JP3842487B2

JP3842487B2 - 成膜装置

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Publication number: JP3842487B2
Application number: JP17302099A
Authority: JP
Inventors: 信一伊藤; 勝弥奥村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: JP2000079366A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板上に液体を供給して液状膜を形成する技術に係わり、特に被処理基板上に前記液状膜を選択的に形成する成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程では、レジストやＳＯＧ（Spin On Glass）のような液体を基板上に塗布することが行われている。基板上に液体を塗布するのに、リソグラフィプロセスで従来から行われてきた回転塗布法は、基板上に供給した液体の殆どを基板外に排出し、残りの数％の液体を基板に留めて成膜している。このため、使用する液体（例えば薬液等）の無駄が多くなる。さらに、排出される薬液が多くなるため、環境にも悪影響を及ぼしている。また、方形の基板や１２インチ以上の大口径の円形基板では、基板の外周部で乱気流が生じるため、その外周部で膜厚が不均一になるという問題が生じている。
【０００３】
薬液を無駄にせず基板全面に均一に塗布する手法として、特開平２−２２０４２８号公報には、一列に配置した多数のノズルからレジストを吐出し、その後方よりガスまたは液体を成膜面に吹き付けることで均一な膜を得る手法が記載されている。また、特開平６−１５１２９５号公報には、棒に多数の噴霧口を設け、それよりレジストを基板上に吐出し均一な膜を得る手法が記載されている。更に、特開平７−３２１００１号公報には、レジストを噴霧するための多数の噴出孔が形成されたスプレーヘッドと基板とを相対的に移動させて塗布する手法が記載されている。これらいずれの塗布装置においても、横一列に複数配置された吐出又は噴霧ノズルを基板表面にそってスキャンさせることによって、均一な膜を得ようとしている。
【０００４】
また更に、薬液を無駄にしないために、被処理基板の成膜領域にノズルから選択的に液体を供給して、液状膜の成膜を行うことが提案されている。液体供給ノズルを用いた選択的な成膜方法として、液体の吐出をＯＮ／ＯＦＦできる精密塗布ノズル（ＥＦＤ社製）を用いた方法がある。
【０００５】
前記精密塗布ノズルを用いた方法では、図３３（ａ）、（ｂ）又は図３４（ａ）、（ｂ）に示すように、吐出口１７２の手前（吐出口の上部）のノズル内に設けられたニードル１７１やスクリュー１８１などの弁を駆動して液体１３が遮断される。
【０００６】
これらの方式では、弁を駆動する際に、弁と液体との摩擦によってパーティクルが生じる。そして、弁を開放したとき、滴下した液体中に含まれるパーティクルが基板上に搬送されることが問題となっている。また、弁の開放直後には、液体にかかる圧力が微妙に変化して脈流が生じる。この脈流により、成膜の厚さに差が生じるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、基板上に選択的に液状膜を形成するために、吐出口の手前に設けられた弁を駆動することによって、液体の吐出を制御しながら液状膜の成膜を行うと、基板上の液状膜中にパーティクルが混入するという問題がある。また、脈流が生じることによって、液状膜の膜厚分布が不均一になるという問題がある。
【０００８】
また、基板上に各種のパターンが形成され、前記基板表面に段差が存在する場合には、次のような問題が生じている。
【０００９】
図３５に示すように、基板１０１上に構造物１０２が形成されて、前記基板表面の凹部の比率が異なると、膜１０３ａ，膜１０３ｂ，及び膜１０３ｃの厚さに差が生じる。この場合、これら膜の表面は平坦ではないという問題がある。このため、図３５に示した構造に対しリフロー処理を行うと、図３６（ａ）に示すように、絶縁膜１０４ａ，絶縁膜１０４ｂ，及び絶縁膜１０４ｃの表面を平坦にすることができる。
【００１０】
しかし、凹部の比率の差に応じて、これら絶縁膜１０４ａ，絶縁膜１０４ｂ，及び絶縁膜１０４ｃの表面位置（表面高さ）が異なる。従って、絶縁膜１０４ａ〜１０４ｃ上に反射防止膜１０５を介在させてレジストパターン１０６ａ〜１０６ｃを形成した場合、露光の際にレジストパターン１０６ａ〜１０６ｃのいくつかはデフォーカス状態となる。このため、露光後のレジストパターン１０６ａ〜１０６ｃには、図３６（ｂ）に示すように、それら線幅が大きく変動するという問題がある。
【００１１】
すなわち、前述したように、回転塗布法では、基板上に滴下された液体のほとんどが無駄になるという問題がある。また、基板に対して液体を滴下する方法では、基板上に形成されたパターンによる凹凸に応じて、形成される液状膜の基板表面からの高さが異なる、言い換えると液状膜の基板表面からの厚さが不均一になるという問題がある。
【００１２】
そこで本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板上に選択的に液状膜を成膜するに際し、液状膜中への不純物の混入を抑制し、かつ成膜された液状膜の膜厚分布を均一にすることができる成膜装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【００１４】
（１）本発明の成膜装置は、成膜領域と非成膜領域とが設定された被処理基板の上方に配置され、前記被処理基板に対して一定量の液体を連続的に吐出する液体吐出部と、前記被処理基板と前記液体吐出部とを相対的に移動させる移動部と、前記液体吐出部と前記被処理基板との間に配置され、前記移動部により前記被処理基板及び前記液体吐出部の少なくとも１つが移動されて、前記液体吐出部から吐出された液体が前記非成膜領域に供給される状態になったとき、前記液体が前記非成膜領域に供給されるのを遮断する液体遮断部とを具備することを特徴とする。
【００１５】
構成（１）に好ましい実施態様を以下に示す。
【００１６】
前記液体遮断部が、前記液体吐出部から吐出された液体の側面から前記液体を吸引する液体吸引部と、この液体吸引部の下方に配置され、吸引された液体を回収する液体回収部とを含んで構成されている。
【００１７】
前記液体遮断部が、前記液体吐出部から吐出された液体の側面に対してガスを吹き付けるガス吹き付け部と、このガス吹き付け部の下方で、かつ吐出された液体を前記ガス吹き付け部と挟むように配置され、ガスが吹き付けられた前記液体を回収する液体回収部とを含んで構成されている。
【００１８】
前記液体遮断部には、ガス発生材を反応させるための光を発射する光発射部が設けられている。光発射部は、光源と前記光源から発射された光の方向を調節する光調節部で構成される。さらに、前記液体遮断部は、光発射部により調節された光を受けて反応しガスを発生させるガス発生材を有し、発生した前記ガスを前記液体吐出部から吐出された液体の側面に吹き付けるガス吹き付け部と、このガス吹き付け部の下方で、かつ吐出された液体を前記ガス吹き付け部と挟むように配置され、ガスが吹き付けられた前記液体を回収する液体回収部とを含んで構成されている。なお、光発射部は、光源のみで構成される場合がある。
【００２０】
さらに、前記液体遮断部には、前記液体吐出部の進行方向前方に設置され、前記被処理基板上の画像情報を取得する画像取得部が接続されており、前記液体遮断部は取得した前記画像情報又は予め設定されたパターン設計情報のいずれかに基づいて前記非成膜領域を認識し、前記液体の供給を遮断する。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００４９】
［第１の実施形態］
本実施形態は、反射防止膜の成膜方法に関する。本実施形態では、非成膜領域（アライメントマーク，基板外縁部又はチップが形成されない領域などの非パターン領域）を除く処理基板上に選択的に成膜を行う手法について説明する。
【００５０】
まず、被処理基板上に液体を選択的に供給し液状膜を形成するための液状膜成膜装置の構成について説明する。
【００５１】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る液体供給ユニットの構成を示す断面図である。
【００５２】
図１（ａ）に示すように、被処理基板１５は、図示されていない試料台上に水平に載置されている。この被処理基板１５の鉛直上に、基板１５上に選択的な液状膜の成膜を行う液体供給ユニット１０が配置されている。この液体供給ユニット１０は、液体供給ノズル１１と液体吸引部１２ａ，１２ｂとを有している。液体供給ノズル１１は、被処理基板１５に対して液体１３を吐出する。液体吸引部１２ａ，１２ｂは、液体供給ノズル１１から吐出された液体１３を吸引し、ノズル１１から基板１５への液体１３の供給を遮断する。つまり、液体吸引部１２ａ，１２ｂは、液体１３を吸引して、その吸引口から液体１３を回収する。
【００５３】
また、液体供給ユニット１０には、液体供給ユニット１０を移動させるユニット移動部１６が設置されている。そして、液体供給ユニット１０をユニット移動部１６により移動させつつ、被処理基板１５に対して液体供給ノズル１１から液体１３を吐出させることで、基板１５上に液状膜１４を形成する。
【００５４】
なお、２個の液体吸引部１２ａ，１２ｂは、液体供給ユニット１０の移動方向に対して平行に、かつ滴下された液体１３を挟むように設置されている。例えば、液体供給ユニット１０が紙面右側に進む場合、図１（ｂ）に示すように、進行方向に対して後ろ側の液体吸引部１２ａによって液体１３の吸引を行い、被処理基板１５上への液体１３の供給を遮断する。一方、液体供給ユニット１０が紙面左側に進む場合、図１（ｃ）に示すように、進行方向に対して後ろ側の液体吸引部１２ｂによって液体１３の吸引を行い、被処理基板１５上への液体１３の供給を遮断する。
【００５５】
次に、図２を参照し、一度に被処理基板１５上の広い領域に選択的に成膜できるように、この液体供給ユニットを複数配置した液状膜成膜装置２０について説明する。図２は、装置２０を進行方向前方から見た断面図である。複数の液体供給ユニットは、それぞれ液体供給ノズル１１１と液体吸引部１２１、ノズル１１２と吸引部１２２、ノズル１１３と吸引部１２３、ノズル１１４と吸引部１２４、ノズル１１５と吸引部１２５、ノズル１１６と吸引部１２６、及びノズル１１７と吸引部１２７を有している。これら液体供給ユニットは、移動方向と直交する方向に複数配置される。このような液体供給ユニットを有する液状膜成膜装置２０では、液体供給ノズル１１１〜１１７の各々に対応する液体吸引部１２１〜１２７の吸引の有無を独立に制御することにより、成膜領域２１及び非成膜領域２２への選択的な成膜が可能になっている。
【００５６】
各ノズル１１１〜１１７は、１００μm間隔で配置されている。なお、各ノズル１１１〜１１７の配置間隔は、吐出領域に応じて任意に変更して良い。また、これらノズル１１１〜１１７の口の形状は、図３（ａ）に示すように、短軸２０μm×長軸４０μm（長軸がノズル配置方向と同一方向）の楕円形である。なお、これらノズル１１１〜１１７の口の形状には、円形（図３（ｂ）），長方形（図３（ｃ）），正方形（図３（ｄ））などの形状を用いることも可能である。
【００５７】
次に、図２に示した液状膜成膜装置２０を用いた液状膜の選択成膜を、図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照しつつ説明する。なお、図４（ａ）〜図４（ｄ）において、紙面手前側が装置の進行方向である。以下では、溶媒に反射防止材が添加された反射防止材溶液を被処理基板１５上に塗布し、反射防止膜を形成する場合について説明する。なお、０．０５５μｍ膜厚の反射防止膜を得るために、溶剤中の反射防止材固形分を０．５％に調整し、液状膜成膜装置の移動速度を１００ｍｍ／secとした。
【００５８】
液状膜成膜装置２０を被処理基板１５に対し、行（列）方向の往復運動を行いつつ、列（行）方向に移動させることで膜形成を行う。まず、非成膜領域が含まれない場合、図４（ａ）に示すように、液体供給ノズル１１１〜１１７から吐出された反射防止材溶液４１１は、全て基板１５に供給され、基板１５上で広がって液状膜４１２として敷きつめられる。
【００５９】
次いで、成膜装置２０がアライメントマーク４２の直前に来た場合、つぎのような動作を行う。図４（ｂ）に示すように、アライメントマーク４２の鉛直上に位置する液体供給ノズル１１３，１１６に対応する液体吸引部１２３，１２６が反射防止材溶液４１１の吸引動作を開始し、アライメントマーク４２上への反射防止材溶液４１１の供給を遮断する。反射防止材溶液４１１の吸引は、アライメントマーク４２を過ぎるまで行われる。なお、アライメントマーク４２の存在の識別は、基板１５のパターン設計情報により行う。
【００６０】
このような実施形態では、液体吸引部１２１〜１２７で液体供給ノズル１１１〜１１７から吐出された液体の遮断を行う際、液体に脈流が生じることがない。このため、均一な膜厚の液状膜を形成することができる。また更に、液体の進路を進行方向に対して平行な方向に曲げて、基板への液体の供給を遮断することによって、液体が遮断される際に、進行方向に対して横方向に液体が飛び散ることがない。このため、均一な膜厚の液状膜を形成することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、ノズルの口を機械的に閉じて、反射防止材溶液の供給を遮断していない。よって、パーティクルが生じることが無く、反射防止材溶液中にパーティクルが混入することがない。
【００６２】
次いで、アライメントマーク４２を過ぎた時点で、図４（ｃ）に示すように、ノズル１１３，１１６に対応する液体吸引部１２３，１２６の吸引動作を停止し、再び、ノズル１１３，１１６からも基板１５に対して反射防止材溶液４１１の供給を行う。
【００６３】
その後、被処理基板１５の成膜領域への反射防止材溶液膜４１２の選択的な成膜が終了した後、ベーク処理を行って溶媒を揮発させる。そして、図４（ｄ）に示すように、所望膜厚の反射防止膜４１３を形成する。そして更に、反射防止膜４１３の形成と同様に、レジスト材を、アライメントマーク及びチップ領域外を除く基板面へ選択的に成膜した。なお、レジスト材の固形分を１．５％とし、成膜装置２０の移動速度を５０ｍｍ／secにすることによって、膜厚０．３μｍのレジスト膜が形成された。
【００６４】
本実施形態では、アライメントマーク上に、反射防止膜とレジスト膜を形成しないようにした。このため、露光時のアライメント精度を飛躍的に向上することができた。更に、アライメント精度の向上をデバイス設計に反映させることにより、素子の電気的特性のばらつきを低減でき、さらにチップ面積をより小さくすることができた。
【００６５】
なお、液体として反射防止材、レジスト材の希釈溶液を用いたが、これに限定されるものではない。本発明に用いられる液体には、導電材，層間絶縁材，配線材などの溶液，又は前記材料そのものを溶融したものを用いることができる。本発明で言う液体には、シンナーによる希釈溶液のほか、材料を溶融したものも含まれる。
【００６６】
また、アライメントマークなどの非成膜領域の識別に、パターン設計情報を参照する以外に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、パターン識別手段５１ａ、５１ｂを設置し、その取得画像を参照するようにしてもよい。パターン識別手段５１ａ、５１ｂは、液体供給ノズル１１の進行方向（図中矢印の方向）前方に設けられ、進行方向前方のパターンを取得する。パターン識別手段５１ｂは、進行方向が逆向きの場合に用いるものである。パターン識別手段５１ａ、５１ｂは、ＣＣＤカメラ又はイメージファイバー等からなる。
【００６７】
なお、前述した実施形態では、液体遮断部として液体を直接吸引する方式を用いた。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図６（ａ）に示すように、液体吸引部６２ａ、６２ｂと、液体回収部６３ａ、６３ｂとを有して構成される液状膜成膜装置６０を用いることも可能である。液体回収部６３ａ、６３ｂは、吸引部６２ａ、６２ｂの下方に設けられ、かつ液体１３を挟むように配置される。本成膜装置６０では、滴下された液体１３を吸引によって吸引部６２ａ（又は６２ｂ）に引き付け、引きつけられた液体１３を下部の液体回収部６３ａ（又は６３ｂ）で回収する（図６（ｂ）、（ｃ））。
【００６８】
また、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、ガス吹き付け部７２ａ，７２ｂから液体１３に対してガスを吹き付け、液体１３の滴下方向の変更を行って液体回収部６３ａ、６３ｂで回収する液状膜成膜装置７０を用いることも可能である。図７（ａ）は、液体１３の供給を遮断しないときの成膜装置の断面図である。図７（ｂ）は、ガス吹き付け部７２ａからガスを吹き付けることにより、液体１３の供給を遮断するときの断面図である。図７（ｃ）は、ガス吹き付け部７２ｂからガスを吹き付けることにより、液体１３の供給を遮断するときの断面図である。
【００６９】
但し、ガスを吹き付けて液体１３の滴下方向の変更を行う際、ガスの吹き付け方向に流れを乱す障害物が無いことが望ましい。ガス吹き付け部７２ａ，７２ｂを２つ設けてノズルの往路、復路に応じてそれぞれのガス吹き付け部７２ａ，７２ｂを使い分けする場合には、ガス吹き付け部７２ａ，７２ｂの高さ方向の設置位置を異ならせることが望ましい。
【００７０】
また、ガスを吹き付けて液体の滴下方向の変更を行い、液体の供給を遮断する別の手法として、図８に示すような液状膜成膜装置を用いてもよい。この手法では、ガス発生材に光を照射することによって反応を起こさせ、この反応で生じるガスをノズルから吐出された液体に吹き付ける。これにより、液体の滴下方向を変更して、基板への液体の供給を遮断するものである。
【００７１】
図８に示すように、被処理基板１５は、図示されていない試料台上に水平に載置されている。この被処理基板１５の鉛直上に、基板１５上に選択的な液状膜の成膜を行う液体供給ユニット８０、この液体供給ユニット８０を移動するためのユニット移動部１６が配置されている。液体供給ユニット８０は、液体供給ノズル１１、光照射部（光源部８２、光反射部８３）、ガス吹き付け部８４、液体回収部６３ａ，６３ｂを有している。
【００７２】
液体供給ノズル１１は、被処理基板１５に対して液体１３を吐出する。光発射部８２は、ガス吹き付け部８４に設けられたガス発生材を反応させるための光を発射する。光反射部８３は、光発射部８２から出た光を反射して光の方向を調節し、ガス吹き付け部８４へ導くものである。ガス吹き付け部８４は、石英基板８４ａとその上面に配置されたガス発生材８４ｂからなっている。ガス発生材８４ｂには、例えばニトロセルロース等が用いられる。このガス吹き付け部８４に設けられたガス発生材８４ｂは、光発射部８２から出力された光を受けると、反応してガスを発生させる。このガスは、液体供給ノズル１１から吐出された液体１３の滴下方向を変更する。滴下方向が変更された液体１３は、液体回収部６３ｂにより回収させる。
【００７３】
なお、光照射部は光源部のみで形成することができる。ここで言う光源とは、発光部または発光部よりファイバ等で輸送された光射出部のことをいう。ガス吹き付け部８４には、この他に回転円盤、テープ状のものを用いることができ、石英基板８４ａも光源の光に対して吸収が低いものであれば、いかなるものを用いてもよい。
【００７４】
この液体供給ユニット８０では、被処理基板１５に連続的に液体を供給する場合、次のような動作を行う。液体供給ノズル１１より、基板１５に対して液体１３を吐出させる。この吐出を行いながら、ユニット移動部１６にて液体供給ノズル１１を移動することにより、基板１５に液体１３を一定量で供給し、液状膜１４を形成する。
【００７５】
一方、基板１５への液体１３の供給を遮断する場合には、次のような動作を行う。図８は、液体供給ノズル１１が紙面左側に移動する場合を示す。光発射部８２から光を発射させる。この光は、光反射部８３によりその方向が調整されて、ガス吹き付け部８４のガス発生材８４ｂに照射される。ガス吹き付け部８４では、光を照射されたガス発生材８４ｂが反応し、この反応によってガスが発生する。このとき、ガス吹き付け部８４に発生したガスを、液体供給ノズル１１から吐出される液体１３に吹き付ける。これにより、液体１３の滴下方向を変更して、液体回収部６３ｂに液体１３を回収させる。こうして、液体供給ノズル１１から被処理基板１５への液体１３の供給が遮断される。なお、前記ガス吹き付け部をノズル１１に対して反対側に設ければ、液体回収部６３ａにより液体１３を回収することも可能である。
【００７６】
図９は、前記液状膜成膜装置にて基板１５上に液体を吐出したときの吐出直後の液体パターンを示す上面図である。図９に示す液体パターン１４ａは、連続して液体１３を供給した塗布部分である。さらに、断続的に形成された液体パターン１４ｂは、ガス吹き付け部８４にてガスを発生させたときの遮断（間隙形成）と、ガスを発生させないときの供給（液体パターン１４ｂ形成）とを交互に繰り返した塗布部分である。
【００７７】
液体パターン１４ａは基板上に形成されたパターンが疎な領域に塗布し、液体パターン１４ｂは基板上に形成されたパターンが密な領域に塗布するのが望ましい。このように塗布すれば、基板上のパターンによる凹凸に影響されることなく、凹凸いずれの領域でも平坦な表面を持つ液状膜１４を形成することができる。
【００７８】
また、液体回収部６３ａ、６３ｂで液体を回収する場合、液体回収部６３ａ、６３ｂの縁から液体が垂れて、被処理基板１５上に液体がかかることがある。この対策として、図１０に示すように、液体回収部６３ａ、６３ｂの下方に、さらに垂れ防止部８５ａ、８５ｂをそれぞれ設ける。これにより、液体回収部６３ａ、６３ｂの縁から垂れた液体を垂れ防止部８５ａ、８５ｂで回収することができる。なお、垂れ防止部８５ａ、８５ｂの縁は、液体回収部６３ａ、６３ｂの縁より外側に来るようにする。
【００７９】
なお、上述した液体供給ユニットでは、液体の供給を遮断する際に、ノズルの進行方向後方側に液体の滴下方向を変化させていたが、進行方向前方側に滴下方向を変化させてもよい。しかし、ノズルの移動が高速の場合、滴下された液体は後方に流されるので、液体の滴下方向を進行方向に対して後方に変化させるようにすれば、ノズルより進行方向後方で液体を捕獲することが容易となる。垂れ防止部８５ａ、８５ｂは、図５、図６、図７、図８、及び図１６に示すユニットにも、適用することができる。
【００８０】
従って、ノズルの移動速度が速い場合、図１１の液体供給ユニットのレイアウトに示すように、個々の液体供給ノズル１１に対してノズルの移動方向（前後）に液体遮断部９１ａ，９１ｂを配置し、進行方向に応じて液体遮断部を使い分けることが好ましい。なお、液体遮断部９１ａ，９１ｂとは、前述した液体吸引部１２ａ，１２ｂ、液体吸引部６２ａ，６２ｂと液体回収部６３ａ，６３ｂ、ガス吹き付け部７２ａ，７２ｂと液体回収部６３ａ，６３ｂ、及びガス吹き付け部８４と液体回収部６３ｂを総合した呼称である。一方、ノズル１１の移動速度が遅い場合には、進行方向に対して前と後ろのどちら側で液体を回収しても良い。その場合、液体遮断部と液体回収部を１つずつにして、いずれの進行方向に対しても同一の液体回収部で回収するようにしても良い。
【００８１】
以下に、ノズル１個に対して１個の液体遮断部が設けられた構成について、図１２〜１９に示す液体供給ユニットのレイアウトを用いて説明する。なお、図１２〜１９において、図１１と同一な部位には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
図１２に示す液体供給ユニットは、液体供給ノズル１１の移動方向の一方に液体遮断部９１を配置した構成である。この液体供給ユニットを用いる場合には、被処理基板への液体の供給を往路のみ、または復路のみ行うようにしてもよい。
【００８３】
また、図１３に示す液体供給ユニットは、液体供給ノズル１１の移動方向の一方に液体遮断部９１を配置した構成である。この液体供給ユニットは、ガスを吹き付けて遮断を行う機能のものを液体遮断部９１に用いる場合に効果的である。この液体供給ユニットでは、液体遮断部９１が交互に配置されているため、射出されたガスの相互の干渉を防ぐことができる。
【００８４】
図１４，１９に示す液体供給ユニットは、図１３に示した液体供給ユニットの別の形態であり、液体の吐出間隔を狭めるようにノズル１１及び液体遮断部９１を適切に配置した構成である。即ち、図１４に示す液体供給ユニットでは、重ならないように２列に配列された液体供給ノズル１１を挟むように、それぞれ対応する液体遮断部９１が配置されている。又、図１５に示す液体供給ユニットでは、重ならないように２列に配列された液体遮断部９１を挟むように、それぞれ対応する液体供給ノズル１１が配置されている。
【００８５】
ところで、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、液体１３の遮断をシャッター１４１で行ってもよい。基板１５に液体１３を供給する場合を図１６（ａ）に示す。一方、基板１５への液体１３の供給を遮断する場合を図１６（ｂ）に示す。このような液体供給ユニットでは、断面が台形のシャッター１４１を用いる。そして、液体１３の供給を遮断する場合には、ノズル１１から吐出された液体１３が通過するラインへ進行方向の上流側よりシャッター１４１を挿入する。シャッター１４１の形状及び挿入方向は、挿入の際に液体１３が被処理基板１５上に飛散せず、シャッター１４１の裏より滴下しない構造であれば如何なるものであってもよい。
【００８６】
ノズルの移動速度が高速の場合には液体が進行方向後方に流されるため、その流れを乱さないように、液体が流される方向とシャッターの進入方向を同一方向にしている。シャッターを進行方向後方より挿入すると、液体が飛散し成膜基板表面が汚れてしまう。
【００８７】
［第２実施形態］
本実施形態では、予め非成膜領域（アライメントマーク部、基板外周のチップ非作成領域）に反射防止材の溶液を弾く溶剤を成膜しておき、その後に反射防止材を成膜する手法について説明する。
【００８８】
図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る液状膜の選択成膜の工程を示す装置及び基板の断面図である。まず、図１７（ａ）に示すように、アライメントマーク４２が表面に形成されている被処理基板１５を用意し、図示されていない試料台の上にこの基板１５を水平に設置する。
【００８９】
次いで、図１７（ｂ）に示すように、単一の液体供給ノズル１１を有する図１（ａ）〜図１（ｃ）に示した液体供給ユニット１０を、基板１５に対して行（列）方向の往復運動を行いつつ、列（行）方向に移動させ、反射防止材溶液を成膜しない領域、即ちアライメントマーク４２を含む領域に選択的にＥＥＰ溶剤１５１を滴下する。なお、使用したノズル１１の口の形状は、１０μm×４０μm（長辺がノズル進行方向に直交）の長方形である。
【００９０】
次いで、複数の液体供給ノズル１１１〜１１７と液体吸引部１２１〜１２７を有する図２に示した液状膜成膜装置２０を用いて、反射防止材溶液４１１の選択成膜を行う。このとき、図１７（ｃ）に示すように、被処理基板１５のアライメントマーク４２を含む領域に対しては、反射防止材溶液４１１の供給を遮断した。なお、溶剤中の反射防止材の固形分を０．５％とし、液体供給ユニットの移動速度を１００ｍｍ／secにして、膜厚０．０５５μｍの反射防止材溶液膜４１２を形成した。
【００９１】
そして、選択成膜の終了後にベーキングを行った結果、図１７（ｄ）に示すように、ＥＥＰ溶剤１５１は揮発して無くなった。また、反射防止材溶液膜４１２中の溶媒が揮発することによって、反射防止膜４１がアライメントマーク４２の領域以外に精度良く形成することができた。
【００９２】
次に、反射防止膜４１の成膜と同様に、アライメントマーク及びチップ領域外の非成膜領域に予めＥＥＰ溶剤を選択的に塗布した。その後、レジスト材をＥＬ溶剤に溶かした溶液を基板１５の成膜領域に塗布した。レジスト材の溶液は固形分を１．５％とし、液体供給ユニットの移動速度を５０ｍｍ／secにしたところ、膜厚０．３μｍのレジスト膜を形成することができた。
【００９３】
本実施形態では、アライメントマーク上に反射防止膜とレジスト膜を形成しなかったため、露光時のアライメント精度を飛躍的に向上することができた。更にアライメント精度の向上をデバイス設計に反映させることにより、素子の電気的特性のばらつきを低減でき、さらにチップ面積をより小さくすることができた。
【００９４】
なお、反射防止材、レジスト材の希釈溶液の成膜は、次の工程により行うことも可能である。図１７（ｂ）に示した工程の後、図１８（ａ）に示すように、液体の遮断機能を有さない液状膜成膜装置１６０を用いて、反射防止材溶液又はレジスト材溶液の選択的な吐出を行わずに、レジスト材溶液１６１１を被処理基板１５上に一様に滴下し、レジスト材溶液膜１６１２を形成する。
【００９５】
基板１５上に一様に滴下されたレジスト材溶液１６１１のうち、ＥＥＰ溶剤１５１上に滴下されたレジスト材溶液１６１１は、ＥＥＰ溶剤１５１の表面を滑り降りてＥＥＰ溶剤１５１の周囲に移動した。このように、ＥＬ溶剤のレジスト材溶液膜１６１２を塗布した後、ベーク処理を行ったところ、図１８（ｂ）に示すように、ＥＥＰ溶剤１５１は揮発してなくなり、レジスト材溶液膜１６１２中に含まれるＥＬ溶剤も揮発した。以上により、基板１５のアライメントマーク４２上を除く領域に、選択的にレジスト膜１６１を成膜することができた。
【００９６】
なお、前記アライメントマーク４２の非成膜領域の近傍ではレジスト膜１６１の膜厚が厚くなったが、この領域にデバイスに寄与するパターンを形成する必要がなかったため加工精度に影響を及ぼさなかった。
【００９７】
［第３実施形態］
本実施形態では、本発明を配線パターンに適用した例について説明する。試料台の上に、厚さ３ｍｍのＡｌＮｘからなる被処理基板を水平に設置した。被処理基板の上方には、液状膜成膜装置が設置してある。
【００９８】
本実施形態では、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示した液体供給ユニットを複数個配列した液状膜成膜装置を用いて配線パターンの形成を行った。液体供給ユニットは、装置の移動方向と直交する方向に複数配置される。複数の液体供給ユニットの各々の液体吸引部は独立に制御され、成膜領域または非成膜領域に対して選択的に液体を塗布することができる。
【００９９】
なお、使用した液体供給ユニットの液体供給ノズルの配置間隔は１００μmである。前記ノズルの口の形状は、４０μm×４０μmの正方形である。この装置を被処理基板に対し、行（列）方向の往復運動を行いつつ、列（行）方向に移動させることによって液状膜の形成を行った。
【０１００】
この装置を被処理基板に対し、配線の描画方向に沿って移動させて膜形成を行った。装置の移動速度は、直線及び曲線方向については一定の速度で移動させ、パターンの折り返し部分には曲率を持たせてノズルの移動速度に変化が生じないようにした。
【０１０１】
また、各液体供給ノズルから吐出される配線材料である銀ペーストを、連続的に、かつ単位時間あたりの吐出量が一定となるように調整して、膜形成を行った。配線設計データに基づき、配線を設けない領域では液体吸引部より液体の吸引を行い、銀ペーストが被処理基板上に供給されるのを防止した。そして、全ての配線パターンを形成した後、４００度で基板の焼成を行い溶剤を揮発させることによって、配線パターンを固化、定着させた。
【０１０２】
本実施形態で作成した配線パターンに対して通電を行い、ヒーター（均熱板＝ＡｌＮｘ、ヒーター材＝銀）として作動させて、板状の被処理物に対し１５０度の加熱を行ったところ、温度均一性が±０．２度であった。従来のシルクスクリーンを用いた印刷（印刷方向で塗布斑が生じる）で作成した配線パターンに対して通電を行い、ヒーターとして作動させたところ、抵抗のばらつきが大きく±１度の温度ばらつきが生じていた。それに比べて本実施形態では、前述したように温度の均一性が飛躍的に向上した。また、吐出の制御をノズル内部で行う従来の液体供給ノズルを用いて作成した配線パターンに対して通電を行い、ヒーターとして作動させたところ、脈動の影響により抵抗値がばらつくため±０．６度の温度ばらつきがあった。これと比べても本実施形態では、飛躍的に温度の均一性を向上させることができた。
【０１０３】
［第４実施形態］
本実施形態では、本発明を配線パターンの形成に適用した例について説明する。試料台の上に、厚さ３ｍｍのＡｌＮｘからなる被処理基板を水平に設置した。被処理基板の上方には、液体供給ノズルが設置してある。
【０１０４】
本実施形態では、図１６（ａ）、（ｂ）に示した液体供給ユニットを複数個配列した液状膜成膜装置を用いて配線パターンを形成した。液体供給ユニットは、装置の移動方向と直交する方向に複数配置される。複数の液体供給ユニットの各々のシャッターは独立に制御され、成膜領域または非成膜領域に対して選択的に液体を塗布することができる。使用した液体供給ノズルの口の形状は、４０μm×４０μmの正方形である。
【０１０５】
このような成膜装置を用いて、第３実施形態と同様な手法で配線パターンの形成を行った。装置の移動は、配線設計データに基づいて行い、配線の始点でシャッターを開放して液体を基板に供給し、配線の終点でシャッターを挿入してその供給を遮断した。これにより、配線を形成しない領域ではシャッターを挿入し、銀ペーストが被処理基板上に供給されるのを防止した。そして、全ての配線パターンを形成した後、４００度で基板の焼成を行い、配線パターンを固化、定着させた。
【０１０６】
本実施形態で作成した配線パターンに対して通電を行い、ヒーター（均熱板＝ＡｌＮｘ、ヒーター材＝銀）として作動させて、板状の被処理物に対し１５０度の加熱を行ったところ、温度均一性が±０．２度であった。従来のシルクスクリーンを用いた印刷（印刷方向で塗布斑が生じる）で作成した配線パターンに対して通電を行い、ヒーターとして作動させたところ、抵抗のばらつきが大きく±１度の温度ばらつきが生じていた。それに比べて本実施形態では、前述したように温度の均一性が飛躍的に向上した。また、吐出の制御をノズル内部で行う従来の液体供給ノズルを用いて作成した配線パターンに対して通電を行い、ヒーターとして作動させたところ、脈動の影響により抵抗値がばらつくため±０．６度の温度ばらつきがあった。これと比べても本実施形態では、飛躍的に温度の均一性を向上させることができた。
【０１０７】
［第５実施形態］
本実施形態では、液体供給ノズルと液体遮断部を持ち、かつこれらが一体化され、基板に対して移動しながら前記ノズルから鉛直に供給される液体を前記遮断部で遮断するという手法において、ノズルの移動速度が速い場合に生じる問題を克服する例について説明する。
【０１０８】
液体供給ノズルと液体遮断部を一体化したものでは、液体遮断部の遮断機能の動作よりノズルの移動速度が速い場合、非成膜領域（例えば、アライメントマーク部）以外の領域まで、すなわち成膜領域に対しても液体の供給が行われないという問題が生じる場合がある。この場合の成膜状態を図１９に示す。
【０１０９】
図２０（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る液状膜成膜装置の構成を示す断面図である。さらに、図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、前記液状膜成膜装置を用いた液状膜１４の選択成膜の工程を示す断面図である。
【０１１０】
この液状膜成膜装置は、液体供給ノズル９５と液体遮断部９６を有している。液体供給ノズル９５は、被処理基板１５に対して液体１３を吐出する。液体遮断部９６は、液体供給ノズル９５から吐出される液体１３が基板１５に供給されるのを遮断する。液体供給ノズル９５と液体遮断部９６とは、互いに独立に移動可能に構成されている。さらに、液体遮断部９６は、液体供給ノズル９５のノズル口の高さと被処理基板１５との間の高さに配置されている。
【０１１１】
このように構成された液状膜成膜装置では、液体の塗布が次のように行われる。
【０１１２】
図２０（ａ）に示すように、アライメントマーク４２を表面に有する被処理基板１５が、図示されていない試料台の上に水平に設置されている。この被処理基板１５の鉛直上に、基板１５に液体の吐出を行う液体供給ノズル９５が配置されている。液体供給ノズル９５には、このノズル９５を移動させるノズル移動部９７が設置されている。
【０１１３】
基板１５に対して液体１３を供給する場合、ノズル９５をノズル移動部９７により移動させつつ、ノズル９５から液体１３を吐出して基板１５上の成膜領域に液体１３を供給する。ここで、液体供給ノズル９５の移動に先行し、非成膜領域であるアライメントマーク４２の鉛直上に液体遮断部９６を移動させ配置しておく。
【０１１４】
次いで、図２０（ｂ）に示すように、液体供給ノズル９５は、液体１３を吐出しながら移動し、アライメントマーク４２（非成膜領域）の鉛直上に達する。すると、液体遮断部９６は、ノズル９５から吐出された液体１３が基板１５上に滴下するのを遮断する。これにより、基板１５上への液体１３の供給が遮断される。さらに、液体供給ノズル９５が移動してアライメントマーク４２の鉛直上をはずれると、図２０（ｃ）に示すように、液体遮断部９６による液体１３の遮断が解除され、基板１５上への液体１３の供給が再開される。
【０１１５】
図２１は、本実施形態で成膜した液状膜の成膜状態を示す上面図である。図２１に示すように、アライメントマーク４２が形成された非成膜領域の外側の成膜領域には液状膜１４が確実に形成されており、前述した成膜領域に対しても液体１３の供給が行われないという問題を解決することができる。
【０１１６】
従来の液体供給ノズルと液体遮断部を一体化したものでは、液体遮断部の遮断機能の動作よりノズルの移動速度が速い場合、非成膜領域以外の領域まで液体の供給が行われないという問題が生じていた。本実施形態では、液体遮断部を予め非成膜領域上に移動し、液体供給ノズルが通過する直前から遮断機能を動作させる。そして、この液体遮断部を横切るように液体供給ノズルを通過させることにより、所望の領域のみに非成膜領域を形成することを可能にした。なお、液体遮断部には、物理的に液体を遮断する方法、吸引またはガス放出による方法など何れの方法を用いてもよい。
【０１１７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【０１１８】
以上説明したように本発明の第１〜第５実施形態によれば、ノズルから吐出する液体の吐出量を常に一定にしておき、基板への液体供給を遮断する際には、ノズル下部に設けた液体遮断部にて吐出された液体を遮断することにより、パーティクルの発生を抑制でき、さらに、液体供給の遮断直前および遮断終了後の液体供給開始時に液体に脈流を生じさせることなく、被処理基板上に液体を均一に供給することができる。
【０１１９】
本発明の第１〜第５実施形態を用いれば、基板上に選択的に液状膜を成膜するに際し、液状膜中への不純物の混入を抑制し、かつ成膜された液状膜の膜厚分布を均一にすることができる成膜方法及び成膜装置を提供することが可能である。
【０１２０】
［第６実施形態］
本実施例では、凹凸のある被処理基板にＳＯＧ溶液を塗布し、かつその表面を平坦にする手法について説明する。
【０１２１】
図２２は、本発明の第６実施形態に係る塗布装置の概略構成を示す図である。この塗布装置は、液体供給ノズル１１、ノズル駆動部８１、及びパターン設計情報１７を有している。液体供給ノズル１１は、被処理基板１８に対して液体１３を滴下する。ノズル駆動部８１は、パターン設計情報１７に基づいて液体供給ノズル１１を移動させる。
【０１２２】
図２３（ａ）〜図２３（ｃ）を用いて、この塗布装置を用いた被処理基板１８上への絶縁膜の成膜工程を説明する。なお、本実施形態においては、絶縁膜材料にＳＯＧを選択し、固形分２０％となるようにシンナーに溶かしたＳＯＧ液体を用いた。
【０１２３】
被処理基板１８は、図２３（ａ）に示すように、未処理の基板１９上に、例えば配線などの構造物２３が形成され、凹部２４が存在するものである。被処理基板１８に形成されている凹部（スペース）２４の深さは０．２５μｍ程度である。そして、被処理基板１８には、孤立ライン領域、ライン＆スペース領域、及び孤立スペース領域等が存在している。
【０１２４】
図２３（ａ）に示す構造の被処理基板１８上にＳＯＧ膜を成膜するため、被処理基板１８を固定し、液体供給ノズル（口径５０μｍ）１１からＳＯＧ溶液を連続的に吐出させる。そして、図２４に示すように、液体供給ノズル１１を、列方向に往復移動させつつ、被処理基板１８上のパターン形成領域３１の領域外の折返し点で行方向に所定のピッチで移動させた。なお、行方向の前記所定のピッチは、基板１８上の液体の行方向の広がり量より狭くなるように設定する。
【０１２５】
液体供給ノズル１１から液体１３を吐出させたときの吐出部の断面図を図２５に示す。図２５に示すように、ノズル１１から被処理基板１８上に吐出されたＳＯＧ溶液３５ａは薄く広がり、ＳＯＧ溶液の行方向の広がり量より移動ピッチを狭くしておけば、広がったＳＯＧ溶液３５ｂと既に被処理基板１８上に供給されていたＳＯＧ溶液３６とが接続するようになる。従って、液体供給ノズル１１から吐出されたＳＯＧ溶液のラインが全て接続するようになる。このため、パターン形成領域３１の全領域に対してＳＯＧ溶液を塗布することができる。
【０１２６】
ここでは、ノズルの移動速度Ｖ0 ＝１００ｍｍ／sec、ノズル往復運動の両サイドでの送り（移動）ピッチＰ＝１００μｍの条件下で、焼成後のＳＯＧ（ＳｉＯ2）膜の膜厚が１μｍになる吐出量を求めて、成膜条件を決定した。
【０１２７】
決定された成膜条件を元に、単位面積中の凹部の比率に応じて、ノズル１１の列方向の移動速度Ｖを変化させてＳＯＧ溶液の塗布を行った。なお、移動速度の調整は１００μｍ単位で行い、１００μｍ²領域中の凹部の比率Ｓと、凹部の深さｄ、成膜する厚さｔに対し移動速度Ｖを
Ｖ＝Ｖ0 ／（（ｔ−ｄ）＋ｄＳ）（１）
とした。
【０１２８】
例えば、図２６に示すような凹凸パターンに成膜する場合、凹部の比率が７５％である領域のノズル移動速度は２２９ｍｍ／secとした。また、凹部の比率が５０％，１２％の領域では、それぞれノズル移動速度を２６７、３５７ｍｍ／secとした。成膜の際、液体供給ノズル１１から吐出されたＳＯＧ溶液は時間とともに広がり、最終的には１００μｍ程度の幅になった。
【０１２９】
このような塗布手法を用いた結果、ＳＯＧ溶液の塗布が終了した後の被処理基板１８上のＳＯＧ溶液の表面は平坦であった。さらに、ＳＯＧ溶液の表面位置、すなわち配線等のパターンを除いた基板１９の表面からの高さは領域に応じて変わっていなかった。その後、溶剤を蒸発させる際に、基板１８を水平方向に２ｍｍ程度振動させてＳＯＧ溶液を更に流動させ、更に平坦化を図った。
【０１３０】
さらに、図２３（ｂ）に示すように、溶剤をゆっくり蒸発させてＳｉＯ2膜２５を形成した。ＳｉＯ2膜２５の膜厚は、パターン上部に形成された膜の膜厚が０．２５μｍであり、凹部に形成された膜の膜厚が０．５０μｍであった。ＳｉＯ2膜２５表面の凹凸は３ｎｍ程度であり、表面が平坦なＳｉＯ2膜２５を被処理基板１８上に形成することができた。
【０１３１】
さらに、図２３（ｃ）に示すように、ＳＯＧを形成したのと同様に本装置を用いて、ＳｉＯ2膜２５上にＤＵＶ光（波長２４８ｎｍ）に対し反射防止効果をもつ反射防止膜２６を膜厚５０ｎｍ形成した。ここでは、ほぼ平坦なＳｉＯ2膜２５表面に対して均一な膜厚で、さらに表面の凹凸に沿って反射防止膜２６を形成する必要がある。液体供給ノズル１１の移動速度を一定にして、反射防止膜２６の溶剤に対する固形分量を調整し、かつノズル１１の移動ピッチを液体１３の広がり量より若干少なくなるように制御して成膜を行った。この反射防止膜２６の形成では、ノズルの移動速度Ｖを凹部で１％速く、凸部で１％遅くした。このような速度分布は成膜後の溶液の流動により凹部で厚みを増すことを想定したもので、成膜の段階で流動で損失する分を凸部に予め与えるようにしている。
【０１３２】
次いで、反射防止膜２６と同様の手法を用いて、反射防止膜２６上に膜厚０．２５μｍのレジスト膜を形成した。なお、反射防止膜２６は固形分１％（粘度１．５ｃｐ）、レジスト膜は固形分を３％（粘度１．７ｃｐ）とした。さらに、ＤＵＶ光による露光を行い、ＰＥＢ、現像を行い、０．２５μｍ線幅のレジストパターン２７を形成した。以上のように、基板表面の平坦化を精度良く行い、その上の反射防止膜、レジスト膜も微小段差に応じて形成することにより、線幅寸法の制御性が３ｎｍ以内と大変良好な状態でパターンを形成できた。
【０１３３】
また、前記実施形態では、図２７（ａ）に示すように、被処理基板１８の外周の一端側から他端側にノズルを移動しながらＳＯＧ溶液を塗布した。しかし、ＳＯＧ溶液及び基板表面の状態によってはこの塗布手法を用いた場合、次のような不具合を生じる場合がある。
【０１３４】
図２７（ｂ）は、前記不具合が生じた場合の図２７（ａ）に示す基板の２７ｂ−２７ｂ線に沿った断面図である。液体供給ノズル１１が基板１８上を移動して吐出を開始する始点領域２８では、溶剤濃度が低くなり、始点領域２８から溶剤の揮発が生じ、ＳＯＧ溶液に凝集が起こる。その結果、固化した際に、図２７（ｂ）に示すように膜４０の始点領域２８が角状に盛り上がり、その周囲で膜厚が薄くなる。
【０１３５】
このような不具合が生じる場合には、図２８（ａ）に示すように、基板の内部側（始点３７）から基板外周の両側（終点３８）に向かって、ノズル１１を移動させながらＳＯＧ溶液を塗布する。詳述すると、被処理基板１８の内部側からノズル１１を行方向に往復移動させつつ、折返し点で列方向に所定のピッチで移動させて、ＳＯＧ溶液を被処理基板１８の外周の一端側まで塗布する。さらに、被処理基板１８の内部側からノズル１１を行方向に往復移動させつつ、折返し点で列方向に所定のピッチで移動させて、ＳＯＧ溶液を被処理基板１８の外周の前記一端側と異なる他端側まで塗布する。このとき、互いの塗布が重ならないようにする。また、前記所定のピッチは、基板１８上の液体の列方向の広がり量より狭くなるように設定する。このような塗布を行えば、吐出の始点である内部で溶剤の濃度が低くなることはなく、凝集が起こって、図２８（ｂ）に示すように膜４０の始点領域２８が角状に盛り上がることはない。
【０１３６】
また、被処理基板１８の外周部３９に着目すると、図２９（ａ）に示すように、膜４０の外周の曲線がきれいに整うように液体を塗布した場合、外周部３９では基板１８の内側同じ方向に表面張力がかかる。このため、外周部の膜に凝集が起こり、膜厚が厚くなってしまう。そこで、図２９（ｂ）に示すように、膜４０の外周がジグザグな形状（リアス形状）になるように液体を塗布すれば、表面張力が分散されるため、外周部３９で膜厚が厚くなるのを防止することができる。図２９（ｂ）に示すようなジグザグな形状を形成するには、図２０（ａ）〜図２０（ｃ）に示した手法を用いて液体の遮断タイミングを調整すればよい。なお、図２９（ａ）、（ｂ）は、被処理基板の外周部の拡大図である。
【０１３７】
本発明の実施形態では液体としてＳＯＧの希釈溶液を用いたが、これに限るものではない。リソグラフィープロセスで用いる反射防止膜、導電膜、及びレジスト膜も同様の手法で成膜可能である。これらの膜を形成する場合もシンナーで希釈して用いるが、その時の固形分量は３％以下であることが望ましい。また、配線材料として金属ペーストを用いた成膜に対しても適用可能である。また、本実施形態は液体としてシンナーによる希釈溶液を用いたが、成膜材料を溶融した液体を用いることも可能である。
【０１３８】
なお、ノズルの進行方向（列方向）に対して凹部の割合が変化せず、進行方向に直交する方向（行方向）に対して凹部の割合が変化する被処理基板の場合、移動速度を変化させずに、移動ピッチを変化させることにより、表面が平坦な膜を形成することができる。また、場合によっては、ノズルの移動速度と移動ピッチの両方を変化させても良い。
【０１３９】
本実施形態においては、被処理基板１８上の凹部の比率を求める手法として、設計時のパターン情報を用いた。図３０に示すように、画像取得部４３ａ、４３ｂにより基板１８の表面画像として取得し、画像処理演算部４４により演算を行って凹部の比率を求めることも可能である。画像取得部４３ａ、４３ｂは、ＣＣＤ等からなり、液体供給ノズル１１の進行方向前方に設置される。また、凹部の比率は、イメージそのものから取得しても良い。さらに、計測波長以下の微細パターンが存在する場合には、反射光の濃淡として取得し、そのコントラスト値を凹凸比にみなしてもよい。なお、液体供給ノズル１１の往復移動を考慮し、移動方向の両側に画像取得部４３ａ，４３ｂが設置されていることが好ましい。
【０１４０】
［第７実施形態］
本実施形態では、液体供給ノズル（口径５０μｍ）をノズル移動方向と直交する方向に複数配置し、かつ液体供給ノズルからの液体の吐出量をそれぞれ独立に制御できるものを用いて、ＳＯＧ溶液の塗布を行った。なお、被処理基板及びＳＯＧ溶液の条件は、前記第６実施形態と同様である。
【０１４１】
列方向のノズル移動速度Ｖ0 が１００ｍｍ／sec、ノズルの折返し点での移動ピッチＰが１００μｍの条件下で、焼成後のＳＯＧ（ＳｉＯ2）膜が１μｍとなるＳＯＧ溶液の吐出量Ｇ0 を求めた。その結果、吐出量Ｇ0 は、５μｌ／secであった。
【０１４２】
この条件を基に、単位面積中の凹部の比率に応じて吐出量Ｇを変化させて成膜を行った。吐出量Ｇの調整は１０μｌ単位で行い、１００μｍ²領域中の凹部の比率Ｓと、凹部の深さｄ、成膜する厚みｔに対し吐出量Ｇを
Ｇ＝Ｇ0 （（ｔ−ｄ）＋ｄＳ）（２）
とした。
【０１４３】
本実施形態の塗布装置は、図３１に示すように、進行方向に対して直交するように（進行方向が列方向であれば行方向に）、液体供給ノズル５２ａ〜５２ｇが配列されている。各液体供給ノズル５２ａ〜５２ｇはその上流側にそれぞれ液体輸送ポンプ（不図示）が接続され、各液体輸送ポンプからの輸送量を変えることによって、各液体供給ノズル５２ａ〜５２ｇからの吐出量が調整可能になっている。
【０１４４】
成膜の際、基板１８上の凹部の占める割合に応じて、液体供給ノズル５２ａ〜５２ｇからそれぞれ吐出量を変えてＳＯＧ溶液を吐出し、ＳＯＧ膜を成膜した。なお、領域５３，５４，５５は、それぞれ凹部密度が小，中，大の領域である。そして、液体輸送ポンプは、被処理基板１８上のパターン設計データに基づき算出された凹部比率に応じて、式（２）に従い液体の輸送量を変更する。
【０１４５】
例えば、図３２（ａ）に示す様な凹パターンに成膜する場合、凹部の比率が７５％であるときの吐出量は２．１９μｌ／ｓｅｃである。また、凹部の比率が５０％，１２％の領域では、それぞれ吐出量を１．８７μｌ／ｓｅｃ、１．４０μｌ／ｓｅｃとした。なお、図３２（ａ）において、領域６４ａ〜６４ｇは、それぞれ液体供給ノズル５２ａ〜５２ｇから供給されたＳＯＧ溶液が表面を覆う領域に対応する。
【０１４６】
液体供給ノズル５２ａ〜５２ｇから吐出されたＳＯＧ溶液は時間とともに広がり、最終的には１００μｍ程度の幅になった。ＳＯＧ溶液の塗布終了後、被処理基板１８上のＳＯＧ溶液の表面は平坦であった。さらに、ＳＯＧ溶液の表面位置、すなわち配線等のパターンを除いた基板１８表面からの高さは領域に応じて変わっていなかった。その後、基板１８を水平方向に２ｍｍ程度振動させてＳＯＧ溶液を更に流動させ、更に平坦化を図った。
【０１４７】
さらに、溶剤をゆっくり蒸発させて、図３２（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2膜５６を形成した。ＳｉＯ2膜５６の膜厚は、パターン上部に形成された膜の膜厚が０．２５μｍであり、凹部に形成された膜の膜厚が０．５０μｍであった。基板表面上の凹凸は５ｎｍ程度であり、表面が平坦なＳｉＯ2膜２５を被処理基板１８上に形成することができた。
【０１４８】
さらに、第６実施形態と同様に、ＳＯＧを形成したのと同様に本装置を用いて、ＳｉＯ2膜５６上にＤＵＶ光（波長２４８ｎｍ）に対し反射防止効果をもつ反射防止膜を膜厚５０ｎｍ形成した。反射防止膜は基板１８の微小な段差上に均一に成膜する必要があるため、液体の吐出量Ｇを凹部で１％少なく凸部で１％多くした。このような吐出量は成膜後の溶液の流動により凹部で厚みを増すことを想定したもので、成膜の段階で流動で損失する分を凸部に予め与えるようにしている。
【０１４９】
次いで、反射防止膜と同様の手法を用いて、反射防止膜上に膜厚０．２５μｍのレジスト膜を形成した。なお、反射防止膜は固形分１％（粘度１．５ｃｐ）、レジスト膜は固形分を３％（粘度１．７ｃｐ）とした。さらに、ＤＵＶ光による露光を行い、ＰＥＢ、現像を行い、０．２５μｍ線幅のレジストパターンを形成した。以上のように、基板表面の平坦化を精度良く行い、その上の反射防止膜、レジスト膜も微小段差に応じて形成することにより、線幅寸法の制御性が３ｎｍ以内のパターンを形成できた。
【０１５０】
なお、液体遮断機能を用い、液体吐出ノズルからの吐出量を一定にし、基板上に到達する液量がＧとなるように遮断機能による遮断量を調整しても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では液体としてＳＯＧの希釈溶液を用いたが、これに限るものではない。リソグラフィープロセスで用いる反射防止膜、導電膜、及びレジスト膜も同様の手法で成膜可能である。これらの膜を形成する場合もシンナーで希釈して用いるが、その時の固形分量は３％以下であることが望ましい。また、配線材料として金属ペーストを用いた成膜に対しても適用可能である。
【０１５２】
本実施形態で用いた複数の液体供給ノズルの配置（間隔）は適当でも良いが、チップ間隔に対応させてもよい。その場合、各液体供給ノズルは、各チップの同じ凹凸差の部分を埋めることになるので、各液体供給ノズルの吐出量を一括して制御可能になり、操作性が飛躍的に向上する。
【０１５３】
また、前記実施形態では、液体供給ノズルを移動させていたが、液体供給ノズルの位置を固定して、被処理基板を移動させても良い。また、液体供給ノズルと被処理基板の両方を移動させても良い。また、相対的な移動方向は、前記実施形態に限るものではなく、例えばノズルから吐出された液体が螺旋を描くように移動させても良い。
【０１５４】
また、液体の広がり量の調整は、液体中に含まれる固形分量，液体の粘度あるいは吐出速度，又は被処理基板或いは液体供給ノズルの移動速度を調整することによって行うことができる。
【０１５５】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【０１５６】
以上説明したように本発明の第６、第７実施形態によれば、液体を連続的に吐出しながら被処理基板と吐出ノズルとを相対的に移動させて、基板の処理面に対して液体を塗布することによって、液体を効率よく使用しながら被処理基板上に塗布できる。又、被処理基板の凹部の割合に応じて、ノズルの移動速度，移動ピッチ又は液体の吐出量を変化させることによって、塗布全面で表面が平坦な膜を形成することができる。
【０１５７】
本発明の第６、第７実施形態を用いれば、液体を効率よく基板上に塗布できると共に、基板上に形成されたパターンによる凹凸に影響されることなく、パターンを除いた基板表面からの液状膜の厚さを均一にすることができる成膜方法を提供することが可能である。
【０１５８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、基板上に選択的に液状膜を成膜するに際し、液状膜中への不純物の混入を抑制し、かつ成膜された液状膜の膜厚分布を均一にすることができる成膜装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る液体供給ユニットの構成を示す断面図である。
【図２】前記液体供給ユニットを複数配置した液状膜成膜装置の構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、前記液体供給ユニット内の液体供給ノズルの吐出口の形状を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、前記液状膜成膜装置を用いた液状膜の選択成膜の工程を示す装置及び基板の断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、パターン識別手段を有する液体供給ユニットの構成を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、液体吸引部と液体回収部を有する液体供給ユニットの構成を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、ガス吹き付け部と液体回収部を有する液体供給ユニットの構成を示す断面図である。
【図８】ガス発生材を用いたガス吹き付け部と液体回収部を有する液体供給ユニットの構成を示す断面図である。
【図９】前記液体供給ユニットにて基板上に液体を吐出したときの吐出直後の液体パターンを示す上面図である。
【図１０】さらに垂れ防止部を有する前記液体供給ユニットの構成を示す断面図である。
【図１１】複数の液体供給ノズルと液体遮断部の第１構成例を示すレイアウトである。
【図１２】複数の液体供給ノズルと液体遮断部の第２構成例を示すレイアウトである。
【図１３】複数の液体供給ノズルと液体遮断部の第３構成例を示すレイアウトである。
【図１４】複数の液体供給ノズルと液体遮断部の第４構成例を示すレイアウトである。
【図１５】複数の液体供給ノズルと液体遮断部の第５構成例を示すレイアウトである。
【図１６】（ａ）、（ｂ）は、液体遮断部にシャッターを用いた液体供給ユニットの構成を示す断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る液状膜の選択成膜の工程を示す装置及び基板の断面図である。
【図１８】（ａ）、（ｂ）は、液体の遮断機能を持たない液体供給ユニットを用いた液状膜の選択成膜の工程を示す装置及び基板の断面図である。
【図１９】成膜領域に対しても液体の供給が行われない場合の成膜状態を示す基板の上面図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５実施形態の液状膜成膜装置の構成を示す装置及び基板の断面図である。
【図２１】前記液状膜成膜装置で成膜した液状膜の成膜状態を示す基板の上面図である。
【図２２】本発明の第６実施形態に係る塗布装置の構成を示すダイヤグラムである。
【図２３】（ａ）〜（ｃ）は、前記塗布装置を用いた被処理基板上への成膜工程を示す基板の断面図である。
【図２４】前記処理基板上に対する液体供給ノズルの移動経路を示す図である。
【図２５】液体供給ノズルから液体を吐出させたときの吐出部の断面図である。
【図２６】処理基板上の凹凸パターンに対する液体供給ノズルの移動速度の例を示す図である。
【図２７】（ａ）は、液体塗布時の処理基板上に対する液体供給ノズルの移動経路を示す図である。（ｂ）は、前記処理基板上に塗布された液状膜に不具合が発生した場合の基板の断面図である。
【図２８】（ａ）は、前記不具合を対策した液体塗布時の処理基板上に対する液体供給ノズルの移動経路を示す図である。（ｂ）は、前記処理基板の断面図である。
【図２９】（ａ）、（ｂ）は、被処理基板における外周部の拡大図である。
【図３０】画像取得手段を有する前記塗布装置の構成を示す断面図である。
【図３１】複数の液体供給ノズルを有する塗布装置の構成を示す断面図である。
【図３２】（ａ）は、処理基板上の凹凸パターンに対する液体供給ノズルの吐出量（滴下速度）を示す図である。（ｂ）は、図３１に示した塗布装置により塗布された基板の断面図である。
【図３３】（ａ）、（ｂ）は、従来の塗布ノズルの構成を示す図である。
【図３４】（ａ）、（ｂ）は、従来の別の塗布ノズルの構成を示す図である。
【図３５】従来の塗布装置で形成された膜の構造を示す断面図である。
【図３６】（ａ）、（ｂ）は、図３５に示した構造に対しリフロー処理した場合の膜の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…液体供給ユニット
１１…液体供給ノズル
１２ａ、１２ｂ…液体吸引部
１３…液体
１４…液状膜
１４ａ、１４ｂ…液体パターン
１５…被処理基板
１６…ユニット移動部
１７…パターン設計情報
１８…被処理基板
１９…基板
２０…液状膜成膜装置
２１…成膜領域
２２…非成膜領域
２３…構造物
２４…凹部
２５…ＳｉＯ2膜
２６…反射防止膜
２７…レジストパターン
２８…終点領域
３１…パターン形成領域
３５ａ…ＳＯＧ溶液
３５ｂ…ＳＯＧ溶液
３６…ＳＯＧ溶液
３７…基板外周の両側（始点）
３８…基板内部側（終点）
３９…外周部
４０…膜
４２…アライメントマーク
４３ａ、４３ｂ…画像取得部
４４…画像処理演算部
５１ａ、５１ｂ…パターン識別手段
５２ａ〜５２ｇ…液体供給ノズル
５３、５４、５５…領域
６０…液状膜成膜装置
６２ａ、６２ｂ…液体吸引部
６３ａ、６３ｂ…液体回収部
６４ａ〜６４ｇ…領域
７０…液状膜成膜装置
７２ａ、７２ｂ…ガス吹き付け部
８０…液体供給ユニット
８１…ノズル駆動部
８２…光発射部
８３…光反射部
８４…ガス吹き付け部
８４ａ…石英基板
８４ｂ…ガス発生材
８５ａ、８５ｂ…垂れ防止部
９１ａ、９１ｂ…液体遮断部
９１…液体遮断部
９５…液体供給ノズル
９６…液体遮断部
９７…ノズル移動部
１１１〜１１７…液体供給ノズル
１２１〜１２７…液体吸引部
１４１…シャッター
１５１…ＥＥＰ溶剤
１６０…液状膜成膜装置
４１１…反射防止材溶液
４１２…液状膜
４１３…反射防止膜
１６１１…レジスト材溶液
１６１２…レジスト材溶液膜

Claims

成膜領域と非成膜領域とが設定された被処理基板の上方に配置され、前記被処理基板に対して一定量の液体を連続的に吐出する液体吐出部と、
前記被処理基板と前記液体吐出部とを相対的に移動させる移動部と、
前記液体吐出部と前記被処理基板との間に配置され、前記移動部により前記被処理基板及び前記液体吐出部の少なくとも１つが移動されて、前記液体吐出部から吐出された液体が前記非成膜領域に供給される状態になったとき、前記液体が前記非成膜領域に供給されるのを、前記液体を吸引するかもしくはガスを吹き付けることで遮断する液体遮断部と、
を具備することを特徴とする成膜装置。
記液体遮断部が、前記液体吐出部から吐出された液体の側面から前記液体を吸引する液体吸引部と、この液体吸引部の下方に配置され、吸引された液体を回収する液体回収部とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記液体遮断部が、前記液体吐出部から吐出された液体の側面に対してガスを吹き付けるガス吹き付け部と、このガス吹き付け部の下方で、かつ吐出された液体を前記ガス吹き付け部と挟むように配置され、ガスが吹き付けられた前記液体を回収する液体回収部とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記液体遮断部が、
ガス発生材を反応させるための光を発射する光発射部と、
前記光発射部により発射された光を受けて反応しガスを発生させるガス発生材を有し、発生した前記ガスを前記液体吐出部から吐出された液体の側面に吹き付けるガス吹き付け部と、
このガス吹き付け部の下方で、かつ吐出された液体を前記ガス吹き付け部と挟むように配置され、ガスが吹き付けられた前記液体を回収する液体回収部とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記液体遮断部には、前記液体吐出部の進行方向前方に設置され、前記被処理基板上の画像情報を取得する画像取得部が接続されており、前記液体遮断部は取得した前記画像情報又は予め設定されたパターン設計情報のいずれかに基づいて前記非成膜領域を認識し、前記液体の供給を遮断することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。