JP2001176767A

JP2001176767A - フォトレジスト塗布装置

Info

Publication number: JP2001176767A
Application number: JP34908699A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Tanno; 保典丹能; Masami Fukuda; 正美福田; Hitoshi Fujiyama; 等藤山
Original assignee: LSI Logic Corp
Current assignee: LSI Corp
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】レジスト回転塗布用カップにおいて発生す
る、微細なレジストミストやレジスト成分を含んだ溶剤
の蒸気からなる微粒子の排気エリア１９の内壁への堆積
を抑制し、回転塗布用カップ内で発生する微粒子の再浮
遊によるウェハー上への付着を防止する。【解決手段】上カップ７と下カップ１１とからなる塗
布用カップ内に、廃液エリア１７と排気エリア１９との
２つの空間に分割する整流板９を設け、排気エリア１９
を画定する下カップ１１及び整流板９の壁面を有機溶剤
で濡らし、有機溶剤層３１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程等
において使用されるフォトレジスト塗布装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】半導体産業において、半導体素子及び配
線形成の材料としてフォトレジストが広く使用されてい
る。フォトレジストは光露光に使われる感光膜で、光が
あたった部分が現像液に融けて除去されるポジ型と、光
の当たらない部分が現像液で除去されるネガ型とがあ
る。フォトレジスト溶液は合成樹脂・感光剤・有機溶剤
の混合されたものであり、高速で回転しているウェハー
上にフォトレジスト溶液がたらされて、薄く一様にウェ
ハー上にスピンコートされる。

【０００３】図１に従来より使用されているフォトレジ
スト塗布装置の例を示す。この装置では、上カップ７と
下カップ１１により画定された空間内に、回転軸５上の
スピンチャック３により固定されたシリコンウェハー１
が回転可能に配され、該ウェハー１の上方にはフォトレ
ジスト溶液をウェハーに滴下するためのノズル（図示せ
ず）が配されるようになっている。また、ウェハー１の
下方には整流板９が設けられ、この整流板９に形成され
た仕切板２３と下カップ１１に形成された仕切板２１と
共に、上カップ７と下カップ１１により画定された空間
を大きく２つの空間、即ち、廃液エリア１７と排気エリ
ア１９とに分割している。この整流板９の内部には液体
供給部２７が設けられ、下カップ１１の外部から該下カ
ップ１１を貫通して液体供給部２７まで垂直方向に伸び
るパイプ（図示せず）によりシンナー等の有機溶剤を液
体供給部２７へ導入可能になっている。液体供給部２７
中の有機溶剤は、整流板９中に水平方向に多数設けられ
た微小な供給孔２５により、整流板９の上面に導入でき
るようになっている。さらに、下カップ１１の下方に
は、該有機溶剤等の液体を排出するための廃液口１３
と、有機溶剤等の使用中に発生する有機ガスを排気する
ための排気口１５とが設けられている。

【０００４】この装置を用いてフォトレジストの塗布を
行う場合には、回転軸５により回転されたウェハー１の
上方からノズルによりフォトレジスト溶液を塗布する
が、この際、ウェハー１からはみ出し不要となったフォ
トレジスト溶液等は整流板９上に落下し、整流板９の内
部の液体供給部２７から供給孔２５を通じて整流板９の
上面に導入されたシンナー等の有機溶剤と共に、点線の
矢印で示すように整流板９の表面を伝って廃液エリア１
７内を通り下カップ１１の下方に設けられた廃液口１３
により排出される。また、上カップ７の下面及び下カッ
プ１１の上面に付着した溶液等も、上カップ７の側面の
導入孔（図示せず）から導入されたシンナー等の有機溶
剤と共に、点線の矢印で示すように上カップ７の下面及
び下カップ１１の上面を伝って廃液エリア１７内を通り
廃液口１３により排出される。即ち、溶液等は廃液エリ
ア１７を通って廃液口１３からのみ排出され、仕切板２
１の存在により、溶液等が排気エリア１９内にまで侵入
して排気口１５から排出されることはない。一方、レジ
スト溶液や有機溶剤等の使用により発生する有機ガスの
排気のため、該ガスは実線の矢印で示すような経路で廃
液エリア１７を通過後排気エリア１９を通り、排気口１
５を介して排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォト
レジスト溶液はシリコンウェハー１に回転塗布される際
に、上カップ７と下カップ１１により形成される回転塗
布用カップ内において微細なレジストミストやレジスト
成分を含んだ溶剤の蒸気を発する。これらの成分は空気
中で乾燥し１〜１０μｍ程度の微細な粒子となり、有機
排気により整流板９と下カップ１１とで挟まれた排気エ
リア１９を通過し、下カップ下部の排気口１５を介して
排出される筈だが、一部の微粒子は排気エリア１９の整
流板９の下面及び下カップ１１の上面に衝突・堆積し、
この部分に、図２に示すように、橙色の粉状の堆積物を
形成する。この堆積物は、回転塗布用カップの上下動、
シリコンウェハー１の回転による乱流等で再び気中に舞
い上がり、排気方向とは逆流して回転塗布しているウェ
ハー１上に付着することがあった。このようなレジスト
成分が付着したウェハーにおいては素子・配線形成に深
刻な被害を与えるものとして大きな問題となっていた。

【０００６】本発明は、前記課題に鑑みてなされたもの
であり、このようなレジスト回転塗布用カップにおいて
発生する、微細なレジストミストやレジスト成分を含ん
だ溶剤の蒸気からなる微粒子の排気エリア１９の内壁へ
の堆積を抑制し、回転塗布用カップ内で発生する微粒子
の再浮遊によるウェハー上への付着を防止することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、排気エリアにおい
て上記の微細なレジストミストやレジスト成分を含んだ
溶剤の蒸気からなる微粒子を液状にして捕捉することに
より再浮上を阻止できることを見出し、本発明を完成さ
せた。

【０００８】すなわち、本発明のフォトレジスト塗布装
置は、基体にフォトレジスト溶液を回転塗布するための
フォトレジスト塗布用カップと、該カップ内の空間を２
つの空間に分割する分割板とを有しており、前記２つの
空間は、回転塗布の際に前記塗布用カップの内壁と前記
分割板とを洗浄するための有機溶剤と不要レジスト溶液
とを排出するための廃液エリアと、前記有機溶剤及びレ
ジスト溶液より発生する有機ガスを最終的に排気するた
めの排気エリアとであって、該排気エリアを画定する塗
布用カップ及び分割板の壁面を有機溶剤で濡らすことを
特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のフォトレジスト塗
布装置について更に詳しく説明する。図３に本発明のフ
ォトレジスト塗布装置の一例を示す。

【００１０】この装置においては、上カップ７と下カッ
プ１１により形成される回転塗布用カップ内に、回転軸
５上のスピンチャック３により固定されたシリコンウェ
ハー１が回転可能に配され、ウェハー１の下方に、回転
塗布用カップ内の空間を廃液エリア１７と排気エリア１
９とに分割する整流板９が設けられ、この整流板９の内
部には液体供給部２７と供給孔２５とが設けられ、液体
供給部２７から該整流板９の上面に有機溶剤等の液体を
導入可能になっている点は図１に示した装置と同様であ
る。また、下カップ１１の下方には廃液口１３と排気口
１５とが設けられ、該ウェハー１の上方にはフォトレジ
スト溶液をウェハーに滴下するためのノズルが配される
ようになっている点も同様である。

【００１１】しかしながら、この装置においては、整流
板９の内部に設けられた液体供給部２７の下方に吐出孔
３３が複数個設けられており、液体供給部２７内の有機
溶剤等が整流板９の下面及び下カップ１１の上面を濡ら
すことができるようになっている。この吐出孔３３の個
数は５〜８とすることが望ましい。またこの吐出孔の直
径は０．８〜１．２ｍｍの範囲に形成することが好まし
く、貫通孔２５の直径に対して８０〜１２０％の範囲と
することができる。また、整流板９の下面及び下カップ
１１の上面における有機溶剤の流れを良くするために、
図１の装置でそれぞれ整流板９、下カップ１１に形成さ
れている仕切板２３、仕切板２１は削除されている。

【００１２】以下、この装置によりフォトレジストの塗
布を行う場合について説明する。回転軸５により回転さ
れたウェハー１の上方からノズルによりフォトレジスト
溶液を塗布する際、ウェハー１からはみ出して整流板９
上に落下したフォトレジスト溶液等は、整流板９の内部
の液体供給部２７から供給孔２５を通じて整流板９の上
面に導入されたシンナー等の有機溶剤と共に、整流板９
の外周方向に点線の矢印で示すように整流板９の表面を
伝って上方から下方に流れ、廃液エリア１７を通って廃
液口１３により排出される。また、上カップ７の下面及
び下カップ１１の上面に付着した溶液等も、上カップ７
の側面の導入孔（図示せず）から導入されたシンナー等
の有機溶剤と共に、点線の矢印で示すように上カップ７
の下面及び下カップ１１の上面を伝って廃液口１３によ
り排出される。

【００１３】更に、整流板９内部の液体供給部２７中の
シンナー等の有機溶剤は、吐出孔３３を経由して整流板
９の下面及び下カップ１１の上面を濡らし、有機溶剤層
３１が形成される。このため、フォトレジスト溶液から
微細なレジストミストやレジスト成分を含んだ溶剤の蒸
気が発生し、空気中で乾燥して微細な粒子となって、排
気エリア１９における整流板９の下面及び下カップ１１
の上面に堆積しても、有機溶剤層３１の存在によりこれ
らの粒子を液状にして捕捉し、再浮上を阻止することが
できる。従って、回転塗布しているウェハー１上にレジ
スト成分が付着することがなく、素子・配線形成の際の
歩留まりの低下を防止することができる。

【００１４】また、吐出孔３３よりしみ出したシンナー
等の有機溶剤は、整流板９の下面及び下カップ１１の上
面に広がり、有機溶剤層３１を形成することによりレジ
ストミストを捕捉するが、徐々にこのレジストミストを
含んだ溶液は排気部１５及び廃液部１３に移動していく
ため、排気エリア１９が自浄されることになる。

【００１５】一方、有機溶剤等より発生する有機ガスの
排気のため、該有機ガスは実線の矢印で示すような経路
で排気エリア１９を通って排気口１５を介して排気され
るが、この際、有機溶剤層３１を構成する有機溶剤及び
捕捉された微粒子も一緒に排気エリア１９から排気口１
５を通って排出される。図示していないが、本装置で
は、排気口１５を通過した溶液成分を含んだ排気ガスの
うち溶液成分を途中で除去した上で排気するようにされ
ている。

【００１６】なお、本発明のフォトレジスト塗布装置に
おいて使用される有機溶剤としては、シンナー以外に、
エタノール、アセトン、エチルラクテート（ＥＬ）、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
（ＰＧＭＥＡ）等を用いることができる。また、フォト
レジストに使用されている有機溶剤成分を用いることも
できる。有機溶剤の流量は１００〜２００ｍｌ／ｍｉｎ
の範囲が好ましい。１００以上としたのは、これ未満で
は微粒子の捕捉のために有効な有機溶剤層３１が十分に
形成されないためであり、２００以下としたのは、これ
を超えても微粒子捕捉効果はさほど変わらず、有機溶剤
の使用量が多大となり過ぎ好ましくないためである。

【００１７】また、排気エリア１９を画定する下カップ
１１の上面及び整流板９の下面を有機溶剤で濡らす手段
としては、本装置では整流板９に吐出孔３３を形成する
ことによって行ったが、排気エリア１９に直接有機溶剤
を導入する方法によって行ってもよい。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により、本発明のフォトレジス
ト塗布装置の効果をさらに説明する。

【００１９】図３に示すフォトレジスト塗布装置を用い
て、ウェハーにフォトレジスト溶液をスピンコートした
場合の排気エリアの状態を観察した。

【００２０】実験条件としては、直径６インチのシリコ
ンウェハーの回転速度３０００ｒｐｍ、フォトレジスト
滴下速度１ｃｃ／ｓｅｃ、有機溶剤（シンナー）の流量
１５０ｃｃ／ｍｉｎ、排気量１０ｍｍＨ₂Ｏとし、１ウ
ェハー毎に１分間のスピンコーティングを約１ヶ月間行
った。なお、装置の寸法は、下カップ１１の直径２３０
ｍｍ、整流板９の直径２００ｍｍ、貫通孔２５の内径
１．０ｍｍ、吐出孔３３の内径１．２ｍｍである。

【００２１】図４に、実験後の排気エリアの整流板下面
と下カップ上面の状態を示す。これより、本発明の装置
を用いることにより、整流板及び下カップの排気エリア
での堆積物は生じていないことが分かった。なお、整流
板下面の排気エリアの外側の部分はレジスト廃液の固着
物及びレジストミスト等を含む溶剤の固着物である。

【００２２】従って、本実施例の装置では、フォトレジ
スト塗布装置内の有機排気エリアに発生する微細なレジ
ストミストやレジスト成分を含んだ溶剤の蒸気からなる
微粒子を、排気エリアの内壁を有機溶剤で湿らせること
により液状にして捕捉し、再浮上を阻止したので、微粒
子の発生を抑制できることが確認された。

【００２３】故に、本実施例の装置は、回転塗布用カッ
プ内に発生する微粒子を抑制し、微粒子が液状になって
自浄作用するために、清掃頻度を低減させ、装置稼働率
を向上させるものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明のフォトレジスト塗布装置は、排
気エリアを画定する塗布用カップ及び分割板の壁面を有
機溶剤で濡らしたことを特徴とするので、カップ内にお
いて発生する微細なレジストミストやレジスト成分を含
んだ溶剤の蒸気からなる微粒子の排気エリアへの堆積を
抑制することができ、この結果、カップ内で発生する微
粒子の再浮遊によるウェハー上への付着を防止すること
ができる。

【００２５】また、本発明のフォトレジスト塗布装置
は、排気エリアの自浄効果をも併せ持ち、カップの清掃
・交換頻度を延長させることが可能であり、装置稼働率
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のフォトレジスト塗布装置の断面図であ
る。

【図２】従来のフォトレジスト塗布装置によりフォトレ
ジスト溶液をウェハーにスピンコーティングした後の、
整流板下面及び下カップ上面の状態を示した写真であ
る。

【図３】本発明のフォトレジスト塗布装置の断面図であ
る。

【図４】本発明のフォトレジスト塗布装置によりフォト
レジスト溶液をウェハーにスピンコーティングした後
の、整流板下面及び下カップ上面の状態を示した写真で
ある。

【符号の説明】

１シリコンウェハー（基体）７上カップ９整流板（分割板）１１下カップ１７廃液エリア１９排気エリア３１有機溶剤層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田正美茨城県つくば市北原10番地株式会社エルエスアイロジックジャパンセミコンダクター内 (72)発明者藤山等茨城県つくば市北原10番地株式会社エルエスアイロジックジャパンセミコンダクター内Ｆターム(参考） 2H025 AB16 EA05 4D075 AC64 AC84 AC86 AC95 CA47 DA08 DB14 DC22 EA45 4F042 AA07 CC03 CC04 CC07 EB23 5F046 JA05 JA06 JA08 JA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体にフォトレジスト溶液を回転塗布す
るためのフォトレジスト塗布用カップと、該カップ内の
空間を２つの空間に分割する分割板とを有しており、前
記２つの空間は、回転塗布の際に前記塗布用カップの内
壁と前記分割板とを洗浄するための有機溶剤と不要レジ
スト溶液とを排出するための廃液エリアと、前記有機溶
剤及びレジスト溶液より発生する有機ガスを最終的に排
気するための排気エリアとであって、該排気エリアを画
定する塗布用カップ及び分割板の壁面を有機溶剤で濡ら
すことを特徴とするフォトレジスト塗布装置。