JP2005217282A - Method and apparatus for forming coating film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウエハなどの基板の表面に所定の塗布液を塗布して例えば層間絶縁膜、デバイスの保護膜をなす絶縁膜、又はレジスト膜などを形成する塗布膜形成方法及び塗布膜形成装置に関する。 The present invention relates to a coating film forming method and a coating film forming method in which a predetermined coating liquid is applied to the surface of a substrate such as a semiconductor wafer to form, for example, an interlayer insulating film, an insulating film forming a protective film of a device, or a resist film. Relates to the device.
半導体製造工程の一つとして、例えば層間絶縁膜などの絶縁膜を形成するために、例えばシリコン酸化膜の前駆物質を溶剤に溶かした塗布液を半導体ウエハなどの基板の表面に塗布して液膜を形成し、この液膜から溶剤を蒸発させてシリコン酸化膜からなる塗布膜である絶縁膜を形成する手法が知られている。 As one of the semiconductor manufacturing processes, for example, in order to form an insulating film such as an interlayer insulating film, a liquid film is formed by applying a coating solution in which a precursor of a silicon oxide film is dissolved in a solvent to a surface of a substrate such as a semiconductor wafer. A method is known in which an insulating film, which is a coating film made of a silicon oxide film, is formed by evaporating a solvent from the liquid film.
ここで基板の表面に塗布液を塗布する手法の一つに、いわゆる一筆書きの要領で塗布する手法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Here, as one of methods for applying the coating liquid to the surface of the substrate, a method of applying the coating solution in a so-called one-stroke manner is known (for example, see Patent Document 1).
この一筆書きの要領による塗布を行う塗布ユニットの一例について、半導体ウエハ(以下、ウエハと呼ぶ)を被処理基板とした例を挙げて簡単に述べておく。この塗布手法は、例えば図18(a)に示すように、基板保持部1上に保持されたウエハWの表面と対向して設けられた塗布液ノズル10の細径の吐出孔から塗布液11を供給しながらX方向に往復させると共に、ウエハWをY方向に間欠送りして塗布液11を供給するものである。また図中12は、ウエハの直径方向に進退自在に設けられ、ウエハWの外側にてユニット内に塗布液がこぼれ落ちるのを防ぐための一対の液受け手段である。また塗布液がウエハWの端面を介して裏面側に回り込むと、ウエハWの搬送時に発塵の原因となることから、液受け手段12はウエハWの外縁から僅かに内側に寄った位置となるように制御されている。一方、ウエハWの利用率を高めるためにデバイス形成領域の外側をできるだけウエハWの外縁に近付ける傾向にあり、そのため液受け手段12にマスクされて塗布液が塗られない領域は一番広い領域でもウエハWの外縁から0.3〜0.5mm程度である。より具体的には、液受け手段12は、図18(b)に示すように、非塗布領域が中央部にて最も広くなる三日月状となるように制御される。このような一筆書きの手法によれば例えばスピンコーティング法のようにウエハWを回転させないので無駄のない塗布が行なえる。そしてこの塗布方法は特に基板サイズが大きい場合に好適である。
An example of a coating unit that performs coating in accordance with the one-stroke method will be briefly described with an example in which a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) is used as a substrate to be processed. For example, as shown in FIG. 18A, this coating method is performed by applying a
上述のような一筆書きによる手法では、即乾性のある塗布液を用いるとウエハWの後端側にある部位を塗布している間に前端側の既に塗り終えた部位にある塗布液が乾燥してしまうので蒸気圧の低い溶剤を選択して塗布中に蒸発するのを防いでいるが、ウエハWの表面全体に塗布液が塗布されれば、あとは成膜処理の高いスループットを確保するために減圧乾燥ユニットにて塗布液を減圧乾燥することで速やかに塗布液中の溶剤を蒸発させるようにしている(例えば、特許文献2参照。)。 In the one-stroke method as described above, when a coating liquid having an immediate drying property is used, the coating liquid in the already coated portion on the front end side is dried while the portion on the rear end side of the wafer W is coated. Therefore, a solvent having a low vapor pressure is selected to prevent evaporation during coating. However, if the coating liquid is applied to the entire surface of the wafer W, then a high throughput of the film forming process is secured. In addition, the solvent in the coating liquid is quickly evaporated by drying the coating liquid under reduced pressure in a vacuum drying unit (for example, see Patent Document 2).
ウエハW上の塗布液を減圧乾燥する装置として、例えば図19に示すような減圧乾燥装置が用いられる。先ず減圧乾燥装置の密閉容器13内の載置部に塗布処理されたウエハWを載置し、密閉容器13の天井部に設けられて排気口14を介して例えば真空ポンプなどの減圧手段15により密閉容器13を減圧することにより、塗布液に含まれる溶剤の蒸発を促進させて乾燥させるものである。この場合、密閉容器13の内部には、ウエハWの表面に沿って中心から外方側に向かって塗布液を押し広げながら流れる気流を形成するように整流板16が昇降可能に設けられており、これにより表面張力により塗布液の中央部が盛り上がるのを抑えて厚みが面内均一化される。
As an apparatus for drying the coating liquid on the wafer W under reduced pressure, for example, a reduced pressure drying apparatus as shown in FIG. 19 is used. First, the coated wafer W is placed on a placement portion in the
しかしながら上述の成膜手法では、ウエハWの周縁部例えば外周縁から内側5mmに亘る領域おいては、図20に模式的に示すように、周縁部の塗布液は内側からの気流に押されてもウエハWの表面からこぼれ落ちずに表面張力によりウエハWに引っ張られ周縁部に残った状態となり、そのため当該周縁部に溜まった液が上方向に跳ね上がって(ハンプが生じて)、膜厚が厚くなってしまう場合がある。この跳ね上がりの高さは3μm程度と僅かではあるが、近年、半導体デバイスのパターンは増々薄膜化し、また微細化する傾向にある。その結果、膜厚の大きい周縁部にデバイスを形成することができず、ウエハWの歩留まりが低下する懸念がある。 However, in the film forming method described above, in the peripheral area of the wafer W, for example, in the region extending from the outer peripheral edge to the inner side of 5 mm, the coating liquid at the peripheral edge is pushed by the air flow from the inner side as schematically shown in FIG. However, the surface tension does not spill from the surface of the wafer W and the wafer W is pulled by the wafer W and remains in the peripheral portion. Therefore, the liquid accumulated in the peripheral portion jumps upward (a hump occurs), and the film thickness increases. It may become. Although the height of the jump is as small as about 3 μm, in recent years, the pattern of the semiconductor device tends to become thinner and finer. As a result, a device cannot be formed in the peripheral portion having a large film thickness, and there is a concern that the yield of the wafer W is lowered.
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、基板の表面に塗布液を塗布した後に、基板の表面に沿って中心から外方側に向かって流れる気流を形成し、塗布液を減圧乾燥させて成膜させるにあたり、基板上の塗布液の液流れを制御して基板の表面に面内均一な塗布膜を形成することのできる塗布膜形成方法及び塗布膜形成装置を提供することにある。 The present invention has been made based on such circumstances, and its purpose is to form an airflow that flows from the center toward the outer side along the surface of the substrate after the coating liquid is applied to the surface of the substrate. A coating film forming method and a coating film forming apparatus capable of forming a uniform in-plane coating film on the surface of a substrate by controlling the liquid flow of the coating liquid on the substrate when forming a film by drying the coating liquid under reduced pressure Is to provide.
本発明の塗布膜形成方法は、基板を水平に保持した状態で基板の周縁部に全周に亘って非塗布領域が形成されるように基板の表面に塗布液を供給して液膜を形成する工程と、
前記基板の表面に整流板を対向させて当該基板を減圧雰囲気下に置くことによりその表面に沿って中央部から外側に向かう気流を形成すると共に前記液膜を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする。
In the coating film forming method of the present invention, a liquid film is formed by supplying a coating solution to the surface of the substrate so that a non-coating region is formed over the entire circumference of the peripheral edge of the substrate while the substrate is held horizontally. And a process of
Including a step of facing the current plate to the surface of the substrate and placing the substrate in a reduced-pressure atmosphere so as to form an air flow from the central portion to the outside along the surface and drying the liquid film. Features.
前記非塗布領域の幅は1mm以上であってもよい。また非塗布領域の幅は基板全周に亘って均一であってもよい。更に液膜を形成する工程は、口径が5μm〜200μmの塗布液ノズルと基板とを相対的に移動させながら液膜を形成すると共に塗布液ノズルと基板の周縁部との間に液受け手段を介在させることにより行われる構成であってもよい。 The width of the non-application area may be 1 mm or more. Further, the width of the non-application area may be uniform over the entire circumference of the substrate. Further, in the step of forming a liquid film, a liquid film is formed while relatively moving the coating liquid nozzle having a diameter of 5 μm to 200 μm and the substrate, and a liquid receiving means is provided between the coating liquid nozzle and the peripheral portion of the substrate. The structure performed by interposing may be sufficient.
他の発明の塗布膜形成方法は、基板を水平に保持した状態で基板の周縁部に全周に亘って形成される非塗布領域に相当する領域に対して表面処理を行う工程と、
この基板に前記非塗布領域が形成されるように基板の表面に塗布液を供給して液膜を形成する工程と、
次いで例えば前記基板を処理容器内に搬入し、この基板の表面に整流板を対向させて処理容器内を減圧して当該基板を減圧雰囲気下に置くことにより、その表面に沿って中央部から外側に向かう気流を形成すると共に前記液膜を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする。
The coating film forming method of another invention includes a step of performing a surface treatment on a region corresponding to a non-coating region formed over the entire periphery of the peripheral edge of the substrate while holding the substrate horizontally,
Supplying a coating liquid to the surface of the substrate so as to form the non-coating region on the substrate to form a liquid film;
Next, for example, the substrate is carried into the processing container, and the current plate is opposed to the surface of the substrate to depressurize the processing container, and the substrate is placed in a reduced pressure atmosphere. And a step of drying the liquid film.
更に他の発明の塗布膜形成方法は、基板を水平に保持した状態で基板の表面に塗布液を供給して液膜を形成する工程と、
この基板の周縁部に全周に亘って非塗布領域が形成されるように当該基板の周縁部の表面に処理液を供給して塗布液を除去すると共に当該領域の表面処理をする工程と、
前記基板を減圧雰囲気下に置いて前記液膜を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする。
Furthermore, the coating film forming method of another invention includes a step of forming a liquid film by supplying a coating liquid to the surface of the substrate while holding the substrate horizontally,
A step of supplying a treatment liquid to the surface of the peripheral edge of the substrate so as to form a non-application area over the entire periphery of the peripheral edge of the substrate, removing the coating liquid, and performing a surface treatment of the area;
Placing the substrate in a reduced-pressure atmosphere and drying the liquid film.
前記表面処理を行う工程は、前記非塗布領域に相当する領域に処理液又は当該処理液の蒸気を供給する工程であってもよ。処理液は例えば溶剤であってもよい。また表面処理を行う工程は、前記非塗布領域に相当する領域に光照射を行う工程であってもよい。また、非塗布領域に相当する領域に対して表面処理を行う場合、基板の表面に沿って中央部から外側に向かう気流は必ずしも必要ではないが、気流があればさらに効率的に塗布することができる。 The step of performing the surface treatment may be a step of supplying a treatment liquid or vapor of the treatment liquid to a region corresponding to the non-application region. The treatment liquid may be a solvent, for example. The step of performing the surface treatment may be a step of irradiating light to a region corresponding to the non-application region. In addition, when the surface treatment is performed on the area corresponding to the non-application area, an airflow from the central portion to the outside along the surface of the substrate is not necessarily required, but if there is an airflow, it can be applied more efficiently. it can.
本発明の塗布膜形成装置は、塗布膜を形成する成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に供給した後に、基板の表面に沿って中央部から外側に向かって塗布液を押し広げながら流れる気流が形成される減圧雰囲気下で当該塗布液を乾燥し成膜するにあたり、この塗布液を基板の表面に塗布する塗布膜形成装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板保持部を塗布液ノズルに対して相対的に移動させる駆動部と、
基板の周縁部と塗布液ノズルとの間に介在し、当該周縁部に供給される塗布液を受けて基板の全周に亘って非塗布領域を形成するための液受け手段と、を備えたことを特徴とする。
The coating film forming apparatus of the present invention spreads the coating liquid from the central portion toward the outside along the surface of the substrate after supplying the coating solution obtained by dissolving the components forming the coating film in the solvent to the surface of the substrate. In the coating film forming apparatus that coats the coating liquid on the surface of the substrate when the coating liquid is dried and formed into a film under a reduced pressure atmosphere in which a flowing airflow is formed,
A substrate holder for horizontally holding the substrate;
A coating solution nozzle for supplying a coating solution to the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A drive unit for moving the substrate holding unit relative to the coating liquid nozzle;
A liquid receiving means interposed between the peripheral edge of the substrate and the coating liquid nozzle, for receiving the coating liquid supplied to the peripheral edge and forming a non-coating region over the entire circumference of the substrate; It is characterized by that.
前記非塗布領域の幅は1mm以上であってもよい。また非塗布領域の幅は基板全周に亘って均一であってもよい。更に塗布液ノズルの口径は5μm〜200μmであり、駆動部は、基板上に直線状の塗布液ラインが形成されるように塗布液ノズルを基板保持部に対して相対的に左右に移動させる手段と、基板上に前記塗布液ラインが前後に配列されるように前記塗布液ノズルを基板保持部に対して相対的に前後に移動させる手段と、を備えた構成であってもよい。更にまた、塗布液ノズルの口径は5μm〜200μmであり、駆動部は、基板保持部を回転させる手段と塗布液ノズルを基板の中央部上方から周縁部上方に基板保持部に対して相対的に移動させる手段と、を備え、塗布液は基板上にスパイラル状に塗布される構成であってもよい。 The width of the non-application area may be 1 mm or more. Further, the width of the non-application area may be uniform over the entire circumference of the substrate. Further, the diameter of the coating liquid nozzle is 5 μm to 200 μm, and the driving unit moves the coating liquid nozzle to the left and right relative to the substrate holding unit so that a linear coating liquid line is formed on the substrate. And means for moving the coating liquid nozzle back and forth relative to the substrate holder so that the coating liquid lines are arranged back and forth on the substrate. Furthermore, the diameter of the coating liquid nozzle is 5 μm to 200 μm, and the driving unit is configured to rotate the substrate holding unit and the coating liquid nozzle relative to the substrate holding unit from above the central part to above the peripheral part of the substrate. And a means for moving the coating liquid in a spiral shape on the substrate.
他の発明の塗布膜形成装置は、塗布膜を形成する成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に供給した後に、基板の表面に沿って中央部から外側に向かって塗布液を押し広げながら流れる気流が形成される減圧雰囲気下で当該塗布液を乾燥し成膜するにあたり、この塗布液を基板の表面に塗布する塗布膜形成装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板保持部を塗布液ノズルに対して相対的に移動させる駆動部と、
基板の周縁部と塗布液ノズルとの間に介在し、当該周縁部に供給される塗布液を受けて基板の全周に亘って非塗布領域を形成するための液受け手段と、
前記基板の表面における前記非塗布領域に相当する領域に対して、塗布液を塗布する前に表面処理を行う手段と、を備えたことを特徴とする。
In another coating film forming apparatus of the present invention, after supplying a coating solution prepared by dissolving a component for forming a coating film in a solvent to the surface of the substrate, the coating solution is pushed outward from the center along the surface of the substrate. In the coating film forming apparatus for applying the coating liquid to the surface of the substrate when drying and forming the coating liquid in a reduced pressure atmosphere where a flowing airflow is formed,
A substrate holder for horizontally holding the substrate;
A coating solution nozzle for supplying a coating solution to the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A drive unit for moving the substrate holding unit relative to the coating liquid nozzle;
A liquid receiving means that is interposed between the peripheral edge of the substrate and the coating liquid nozzle, receives the coating liquid supplied to the peripheral edge, and forms a non-coating region over the entire circumference of the substrate;
Means for performing a surface treatment on a region corresponding to the non-application region on the surface of the substrate before applying a coating liquid.
更に他の発明の塗布膜形成装置は、塗布膜を形成する成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を基板の表面に供給した後に、減圧雰囲気下で当該塗布液を乾燥し成膜するにあたり、この塗布液を基板の表面に塗布する塗布膜形成装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板保持部を塗布液ノズルに対して相対的に移動させる駆動部と、
その表面に塗布液が塗布された基板の全周に亘って非塗布領域を形成するために当該基板の周縁部の表面に処理液を供給して塗布液を除去すると共に当該領域の表面処理をする手段と、を備えたことを特徴とする。
In another coating film forming apparatus of the present invention, after supplying a coating solution obtained by dissolving a component for forming a coating film in a solvent to the surface of the substrate, the coating solution is dried to form a film in a reduced pressure atmosphere. In a coating film forming apparatus for applying a coating solution to the surface of a substrate,
A substrate holder for horizontally holding the substrate;
A coating solution nozzle for supplying a coating solution to the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A drive unit for moving the substrate holding unit relative to the coating liquid nozzle;
In order to form a non-coating region over the entire circumference of the substrate coated with the coating liquid on the surface, the processing liquid is supplied to the peripheral surface of the substrate to remove the coating liquid, and surface treatment of the region is performed. And means for carrying out the above.
前記表面処理を行う手段は、前記非塗布領域に相当する領域に処理液又は当該処理液の蒸気を供給する手段であってもよい。処理液は例えば溶剤であってもよい。また前記表面処理を行う手段は、前記非塗布領域に相当する領域に光照射を行う手段であってもよい。更には、上述の塗布膜形成装置は、基板の表面に液盛りする塗布液の厚みと非塗布領域の幅とを対応づけた情報を記憶した記憶部と、予定とする塗布液の厚みと前記情報とに基づいて非塗布領域の幅を決める手段と、を備えた構成であってもよい。また、非塗布領域に相当する領域に対して表面処理を行う場合、基板の表面に沿って中央部から外側に向かう気流は必ずしも必要ではないが、気流があればさらに効率的に塗布することができる。 The means for performing the surface treatment may be a means for supplying a treatment liquid or vapor of the treatment liquid to an area corresponding to the non-application area. The treatment liquid may be a solvent, for example. The means for performing the surface treatment may be a means for irradiating light to an area corresponding to the non-application area. Furthermore, the above-described coating film forming apparatus includes a storage unit that stores information that associates the thickness of the coating liquid deposited on the surface of the substrate with the width of the non-coating region, the thickness of the intended coating liquid, And a means for determining the width of the non-application area based on the information. In addition, when the surface treatment is performed on the area corresponding to the non-application area, an airflow from the central portion to the outside along the surface of the substrate is not necessarily required, but if there is an airflow, it can be applied more efficiently. it can.
本発明によれば、基板の周縁部に全周に亘って非塗布領域を形成し、この基板の近傍にて当該基板の表面に整流板を対向させて、その表面に沿って中心から外方側に流れる気流を形成しながら当該塗布液を減圧乾燥させる構成とすることにより、当該塗布液は当該気流により非塗布領域内まで押し広げられる。このため周縁部にある塗布液が上方側に跳ね上がるのを抑えることができ、その結果、基板の面内に均一な厚みの塗布膜を成膜することができ、基板のデバイス形成領域を極めて広くとることができる。 According to the present invention, a non-coating region is formed on the entire periphery of the peripheral portion of the substrate, the rectifying plate is opposed to the surface of the substrate in the vicinity of the substrate, and outward from the center along the surface. By adopting a configuration in which the coating liquid is dried under reduced pressure while forming an airflow flowing to the side, the coating liquid is pushed and spread into the non-application area by the airflow. For this reason, it is possible to suppress the coating liquid at the peripheral portion from jumping upward, and as a result, a coating film having a uniform thickness can be formed on the surface of the substrate, and the device formation region of the substrate is extremely wide. Can take.
更に本発明によれば、非塗布領域に相当する領域に対して表面処理を行う構成とすることにより、非塗布領域の表面の状態を良くすることができる。このため減圧乾燥時において非塗布領域を塗布液が速やかに広がるので、周縁部の塗布液の跳ね上がりを抑えることができる。更に履歴の異なる複数枚の基板を連続して処理する場合であっても非塗布領域の表面の状態を基板毎に揃えることができるので、結果として基板毎に膜厚が均一な塗布成膜処理をすることができる。 Furthermore, according to the present invention, the surface state of the non-application area can be improved by performing the surface treatment on the area corresponding to the non-application area. For this reason, since a coating liquid spreads rapidly in a non-application area | region at the time of drying under reduced pressure, the splash of the coating liquid of a peripheral part can be suppressed. Furthermore, even when processing a plurality of substrates having different histories, the surface state of the non-application region can be made uniform for each substrate. Can do.
(塗布膜成膜システムの全体構成)
本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置について説明する前に、この塗布膜形成装置を組み込んだ、本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置を実施するための塗布膜成膜システムの全体構成の一例について図1及び図2を用いて説明しておく。図中21はキャリアステーションであり、例えば25枚のウエハWを収納した例えば開閉蓋付きの密閉型キャリア22を載置するキャリア載置部23と、載置されたキャリア22との間でウエハWの受け渡しを行うための受け渡し手段24とが設けられている。なおキャリア22としてはオープン型キャリアであってもよい。この受け渡し手段24の奥側には筐体25にて周囲を囲まれる処理部S1が接続されている。処理部S1の中央には主搬送手段26が設けられており、これを取り囲むように例えば奥を見て右側には例えば絶縁膜を形成するための塗布膜形成装置に相当する塗布ユニット27が複数組み込まれ、更に左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニット等を多段に積み重ねた棚ユニットU1,U2,U3が夫々配置されている。
(Overall configuration of coating film deposition system)
Before describing the coating film forming apparatus according to the embodiment of the present invention, a coating film forming system for implementing the coating film forming apparatus according to the embodiment of the present invention, which incorporates the coating film forming apparatus. An example of the overall configuration will be described with reference to FIGS. In the figure,
棚ユニットU1,U2,U3は、塗布ユニット27の前処理及び後処理を行うためのユニットなどを各種組み合わせて構成されるものであり、その組み合わせは塗布ユニット27にて表面に塗布液が塗られたウエハWを減圧乾燥する減圧乾燥ユニット、加熱(ベーク)する加熱ユニット、ウエハWを冷却する冷却ユニット等が含まれる。なお棚ユニットU3については、ウエハWを受け渡すための受け渡し台を備えた受け渡しユニットも組み込まれる。また、上述した主搬送手段26は例えば昇降及び前後に移動自在で且つ鉛直軸周りに回転自在に構成されており、塗布ユニット27及び棚ユニットU1,U2,U3を構成する各ユニット間でウエハWの受け渡しを行うことが可能となっている。
The shelf units U1, U2, and U3 are configured by combining various units for performing pre-processing and post-processing of the
この装置のウエハWの流れについて説明すると、先ず外部からウエハWが収納されたキャリア22がキャリア載置部23に載置され、受け渡し手段24によりキャリア22内からウエハWが取り出され、加熱・冷却ユニットU3の棚の一つである受け渡しユニットを介して主搬送手段26に受け渡される。次いでユニットU3の一の棚の処理部内にて所定の温度に冷却された後、塗布ユニット27にて塗布液が塗布される。その後ウエハWは減圧乾燥ユニット28で減圧乾燥され、加熱ユニットで加熱された後、冷却ユニットで所定の温度に冷却される。しかる後ウエハWはキャリア載置部23上のキャリア22内に戻される。
The flow of the wafer W in this apparatus will be described. First, the
(塗布膜形成装置)
続いて、本発明の塗布膜形成装置の実施の形態について図3及び図4を参照しながら説明する。図中3は塗布ユニット27に相当する塗布膜形成装置の外装体をなす筐体であり、その内部空間は中央にX方向に伸びるスリット31aが形成された仕切り板31が設けられて上下に区画されている。また仕切り板31の下方側にある下部側空間には、被処理基板例えばウエハWの裏面側を吸着して当該ウエハWを略水平に保持するための基板保持部4が設けられており、この基板保持部4は軸部41を介して接続された駆動機構42によりウエハWを保持した状態で昇降及び鉛直軸周りに回転可能なように構成されている。更に駆動機構42は移動基体43により支持されている。
(Coating film forming device)
Next, an embodiment of the coating film forming apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure,
また筐体3の底面には、例えば筺体3の長手方向であるY方向に伸びる2本のガイドレール44が設けられており、このガイドレール44の上面に前記移動基体43が支持されている。更にガイドレール44に沿ってボールネジ部45が配置され、例えば筺体3の外に設けられた駆動部46例えばモータによりこのボールネジ部45を回動させることによりこのボールネジ部45に螺合された移動基体43と共に基板保持部4がウエハWを保持した状態で前後方向(Y方向)に例えば1000mm/secで移動可能なように構成されている。即ち、第1の駆動部は、移動基体43、ガイドレール44、ボールネジ部45および駆動部46を備えた構成である。また筺体3内は、図示しないクリーンエア供給手段により例えばクリーンエアによるダウンフロ−が形成されている。
Further, on the bottom surface of the
前記仕切り板31の上方側にある上部側空間には、基板保持部4上のウエハWの表面と対向して塗布液ノズル5が設けられている。この塗布液ノズル5には、下方側に例えば口径が例えば5μm〜200μmの細孔の吐出孔51を有しており、例えば筺体3の外に設けられた供給源52から流路52aを介して送られてくる例えばシリコン酸化膜の前駆物質である固形成分(シロキサンポリマー)を溶剤に溶かした絶縁膜用の塗布液が当該吐出孔51を介してウエハWの表面に供給されるように構成されている。また塗布液ノズル5を支持する支持部材53に螺合されたボールネジ部54が前記ガイドレール44と略直交してX方向に伸びるように配置されており、例えば筺体3の外に設けられた駆動部55例えばモータによりボールネジ部54を回動させることにより支持部材53と一体的に塗布液ノズル5が左右方向(X方向)に例えば1000mm/secで往復移動可能なように構成されている。即ち、第2の駆動部は、支持部材53、ガイドレール43およびボールネジ部54を備えた構成である。
A coating
また基板保持部4に保持されたウエハWの表面の僅かに高い位置に設けられ、前記塗布液ノズル5の移動方向の延長線であると共にウエハWの周縁に対応する部位に落下してくる塗布液ノズル5からの塗布液を受け止めて、これによりウエハWの表面に塗布液が塗られない領域である例えば幅が1mm以上であって例えばその幅の均一な非塗布領域をウエハWの全周に亘って形成するための一対の液受け手段6a、6bが設けられている。この液受け手段6a、6bは塗布液を受け止めて、これを回収することができるように例えばトレー状の液受け部61a、61bを備えており、この液受け部61a、61bには図示は省略するが表面に付着した塗布液を洗い流すための洗浄機構および受け止めた塗布液を排出するための排出路などが設けられている。また液受け部61a、61bは、その投影領域の内端部が非塗布領域の内縁(塗布領域の外縁)に対応する位置に配置可能なように軸部62a、62bを介して進退駆動部63a、63bによりX方向に進退自在に構成されている。
Further, the coating is provided at a slightly higher position on the surface of the wafer W held by the
また、図中7は制御部であり、この制御部7は昇降機構42、駆動機構46、駆動機構55の動作を制御する機能を備えている。更に制御部7の有する制御機能について図5を用いて説明する。制御部7は、コンピュータ70を備えており、このコンピュータ70の有する記憶部71例えばメモリには複数のプロセスレシピ72が格納されている。このプロセスレシピ72には、例えば塗布液を乾燥させた後に得られる塗布膜の目標膜厚と、ウエハWの表面に液盛りする塗布液の液膜の厚みと、非塗布領域の幅と、を対応付けた情報が記憶されている。そして成膜する塗布膜の予定とする膜厚が決まれば、塗布液に含まれる固形成分の濃度が分かっているのでウエハWの表面に液盛りする塗布液の液膜の厚み(上述のパラメータ値)が決まる。具体的には、後述する実施例に示すように目標膜厚を800nmに設定した場合に、液膜の厚みを13000nmに、非塗布領域の幅を3mmに設定することが一例として挙げられる。また図中73は設定された非塗布領域の幅の長さの情報に基づいて、液受け部61の内端の軌跡が非塗布領域の内縁を描くように進退駆動部63の動作を制御するコントローラである。74は、例えば塗布膜の種類、厚みなどの情報を例えばオペレータが入力するための入力部である。75はCPUであり、76はバスである。なお当該情報の記憶態様はプロセスレシピ72に限られるものではなく、例えばデータベース化して記憶させてもよい。更には、制御部7により設定値を決定する構成に限られず、前記した塗布膜の目標膜厚と塗布液の液膜の厚みと非塗布領域の幅とを対応付けた情報を把握している例えばオペレータにより設定値を入力部74により直接入力するようにしてもよい。
In the figure,
続いて説明を図2に移すと、筺体3の側面に形成された図示しない基板搬入出口を介して搬入されたウエハWを基板保持部4が受け取る位置にあるウエハWの一側縁と対向して、当該ウエハW表面の非塗布領域に相当する領域に対して所定の表面処理をする手段をなす例えば矩形状のコ字型部材からなる液供給部8が設けられている。液供給部8は支持アーム80を介して駆動機構81と接続されており、この駆動機構81により進退自在なように構成されている。なお作図の便宜上、図1には液供給部8、支持アーム80及び駆動機構81の記載は省略してある。
Subsequently, when the explanation is moved to FIG. 2, it opposes one side edge of the wafer W at a position where the
前記液供給部8の構成について図6を用いて詳しく説明すると、当該液供給部8のウエハWと対向する一側面に形成された横に伸びる凹部領域はウエハWを処理するための処理空間82として形成されている。即ち、駆動機構81により液供給部8がウエハWに向かって水平移動して、処理空間82内に進入したウエハWの周縁部の非塗布領域に相当する領域に対して所定の表面処理例えば洗浄がなされるように構成されている。処理空間82の上面側には処理液である洗浄液例えば既述の絶縁膜用塗布液に含まれる溶剤と同じ溶剤を供給するための洗浄液吐出孔83が設けられており、この吐出孔83は供給路84を介して洗浄液供給源85と接続されている。洗浄液はウエハWの表面に対して接触角が10°以下のものを選択するのが好ましい。また処理空間82の例えば内側面には、前記洗浄液供給孔83から供給された洗浄液がこぼれ落ちないようにするために、当該洗浄液を吸引して回収するための吸引孔86が設けられており、この吸引孔86は吸引路87を介して吸引手段88と接続されている。
The configuration of the
(減圧乾燥装置)
続いて塗布液を減圧乾燥する装置の好ましい構成の一例について図7を参照しながら説明する。減圧乾燥装置は処理容器をなす気密容器90を備えており、この気密容器90の内部には上述の塗布装置にて塗布液が塗布されたウエハWを水平姿勢で載置するための基板載置部である載置台91が設けられている。この載置台91にはウエハWの温度を調節するための温度調整部92例えばペルチェ素子が埋設されている。また載置台91には、ウエハWを搬入出する際にウエハWの裏面を下方向から支持して昇降するように基板支持ピン93が突没自在に設けられており、ウエハWは例えば前記した主搬送手段26と基板支持ピン93との協働作用により載置台91に載置されるように構成されている。
(Vacuum drying equipment)
Next, an example of a preferable configuration of an apparatus for drying the coating liquid under reduced pressure will be described with reference to FIG. The reduced-pressure drying apparatus includes an
載置台91の上方側には、ウエハWの搬入出時に気密容器90内を開放するための蓋体94が図示しない昇降機構により昇降自在に設けられている。また蓋体94の天井部には中心付近に排気口95が設けられ、この排気口95は排気路例えば排気管を介して真空排気手段である真空ポンプ96と接続されている。そして排気路の途中には排気流量を制御して気密容器90内の圧力を調節する圧力調節部97が設けられている。
On the upper side of the mounting table 91, a
また載置台91上のウエハWの表面と対向するようにウエハWと同じかそれよりも大きい例えば円形状の整流板100が設けられている。この整流板100は、その周縁部を例えば3ヵ所で支持部材101により支持されており、これら支持部材101は載置台91を貫通し、昇降ベース102を介して昇降機構103により高さ調整ができるように構成されている。なお104は載置台91の貫通孔を介して気密容器90の気密状態が破られないようにするためのベローズである。
Further, for example, a
続いて、上述の塗布膜形成装置を用いて被処理基板例えばウエハWの表面に絶縁膜を形成する手法について説明する。先ず、基板保持部4が後方位置で下降位置に設定され、液受け手段6の液受け部61が外に開いた状態において、例えば必要な前処理が施されたウエハWが筺体3の側面に設けられた図示しない搬入出口を介して主搬送手段26により搬入され、そして基板保持部4上に吸着保持される。続いて、図8に示すように、駆動機構81により液供給部8がウエハWに所定の距離だけ接近し、ウエハWの周縁の一部が処理空間82内に進入すると、洗浄液供給孔83から洗浄液を吐出してウエハWの表面に供給すると共に、駆動機構42によりウエハWを鉛直軸回りに回転させて、ウエハの全周に亘って非塗布領域にあたる部位に洗浄液を供給する。これにより非塗布領域にあたる部位に付着していた不純物例えば有機物、水などが除去される。しかる後、洗浄液の供給動作を停止し、次いで液供給部8が後退した後、例えばウエハWの表面に供給された洗浄液が乾燥してから基板保持部4が上昇して液受け部61の下面と僅かな隙間となる高さ位置に設定される。続いてウエハWを保持した状態で基板保持部4がY方向に移動し、当該ウエハWの一端(前端)が塗布開始位置へ案内されると共に、塗布液ノズル5の吐出孔がこのウエハWの塗布領域の一端(塗布開始位置)の上方に配置される。更に液受け部61の内端面が非塗布領域の内縁に対応する位置まで閉じられて当該非塗布領域を上から覆うように設定される。
Next, a method for forming an insulating film on the surface of the substrate to be processed, for example, the wafer W, using the above-described coating film forming apparatus will be described. First, in a state where the
続いて図9に示すように、塗布液ノズル5が塗布液を吐出しながら左右方向のうちの一方向にスキャンされ、ウエハWの表面に直線状に塗布液を液盛りすると、基板保持部4が前方向に間欠移動していく。この動作の繰り返し、つまりウエハWの周縁から中心線を挟んで対向する周縁に亘って塗布液ノズル5が塗布液を供給しながら左右に往復移動すると共に、ウエハWが前方向に間欠的に移動することにより、いわゆる一筆書きの要領で塗布液がウエハWの表面の前端縁から後端縁に向かって塗布される。そしてこのとき液受け部61の位置を制御することにより、ウエハWの周縁部に全周に亘って例えば幅の均一なリング状の非塗布領域200が形成されることとなる。なお液受け部61の形状は角型であるため、厳密には非塗布領域200の内縁の形状は完全な円ではなく階段状であるが、ウエハWの移動ピッチが例えば1mmと非常に小さいため、実質リング状とみなすことができ、「幅の均一な」という表現を使っている。
Subsequently, as shown in FIG. 9, when the coating
上述の塗布手法により表面に塗布液が液盛りされたウエハWは主搬送手段26により塗布膜形成装置の筺体3から搬出され、次いで減圧乾燥装置に搬入されて載置台91の載置領域に載置される。そして蓋体94が下降してウエハWの周囲を囲む気密容器90が形成され、整流板100の下面がウエハWの表面から例えば0.7〜1.5mm離れた高さ位置に設定される。またウエハWは、基板温度調整手段92により裏面側から加熱されて所定の温度例えば15℃に設定される。次いで真空ポンプ96により減圧排気が開始されると、ウエハWの表面と、整流板100の表面との間の僅かな隙間を中心側から外方側に向かって流れる排気流が形成されると共に、図10に示すように気密容器90内の圧力は大気圧雰囲気から急速に低下する(A領域)。
The wafer W on which the coating liquid is deposited on the surface by the above-described coating technique is unloaded from the
このときのウエハWの表面にある塗布液の様子を図11に模式的に示す。減圧排気前においてはウエハW表面上の塗布液201は表面張力により周縁から中央に向かって盛り上がった形状をしている。そして減圧排気が開始されると、気密容器90内の雰囲気が急速に外部へ排気されるため、ウエハWと整流板100との間の僅かな隙間に流量の大きい気流が形成され、この気流により塗布液は外方側に押されて非塗布領域200にまで広げられる。そして塗布液201はウエハWの外周縁に達すると表面張力によりウエハWに引っ張られてこぼれ落ちずに表面に保持される。これにより、結果としてウエハWの表面全体に塗布液201が液盛りされることとなる。
The state of the coating liquid on the surface of the wafer W at this time is schematically shown in FIG. Before evacuation under reduced pressure, the
しかる後、気密容器90内の圧力が塗布液中の溶剤の蒸気圧付近になると、ウエハW表面の塗布液中の溶剤が激しく蒸発し、この溶剤雰囲気により気流が形成されながら塗布液に含まれる固形成分が残って塗布膜が形成される。この溶剤が激しく蒸発しているときは、溶剤が沸騰して塗布膜の表面を粗くするのを抑えるために気密容器90内の圧力は圧力調整部97により調整されて溶剤の蒸気圧手前付近にて緩やかに低下させるのが好ましい(図10のB領域)。なお、塗布液は図10のA領域において溶剤が少し蒸発することにより粘性が大きくなってその表面形状つまり膜厚分布が略決定され、B領域において溶剤が略完全に除去されることとなる。そして、塗布液からの溶剤の蒸発が終わり再度気密容器90内の圧力が急速に低下し始めると減圧排気を停止し(図10のC領域)、図示しない給気手段によりパージ用の気体例えば窒素等の不活性ガスを気密容器90内に供給して大気圧まで圧力を復帰した後、蓋体94を上昇させて気密容器90を開放し、ウエハWを搬出して減圧乾燥処理を終了する。
Thereafter, when the pressure in the
上述の実施の形態によれば、ウエハW表面の塗布液が塗布される領域の外側に、全周に亘って例えば幅の均一なリング状の非塗布領域を形成し、このウエハWの表面に沿って中心から外方側に流れる気流を形成しながら当該塗布液を減圧乾燥させる構成とすることにより、当該塗布液は当該気流により外側に向かって押し広げられて非塗布領域に供給され、この非塗布領域内を広がる。つまり、従来技術のように塗布液の塗布領域の外縁がウエハWの外周縁と略同じ場合には、外周縁において表面張力で引っ張られて上方側に跳ね上がろうとしていた塗布液を非塗布領域に広げることにより、周縁部に生じるハンプの高さを小さくできる。その結果、ウエハWの面内に均一な厚みの塗布膜を成膜することができ、ウエハWのデバイス形成領域を極めて広くとることができる。 According to the above-described embodiment, a ring-shaped non-application region having a uniform width, for example, is formed over the entire periphery outside the region where the coating liquid is applied on the surface of the wafer W. The coating liquid is dried under reduced pressure while forming an air flow that flows outward from the center along the center, so that the coating liquid is spread outward by the air flow and supplied to the non-application area. Spread in the non-application area. That is, when the outer edge of the application region of the coating liquid is substantially the same as the outer peripheral edge of the wafer W as in the prior art, the coating liquid that is pulled by the surface tension at the outer peripheral edge and is about to jump upward is not applied. By expanding the area, the height of the hump generated at the peripheral edge can be reduced. As a result, a coating film having a uniform thickness can be formed on the surface of the wafer W, and the device formation region of the wafer W can be made extremely wide.
また上述の実施の形態によれば、ウエハWの表面に盛られる塗布液の液膜の厚みに基づいて非塗布領域の幅を決める構成としたことにより、後述する実施例の結果からも明らかなように、より確実に周縁部に生じるハンプの高さを小さくすることができ、かつウエハWのデバイス形成領域を極めて大きくとることができる。即ち、ウエハWの表面に液盛りされる液の厚みに対して非塗布領域の幅が小さすぎればハンプしようとする液量が多いのでその全部を非塗布領域で吸収することができず、そのためウエハWの周縁部に液が溜まってしまいハンプが大きくなる。反対に幅が大きければウエハWの周縁端部まで液が流れずに非塗布領域に塗布液が塗られない領域が生じてデバイスを形成できなくなってしまう。よって、ウエハWの表面に液盛りする液膜の厚みの設定値と、非塗布領域の幅の設定値との間には適切な組み合わせがあることに着目し、互いの設定値を対応付けた情報を記憶した制御部により非塗布領域の幅の設定値を決めることにより、より確実にハンプを小さくすることができる。 In addition, according to the above-described embodiment, the width of the non-application area is determined based on the thickness of the liquid film of the application liquid deposited on the surface of the wafer W, which is apparent from the results of the examples described later. As described above, the height of the hump generated at the peripheral edge can be reduced more reliably, and the device formation region of the wafer W can be made extremely large. That is, if the width of the non-application area is too small with respect to the thickness of the liquid deposited on the surface of the wafer W, the amount of liquid to be humped is large, so that all of the liquid cannot be absorbed in the non-application area. The liquid accumulates at the peripheral edge of the wafer W, and the hump increases. On the other hand, if the width is large, the liquid does not flow to the peripheral edge of the wafer W, and an area where the coating liquid is not applied is generated in the non-application area, so that a device cannot be formed. Therefore, focusing on the fact that there is an appropriate combination between the set value of the thickness of the liquid film deposited on the surface of the wafer W and the set value of the width of the non-application area, the set values are associated with each other. By determining the set value of the width of the non-application area by the control unit storing the information, the hump can be reduced more reliably.
更に上述の例においては、ウエハWの表面に液盛りする塗布液の液膜の厚みの情報に対応付けた非塗布領域の幅の情報に基づいて非塗布領域の幅を決める構成に限られず、塗布液の広がり具合に影響するパラメータ例えば選択する塗布液の粘度の情報に対応付けた非塗布領域の幅の情報に基づいて決めるようにしてもよい。更には整流板100の設定する高さの情報に対応付けた非塗布領域の幅の情報に基づいて決めるようにしてもよい。また更に、これら液膜の厚み、塗布液の粘度及び整流板100の設定する高さのうちのいずれかを組み合わせた情報に非塗布領域の幅の情報を対応付けるようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described example, the present invention is not limited to the configuration in which the width of the non-application area is determined based on the information on the width of the non-application area associated with the information on the thickness of the liquid film of the application liquid deposited on the surface of the wafer W. You may make it determine based on the parameter which affects the spreading condition of a coating liquid, for example, the information of the width | variety of the non-application area | region matched with the information of the viscosity of the coating liquid to select. Furthermore, it may be determined based on the information on the width of the non-application area associated with the information on the height set by the
更に上述の実施の形態によれば、ウエハWの非塗布領域に相当する領域に対して洗浄を行ってから塗布液を塗布する構成とすることにより、当該非塗布領域の表面に付着した不純物、水分などを除去して表面の状態を良くすることができる。このため減圧乾燥時において塗布液が非塗布領域を速やかに広がるので、その結果、後述する実施例の結果からも明らかなように、周縁部のハンプを小さくすることができ、デバイスの形成領域を極めて広くとることができる。 Further, according to the above-described embodiment, by applying the coating liquid after cleaning the region corresponding to the non-application region of the wafer W, impurities attached to the surface of the non-application region, The surface condition can be improved by removing moisture and the like. For this reason, the coating liquid spreads quickly in the non-application area during drying under reduced pressure, and as a result, as is clear from the results of Examples described later, the peripheral hump can be reduced, and the device formation area can be reduced. It can be taken very widely.
ここで多数枚のウエハWに対して繰り返し塗布処理をする場合、ウエハWの表面の状態例えばその表面の親水性、清浄度などは厳密に言えばウエハW毎、更には塗布液が塗られるウエハWの下地膜の種類毎例えばシリコン、シリコンナイトライドによって異なる。このため減圧乾燥時における非塗布領域の塗布液の広がり具合もウエハW毎に異なり、結果としてウエハ毎に成膜される膜厚の精度がばらついてしまう。表面の状態は良くもあったり悪くもありするので、状態が良い場合にはハンプが小さい高精度な処理をすることができる。しかしながら、ウエハWの表面にパーティクルが付着したり、あるいは自然酸化膜が形成されるのを防止するために例えば密閉状態のキャリア22内に多数枚のウエハWを棚状に収納して各処理工程間を移送する場合には、キャリア22は一般に樹脂製であるため、この樹脂から飛散してキャリア22内の空間を飛んでいる有機物がウエハWの表面に付着して表面の状態は悪くなっていることが多い。オープン型キャリアの場合には更に周辺雰囲気に飛んでいる不純物が付着することがある。従って、本例のように非塗布領域に相当する領域に対して洗浄液を供給して洗浄することにより、非塗布領域の親水性の程度をウエハW毎に揃えることができるので、減圧乾燥時における非塗布領域を広がる塗布液の液流れの状態をウエハW毎に揃えることができ、結果としてウエハW毎に膜厚が均一な塗布成膜処理をすることができる。
Here, when the coating process is repeatedly performed on a large number of wafers W, the state of the surface of the wafer W, such as the hydrophilicity and cleanliness of the surface, strictly speaking, every wafer W, and further, the wafer to which the coating liquid is applied. It differs depending on the type of the underlying film of W, for example, silicon or silicon nitride. For this reason, the spread of the coating liquid in the non-coating region during vacuum drying varies from wafer W to wafer W, and as a result, the accuracy of the film thickness deposited on each wafer varies. Since the surface state may be good or bad, high-precision processing with a small hump can be performed when the state is good. However, in order to prevent particles from adhering to the surface of the wafer W or forming a natural oxide film, for example, a plurality of wafers W are stored in a shelf shape in a hermetically sealed
更に上述の実施例においては、塗布液を塗るタイミングは、既述のように非塗布領域に供給された洗浄液が乾燥した後に限られず、例えば洗浄液が乾燥する前であってもよい。ハンプが生じる要因の殆どは既述したように気流によるものと考えられているが、別の要因として次のものがあると発明者らは推測している。即ち、ウエハWの周縁部にある塗布液は表面からだけでなく側周面からも溶剤が蒸発するので中央部に比して乾燥するのが早い。そのため早く乾燥して溶剤成分が希薄になったところに濃度拡散により内側から溶剤が若干の固形成分を伴って流れ込み、固形成分が周縁部に溜まってハンプが生じることとなる。よって非塗布領域に供給した洗浄液が乾燥する前に塗布液を塗布する構成とすることにより、非塗布領域に塗布液が広がった際に溶剤と混ざりあって周縁部にある塗布液の溶剤濃度が高くなる。そのため周縁部の乾燥状態と、中央部の乾燥状態との差が小さくなり、結果としてハンプが生じるのを抑えることができる。 Further, in the above-described embodiment, the timing of applying the coating liquid is not limited to after the cleaning liquid supplied to the non-application area is dried as described above, and may be before the cleaning liquid is dried, for example. Most of the factors causing the hump are thought to be due to the airflow as described above, but the inventors speculate that there are the following factors as another factor. That is, since the solvent evaporates not only from the surface but also from the side peripheral surface, the coating liquid at the peripheral edge of the wafer W is dried faster than the central portion. Therefore, when the solvent component is diluted by drying quickly, the solvent flows from the inside with some solid component due to concentration diffusion, and the solid component accumulates at the peripheral portion, resulting in a hump. Therefore, by adopting a configuration in which the coating liquid is applied before the cleaning liquid supplied to the non-application area is dried, when the coating liquid spreads in the non-application area, the solvent is mixed with the solvent and the solvent concentration of the coating liquid at the peripheral portion is reduced. Get higher. Therefore, the difference between the dry state of the peripheral portion and the dry state of the central portion is reduced, and as a result, the occurrence of hump can be suppressed.
本発明においては、非塗布領域に相当する領域に対してなされる所定の表面処理は、洗浄に限られず、塗布液を供給して親水性の高い薄膜例えばシリコン酸化膜を形成するようにしてもよい。このような構成であっても非塗布領域の表面の状態をウエハW毎に揃えることができるので、ウエハW毎にハンプの状態を揃えることができる。更には所定の表面処理は洗浄液又は塗布液を供給する液処理に限られず、液供給部8に代えて例えばUV線、電子線などを照射する光照射手段を設け、非塗布領域に相当する領域に対して光照射をするようにしてもよい。このような構成であっても、有機物などの不純物を除去することができるので、上述の場合と同様の効果を得ることができる。表面処理をする手段は、塗布膜形成装置内に設けた構成に限られず、例えば図1及び図2記載の塗布膜成膜システムのいずれかのユニット内に設けるようにしてもよい。
In the present invention, the predetermined surface treatment performed on the region corresponding to the non-application region is not limited to cleaning, and a coating solution is supplied to form a highly hydrophilic thin film such as a silicon oxide film. Good. Even with such a configuration, the surface state of the non-application area can be made uniform for each wafer W, so that the hump state can be made uniform for each wafer W. Furthermore, the predetermined surface treatment is not limited to the liquid treatment for supplying the cleaning liquid or the coating liquid, but instead of the
更に本発明においては、非塗布領域に相当する領域に対して所定の表面処理を行う構成に限られず、表面処理を行わないで塗布液を塗布するようにしてもよい。この場合であっても後述する実施例からも明らかなように整流板を対向させて減圧乾燥すれば、非塗布領域に塗布液が広がってハンプの高さを極めて小さくすることができる。特に、塗布液の供給量に対し適切な塗布領域の幅を設定することにより、より確実にハンプの高さを小さくすることができ、かつウエハWの外縁近傍まで厚みの均一な塗布膜を形成することができる。 Furthermore, in this invention, it is not restricted to the structure which performs predetermined surface treatment with respect to the area | region corresponded to a non-application area | region, You may make it apply | coat a coating liquid, without performing surface treatment. Even in this case, as will be apparent from the examples described later, if the rectifying plates are made to face each other and dried under reduced pressure, the coating liquid spreads in the non-application area and the height of the hump can be made extremely small. In particular, by setting an appropriate width of the coating region with respect to the amount of coating solution supplied, the height of the hump can be reduced more reliably and a coating film having a uniform thickness can be formed up to the vicinity of the outer edge of the wafer W. can do.
更に本発明においては、液受け手段は、トレー状の液受け部61を備えた構成に限られず、例えば図12に示すように、ウエハWの非塗布領域にあたる部位と対向するようにリング状のマスク部材300を配置して塗布液ノズル4からの液を受け止めるようにしてもよい。また本発明においては、ウエハWの表面に塗布液を塗布する手法は、上述のように直線状の塗布液を隙間なく並べて塗布するものに限られず、例えば図13に示すように、ウエハWを鉛直軸周りに回転させながら塗布液供給ノズル5を径方向に移動させて渦巻き状に塗布液を隙間なく並べて塗布するようにしてもよい。更に本発明においては図14に示すように、ウエハWの直径と同じか、あるいは直径よりも長い横に伸びる吐出口を有する横長の塗布液ノズル5をウエハWの表面に対して僅かに浮かせた状態で配置し、例えばリング状のマスク部材300の上方から塗布液を吐出しながらウエハWの一端側から他端側に塗布液ノズル5をスキャンして塗布するようにしてもよい。
Further, in the present invention, the liquid receiving means is not limited to the configuration provided with the tray-shaped liquid receiving portion 61, and for example, as shown in FIG. 12, the ring receiving means has a ring shape so as to face the portion corresponding to the non-application area of the wafer W. The
更に本発明においては、液受け手段で塗布液を受け止めて非塗布領域を形成する構成に限られず、例えばウエハWの表面の例えば全体に塗布液を塗布し、次いでウエハWの周縁部にある塗布液を除去して非塗布領域を形成するようにしてもよい。塗布液を除去する手段としては例えば図6記載の液供給部8を用いることができ、この液供給部8によりウエハWの周縁部の表面に処理液例えば溶剤又は溶剤蒸気を供給することにより塗布液を除去する。なお必ずしも液供給部8を用いる必要はなく、例えば溶剤供給ノズルを別途設けるようにしてもよい。この場合、ウエハWの表面に塗布液が塗布された後、次いで例えば遠心力により塗布液が外に広がらないように所定の回転速度でウエハWを鉛直軸回りに回転させると共にウエハWの周縁部の表面に溶剤を供給して塗布液を除去する。そして既述のように減圧乾燥により塗布液を乾燥させる。但し、ウエハWの表面に塗布液を塗布した後、速やかに周縁部の塗布液を除去することにより、ウエハW表面にある塗布液の流動性を維持した状態で減圧乾燥するのが好ましい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。
更には、上記のようにウエハWの周縁部表面に溶剤を供給して塗布液を除去した場合には、非塗布領域を形成すると同時に当該非塗布領域にあたるウエハW表面の表面処理を行うこととなり、そのため上述の表面処理をする場合と同様の効果を得ることができる。
Further, the present invention is not limited to the configuration in which the coating liquid is received by the liquid receiving means to form the non-coating region. For example, the coating liquid is applied to the entire surface of the wafer W, for example, and then the coating on the periphery of the wafer W is applied. The liquid may be removed to form a non-application area. As a means for removing the coating liquid, for example, the
Further, when the solvent is supplied to the peripheral surface of the wafer W and the coating liquid is removed as described above, the surface treatment of the surface of the wafer W corresponding to the non-coating area is performed simultaneously with the formation of the non-coating area. For this reason, the same effect as in the case of the surface treatment described above can be obtained.
更に本発明おいては、図6記載のような液処理部8を設けた構成に限られず、例えば液受け手段6の液受け部61の下面側に洗浄液吐出孔を設け、例えば塗布液ノズル4により塗布液を供給すると共にこの洗浄液吐出孔から洗浄液を供給するようにしてもよい。更には表面処理をするための処理は非塗布領域だけでなく、例えばウエハWの全面に処理液を供給するようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。
Furthermore, in the present invention, the configuration is not limited to the configuration in which the
本発明においては、塗布膜は絶縁膜に限られず、例えばレジスト膜であってもよい。つまり、塗布膜を形成する成分を溶剤に溶かしてなる塗布液を供給する手法であれば本発明を適用することができる。更に本発明においては、基板はウエハWに限られず例えば例えばLCD基板、フォトマスク用レチクル基板の成膜処理にも適用できる。 In the present invention, the coating film is not limited to an insulating film, and may be, for example, a resist film. That is, the present invention can be applied as long as it is a technique for supplying a coating solution obtained by dissolving a component for forming a coating film in a solvent. Further, in the present invention, the substrate is not limited to the wafer W, and can be applied to, for example, a film forming process of an LCD substrate or a photomask reticle substrate.
続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
(実施例1)
本例は、8インチサイズのウエハWの周縁に全周に亘って幅の均一なリング状の非塗布領域を形成するように塗布液を塗布した後に、減圧乾燥して成膜した実施例である。詳細な条件を以下に示す。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図15に示す。
・非塗布領域の幅;1mm
・塗布膜の厚み;800nm
・塗布液の供給量;1.0ml(液膜の厚み13μm)
・塗布膜の種類;シリコン酸化膜(絶縁膜)
・下地膜の種類;シリコン窒化膜
・整流板の高さ;ウエハWの表面から0.7mm
Next, examples performed to confirm the effects of the present invention will be described.
(Example 1)
In this example, a coating solution is applied to form a ring-shaped non-coating region having a uniform width over the entire periphery of an 8-inch wafer W, and then dried under reduced pressure to form a film. is there. Detailed conditions are shown below. The result of having measured the thickness of the peripheral part of the formed coating film with the film thickness meter is shown in FIG.
・ Width of non-application area: 1 mm
・ Thickness of coating film: 800 nm
-Supply amount of coating solution: 1.0 ml (thickness of
・ Type of coating film; silicon oxide film (insulating film)
・ Type of base film: Silicon nitride film ・ Height of rectifying plate: 0.7 mm from the surface of wafer W
(実施例2)
本例は、非塗布領域の幅を2mmにしたことを除いて実施例1と同じ処理を行って成膜した実施例である。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図15に示す。
(Example 2)
This example is an example in which a film was formed by performing the same process as in Example 1 except that the width of the non-application area was 2 mm. The result of having measured the thickness of the peripheral part of the formed coating film with the film thickness meter is shown in FIG.
(実施例3)
本例は、非塗布領域の幅を3mmにしたことを除いて実施例1と同じ処理を行って成膜した実施例である。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図15に示す。
(Example 3)
This example is an example in which a film was formed by performing the same process as in Example 1 except that the width of the non-application region was 3 mm. The result of having measured the thickness of the peripheral part of the formed coating film with the film thickness meter is shown in FIG.
(実施例4)
本例は、非塗布領域の幅を5mmにしたことを除いて実施例1と同じ処理を行って成膜した実施例である。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図15に示す。
Example 4
This example is an example in which a film was formed by performing the same process as in Example 1 except that the width of the non-application area was 5 mm. The result of having measured the thickness of the peripheral part of the formed coating film with the film thickness meter is shown in FIG.
(比較例1)
本例は、非塗布領域の幅を0.3mmにしたことを除いて実施例1と同じ処理を行って成膜した比較例である。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図15に示す。
(Comparative Example 1)
This example is a comparative example in which a film was formed by performing the same process as in Example 1 except that the width of the non-application area was 0.3 mm. The result of having measured the thickness of the peripheral part of the formed coating film with the film thickness meter is shown in FIG.
(実施例1〜4、比較例1の結果と考察)
図15の結果からも明らかなように、実施例1のハンプの高さ(内側の膜表面との高さの差)は2000nm程度であり、実施例2は1200nm程度であり、実施例3は500nm程度であり、実施例4は500nm程度であった。これに対し比較例1のハンプの高さは2400nm程度であった。即ち、ウエハWの周縁部に非塗布領域を形成することにより、ハンプが起きるのを抑えることができることが確認された。更に、実施例1、2、3及び4の順にハンプが小さくなっており、またハンプの高さが略同じ実施例3と4とを比べると実施例3の方が僅かに膜形成領域が広い。即ち、塗布液の供給量に対し適切な塗布領域の幅を設定すれば、より確実にハンプの高さを小さくすることができ、かつウエハWの外縁近傍まで厚みの均一な塗布膜を形成できることが確認された。
(Results and discussion of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1)
As is clear from the results of FIG. 15, the height of the hump in Example 1 (the difference in height from the inner film surface) is about 2000 nm, Example 2 is about 1200 nm, and Example 3 is The thickness was about 500 nm, and Example 4 was about 500 nm. On the other hand, the height of the hump in Comparative Example 1 was about 2400 nm. That is, it has been confirmed that by forming a non-coating region on the peripheral edge of the wafer W, it is possible to suppress the occurrence of hump. Furthermore, the humps become smaller in the order of Examples 1, 2, 3 and 4, and compared with Examples 3 and 4 where the height of the hump is substantially the same, Example 3 has a slightly wider film formation region. . That is, if the width of the coating area is set appropriately with respect to the supply amount of the coating liquid, the height of the hump can be reduced more reliably and a coating film having a uniform thickness can be formed up to the vicinity of the outer edge of the wafer W. Was confirmed.
(実施例5)
本例は、8インチサイズのウエハWの非塗布領域にあたる部位に対してシンナで表面処理をした後に塗布液を塗布し、次いで減圧乾燥して成膜した実施例である。詳細な条件を以下に示す。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図16に示す。
・非塗布領域の幅;5.0mm
・塗布膜の厚み;800nm
・塗布液の供給量;1.0ml(液膜の厚み13μm)
・塗布膜の種類;シリコン酸化膜(絶縁膜)
・下地膜の種類;シリコン窒化膜
・整流板の高さ;ウエハWの表面から0.7mm
(Example 5)
In this example, the surface corresponding to the non-application area of the 8-inch wafer W is surface-treated with thinner, and then the application liquid is applied, followed by drying under reduced pressure to form a film. Detailed conditions are shown below. The result of having measured the thickness of the peripheral part of the formed coating film with the film thickness meter is shown in FIG.
・ Width of non-application area: 5.0 mm
・ Thickness of coating film: 800 nm
-Supply amount of coating solution: 1.0 ml (thickness of
・ Type of coating film; silicon oxide film (insulating film)
・ Type of base film: Silicon nitride film ・ Height of rectifying plate: 0.7 mm from the surface of wafer W
(比較例2)
本例は表面処理をしなかったことを除いて実施例5と同じ処理を行って成膜した比較例である。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図16に示す。
(Comparative Example 2)
This example is a comparative example in which a film was formed by performing the same process as in Example 5 except that the surface treatment was not performed. The result of having measured the thickness of the peripheral part of the formed coating film with the film thickness meter is shown in FIG.
(実施例5、比較例2の結果と考察)
図16の結果からも明らかなように、実施例5のハンプの高さは500nm程度であるのに対し、比較例2は1200nm程度とハンプが大きい。即ち、非塗布領域に相当する領域に対して洗浄処理を行うことにより、ハンプの高さを小さくできることが確認された。ハンプが小さくなる要因として、シンナで表面を洗浄することにより、表面の不純物が除去されて親水性が高くなるので、減圧乾燥時に塗布液が外方側に向かってより確実に広げることができたためと推測する。
(Results and discussion of Example 5 and Comparative Example 2)
As is apparent from the results of FIG. 16, the height of the hump in Example 5 is about 500 nm, whereas the hump in Comparative Example 2 is about 1200 nm, which is large. That is, it was confirmed that the height of the hump can be reduced by performing the cleaning process on the region corresponding to the non-application region. As a factor to reduce the hump, washing the surface with thinner removes impurities on the surface and increases the hydrophilicity, so the coating liquid can be spread more reliably outward when drying under reduced pressure. I guess.
(実施例6)
本例は、非塗布領域に相当する領域にあたる表面の状態が減圧乾燥時の塗布液の液流れに与える影響を確認するために行った実施例である。実施例5と同様の処理を行って非塗布領域にあたる部位の洗浄を行い、洗浄後速やかに塗布、乾燥処理を行って成膜した。成膜の条件を以下に示す。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図17に示す。
・非塗布領域の幅;5.0mm
・塗布膜の厚み;800nm
・塗布液の供給量;1.0ml(液膜の厚み13μm)
・塗布膜の種類;シリコン酸化膜(絶縁膜)
・下地膜の種類;シリコン窒化膜
・整流板の高さ;ウエハWの表面から0.7mm
(Example 6)
This example is an example carried out in order to confirm the influence of the state of the surface corresponding to the region corresponding to the non-application region on the liquid flow of the coating solution during drying under reduced pressure. The same treatment as in Example 5 was performed to clean the portion corresponding to the non-application region, and the film was formed by applying and drying immediately after the cleaning. The conditions for film formation are shown below. The result of having measured the thickness of the peripheral part of the formed coating film with the film thickness meter is shown in FIG.
・ Width of non-application area: 5.0 mm
・ Thickness of coating film: 800 nm
-Supply amount of coating solution: 1.0 ml (thickness of
・ Type of coating film; silicon oxide film (insulating film)
・ Type of base film: Silicon nitride film ・ Height of rectifying plate: 0.7 mm from the surface of wafer W
(比較例3)
本例は洗浄後にキャリア22内にウエハWを収納し、3日が経過した後に塗布、乾燥を行って成膜した比較例である。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図17に示す。
(Comparative Example 3)
This example is a comparative example in which the wafer W is stored in the
(比較例4)
本例は洗浄後にキャリア22内にウエハWを収納し、10日が経過した後に塗布、乾燥を行って成膜した比較例である。成膜された塗布膜の周縁部の厚みを膜厚計で測定した結果を図17に示す。
(Comparative Example 4)
This example is a comparative example in which the wafer W is stored in the
(実施例6、比較例3、4の結果と考察)
図17の結果からも明らかなように、実施例6のハンプ高さは150nm程度であるのに対し、比較例3は500nm程度、比較例4は1000nmとハンプが大きい。即ち、非塗布領域に相当する領域に対して表面処理を行って表面の状態をよくすることにより、ハンプの高さを小さくできることが確認された。このようにハンプの程度が変るのは、洗浄後にウエハWを放置することで表面の親水性が低下、つまり表面の状態が悪くなってしまい、そのため塗布液の外に広がらずにハンプしたためと考えられる。
(Results and discussion of Example 6, Comparative Examples 3 and 4)
As is clear from the results of FIG. 17, the hump height of Example 6 is about 150 nm, whereas Comparative Example 3 has a large hump of about 500 nm and Comparative Example 4 has a large hump of 1000 nm. That is, it was confirmed that the height of the hump can be reduced by performing surface treatment on the region corresponding to the non-coated region to improve the surface state. The degree of hump change in this way is considered to be because the hydrophilicity of the surface is lowered by leaving the wafer W after cleaning, that is, the surface condition is deteriorated, and therefore the hump is not spread out of the coating solution. It is done.
3 筐体
4 基板保持部
5 塗布液ノズル
6 液受け手段
61 液受け部
7 制御部
8 液供給部
90 気密容器
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記基板の表面に整流板を対向させて当該基板を減圧雰囲気下に置くことによりその表面に沿って中央部から外側に向かう気流を形成すると共に前記液膜を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。 Forming a liquid film by supplying a coating liquid to the surface of the substrate so that a non-coating region is formed over the entire circumference in the peripheral portion of the substrate while holding the substrate horizontally;
Including a step of facing the current plate to the surface of the substrate and placing the substrate in a reduced-pressure atmosphere so as to form an air flow from the central portion to the outside along the surface and drying the liquid film. A method for forming a coating film.
この基板に前記非塗布領域が形成されるように基板の表面に塗布液を供給して液膜を形成する工程と、
この基板を減圧雰囲気下に置いて前記液膜を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。 Performing a surface treatment on a region corresponding to a non-coating region formed over the entire periphery of the peripheral edge of the substrate while holding the substrate horizontally;
Supplying a coating liquid to the surface of the substrate so as to form the non-coating region on the substrate to form a liquid film;
And a step of placing the substrate in a reduced-pressure atmosphere and drying the liquid film.
この基板の周縁部に全周に亘って非塗布領域が形成されるように当該基板の周縁部の表面に処理液を供給して塗布液を除去すると共に当該領域の表面処理をする工程と、
前記基板を減圧雰囲気下に置いて前記液膜を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。 Supplying a coating liquid to the surface of the substrate while holding the substrate horizontally to form a liquid film;
A step of supplying a treatment liquid to the surface of the peripheral edge of the substrate so as to form a non-application area over the entire periphery of the peripheral edge of the substrate, removing the coating liquid, and performing a surface treatment of the area;
And a step of drying the liquid film by placing the substrate in a reduced-pressure atmosphere.
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板保持部を塗布液ノズルに対して相対的に移動させる駆動部と、
基板の周縁部と塗布液ノズルとの間に介在し、当該周縁部に供給される塗布液を受けて基板の全周に亘って非塗布領域を形成するための液受け手段と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。 Under a reduced-pressure atmosphere in which a coating liquid formed by dissolving a component that forms a coating film in a solvent is supplied to the surface of the substrate, and then an airflow is generated while the coating liquid is spread from the center to the outside along the surface. In the coating film forming apparatus for applying the coating liquid on the surface of the substrate when the coating liquid is dried and formed into a film,
A substrate holder for horizontally holding the substrate;
A coating solution nozzle for supplying a coating solution to the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A drive unit for moving the substrate holding unit relative to the coating liquid nozzle;
A liquid receiving means interposed between the peripheral edge of the substrate and the coating liquid nozzle, for receiving the coating liquid supplied to the peripheral edge and forming a non-coating region over the entire circumference of the substrate; A coating film forming apparatus.
駆動部は、基板上に直線状の塗布液ラインが形成されるように塗布液ノズルを基板保持部に対して相対的に左右に移動させる手段と、基板上に前記塗布液ラインが前後に配列されるように前記塗布液ノズルを基板保持部に対して相対的に前後に移動させる手段と、を備えたことを特徴とする請求項10ないし12のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。 The diameter of the coating liquid nozzle is 5 μm to 200 μm,
The drive unit includes means for moving the coating liquid nozzle to the left and right relative to the substrate holding unit so that a linear coating liquid line is formed on the substrate, and the coating liquid line is arranged on the substrate in the front-rear direction. The coating film forming apparatus according to claim 10, further comprising means for moving the coating liquid nozzle back and forth relative to the substrate holding portion. .
駆動部は、基板保持部を回転させる手段と塗布液ノズルを基板の中央部上方から周縁部上方に基板保持部に対して相対的に移動させる手段と、を備え、
塗布液は基板上にスパイラル状に塗布されることを特徴とする請求項10ないし12のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。 The diameter of the coating liquid nozzle is 5 μm to 200 μm,
The drive unit includes means for rotating the substrate holding unit and means for moving the coating liquid nozzle relative to the substrate holding unit from above the central part to above the peripheral part of the substrate,
The coating film forming apparatus according to claim 10, wherein the coating liquid is applied on the substrate in a spiral shape.
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板保持部を塗布液ノズルに対して相対的に移動させる駆動部と、
基板の周縁部と塗布液ノズルとの間に介在し、当該周縁部に供給される塗布液を受けて基板の全周に亘って非塗布領域を形成するための液受け手段と、
前記基板の表面における前記非塗布領域に相当する領域に対して、塗布液を塗布する前に表面処理を行う手段と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。 After supplying a coating solution obtained by dissolving a component for forming a coating film in a solvent to the surface of the substrate, the coating solution is applied to the surface of the substrate when the coating solution is dried and formed in a reduced-pressure atmosphere. In the forming device,
A substrate holder for horizontally holding the substrate;
A coating solution nozzle for supplying a coating solution to the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A drive unit for moving the substrate holding unit relative to the coating liquid nozzle;
A liquid receiving means that is interposed between the peripheral edge of the substrate and the coating liquid nozzle, receives the coating liquid supplied to the peripheral edge, and forms a non-coating region over the entire circumference of the substrate;
A coating film forming apparatus comprising: means for performing a surface treatment on an area corresponding to the non-application area on the surface of the substrate before applying a coating liquid.
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板保持部を塗布液ノズルに対して相対的に移動させる駆動部と、
その表面に塗布液が塗布された基板の全周に亘って非塗布領域を形成するために当該基板の周縁部の表面に処理液を供給して塗布液を除去すると共に当該領域の表面処理をする手段と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。 After supplying a coating solution obtained by dissolving a component for forming a coating film in a solvent to the surface of the substrate, the coating solution is applied to the surface of the substrate when the coating solution is dried and formed in a reduced-pressure atmosphere. In the forming device,
A substrate holder for horizontally holding the substrate;
A coating solution nozzle for supplying a coating solution to the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A drive unit for moving the substrate holding unit relative to the coating liquid nozzle;
In order to form a non-coating region over the entire circumference of the substrate coated with the coating liquid on the surface, the processing liquid is supplied to the peripheral surface of the substrate to remove the coating liquid, and surface treatment of the region is performed. And a coating film forming apparatus.
予定とする塗布液の厚みと前記情報とに基づいて非塗布領域の幅を決める手段と、を備えたことを特徴とする請求項10ないし19のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
A storage unit that stores information that associates the thickness of the coating liquid that accumulates on the surface of the substrate with the width of the non-application area;
20. The coating film forming apparatus according to claim 10, further comprising: means for determining a width of the non-application area based on a predetermined thickness of the application liquid and the information.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2004
- 2004-01-30 JP JP2004023730A patent/JP2005217282A/en active Pending
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