JPS62129846A - フオトレジストの塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、薄板状基板にフォトレジストを塗布する方法
及び装置に関し、特に、フォトレジストの密着性を向上
させるために、その塗布に先立って基板面に密着強化剤
を供給する手法の改良に関する。

［従来の技術］ 二酸化シリコン等の酸化皮膜を有する基板や、アモルフ
ァスシリコン又はポリシリコン等の基板。

さらにはガラス基板等の各種基板の表面に、フォトレジ
ストを塗布して所要のパターンを焼付け、エツチング処
理して電子部材を製造する際には、基板を充分に洗浄し
、完全に乾燥させてから、フォトレジストを塗布する必
要がある。

もし、基板の乾燥が不完全であると、フォトレジストの
付着力が弱くなり、第８図示のように。

基板（１）の酸化皮膜（２）の上に形成したフォトレジ
ストパターン（３）の周縁部が、酸化皮膜の面から浮き
上がって、エツチング処理を施したときに、フォトレジ
ストパターン（３）の周縁部の裏面にエツチング液が侵
入して、第９図示のように大きい量のサイドエツチング
が起り、パターン寸法が細くなり、幅の狭い画線部で目
切れが生じる等の不都合があり、好ましくない。

このようなサイドエツチングを防止するには、基板を完
全に乾燥させるとともに、基板表面に対してフォトレジ
ストの密着性を向上させることが必要である。

この要求に対する解決手段として、フォトレジストの塗
布に先立って、基板面に密着強化剤を供給する手段が提
案されている。

たとえば、特公昭４７−２６０４３号公報（発明の名称
「フォト・レジスト材を酸化物表面に付着させる方法」
）には、ヘキサアルキルジシラザンを含む密着強化剤を
用いて、酸化物表面を処理する方法を開示しており、そ
の場合、密着強化剤を基板表面に供給する手段としては
、噴霧回転方法、密着強化剤の溶液中に基板を浸漬する
方法、あるいは気化した密着強化剤の雰囲気中に基板を
置く方法などが記載されている。

また、特開昭６０−８６８２９号公報（発明の名称「フ
ォトレジスト塗布装置」）には、フォトレジスト塗布部
の前に、薄板状物品（基板）を加温しながら有機化合物
蒸気に露呈する表面処理部を設けた装置が記載されてい
る。

また、本出願人による実開昭６０−８６８２９号公報（
考案の名称「乾燥処理装置」）には、単一のチャンバー
内において、基板の乾燥、密着強化剤塗布及び冷却処理
を行う装置を記載している。

第６図は、従来装置の１具体例を示す概要図で、大別し
て密着強化剤塗布手段（４）、ロールコータ（５）及び
基板搬送手段（６）から構成されている。

密着強化剤供給手段（４）は、基板（１）を所要温度に
加熱する熱板（７）と密着強化剤供給室（８）とから構
成される。

ロールコータ（５）は、フォトレジスト供給ノズル（５
１）、コーティングロール（５２）、バックアップロー
ル（５３）及びドクターロール（５４）から構成され、
密着強化剤供給手段（４）から搬送手段（６）により送
りこまれる基板（１）に、フォトレジストを塗布する。

基板搬送手段（６）は、周知のベルトコンベア等が適用
される。

第７図は、供給室（８）に、密着強化剤を供給する手段
の１例を示す断面図で、液状の密着強化剤（９）を貯溜
する槽（１０）は、バッキング（１２）を付設した蓋（
１１）により密閉され、管（１３）からＮ２ガス等の不
活性ガスを送りこんで、密着強化剤（９）を気化させ、
蓋（１１）に付設した管（１４）を介して、第６図示の
供給室（８）に送るものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の如く、フォトレジストの塗布に先立って、基板面
に密着強化剤を供給することにより、フォトレジストの
付着性を向上する手法は、公知であるが、実作業上には
、以下の如き問題が存在する。

一般に基板にフォトレジスト等の液剤を塗布する手段は
、回転処理装置や、ロールコータが適用されている。

回転処理装置は、平面形が円形の基板の場合は、全面に
比較的均一な塗布をすることができるが。

方形の基板では、隅角部で塗布膜厚が不均一になりやす
く、製品として利用できる有効部分の面積率が低下する
ことや、また、塗布に際し、基板を高速度で回転させて
、余分な液剤を遠心力により吹きとばして、所望の塗布
膜厚を得るようにしているので、基板面に供給した液剤
の大部分が無駄になり、不経済なこと等が問題点として
指摘されている。

一方、ロールコータは、基板の形状によって塗布結果が
変動することはなく、また、液剤の無駄も少ない利点は
あるが、これには別にレベリング不良が起りやすい問題
がある。

スナわち、ロールコータに使用するコーティングロール
は、その表面に適量の液剤を保持させる目的で、ロール
周面に多数の周方向の細溝を刻設したものが適用されて
いるが、このために第１０図示のように、塗布された皮
膜（３′）に細溝に対応したピッチのすじムラが発生す
ることがある。特に、洗浄乾燥させた基板面に、オゾン
ガスを吹きつけながら紫外線を照射して、付着している
有機物を除去する処理を施した基板に、密着強化剤を供
給して、フォトレジストをロールコートした場合には、
上記の不都合が顕著に現れる。

本発明は、ロールコータによるフォトレジスト塗布にお
ける上記問題点を、合理的に解決した塗布方法及び塗布
装置を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ロールコータによる基板面へのフォトレジス
トの塗布工程に先立って、基板面に対する密着強化剤の
供給工程を設けた塗布方法ないし塗布装置において、該
密着強化剤を供給した後。

基板を所要温度で所要時間加熱する加熱工程を、前記２
工程の間に設けたことにより、前述不都合を解消するよ
うにしたものである。

［作用］ 密着強化剤を予め供給することにより、フォトレジスト
の基板面への付着力が向上する主な理由は、以下の如く
であると理解されている。

基板の表面に形成されたＳｉｎ、等の酸化物層は親水性
であるが、それに密着強化剤として、たとえばヘキサメ
チルジシラザン（以下、ｒＨＭＤｓ」と略記する）の気
化ガスを供給すると、たとえば下記のような化学反応に
より、基板面が疎水性となって、フォトレジストの付着
性が向上する。

Ｈ３ＣＨ３ ＋ Ｓｉ　　　　５ｉ （Ｂ）　　　　　　ＣＩ、　　　　　　　　　Ｃｈ３上
記（Ａ）ハ、基板表面のＳｉｏ２層にＨＭＤＳが反応す
る状態で、その反応によりＳｉｏ、層は、（Ｂ）のよう
に変化して疎水性となり、フォトレジストの付着性がよ
くなるものと理解される。

ところが、ＨＭＤＳにより疎水性となったＳｉＯ□層に
はフォトレジストがよく付着するが、ＨＭ　ＤＳ自体が
フォトレジストの付着性をよくする性質のものではない
ので、上記反応後に過剰のＨＭＤＳが基板面に残留して
いると、ロールコータによりフォトレジストがすし状に
供給された場合、コーティングロールの細溝部では、フ
ォトレジストが基板面に塗布されて密着するが、塗布さ
れなかった部分では、残留しているＨＭＤＳや、残留Ｈ
ＭＤＳと空気中に水分が結合して新たに生成した物質等
のために、フォトレジストの拡散が妨げられ、第１０図
のようにすじムラが生じる結果となろ。

そこで、密着強化剤を供給した後、基板を所要温度で所
要時間加熱すると、残留するＨＭＤＳ等の密着強化剤や
、残留密着強化剤と空気中の水分が結合して新たに生成
した物質等が気化して除去され、塗布されたフォトレジ
ストが、スムースに基板の全面に拡散して、第１１図の
ような、一様にレベリングされたフォトレジスト層（３
′）を得ることができる。

［実施例コ 第１図は１本発明方法により、基板にフォトレジストを
塗布する工程を示すフロー図である。

（Ｓｔ）基板表面を適宜の洗浄用薬品（たとえば濃厚硫
酸、苛性ソーダ又は中性洗剤等）で洗浄し、（Ｓ２）基
板表面を純水で洗浄して、残留薬品を除去し、 （Ｓ３）加熱乾燥により、基板表面の水分を除去し。

（Ｓｉ）必要により、紫外線やオゾンを利用したドライ
洗浄により、基板表面の有機物を除去し、 （Ｓ５）基板表面にＨＭ　Ｄ　Ｓ等の密着強化剤を供給
し。

（Ｓ６）基板を加熱して、過剰の密着強化剤等を気化さ
せて除去し。

（Ｓ７）必要に応じて、基板を常温まで冷却し、（Ｓ８
）基板表面にロールコータにより、フォトレジストを塗
布し、 （Ｓ９）乾燥する。

上記工程を経て、フォトレジスト層を形成した基板は、
以後５周知の手段により、所望のパターンを焼付け、現
像、エツチングの工程を経て、電子部材が形成される。

次に第２図は、本発明を実施するための塗布装置の１実
施例を示す正面断面図で、第３図は、同装置のＡ−Ａ線
における側断面図である。

０−）Ｌ／’：１−タ（１６）の前段及び後段にベルト
コンベア（１５）　（１７）を配置し、被処理基板（１
）をロールコータ（１６）に送りこみ、かつ排出する。

前段のベルトコンベア（１５）は、平ベルトを所要のプ
リーに懸架して構成され、基板（１）を密着強化剤供給
装置、及び本発明による加熱装置を通過させて搬送する
。

密着強化剤供給装置は、熱板（１８）及びチャンバー（
１９）で構成され、熱板（１８）の上面をベルト（１５
）が摺接して移動し、それに載置した基板（１）を加熱
する。

チャンバー（１９）は、下面が開放された箱状で。

その下縁部はベルト（１５）及び基板（１）の出入口を
除いて、熱板（１８）に密着させてあり、上面に密着強
化剤の気化したガスを送りこむ送気管（２０）が連接さ
れている。

チャンバー（１９）に送りこまれたガスは、中段の整流
板（２１）に開設した多数の細孔から、熱板（１８）を
通過する基板（１）面に供給され、前述の化学反応によ
って、親水性の表層を疎水性に変化させる。

ガスの排気は、チャンバー（１９）の周縁部に付設され
た排気室（２２）を経て、排気管（２３）から排出する
。

本発明の加熱装置は、密着強化剤供給装置の後段に配置
された第２の熱板（２４）で構成する。熱板（２４）の
上面には、熱板（１８）と同様にベルト（１５）が摺接
し、これに載置されて搬送される基板（１）が通過する
際に、前記化学変化を起した後に、基板面に残留する過
剰の密着強化剤や、残留密着強化剤と空気中の水分が結
合して新たに生成した物質等を蒸発させ、除去する。

次いで基板（１）は、ロールコータ（１６）に送りこま
れて、フォトレジストが塗布され、排出側のベルトコン
ベア（１７）により、次段の乾燥工程へ送りだされる。

第２図示装置では、密着強化剤供給装置と本発明の加熱
装置とに、それぞれ独立に熱板（１８）及び（２４）を
設けるようにしたが、両工程に適用される処理温度が等
しい場合には、両者を一体のものとすることができる。

ただし、この場合は、本発明の加熱工程時には、基板（
１）の周囲から密着強化剤のガスを排除するとともに、
基板面から過剰の密着強化剤が蒸発しやすくしておく必
要がある。

なお、加熱装置（２４）の上部には、鎖線示のように、
基板（１）から除去された密着強化剤のガスを排気する
排気チャンバー（２５）を付設することが望ましい。

次に第４図は、本発明の他の１実施例の要部を示す断面
図で、平ベルト式のコンベアに代えて、前後一対のロー
プ型のベルト（ｔｓ’）を使用し、熱板（ｔｇ’）上面
には、搬送方向に沿ってベルト（１５’）が出没する凹
溝（２６）を刻設し、ベルト（１５’　）が懸架される
プリーを１図示を省略した手段により、上下方向に昇降
できるように構成したものである。

第４図示装置は、基板（１）の搬送に際しては、ベルト
（１５’）を熱板（１８’）の上面より高い位置に工昇
させて、基板（１）を熱板（１８″）から離間させた状
態で移送し、また、加熱に際しては、ベルト（１５’　
）を熱板（１８″）の凹溝（２６）内に沈下させて、基
板（１）を熱板（１８’）の面に当接する位置に停止さ
せる。

前述第２図示装置では、基板（１）が平ベルト（１５）
を介して熱板（１８）あるいは（２４）からの熱をうけ
るため、加熱時の熱効率が悪い難点があるが、第４図示
装置では、これが改善され、効率よく基板（１）を所要
温度に加熱することができる。

つぎに第５図は、密着強化剤供給装置の前段に。

基板表面に付着している有機物を除去するためのドライ
クリーナを付設し、また１本発明による加熱装置の後段
に、基板を常温まで冷却する冷却装置を付設した実施例
装置を示す概略ブロック図である。

密着強化剤供給装置を構成する熱板（１８）とチャンバ
ー（１９）、及び加熱装置を構成する第２の熱板（２４
’）と排気チャンバー（２５）は、それぞれ前述実施例
装置に準する。

ドライクリーナ（２７）は、ベルト（１５）による基板
搬送部を囲んだチャンバーで、内部に基板面に紫外線を
照射する紫外線ランプ、あるいはオゾンガスを吹きつけ
るノズルを配設する。必要に応じて、紫外線照射とオゾ
ンガスの吹きつけを併用して、同時に行うようにしても
よい。これらの手段は、この種の基板処理装置における
公知手段であるので、詳細の図示ないし説明を省略する
。

また、冷却装置（２８）は、ベルト（１５’　）の下面
に冷却板を配置し、その上を通過する基板を冷却するよ
うに構成する。これも、同じく公知手段に準じたもので
よいので、詳細は省略する。

本発明は、上記のようなドライクリーニング工程を密着
強化剤供給工程の前段に設けた場合に、特に顕著な効果
がある。すなわち、ロールコータによるフォトレジスト
の塗布結果に、すじムラが発生する現象は、塗布工程に
先立ってドライクリーニング処理を施して密着強化剤を
供給した場合に、特に顕著に生じることは、前述のとお
りであり、本発明を適用することにより、この難点がき
わめて効果的に改善されることが、確認された。

第２〜４図示装置により、本発明を実施する場合の具体
的データの１例は１次の如くである。

密着強化剤・・・ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）整
流板（２１）と基板面との距離・・約５　ｍｍＩＩ　Ｍ
　Ｄ　Ｓの吹きだし量”　　　　１０　Ｎｕ／ｎｕｎＨ
ＭＤＳの供給時間　・・・・３０〜６０　ｓｅｃ。

追加加熱の温度　　・・・・３０〜２００℃追加加熱の
時間　　　・・・・３０〜６０ｓｅｃ。

表面にＳｉＯ□層を形成した基板を、前述工程にしたが
い、上記データによって処理をした上で、ロールコータ
によりフォトレジストを塗布したところ、きわめて均一
な塗膜を得ることができ、また、焼付は現像後にパター
ン周辺部におけるフォトレジスト皮膜の浮き上がりも見
られず、良好な結果が得られた。

なお、密着強化剤を供給する前に、基板を所要温度に昇
温しでおくことにより、基板表面の脱水及び該面への水
分付着を防止し、その結果、密着強化剤と水分との結合
により生成する不要な物質を少なくしておき、その上で
、本発明の加熱処理を施した場合は、より大きい効果が
得られ、一段と良好なフォトレジスト皮膜を形成するこ
とができた。

また、上記実施例では、密着強化剤として、ＨＭＤＳを
使用するものについて記載したが、これ以外に、たとえ
ばクロルシラン等の密着強化剤を使用する場合にも、本
発明を適用することができる。

さらに、前記第５図示実施例では、密着強化剤供給装置
の熱板（１８）とは別個に、本発明実施のための第２の
熱板（２４）を設置しているが、これらの２つの熱板（
１８）と（２４）は、一体に結合してもよい。

その場合、密着強化剤供給装置の送気管（２ｏ）に遮断
弁を付設する等の手段により、本発明の加熱時には、チ
ャンバー内に密着強化剤のガスが残らないようにし、ま
た同時に、基板から蒸発したガスや蒸気を、チャンバー
外へ速やかに排出させるように配慮する必要がある。

また１本発明の加熱をする手段は、前述各実施例におけ
る熱板の他に、赤外線ランプによる加熱手段や、乾燥し
た高温ガスを吹き付ける手段等を使用してもよい。

さらにまた、密着強化剤の供給は、前述の気化ガスに基
板を曝す手段に限らず、他の手段でもよい。

［発明の効果］ （１）ロールコータによるフォトレジストの塗布に先立
って、被処理基板面に密着強化剤を供給する場合に、基
板面に残留する密着強化剤のために生じる塗布ムラを、
完全に防止できる。

（２）均一な膜厚のフォトレジスト層を形成でき。

最終製品の品質を向上させ、かつ、高い歩留まり率が得
られる。

（３）加熱装置は、きわめて簡単に構成できるので、実
施が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用したフォトレジスト塗布工程
のフロー図、第２図は本発明の１実施例装置の構成を示
す正面断面図、第３図は第２図Ａ−Ａ線における側断面
図、第４図は他の１実施例装置の同部分を示す側断面図
、第５図はさらに他の１実施例装置の構成を示す正面断
面図、第６図はロールコータ−によるフォトレジスト塗
布の従来装置の１例を示す概略図、第７図は密着強化剤
の供給手段の１例、第８図及び第９図はフォトレジスト
の密着不良の状態を示す模式図、第１０図は従来のロー
ルコータによるフォトレジストの塗布結果を示す模式図
、第１１図は本発明を適用した塗布結果を示す模式図で
ある。 （１）・・・基板、　　　　　（２）・・・酸化皮膜、
（３）・・・フォトレジストパターン。 （３′）・・・フォトレジスト塗布皮膜、（４）・・・
密着強化剤供給装置、 （５）・・・ロールコータ、　（５１）・・・ノズル、
（５２）・・・コーティングロール、 （５３）・・・バックアップロール。 （５４）・・・ドクターロール。 （６）・・・ベルトコンベア、（７）・・・熱板。 （８）・・・密着強化剤供給室、（９）・・・密着強化
剤。 （１０）・・・槽、　　　　（１３）・・・不活性ガス
供給管、（１５）・・・ベルトコンベア、（１６）・・
・ロールコータ、（１８）・・・熱板、　　　　　（１
９）・・・チャンバー、（２０）・・・密着強化剤供給
管、　（２１）・・・整流板、（２４）・・・加熱処理
用熱板、（２５）・・・排気チャンバー。 （２７）・・・有機物除去装置、（２８）・・・冷却装
置。 （以　上） ｖ、５１ｉ 電８１］　　　　　　　輩Ｃ７＋力 Ｖ−ｒｏ　　１３コ　　　（イ芝求　イタ・１）算Ｈｒ
ｆＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被処理基板面にロールコータによりフォトレジス
   トを塗布する工程に先立って、前記基板面に密着強化剤
   を供給するようにしたフォトレジスト塗布方法において
   、前記密着強化剤を供給した後、前記基板を加熱するこ
   とを特徴とするフォトレジストの塗布方法。 （２）被処理基板を、加熱後、常温まで冷却してロール
   コータによりフォトレジストを塗布することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項に記載のフォトレジストの
   塗布方法。 （４）被処理基板の表面にフォトレジストを塗布するロ
   ールコータと、該ロールコータの前段に配置され、前記
   基板の表面に密着強化剤を供給する密着強化剤供給装置
   とよりなるフォトレジストの塗布装置において、前記密
   着強化剤供給装置と前記ロールコータとの間に、密着強
   化剤を供給された前記基板を加熱する加熱装置を配置し
   たフォトレジストの塗布装置。 （５）加熱装置が、被処理基板がその上を当接もしくは
   近接して搬送される熱板であることを特徴とする特許請
   求の範囲第（４）項に記載のフォトレジストの塗布装置
   。