ガス供給手段８と圧力調整手段９を制御して処理室６内を所定の圧力に制御するように形成されている。

上記処理室６は、固定ベース部６ａと、この固定ベース部６ａに対して図示しない昇降手段によって昇降可能に開閉する箱状の蓋体６ｂとで構成されている。なお、処理室６を固定ベース部６ａと昇降可能な蓋体６ｂとで構成する代わりに、側壁にウエハＷの搬入出口を設け、この搬入出口をシャッタによって開閉する構造としてもよい。

上記溶剤ガス供給手段８は、処理室６の蓋体６ｂの一側端側に設けられた供給口６ｃに一端が接続する供給管８ａの他端に接続する、溶剤ガス生成機能を有する気化器８０により形成されている。供給管８ａには、数値的な開度量の調整が可能な開閉弁Ｖ1が介設されており、この開閉弁Ｖ1は、コントローラ４０からの制御信号に基づいて開閉し得るようになっている。

上記圧力調整手段９は、処理室６の蓋体６ｂの他側端側に設けられた排気口６ｄに、排気管９ａを介して接続する減圧ポンプ９０と、排気管９ａに介設されて上記コントローラ４０からの制御信号に基づいて開閉動作する例えばバタフライ式の数値的な開度量の調整が可能な開閉弁Ｖ2とで構成されている。このように構成される圧力調整手段９によって処理室６内が所定圧力例えば塗布液の乾燥度合いが５０wt％になる５００Ｐａ（パスカル）に設定されるようになっている。

上記載置プレート７は、ウエハＷを吸着保持し得るように構成されており、また、同心円状に例えば３個の貫通孔（図示せず）が設けられ、各貫通孔内を貫通する図示しない支持ピンが保持部材に保持されると共に、支持ピン昇降シリンダの駆動によって支持ピンが載置プレート７の表面に出没可能に構成されている。

また、載置プレート７は、処理室６の固定ベース部６ａの上面に敷設されたＹ方向に延びる２本のレール７ａに摺動可能に載置されており、移動手段２０を構成するＹ方向移動機構２０Ｙによって水平のＹ方向に移動し得るようになっている。

上記ノズル１０は、載置プレート７の上方に位置し、上記レールと直交するＸ方向に延び、両端がそれぞれ処理室６の蓋部の対向する側壁に回転自在に配設される例えばボールねじ機構等のＸ方向移動機構２０Ｘによって、ノズル１０が水平のＸ方向に移動し得るように構成されている。この場合、Ｘ方向移動機構２０Ｘは、処理室６の蓋体６ｂに横架されるボールねじ軸２１と、このボールねじ軸２１を正逆回転自在に回転する駆動モータ２２とで構成されている。このＸ方向移動機構２０Ｘのボールねじ軸２１と該ボールねじ軸２１に平行なガイド軸（図示せず）に、ノズル１０が摺動可能に嵌装されている。

したがって、Ｘ方向移動機構２０Ｘの駆動モータ２２を正逆回転駆動することにより、ノズル１０がＸ方向に移動し、Ｙ方向移動機構２０Ｙによって載置プレート７がＹ方向に移動することで、載置プレート７上に載置保持されたウエハＷに対してノズル１０が水平のＸ，Ｙ方向の任意の位置に移動することができる。なお、移動手段すなわちＸ方向移動機構２０Ｘ，Ｙ方向移動機構２０Ｙをボールねじ機構以外のリニア駆動機構やタイミングベルトやプーリを用いたベルト駆動機構等によって形成してもよい。

なお、上記説明では、ノズル１０をＸ方向に移動し、載置プレート７をＹ方向に移動する場合について述べたが、ノズル１０をＹ方向に移動し、載置プレート７をＸ方向に移動してもよく、また、ノズル１０又は載置プレート７のいずれか一方を固定し、他方をＸ，Ｙ方向に移動してもよい。

また、上記ノズル１０は、該ノズル１０の移動に追従すべく可撓性を有する供給管１１を介して選択塗布液収容タンク１２に接続されている。供給管１１には開閉弁Ｖ3が介設されており、この開閉弁Ｖ3は、コントローラ４０からの制御信号に基づいて開閉し得るようになっている。なお、選択塗布液収容タンク１２内に貯留される選択塗布液は、塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有する既知の濃度の薬液である。選択塗布液が、塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有する理由は、塗布工程で塗布された塗布液は、その後の時間経過に伴って乾燥して溶媒濃度が薄くなるので、その場合に対応して塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度とを一致させるようにしたためである。

上記のように構成されるノズル１０を用いて、図２（ａ）に示すように、塗布液の塗布膜Ｔが形成されたウエハＷに対して、予め記憶されたウエハＷにおける塗布液の補充が必要な凹部Ｗａに塗布膜Ｔの溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液Ｌを滴下（供給）することにより（図２（ｂ）参照）、凹部Ｗａに塗布膜Ｔの溶媒濃度と同じ濃度の選択塗布液Ｌの塗布膜Ｔが形成され、塗布膜Ｔの表面が平坦化される（図２（ｃ）参照）。なお、ノズル１０のノズル孔は１又は複数あるいはスリット状のいずれであってもよい。

次に、上記のように構成されるこの発明に係る成膜装置の動作態様について、図１及び図３に示すフローチャートを参照して説明する。

処理に際して、処理するウエハＷにおける凹凸状態すなわち凹部の段差開口率，段差深さ及び塗布膜の溶媒濃度等の情報を予め求めてコントローラ４０に記憶させておく。この場合、ウエハＷの凹凸状態は、例えばマスクパターンやステッパのレシピ、あるいは、ウエハＷの画像取り込みによってその情報を取得することができる。また、塗布膜の溶媒濃度は、塗布液の原液の乾燥度合いを決定する雰囲気圧力の関係で求めることができる。

まず、未処理のウエハＷを図示しない搬送アームによって塗布ユニット１に搬入してスピンチャック４にウエハＷを受け渡す。そして、ウエハＷの表面に対して塗布液供給ノズル５から塗布液を滴下し、スピンチャック４を回転させることによって、ウエハＷの表面に塗布液の塗布膜を形成する（塗布工程：ステップ３−１）。

次に、塗布膜が形成されたウエハＷを搬送アーム（図示せず）が受け取って、ウエハＷを成膜ユニット２の処理室６内に搬入する（ウエハ搬入工程：ステップ３−２）。この際、処理室６を構成する蓋体６ｂが上昇して、ウエハＷを載置プレート７上に載置した状態で、蓋体６ｂが下降して処理室６を外気と遮断する。次に、コントローラ４０からの制御信号に基づいて溶剤ガス供給手段８の開閉弁Ｖ1が開放して、気化器８０によって生成された溶剤ガスが処理室６内に供給（パージ）される（溶剤ガス供給工程：ステップ３−３）。溶剤ガスの供給（パージ）によって変化する処理室６内の圧力は圧力センサ３０によって検出され、処理室６内が所定圧力以上になった時点で、コントローラ４０からの制御信号に基づいて開閉弁Ｖ2が所定の開度開いて処理室６内を減圧し、処理室６内を成膜処理に適した所定乾燥度合い例えば５０wt％，所定圧力例えば５００Ｐａになると、塗布膜の濃度と選択塗布液の濃度が一致するので、この状態を保持する（減圧・圧力保持工程：ステップ３−４）。

塗布膜の濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態で、コントローラ４０からの制御信号に基づいてノズル１０と載置プレート７によって保持されたウエハＷとを相対的に平行移動してノズル１０を、図２（ｂ）に示すように、塗布液の補充が必要な凹部Ｗａの上方に位置させ、コントローラ４０からの制御信号に基づいて開閉弁Ｖ3を開放し、ノズル１０から選択塗布液を滴下（供給）して、凹部Ｗａと凹部Ｗａ以外の塗布膜Ｔを平坦化する（選択塗布工程：ステップ３−５）。この選択塗布工程において、ノズル１０を凹部Ｗａの溝方向に移動（スキャン）させて、同様にノズル１０から選択塗布液を滴下（供給）して、塗布膜Ｔを平坦化する。

選択塗布工程によってウエハＷ表面の塗布膜を平坦化した後、開閉弁Ｖ1，Ｖ3を閉じ、圧力調整手段９の開閉弁Ｖ2の開度を調整して処理室６内を減圧例えば５０Ｐａに減圧した後、大気に開放する（減圧・大気開放工程：ステップ３−６）。そして、蓋体６ｂを開放（上昇）した後、又は、上昇と共に支持ピンが上昇してウエハＷを載置プレート７面の上方に押し上げた状態で、搬送アーム（図示せず）がウエハＷを受け取って搬出する（ウエハ搬出工程：ステップ３−７）。

◎第２実施形態
図４は、この発明に係る成膜装置の第２実施形態を示す概略断面図である。

第２実施形態は、成膜ユニット内に塗布膜の濃度検出手段を設けて、処理直前のウエハに形成された塗布膜の濃度を検出して成膜処理を行うようにした場合である。

第２実施形態に係る成膜装置は、ウエハＷを外気から遮断して収容する処理室６Ａが測定領域６１と処理領域６２を有し、この処理室６Ａ内の測定領域６１に配設されて、ウエハＷに形成された塗布膜Ｔの濃度を検出する濃度検出手段５０を具備する点、また、ノズル１０Ａを固定し、載置プレート７Ａを水平のＸ，Ｙ方向に移動するようにした点で第1実施形態と相違している。なお、第２実施形態におけるその他の部分は第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

第２実施形態において、処理室６Ａは、対向する側壁の一方にウエハＷの搬入口６ｅが設けられ、他方に搬出口６ｆが設けられている。そして、これら搬入口６ｅ、搬出口６ｆに、図示しない昇降機構によって昇降するシャッタ６ｇ、６ｈがそれぞれ開閉可能に配設されている。

また、濃度検出手段５０は、例えば屈折率測定器によって形成されており、ウエハＷに形成された平坦部の塗布膜の屈折率を複数箇所例えば直径に対して９ポイントを平均に検出し、解析することによって塗布膜の溶媒濃度を求めることができる。この濃度検出手段すなわち屈折率測定器５０によって検出された情報は上記コントローラ４０に伝達されて記憶される。

また、上記載置プレート７Ａは、処理室６の固定ベース部６ａ上に敷設されたＹ方向に延びる互いに平行な複数例えば４本のレール７ｂに摺動可能に載置される摺動プレート７ｃの上面に敷設されるＸ方向に延びるレール７ｄ上に摺動可能に載置されている。そして、移動手段であるＸ方向移動機構２０Ｘ，Ｙ方向移動機構２０Ｙ、例えばボールねじ機構やリニア駆動機構等によって載置プレート７Ａがノズル１０Ａに対して水平のＸ，Ｙ方向に平行移動し得るように構成されている。

次に、第２実施形態の成膜装置の動作態様について、図４及び図５に示すフローチャートを参照して説明する。

処理に際して、処理するウエハＷにおける凹凸状態すなわち凹部の段差開口率，段差深さ等の情報を予め求めてコントローラ４０に記憶させておく。この場合、ウエハＷの凹凸状態は、第１実施形態と同様に、例えばマスクパターンやステッパのレシピ、あるいは、ウエハＷの画像取り込みによってその情報を取得することができる。

まず、未処理のウエハＷを図示しない搬送アームによって塗布ユニット１に搬入してスピンチャック（図示せず）にウエハＷを受け渡す。そして、ウエハＷの表面に対して塗布液供給ノズル（図示せず）から塗布液を滴下し、スピンチャックを回転させることによって、ウエハＷの表面に塗布液の塗布膜を形成する（塗布工程：ステップ５−１）。

次に、塗布膜が形成されたウエハＷを搬送アーム（図示せず）が受け取って、ウエハＷを成膜ユニット２の処理室６Ａ内の測定領域６１に搬入する（ウエハ搬入工程：ステップ５−２）。ウエハＷを載置プレート７Ａ上に載置した後、搬送アームは処理室６Ａから後退した状態で、シャッタ６ｇが閉じて処理室６Ａを外気と遮断する。

次に、コントローラ４０からの制御信号に基づいて溶剤ガス供給手段８の開閉弁Ｖ1が開放して、気化器８０によって生成された溶剤ガスが処理室６Ａ内に供給（パージ）される。また、コントローラ４０からの制御信号に基づいて圧力調整手段９の開閉弁Ｖ2が開閉制御されて溶剤ガス雰囲気を吸引して処理室６内を成膜処理に適した所定乾燥度合い例えば５０wt％，所定圧力例えば５００Ｐａにする。この過程において、屈折率測定器５０によってウエハＷの平坦部の塗布膜の屈折率を検出し、検出された情報をコントローラ４０に伝達し、検出された屈折率から求められた塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した時点で、処理室６内の圧力を保持する（濃度測定工程：ステップ５−３）。また、塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した時点で、載置プレート７ＡがＸ方向に移動してウエハＷを処理領域６２に移動する（ウエハ処理部移動工程：ステップ５−４）。

次に、コントローラ４０からの制御信号に基づいてノズル１０Ａと載置プレート７Ａによって保持されたウエハＷとを相対的に平行移動してノズル１０Ａを、図２（ｂ）に示すように、塗布液の補充が必要な凹部Ｗａの上方に位置させ、コントローラ４０からの制御信号に基づいて開閉弁Ｖ3を開放し、ノズル１０Ａから選択塗布液を滴下（供給）して、凹部Ｗａと凹部Ｗａ以外の塗布膜Ｔを平坦化する（選択塗布工程：ステップ５−５）。この選択塗布工程において、ノズル１０Ａを凹部Ｗａの溝方向に移動（スキャン）させて、同様にノズル１０Ａから選択塗布液を滴下（供給）して、塗布膜Ｔを平坦化する。

選択塗布工程によってウエハＷ表面の塗布膜を平坦化した後、開閉弁Ｖ1，Ｖ3を閉じ、圧力調整手段９の開閉弁Ｖ2の開度を調整して処理室６内を減圧例えば５０Ｐａに減圧した後、大気に開放する（減圧・大気開放工程：ステップ５−６）。そして、シャッタ６ｈを開放した後、又は、シャッタ６ｈの開放と共に支持ピンが上昇してウエハＷを載置プレート７Ａ面の上方に押し上げた状態で、搬送アーム（図示せず）がウエハＷを受け取って搬出口６ｆから搬出する（ウエハ搬出工程：ステップ５−７）。

なお、上記実施形態では、塗布液がＳＯＧ液である場合について説明したが、この発明に係る成膜技術は、ＳＯＧ液以外の塗布液例えばレジストにも適用でき、また、ウエハＷ以外の被処理基板例えばＬＣＤ基板にも適用できることは勿論である。

この発明に係る成膜装置の第１実施形態を示す概略断面図である。 この発明におけるウエハの凹凸部の塗布膜の平坦化を行う状態を示す要部概略断面図である。 この発明に係る成膜装置の第１実施形態の動作態様を示すフローチャートである。 この発明に係る成膜装置の第２実施形態を示す概略断面図である。 この発明に係る成膜装置の第２実施形態の動作態様を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 塗布ユニット
２ 成膜ユニット
３ 塗布処理室
４ スピンチャック
５ 塗布液供給ノズル
６，６Ａ 処理室
７，７Ａ 載置プレート（保持手段）
８ 溶剤ガス供給手段
９ 圧力調整手段
１０，１０Ａ 選択塗布液供給用ノズル
１２ 選択塗布液収容タンク
２０ 移動手段
２０Ｘ Ｘ方向移動機構
２０Ｙ Ｙ方向移動機構
３０ 圧力センサ
４０ コントローラ（制御手段）
５０ 屈折率測定器（濃度検出手段）
８０ 気化器
９０ 減圧ポンプ
Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）
Ｗａ 凹部
Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3 開閉弁
Ｔ 塗布膜
Ｌ 選択塗布液

Claims (7)

1. 表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜方法であって、
   上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を、溶剤ガス雰囲気下におくと共に、溶剤ガス雰囲気を吸引し、上記塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した後に、上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する、ことを特徴とする塗布膜の成膜方法。
2. 請求項１記載の塗布膜の成膜方法において、
   上記塗布膜の溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した状態を保持し、この状態で上記ノズルから選択塗布液を供給する、ことを特徴とする塗布膜の成膜方法。
3. 予め表面の凹凸状態が記憶された被処理基板に対して塗布液を供給し、被処理基板の表面に塗布膜を形成する塗布工程と、
   上記塗布膜が形成された上記被処理基板を外気から遮断された処理室内に搬入する工程と、
   上記処理室内に溶剤ガスを供給して処理室内を溶剤ガス雰囲気にする工程と、
   上記溶剤ガス雰囲気を吸引して、上記塗布膜の溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した状態を保持する工程と、
   上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する工程と、
   を有することを特徴とする塗布膜の成膜方法。
4. 予め表面の凹凸状態が記憶された被処理基板に対して塗布液を供給し、被処理基板の表面に塗布膜を形成する塗布工程と、
   上記塗布膜が形成された上記被処理基板を外気から遮断された処理室内に搬入する工程と、
   上記処理室内に溶剤ガスを供給して処理室内を溶剤ガス雰囲気にする工程と、
   上記溶剤ガス雰囲気を吸引すると共に、溶媒濃度検出手段により上記塗布膜の溶媒濃度を検出し、検出された溶媒濃度と補充用の選択塗布液の濃度が一致した状態を保持する工程と、
   上記被処理基板と選択塗布液供給用ノズルを相対的に平行移動し、予め記憶された上記被処理基板における塗布液の補充が必要な凹部に上記ノズルから選択塗布液を供給する工程と、
   を有することを特徴とする塗布膜の成膜方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の塗布膜の成膜方法において、
   上記選択塗布液は、塗布液の溶媒濃度より低い濃度の溶媒を含有する、ことを特徴とする塗布膜の成膜方法。
6. 表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜装置であって、
   上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を外気から遮断して収容する処理室と、
   上記処理室内に配設されて上記被処理基板を保持する保持手段と、
   上記処理室内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段と、
   上記処理室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、
   上記被処理基板の表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給する選択塗布液供給用ノズルと、
   上記保持手段とノズルを相対的に平行移動する移動手段と、
   上記被処理基板の凹凸の状態及び上記塗布膜の溶媒濃度を記憶し、記憶された上記情報と上記圧力検出手段からの情報に基づいて、上記溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、上記ノズルの位置を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする塗布膜の成膜装置。
7. 表面に凹凸を有する被処理基板に対して塗布液を供給し、上記被処理基板の表面に塗布膜を成膜する成膜装置であって、
   上記塗布液の塗布膜が形成された被処理基板を外気から遮断して収容する処理室と、
   上記処理室内に配設されて上記被処理基板に形成された塗布膜の溶媒濃度を検出する溶媒濃度検出手段と、
   上記処理室内に配設されて上記被処理基板を保持する保持手段と、
   上記処理室内に溶剤ガスを供給する溶剤ガス供給手段と、
   上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、
   上記被処理基板の表面に所定の濃度に設定された補充用の選択塗布液を供給する選択塗布液供給用ノズルと、
   上記保持手段とノズルを相対的に平行移動する移動手段と、
   上記被処理基板の凹凸の状態を記憶し、記憶された上記情報と上記溶媒濃度検出手段からの情報に基づいて、上記溶媒濃度と選択塗布液の濃度が一致した後に、上記ノズルの位置を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする塗布膜の成膜装置。

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