JP2000015147A - 静電塗布方法及び静電塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電塗布方法において、連続作業時に問題と
なるレジストのウェーハ上への落下を防止し、製造歩留
りの向上をはかり得るレジストの形成方法とその装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 静電塗布時のウェーハ位置を塗布ノズル
直下以外の位置に設置することにより、レジストの垂れ
を防止することが可能となり、製造歩留りを改善するこ
とができる。さらに、溶液タンク中のレジスト成分を監
視し、変化が生じた場合に溶媒タンクから自動的に溶媒
を注入する機構を付加することにより、塗布条件の変化
を防止し、製造歩留りを改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電塗布方法及び
静電塗布装置に関する。さらに具体的には、本発明は、
半導体ウェーハ等の表面にフォトレジストなどの液体を
均一に塗布する静電塗布方法及びそのための静電塗布装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、半導
体ウェーハの表面に各種の液体を塗布する必要が多い。
これらの液体は、例えば、微細加工のためのフォトレジ
ストであったり、または、表面処理や薄膜層の形成のた
めの各種の液体である。

【０００３】一例として、半導体ウェーハの表面にフォ
トレジストを塗布する場合について説明すると、従来
は、主にスピンコート法が用いられている。この方法
は、ウェーハを高速で回転させ、その上にレジスト液を
滴下して遠心力により均一に広げるものである。スピン
コート法は、ウェーハの表面が平坦な場合には、精度よ
く均一なレジスト膜が形成できる。しかし、ウェーハ表
面に段差が存在すると、段差部分でフォトレジストの膜
厚が不均一になり、パターンニングが困難になる。これ
を解決する手段として、いわゆる静電塗布方法が提案さ
れている。これは、レジストなどの塗布する液体を微粒
子状に形成し、塗布チャンバ内の鉛直上部に配置した塗
布ノズルまで窒素などのキャリアガスで搬送し、高電圧
を印加した電極で帯電させ、チャンバ内の鉛直下部に配
置したアース電位のウェーハ上に静電的に付着させるも
のである。静電塗布方法は、ウェーハの表面に大きな段
差があっても均一に被覆することができるという利点を
有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な従来の静電塗布装置により、しばらく塗布を続けてい
ると、搬送用のパイプや塗布ノズル内に付着した液体の
微粒子が再び液状となり塗布作業の途中でウェーハ上に
落下してしまい、歩留まりを落とす原因となっていた。

【０００５】また、従来の静電塗布装置においては、ウ
ェーハの表面における電位勾配が均一でなく、ウェーハ
中央部と周辺部で塗布膜厚の不均一が発生して歩留りを
落とす原因となっていた。

【０００６】さらに、従来の静電塗布装置においては、
タンク中のレジストの成分が刻々と変化するため、塗布
の条件が安定せず、歩留まりを落とす原因となってい
た。

【０００７】また、温度や湿度などの周囲環境によって
塗布の条件が大きく変化するため、やはり塗布の条件が
安定せず、歩留まりを落とす原因となっていた。

【０００８】以下、図面を参照しつつこれらの問題につ
いて説明する。図１２は、従来の静電塗布装置を表す概
略構成図である。同図において、溶液タンク１０１はフ
ォトレジストなどの塗布する液体を収容するものであ
る。このレジスト溶液は、ポンプ１０２により圧送さ
れ、スプレーノズル１０３により分級チャンバ１０４内
に微粒子となって噴出される。また、同時にキャリアガ
スが給気ノズル１０６より分級チャンバ１０４内に供給
される。このとき、微粒子化したフォトレジストは分級
プレート１０５に当たり、キャリアガスと一緒になって
図中の上方向に向かう気流を生じ、微粒子搬送パイプ１
０８を通り、塗布ノズル１０９の先端からウェーハ１１
２に向かって放出される。その際、微粒子は電荷供給用
電極１１０から電荷を受け取ることにより、アース電位
のウェーハ１１２の表面に形成された段差形状に沿った
膜を形成することができる。

【０００９】ところが、微粒子となったレジストは全て
がウェーハ１１２上に付着される訳ではなく、一部は微
粒子搬送パイプ１０８の途中や塗布ノズル１０９の内壁
等に付着し、凝集して再び液状となり、作業の途中でウ
ェーハ上に落ちてしまい歩留まりを低下させるという問
題があった。本発明者の実験においては、２〜３枚のウ
ェーハの塗布を行うと、ノズル１０９から液体状のレジ
ストがポタポタと落ちることもあった。

【００１０】また、別の問題として、不必要な部分への
塗布を避ける、言い換えれば塗布効率をあげるため、ア
ース電位のウェーハステージ１１３を被塗布体（ウェー
ハ）とほぼ同じ大きさに設定しているため、ステージの
角すなわちウェーハの周辺部付近に電界が集中し、ウェ
ーハ中央部と周辺部で塗布膜厚の不均一がおこり、歩留
まりを低下させていた。

【００１１】一方、同図の装置においては、微粒子化せ
ず、分級チャンバ１０４内に残ったレジスト溶液はリタ
ーンパイプ１０７を通って溶液タンク１０１に回収され
再使用される。ところが、溶液タンク１０１中のレジス
トは再使用が繰り返される内にその溶媒成分のみが分級
チャンバ１０４内で蒸発し、タンク中のレジストの成分
が変化してくる。このため時間とともに塗布条件が刻々
と変化し、ウェーハ１１２上の塗布状況が変化し、歩留
まりを低下させるという問題があった。

【００１２】また別の問題として、溶媒成分を含んだレ
ジスト微粒子を空中を移動させてウェーハ１１２上に付
着させるため、温度や湿度など周囲環境の変化により塗
布条件が大きく変化し、歩留りを低下させるという問題
があった。

【００１３】本発明は、上記した種々の課題の認識に基
づいてなされたものである。すなわち、その目的とする
ところは、静電塗布装置において歩留まり低下の原因と
なっていたレジスト垂れや塗布の不均一などの種々の問
題を解消し、製造歩留りの向上をはかり得る静電塗布方
法及び静電塗布装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の静電
塗布方法は、塗布する液体の微粒子を形成し、前記微粒
子を帯電させるとともに噴出口から空中に噴出し、被塗
布体に向けて空中移動させ、前記被塗布体表面に前記微
粒子を付着させるようにした静電塗布方法であって、前
記被塗布体を、前記噴出口の鉛直直下から外れた位置に
配置して前記微粒子を付着させることを特徴とする。こ
のような静電塗布装置で塗布を行なえば、塗布作業中に
被塗布体表面に液化した塗粒微粒子が落下することはな
く、製造歩留りが向上する。

【００１５】一方、本発明の静電塗布装置は、塗布する
液体を収容する液体タンクと、前記タンク内に収容され
た前記液体から微粒子を形成する手段と、前記微粒子を
帯電させる手段と、前記微粒子を空中に噴出する手段
と、を備え、被塗布体に向けて前記微粒子を空中移動さ
せ、前記被塗布体の表面に付着させるようにした静電塗
布装置であって、前記溶液タンク中の前記液体の成分を
一定とするように成分調整を行なう手段をさらに備えた
ことを特徴とする。このような静電塗布装置で塗布を行
なえば、塗布作業中に塗布条件が刻々と変化することは
なく、製造歩留りが向上する。

【００１６】または、本発明の静電塗布装置は、塗布す
る液体の微粒子を形成する手段と、前記微粒子と搬送気
体とを混合する手段と、前記微粒子を帯電させる手段
と、前記微粒子を空中に噴出する手段と、を備え、被塗
布体に向けて前記微粒子を空中移動させ、前記被塗布体
の表面に付着させるようにした静電塗布装置であって、
前記搬送気体の温度を一定とするように制御を行なう手
段をさらに備えたことを特徴とする。このような静電塗
布装置で塗布を行なえば、塗布作業中に塗布条件が変化
することはなく、製造歩留りが向上する。

【００１７】または、本発明の静電塗布装置は、塗布す
る液体の微粒子を形成する手段と、電圧源が発生する電
圧を用いて前記微粒子を帯電させる手段と、前記微粒子
を空中に噴出する手段と、を備え、被塗布体に向けて前
記微粒子を空中移動させ、前記被塗布体の表面に付着さ
せるようにした静電塗布装置であって、前記微粒子の前
記帯電時に前記電圧源を流れる電流を観測し、それによ
って前記電圧源が発生する電圧を制御する手段をさらに
備えたことを特徴とする。このような静電塗布装置で塗
布を行なえば、塗布作業時の環境変化によって塗布条件
が変化することはなく、製造歩留りが向上する。

【００１８】または、本発明の静電塗布装置は、塗布す
る液体の微粒子を形成する手段と、電圧源が発生する電
圧を用いて前記微粒子を帯電させる手段と、前記微粒子
を噴出口から空中に噴出する手段と、前記噴出口と被塗
布体とを相対的に移動させる手段と、を備え、前記噴出
口と前記被塗布体とを相対的に移動させながら、前記被
塗布体に向けて前記微粒子を空中移動させ、前記被塗布
体の表面に付着させるようにした静電塗布装置であっ
て、前記噴出口と前記被塗布体との相対的な位置関係を
観測し、それによって前記電圧源が発生する電圧を制御
する手段をさらに備えたことを特徴とする。

【００１９】さらに、本発明の望ましい実施の態様とし
て、前記噴出口の内壁周囲に液体溜めがあることを特徴
とする。

【００２０】また、本発明の望ましい実施の態様とし
て、微粒子を搬送する搬送パイプの途中に中継具を持
ち、前記中継具はその内壁周囲に液体溜めがあることを
特徴とする。

【００２１】または、本発明の望ましい実施の態様とし
て、前記被塗布体を載置するウェーハステージの大きさ
は、前記被塗布体の外周にわたって、前記空中移動のた
めの噴出口の寸法を加えた大きさ以上であることを特徴
とする。

【００２２】または、本発明の望ましい実施の態様とし
て、前記被塗布体を載置するウェーハステージには前記
被塗布体を設置する凹部が形成されていることを特徴と
する。このような静電塗布装置で塗布を行なえば、被塗
布体周辺に電界が集中することがなく、均一な膜厚で塗
布が行なえるため、製造歩留りが向上する。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明によれば、静電塗布時のウ
ェーハ位置を塗布ノズルからみて鉛直直下からずらして
配置することにより、塗布する液体の垂れによる塗布の
不良を防止する。また、塗布ノズルに液体の垂れ防止の
構造を付加することにより塗布する液体の垂れを防止し
製造歩留りを改善することができる。また、被塗布体
（ウェーハ）の周囲に塗布ノズル開口部の寸法を加えた
大きさのウェーハステージを使用し、ウェーハステージ
にウェーハがはまり込むように凹型形状を形成すること
によりウェーハ周辺付近への電界集中を抑え、ウェーハ
内で均一な塗布膜厚を得ることができる。

【００２４】また、本発明によれば、静電塗布装置に溶
液タンク内の液体の成分を一定に保つ機構を付加するこ
とにより、時間とともに塗布条件が変化することを防止
する。また、キャリアガスの温度を制御する機構を付加
することにより塗布条件が変化するのを防止する。さら
に、塗布時に流れる高電圧源の電流値を制御することに
より均一な塗布を実現する。

【００２５】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しつつ説明する。

【００２６】図１は、本発明の第１の実施形態に係わる
静電塗布方法及びその装置を表す概略構成図である。こ
こで、図１は、その上下方向が鉛直方向に平行なものと
して描かれている。

【００２７】本実施形態においては、塗布ノズル９を略
水平方向に向け、これに対向するようにウェーハステー
ジ１３を立てて配置して塗布を行なうようにする。以
下、ウェーハ１２の表面にレジストを塗布する場合を例
に挙げて説明する。

【００２８】図１において、溶液タンク１はフォトレジ
ストなどの塗布する液体を収容するものである。このレ
ジスト溶液は、ポンプ２により例えば数１０ｋｇ／ｃｍ
²程度の圧力で圧送され、スプレーノズル３により分級
チャンバ４内に微粒子となって噴出される。また、同時
にキャリアガスとして、例えば窒素ガスが給気ノズル６
より数１０リットル／分程度の流量で分級チャンバ４内
に供給される。

【００２９】微粒子化したフォトレジストは分級プレー
ト５に当たり、窒素ガスと一緒になって図中の上方向に
向かう気流を生じ、微粒子搬送パイプ８を通り、塗布ノ
ズル９の先端からウェーハ１２に向かって放出される。
塗布チャンバ１１は、その内部で噴出されるレジストな
どの有機成分などが外部に漏出しないように、排気孔１
４を介して適宜排気され、図示しない排気処理系に導か
れる。

【００３０】ノズル９の近傍には、高電圧源１５からケ
ーブル１６を介して高電圧が印加される電荷供給用電極
１０が設けられている。ノズル９から噴出した微粒子
は、電荷供給用電極１０から電荷を受け取ることによ
り、アース電位のウェーハ１２の表面に付着する。この
ようにして、ウェーハ１２の表面に段差が形成されてい
るような場合にも、その段差形状に沿った均一な塗布膜
を形成することができる。なお、ウェーハ１２の表面に
均一に塗布するためには、ノズル９またはウェーハ１２
を矢印で示したような方向に相対的に移動させながら塗
布することが望ましい。

【００３１】ウェーハ１２は、最初は水平方向に寝かせ
た状態のウェーハステージ１３の上に載せ、真空吸着な
どの方法でウェーハステージ１３に固定した後に、ノズ
ル９に対向する方向に配置すればよい。ノズル９とウェ
ーハ１２とをこのような位置関係にして塗布を行なえ
ば、ノズル９からレジスト液が垂れても、ウェーハ１２
の上に落下することはなく、歩留りの低下を解消でき
る。

【００３２】また、塗布ノズル９にレジスト排出用のパ
イプ１７を接続できるようにしておけば、殆ど清掃作業
が不要となるため、作業効率も向上する。つまり、搬送
パイプ８やノズル９の内部で凝集した液体状のレジスト
を回収して外部に排出することができる。ここで、この
パイプ１７はレジスト微粒子自体がそこから逃げないよ
うに、その径を有る程度小さくするなどしておくことが
望ましい。図１に示した例においては、パイプ１７を途
中で折り曲げることにより、その部分にレジスト液を溜
めて、微粒子の逃げを防止することができる。

【００３３】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係わる静電
塗布方法とその装置を表す概略構成図である。ここで、
図２も、その上下方向が鉛直方向に平行なものとして描
かれている。ここで、図１に関して前述した実施形態と
同一の部分においては同一の符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００３４】本実施形態においては、塗布ノズル９を略
鉛直上方に向け、これに対向するようにウェーハ１２を
下向きに設置し、塗布を行なうようにする。ウェーハ１
２は、最初は上向きに寝かせた状態のウェーハステージ
１３にセットし、真空吸着などの方法でウェーハステー
ジ１３に固定した後に図示したような塗布位置にもって
くるようにすればよい。ノズル９とウェーハ１２とをこ
のような配置関係としても、ノズル９から液体状のレジ
ストがウェーハ１２上に落下してくることはなく、歩留
りの低下を抑えることができる。なお、ウェーハ１２の
表面に均一に塗布するためには、ノズル９またはウェー
ハ１２のいずれかを矢印で示したような方向に相対的に
移動させながら塗布することが望ましい。

【００３５】さらに、本実施形態によれば、ウェーハ１
２が下方向を向いているので、塗布チャンバ１１の内壁
などから付着物が落下してウェーハ１２を汚染するとい
う問題も解消することができる。

【００３６】また、塗布ノズル９近くにレジスト排出用
のパイプ１７を接続できるようにしておけば、殆ど清掃
作業が不要となるため、作業効率も向上する。なお、こ
の液状レジスト排出用のパイプ１７はレジスト微粒子自
体がそこから逃げないように、その径を十分小さくする
などしておけば良い。図の場合はパイプを途中で折り曲
げることにより、その部分にレジスト液を溜めて逃げを
防止した場合を示している。

【００３７】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係わる静電
塗布方法とその装置を示す概略構成図である。ここで、
図３も、その上下方向が鉛直方向に平行なものとして描
かれている。ここで、図１に関して前述した実施形態と
同一の部分においては同一の符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００３８】本実施形態においては、塗布ノズル９は鉛
直下方に向けて配置され、ウェーハステージ１３はその
斜め下方において、横向きに設置された状態で塗布が行
われる。ノズル９から噴出したレジストの微粒子は、電
荷供給用電極１０によって電荷が与えられ、アース電位
のウェーハ１２との間に形成される電界に沿って移動し
てウェーハ１２に付着するので、このような位置関係で
も塗布が可能である。

【００３９】ここでも、ウェーハ１２は、最初は寝かせ
た状態のウェーハステージ１３にセットし、真空吸着な
どの方法でウェーハステージ１３に固定して図示した塗
布位置にもってくるようにすればよい。本実施形態にお
いても、ノズルから液状のレジストがウェーハ１２の上
に落下してくることはなく、歩留りの低下を抑えること
ができる。また、ウェーハ１２の表面に均一に塗布する
ためには、ノズル９またはウェーハ１２のいずれかを矢
印で示したような方向に相対的に移動させながら塗布す
ることが望ましい。

【００４０】さらに、本実施形態においても、ウェーハ
１２が下方向を向いているので、塗布チャンバ１１の内
壁などから付着物が落下してウェーハ１２を汚染すると
いう問題も解消することができる。

【００４１】以上説明した第１〜第３の実施形態からも
明らかなように、ノズル９からの液体の落下による汚染
を防ぐためには、ウェーハ１２の位置を、塗布ノズル９
の噴出方向に関わらず、ノズル９の鉛直直下からずらし
たいずれかの位置とすれば良い。

【００４２】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。図４は、本発明の静電塗布装置において使用す
る塗布ノズルを表す概略図であり、同図（ａ）はその外
観斜視図、同図（ｂ）はその垂直断面図である。

【００４３】本実施形態においては、塗布ノズルの噴出
口１８を鉛直下方に向けたままでも液状レジストの落下
が生じないような構造を塗布ノズル自体に持たせてい
る。すなわち、同図（ｂ）から分かるように、配管やノ
ズルの内壁を伝ってきた液状のレジストはレジスト溜め
１９に溜まる構造になっておりウェーハ上に落下するこ
とはない。このノズルは、例えば、図３に例示したよう
な鉛直下向きの方向に設けることが望ましい。

【００４４】ここで、液状レジストの落下を完全に防ぐ
ためには、噴出口１８の内径は、接続口２１の内径より
も小さくすることが望ましい。つまり、同図中のＢ点が
Ａ点よりも内側かあるいは同じ位置にあることが望まし
い。すなわち、微粒子搬送パイプ接続口２１側から伝っ
てきた液状レジストがＡ点から直下に落下しても、レジ
スト溜め１９に捕獲され、噴出口１８から直接出て行か
ないようにすることができる。なお、このままでも十分
に長時間の塗布作業が可能であるが、同図に示すように
更に液状レジスト排出口２０を設けておけば、ほとんど
清掃の手間なしに塗布作業ができるため、作業効率が向
上する。

【００４５】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。図５は、本発明の静電塗布装置に使用する第２
の塗布ノズルを示す概略図であり、同図（ａ）はその外
観斜視図、同図（ｂ）はその垂直断面図である。

【００４６】本実施形態においても、塗布ノズルの噴出
口を略下方に向けたままでも液状レジストの落下がない
ような構造を塗布ノズル自体に持たせている。さらに、
本実施形態においては、塗布ノズルと電荷供給用電極と
を一体化した構造を有する。同図（ｂ）においてもノズ
ルの内壁に伝って降りてくる液状のレジストはレジスト
溜め１９に溜まる構造になっておりウェーハに落下する
ことはない。また、図中のＤ点がＣ点よりもノズルの中
心側かあるいは同じ位置にあることが望ましい。すなわ
ち、塗布ノズル内壁を伝ってきたレジストがＣ点で直下
に落下しても微粒子噴出口１８から直接出て行かない構
造である。さらに、同図中のＤ点がＥ点よりもノズルの
中心側にあるようにすれば、接続口２１の内壁を伝って
きた液状レジストもレジスト溜め１９に捕獲することが
できる。

【００４７】また、図示したように更に液状レジスト排
出口２０を設けておけば、ほとんど清掃の手間なしに塗
布作業ができるため、作業効率が向上する。

【００４８】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。図６は、本発明の静電塗布装置に使用する液体
落下防止装置を示す概略図であり、同図（ａ）はその外
観斜視図、同図（ｂ）はその垂直断面図である。

【００４９】本実施形態においては、同図の液体落下防
止装置を図１〜図３に例示した静電塗布装置のレジスト
微粒子搬送パイプ８の途中に設ける。これによって、パ
イプ８の内壁に付着し凝集して液状になったレジストが
さらに下流に流れていくのを防ぐことができる。すなわ
ち、パイプ８の内壁を伝って流れてくる液状のレジスト
はレジスト溜め１９に溜まる構造になっており下流に流
れることはなく、上述した実施形態で示したレジストの
垂れ防止構造付きの塗布ノズルと併用することにより、
さらに効力を発揮する。

【００５０】本実施形態においても、図中のＦ点がＥ点
よりも内側かあるいは同じ位置にあることが望ましい。
すなわち、上流側から伝ってきた液状レジストがＥ点で
直下に落下してもレジスト溜め１９に捕獲されて下流側
に直接出て行かない構造である。なお、このままでも十
分長時間の塗布が可能であるが、図に示すように液状レ
ジスト排出口２０をつけておけば、ほとんど清掃の手間
なしに塗布作業ができるため、作業効率が一段と向上す
る。

【００５１】次に、本発明の第７の実施形態について説
明する。図７は、本発明の静電塗布装置に使用するウェ
ーハステージ１３と塗布ノズル８との寸法関係を説明す
る概略図である。

【００５２】本実施形態においては、ウェーハステージ
１３に被塗布体（ウェーハ１２）がきちんとはまり込む
凹型が設けられている。さらに、ウェーハ１２の端から
ウェーハステージ１３の端までの距離Ｌを塗布ノズル９
の開口部の幅Ｗと同じか、それよりも大きくすることに
より均一な塗布膜を得ることができる。

【００５３】実際の装置では塗布ノズル９とウェーハス
テージ１３とを相対的に移動させながら塗布を行なう。
例えば、塗布ノズル９は、図面の紙面に対して垂直な方
向に往復移動し、ステージ１３は、同図の矢印Ｄの方向
に平行移動する。ここで、この時ウェーハ１２の中央付
近のＧ点と端のＨ点とで同一の塗布膜厚を得ようとする
と、例えば塗布ノズル９がウェーハ中央側から周辺部へ
と移動する場合、Ｇ点と同様に、Ｈ点においても塗布ノ
ズル９が一旦通り過ぎる必要がある。しかしながら、も
しこの時、ウェーハステージ１３が破線で示すように小
さいと、電界も破線で示したように、ウェーハステージ
１３の端、すなわちウェーハ１２の端付近に集中して、
塗布膜厚が厚くなりやすいという問題があった。

【００５４】これに対して、Ｌ≧Ｗとすれば、ウェーハ
１２の端でも実線で示したように電界の集中の影響は無
視できるようになり、ウェーハ１２の面内に均一に塗布
できる。また、電界集中をより小さくするにはウェーハ
ステージ１３に凹型形状を形成し、ウェーハステージ１
３にウェーハ１２を載せたときにウェーハ１２の表面が
ステージ１３の表面からはみださないようにし、電界集
中の原因になるのを防ぐようにする。ここで最も望まし
い凹部の形状はウェーハ１２表面とウェーハステージ１
３表面が平坦になる、すなわち凹部の大きさはウェーハ
１２と同じであり、深さはウェーハ１２の厚さと同じで
あることである。

【００５５】次に、本発明の第８の実施の形態について
説明する。図８は、本発明の第８の実施形態に係わる静
電塗布装置を表す概略構成図である。

【００５６】本実施形態においては、溶液タンク１にレ
ジスト成分センサ２６を設置し、レジスト中に占める溶
媒の成分比を測定できるようにしておく。そして、成分
比の測定結果が許容値をこえた場合に手動あるいは自動
で溶媒タンク２７から適量の溶媒が追加補給できるよう
にしておく。これによって、溶媒タンク１内のレジスト
溶液は常にその成分が一定となるため、時間とともに塗
布条件が変化することはなくなり、歩留りの低下を抑え
ることができる。ここで、成分センサ２６としては例え
ば比重計や粘度計が間接的な測定器として利用できる。

【００５７】本発明者は、粘度計を利用して実験を行な
った。その結果、新しいレジスト液で２０ｃｐであった
粘度が、１００枚のウェハー塗布後（時間にして約１時
間の作業に相当する）には２２ｃｐに、また、通算２０
０枚のウェハー塗布後（通算約２時間後）に２４ｃｐへ
と変化した。塗布状況としては、通算１００枚塗布時の
場合は新液のときとそれほど違いはみられなかったが、
通算２００枚に達するあたりから塗布状況が大きく変化
し、塗布条件を大幅に修正する必要が生じた。この結果
から、この実験で使用した装置とレジストの場合は、粘
度の許容上限値を２３ｃｐとすればよいことがわかっ
た。実際に、２３ｃｐとなったところで２０ｃｐにもど
るように溶媒を追加補給（この実験では３５０ｍｌ）し
た結果、塗布状況は新液と同じ状況に復帰し、初期の塗
布条件を維持したまま、均一な塗布作業を続行すること
ができた。

【００５８】次に、本発明の第９の実施形態について説
明する。図９は、本発明の第９の実施形態に係わる静電
塗布装置を表す概略構成図である。

【００５９】本実施形態においては、溶液タンク１中の
レジスト成分を一定にするために、リターンパイプ７の
途中に調整個所を設けたことを特徴としている。すなわ
ち、図８に関して前述した第８実施形態では、溶液タン
ク１中に直接溶媒を注入するため、装置内のレジスト溶
液の攪拌の具合によっては微妙な濃度分布ができ、厳密
に成分比を調整したい場合には問題が残る。そこで、本
実施形態ではリターンパイプ７の途中に緩衝タンク２９
を設け、そこにレジスト成分センサ２６を設置し、回収
レジスト中に占める溶媒の成分比を測定できるようにし
ておく。そして、成分比の測定結果が許容値をこえた場
合に手動あるいは自動で溶媒タンク２７から適量の溶媒
が追加補給できるようにしておく。これによって、緩衝
タンク２９から溶媒タンク１へ向かうレジスト溶液の成
分を一定にできるため、溶液タンク１内のレジストの成
分も常に一定とすることができる。

【００６０】次に、本発明の第１０の実施の形態につい
て説明する。図１０は、本発明の第１０の実施形態に係
わる静電塗布装置を表す概略構成図である。

【００６１】本実施形態においては、レジストと直接に
接触混合する給気ノズル６から供給するキャリアガスの
温度を一定にし、分級チャンバ４からウェーハ１２に至
る経路の状態を一定にして塗布を安定化させる。さらに
説明すれば、静電塗布装置においては、その塗布の原理
から、周囲の環境条件を一定にすることが要求されてい
る。したがって、通常はクリーンルームなどの温度、湿
度が管理されたところに設置する。

【００６２】ところが、従来例の静電塗布装置をそのま
まクリーンルーム内に設置しても、キャリアガスとして
使用する窒素ガスなどのガス純化装置はスペースなどの
関係からクリーンルーム外に設置するのが普通であり、
例え、ガス純化装置で温度の管理を行なっても配管は温
度管理のなされない場所を通っているため、静電塗布装
置の分級チャンバ４に入るときには周囲環境の影響を受
け、温度が変化する。キャリアガスの温度が変化すれ
ば、溶媒が蒸発する速度などが変わるため、塗布の条件
も大きく変化してしまう。

【００６３】これに対して本実施形態では、分級チャン
バ４に入る直前でキャリアガス温度センサ３０によって
ガスの温度を測定し、許容範囲をはみ出る場合にはそれ
をフィードバックし、キャリアガス温度調整器３１にお
いて温調を行う。温調の方法としては、一旦、冷水など
の中を通したパイプ中にガスを流して少し冷却した後、
暖めて所望の温度とすればよい。この加熱のプロセスを
計算機などで自動制御してやれば、分級チャンバ４内に
はいるャリアガスの温度を極めて高い精度で一定に維持
することができるため、塗布条件が変化することがな
く、歩留りの低下が解消できる。

【００６４】次に、本発明の第１１の実施形態について
説明する。

【００６５】図１１は、本発明の第１１の実施形態に係
わる静電塗布装置を表す概略構成図である。

【００６６】図１２に例示したような従来の静電塗布装
置においては、レジスト微粒子に電荷を与えるための電
圧を供給する高電圧源１５の発生電圧が一定となるよう
に制御が行われていた。これに対して、本実施形態にお
いては、ウェーハステージ１３と高電圧源１５との間を
流れる電流値を観測して、その観測結果をもとに高電圧
源１５の発生する電圧を制御する。このようにして塗布
を行なえば、ウェーハ１２の周囲環境が変化しても塗布
状況を変化させずにすむことが可能となり、歩留りの低
下を解消することができる。

【００６７】さらに具体的には、高電圧源１５には塗布
時に流れる電流を測定するための電流センサ３２が接続
されている。ここで、流れる電流の物理的意味は、レジ
スト微粒子が電荷供給用電極１０から電荷をもらいウェ
ーハステージ上でウェーハ１２上に付着してその電荷を
アースへと渡すことであり、付着するレジストの量に直
接関係する量であるということができる。換言すれば、
積算電流値を制御すればレジストの塗布膜厚そのものを
制御することができる。したがって、例えば電流値が一
定となるように高電圧源を帰還制御して塗布を行なえ
ば、温度や湿度の変化に無関係に塗布膜厚の設定ができ
るため、周囲の環境に影響を受けない安定な塗布が可能
となる。

【００６８】本発明者は、従来のように電圧を一定にし
た場合と、本実施形態により電流を一定とした場合と
で、レジスト塗布の比較実験を行なった。故意に周囲環
境を変化させて１０回の塗布を行なった結果、電圧一定
の塗布ではレジスト膜厚のばらつきは、平均値±１７％
であったのに対し、電流一定の塗布では膜厚のばらつき
平均値±９％となり、均一に安定した塗布が可能である
ことがわかった。

【００６９】また、さらに、ウェーハステージ１３を移
動させて塗布を行なう場合は、図のようにウェーハステ
ージ１３にステージ位置センサ３３を設置し、ウェーハ
１２の位置と塗布電流値とをコンピュータで同時に制御
できるようにしておけば、例えば電界が集中しやすいウ
ェーハ１２の周辺部などでは塗布電流値を小さくするな
どの手法が可能となり、さらに塗布の均一化が可能とな
る。

【００７０】以上、本発明の実施の形態について具体例
を例示しつつ説明した。しかし、本発明は上述した各具
体例に限定されるものではない。例えば、塗布する液体
としては、前述したフォトレジスト以外にも、例えば、
ポリイミドや液晶ディスプレイ用のカラーフィルター用
塗布液あるいはその他の各種の表面処理液なども同様に
用いて同様の効果を得ることができる。また、レジスト
などの液体の微粒子の発生方法としては、スプレーノズ
ルと分級プレートによる方法以外にも、超音波振動によ
る微粒子発生方法でも良い。さらに塗布物としても液体
に限るものではない。例えば液体のかわりに樹脂粉体を
用いて塗布を行う際にも応用することができる。

【００７１】その他、本発明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できる。

【００７２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に説明する効果を奏する。まず、本発明に
よれば、静電塗布装置の塗布時のウェーハ位置を塗布ノ
ズルの鉛直直下から避けることによりウェーハ上へのレ
ジストの垂れを防止することができる。その結果とし
て、製造歩留まりの低下を解消することができる。

【００７３】また、本発明によれば、塗布ノズルにレジ
スト垂れ防止の構造を付加することによりウェーハ上へ
のレジストの垂れを防止することができる。その結果と
して、製造歩留りの低下を解消することができる。

【００７４】さらに、本発明によれば、被塗布体（ウェ
ーハ）の周辺に塗布ノズル開口部の寸法を加えた大きさ
以上のウェーハステージを使用し、ウェーハステージに
ウェーハがはまり込むように凹型形状を形成することに
よりウェーハ周辺付近への電界集中を抑えることができ
る。その結果として、ウェーハ内で均一な塗布膜厚を得
ることができ、製造歩留りの低下を解消することができ
る。

【００７５】また、本発明によれば、静電塗布装置に溶
液タンク内のレジスト成分を一定に保つ機構を付加する
ことにより、時間とともに塗布条件が変化することを防
止する。その結果として、製造歩留りの低下を解消する
ことができる。

【００７６】また、本発明によれば、静電塗布装置にキ
ャリアガスの温度を制御する機構を付加することにより
塗布条件が周囲環境の変化に影響されることを防止す
る。その結果として、製造歩留りの低下を解消すること
ができる。

【００７７】さらに、本発明によれば、静電塗布装置の
高電圧源に流れる塗布時の電流値を制御することにより
均一な塗布を実現する。その結果として、製造歩留りの
低下を解消することができる。

【００７８】以上説明したように、本発明によれば、簡
潔な方法により、高い製造歩留りを持つ静電塗布方法及
び静電塗布装置を提供できるようになり、産業上のメリ
ットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる静電塗布方法
及びその装置を表す概略構成図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係わる静電塗布方法
とその装置を表す概略構成図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係わる静電塗布方法
とその装置を示す概略構成図である。

【図４】本発明の静電塗布装置において使用する塗布ノ
ズルを表す概略図であり、同図（ａ）はその外観斜視
図、同図（ｂ）はその垂直断面図である。

【図５】本発明の静電塗布装置に使用する第２の塗布ノ
ズルを示す概略図であり、同図（ａ）はその外観斜視
図、同図（ｂ）はその垂直断面図である。

【図６】本発明の静電塗布装置に使用する液体落下防止
装置を示す概略図であり、同図（ａ）はその外観斜視
図、同図（ｂ）はその垂直断面図である。

【図７】本発明の静電塗布装置に使用するウェーハステ
ージ１３と塗布ノズル８との寸法関係を説明する概略図
である。

【図８】本発明の第８の実施形態に係わる静電塗布装置
を表す概略構成図である。

【図９】本発明の第９の実施形態に係わる静電塗布装置
を表す概略構成図である。

【図１０】本発明の第１０の実施形態に係わる静電塗布
装置を表す概略構成図である。

【図１１】本発明の第１１の実施形態に係わる静電塗布
装置を表す概略構成図である。

【図１２】従来の静電塗布装置を表す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１、１０１ 溶液タンク ２、１０２ ポンプ ３、１０３ スプレーノズル ４、１０４ 分級チャンバ ５、１０５ 分級プレート ６、１０６ 分級ノズル ７、１０７ リターンパイプ ８、１０８ 微粒子搬送パイプ ９、１０９ 塗布ノズル １０、１１０ 電荷供給用電極 １１、１１１ 塗布チャンバ １２、１１２ ウェーハ １３、１１３ ウェーハステージ １４、１１４ 排気孔 １５、１１５ 高電圧源 １６、１１６ 高電圧ケーブル １７ レジスト排出用パイプ １８ 微粒子噴出口 １９ レジスト溜め ２０ レジスト排出口 ２１ 微粒子搬送パイプ接続口 ２２ 絶縁兼ノズル支持棒 ２３ 上流側微粒子搬送パイプ接続口 ２４ 下流側微粒子搬送パイプ接続口 ２５ レジスト流 ２６ レジスト成分センサ ２７ 溶媒タンク ２８ 制御バルブ ２９ 緩衝タンク ３０ キャリアガス温度センサ ３１ キャリアガス温度調整器 ３２ 電流センサ ３３ ステージ位置センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｚ (72)発明者 古 山 英 人 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 小 泉 隆 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AB16 EA04 4D075 AA09 AA25 AA85 AA86 AA87 CA47 DA06 DB14 DC22 EA05 4F034 AA10 BA14 BB04 BB12 BB15 BB26 CA11 DA05 DA17 DA22 DA26 5F046 JA20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗布する液体の微粒子を形成し、前記微粒
   子を帯電させるとともに噴出口から空中に噴出し、被塗
   布体に向けて空中移動させ、前記被塗布体表面に前記微
   粒子を付着させるようにした静電塗布方法であって、 前記被塗布体を、前記噴出口の鉛直直下から外れた位置
   に配置して前記微粒子を付着させることを特徴とする静
   電塗布方法。
2. 【請求項２】塗布する液体を収容する液体タンクと、前
   記タンク内に収容された前記液体から微粒子を形成する
   手段と、前記微粒子を帯電させる手段と、前記微粒子を
   空中に噴出する手段と、を備え、被塗布体に向けて前記
   微粒子を空中移動させ、前記被塗布体の表面に付着させ
   るようにした静電塗布装置であって、 前記溶液タンク中の前記液体の成分を一定とするように
   成分調整を行なう手段をさらに備えたことを特徴とする
   静電塗布装置。
3. 【請求項３】塗布する液体の微粒子を形成する手段と、
   前記微粒子と搬送気体とを混合する手段と、前記微粒子
   を帯電させる手段と、前記微粒子を空中に噴出する手段
   と、を備え、被塗布体に向けて前記微粒子を空中移動さ
   せ、前記被塗布体の表面に付着させるようにした静電塗
   布装置であって、 前記搬送気体の温度を一定とするように制御を行なう手
   段をさらに備えたことを特徴とする静電塗布装置。
4. 【請求項４】塗布する液体の微粒子を形成する手段と、
   電圧源が発生する電圧を用いて前記微粒子を帯電させる
   手段と、前記微粒子を空中に噴出する手段と、を備え、
   被塗布体に向けて前記微粒子を空中移動させ、前記被塗
   布体の表面に付着させるようにした静電塗布装置であっ
   て、 前記微粒子の前記帯電時に前記電圧源を流れる電流を観
   測し、それによって前記電圧源が発生する電圧を制御す
   る手段をさらに備えたことを特徴とする静電塗布装置。
5. 【請求項５】塗布する液体の微粒子を形成する手段と、
   電圧源が発生する電圧を用いて前記微粒子を帯電させる
   手段と、前記微粒子を噴出口から空中に噴出する手段
   と、前記噴出口と被塗布体とを相対的に移動させる手段
   と、を備え、前記噴出口と前記被塗布体とを相対的に移
   動させながら、前記被塗布体に向けて前記微粒子を空中
   移動させ、前記被塗布体の表面に付着させるようにした
   静電塗布装置であって、 前記噴出口と前記被塗布体との相対的な位置関係を観測
   し、それによって前記電圧源が発生する電圧を制御する
   手段をさらに備えたことを特徴とする静電塗布装置。