JP2005101451A - 液体塗布方法及び液体塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体を塗布する際に飛散したミストの基板への再付着を低減できるようにした液体塗布方法及び液体塗布装置を提供する。
【解決手段】 ウエーハ１の表面上に所定のレジスト液を滴下すると共に、当該ウエーハ１を回転させ該レジスト液を遠心力で拡散させることによって、当該ウエーハ１の表面上に該レジスト液を広げるスピンコータにおいて、ウエーハ１の裏面を回転可能に支持する回転ステージ１０と、この回転ステージ１０によって支持されたウエーハ１の表面上にレジスト液を滴下する吐出ノズル３０と、この回転ステージ１０によって支持されたウエーハ１の側方及び下方を取り囲むように設けられた金属製のカップ２０と、吐出ノズル３０内を通るレジスト液に負（−）の静電気を帯びさせる第１の電圧印加装置４０と、カップ２０に正（＋）の電圧を印加する第２の電圧印加装置５０と、を備えたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体塗布方法及び液体塗布装置に関し、特に、ウエーハの表面上にレジスト液を滴下すると共に、このウエーハを回転させレジスト液を遠心力で拡散させることによって、このウエーハの表面上にレジスト液を均一な厚さに塗布するスピンコータに関するものである。

従来から、半導体装置の製造工程では、回路パターンをウエーハ上に転写するためにフォトリソグラフィ技術が用いられている。このフォトリソグラフィ技術では、ウエーハの表面上にレジスト液を滴下し、滴下したレジスト液を遠心力で拡散させることによって、このウエーハの表面上にレジスト液を均一な厚さに塗布するスピンコータが多用されている（例えば、特許文献１参照。）。

この種のスピンコータは、ウエーハの裏面を吸着支持し、このウエーハの中心を通る鉛直線を軸に回転させる回転ステージと、この回転ステージに吸着支持されたウエーハの表面上にレジスト液を滴下する吐出ノズルと、ウエーハの回転によるレジスト液の周囲への飛散を防止するために、このウエーハの側方及び下方を取り囲むように設けられたカップ等から構成されている。

このようなスピンコータでは、ウエーハの回転に伴って周囲へ飛散するレジスト液は、その自重によってカップの底部に落ち、この底部にある排液口からスピンコータの外へ排出される。また、レジスト液をウエーハの表面上に塗布する際にカップ内に細かく飛び散った水滴状のレジスト（以下で、ミストという）は、このカップ内を流れる空気に乗ってカップの底部に移動し、このカップの底部にある排気口からスピンコータの外へ排出される。
特開平１１−２８３９１４号公報

ところで、従来例に係るスピンコータによれば、レジスト液を塗布する際にウエーハからカップ内に細かく飛び散ったミストは、このカップ内を流れる空気に乗ってカップ底部の排気口から排出されるようになっていた。
しかしながら、このカップ内を流れる空気の一部はウエーハの表面に沿って流れる。また、カップ内での排気圧の上昇下降等によって、このカップ内で空気の乱流が生じたり、或いは空気が滞留したりする。このようにカップ内での空気の複雑な流れを受けて、カップ内に飛散したミストの一部がウエーハの表面に再付着してしまうという問題があった。

ウエーハの表面にミストが再付着してしまうと、この再付着した部分でのレジスト膜の膜厚が厚くなってしまう。このため、レジスト膜の露光工程で、このミストが再付着した部分に回路パターンをうまく転写することができず、型崩れしたレジストマスクが形成されてしまうおそれがあった。
そこで、この発明はこのような問題を解決したものであって、液体を塗布する際に飛散したミストの基板への再付着を低減できるようにした液体塗布方法及び液体塗布装置の提供を目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明に係る液体塗布方法は、基板の表面上に所定の液体を滴下すると共に、当該基板を回転させ該液体を遠心力で拡散させることによって、当該基板の表面上に該液体を広げる方法において、前記基板に滴下される前の前記液体に静電気を帯びさせると共に、前記基板から離れた位置に配置された前記導電部材に前記液体が帯びた電気とは反対型の電圧を印加することを特徴とするものである。

ここで、液体とは、例えばレジスト液のことである。このレジスト液に例えば負（−）の静電気を帯びさせる場合には、導電部材に正（＋）の電圧を印加する。また、このレジスト液に例えば正（＋）の静電気を帯びさせる場合には、導電部材に負（−）の電圧を印加する。
本発明に係る液体塗布方法によれば、基板から飛散して当該基板の近傍を漂う水滴状の液体（ミスト）を導電部材に引き寄せて付着させることができるので、このミストの基板への再付着を低減することができる。

本発明に係る第１の液体塗布装置は、基板の表面上に所定の液体を滴下すると共に、当該基板を回転させ該液体を遠心力で拡散させることによって、当該基板の表面上に該液体を広げる液体塗布装置において、前記基板の裏面を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージによって支持された前記基板の表面上に前記液体を滴下する吐出ノズルと、前記回転ステージによって支持された前記基板から離れた位置に配置された導電部材と、前記吐出ノズル内を通る前記液体に静電気を帯びさせる液体帯電手段と、前記液体に帯電した電気とは反対型の電圧を前記導電部材に印加する電圧印加手段と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る第２の液体塗布装置は、上述した第１の液体塗布装置において、前記導電部材は、前記回転ステージに支持された前記基板の側方及び下方を取り囲む金属製のカップであることを特徴とするものである。
本発明に係る第１、第２の液体塗布装置によれば、回転ステージに支持された基板の表面上に液体を塗布する際に、この基板の表面上に滴下される液体と、この基板から離れた位置に配置された導電部材は、それぞれ違う種類の電気を帯びている。

従って、基板から飛散して当該基板の近傍を漂う水滴状の液体（ミスト）を導電部材に引き寄せて付着させることができる。これにより、このミストの基板への再付着を低減することができる。例えば、この導電部材が回転ステージに支持された基板の側方及び下方を取り囲む金属製のカップである場合には、このカップにミストを引き寄せて付着させることができる。

本発明に係る第３の液体塗布装置は、上述した第１の液体塗布装置において、前記回転ステージに支持された前記基板の側方及び下方を取り囲むように配置された絶縁性のカップを備え、前記導電部材は前記カップの内側に着脱可能に取り付けられた金属板であることを特徴とするものである。
本発明に係る第３の液体塗布装置によれば、絶縁性のカップの内側に着脱可能に取り付けられた金属板にミストを引き寄せて付着させることができるので、このミストの基板への再付着を低減することができる。また、上述した第２の液体塗布装置と比べて、付着したミストを除去する際に、液体塗布装置からカップを取り外して、このカップ全体を洗浄するのではなく、このカップの内側から金属板を取り外して、この金属板だけを洗浄又は交換すれば良いので、ミストの除去作業を簡略化することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る液体塗布方法及び液体塗布装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るスピンコータ１００の構成例を示す概念図である。このスピンコータ１００は、ウエーハ１の表面上にレジスト液を滴下し当該ウエーハ１を高速回転させ、このウエーハ１の表面上にレジスト液を均一な厚さに塗布する装置である。ここで、レジスト液が塗布されるウエーハ１とは、例えばシリコンウエーハ、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハ、または、ガラス基板からなるガラスウエーハ等のことである。

図１に示すように、このスピンコータ１００は、回転ステージ１０と、カップ２０と、吐出ノズル３０と、第１の電圧印加装置４０と、第２の電圧印加装置５０等から構成されている。
これらの中で、回転ステージ１０は、ウエーハ１の裏面を回転可能に支持するものである。この回転ステージ１０のウエーハ１の裏面と接触する面（以下で、接触面という）には多数の孔が設けられおり、これらの孔は真空ポンプ（図示せず）に接続されている。ウエーハ１を回転ステージ１０上に載置した状態で、これらの孔から空気を吸引すると、ウエーハ１の裏面は回転ステージ１０の接触面に吸着されて固定される。また、図１の矢印で示すように、この回転ステージ１０は、その接触面の中心を通る鉛直線回りに回転可能になっている。このため、回転ステージ１０の接触面の中心と、ウエーハ１の中心とを重ね合わせるようにして、この回転ステージ１０上にウエーハ１を固定し、この回転ステージ１０を回転動作させることにより、ウエーハ１をその表面の中心を通る鉛直線回りに回転させることができる。この回転ステージ１０は、例えば金属材料からなり、アースに接続されている。

カップ２０は、上面に開口部を、下面に底部を有した容器状のものである。図１に示すように、このカップ２０は、回転ステージ１０に支持されたウエーハ１の側方及び下方をやや離れた位置から取り囲むようにして配置されている。このカップ２０によって、ウエーハ１の回転によるレジスト液の周囲への飛散が防止される。また、このカップ２０の底部には、図示しない排気系に通じる排気口２０ａと、図示しない排液系に通じる排液口２０ｂとが設けられている。この排気系はスピンコータの電源が入っている間は常時働いているので、カップ２０の上面からカップ２０内に空気が常時流れ込み、このカップ２０内に流れ込んだ空気は底部にある排気口２０ａから常時排出されている。このカップ２０は、例えば金属製である。

図１に示すように、吐出ノズル３０は、その先端に吐出口を有し、その後端がレジスト液を圧送するレジスト液圧送部（図示せず）に接続されている。この吐出ノズル３０は、例えば金属製の管部材である。この吐出ノズル３０は、その吐出口が回転ステージ１０の接触面の中心部上方にくるように、その位置が調整されている。このため、レジスト液は、レジスト液圧送部の圧送動作によって、吐出ノズル３０を通ってその吐出口まで圧送され、回転ステージ１０上に固定されたウエーハ１の表面の中心部上に滴下される。

第１の電圧印加装置４０は、その負電極が金属製の吐出ノズル３０に接続されている。この電圧印加装置４０は、吐出ノズル３０に例えば−１０〜−１０００［Ｖ］程度の負（−）電圧を印加することによって、この吐出ノズル３０内を通るレジスト液に負（−）の静電気を帯びさせるものである。また、第２の電圧印加装置５０は、その正（＋）電極が金属製のカップ２０に接続されており、このカップ２０に例えば１０〜１０００［Ｖ］程度の正（＋）電圧を印加するようになっている。

このスピンコータ１００を用いてウエーハ１の表面上にレジスト液を塗布し、レジスト膜を形成する場合には、その枚葉処理の開始から終了するまでの間、電圧印加装置４０を動作させて、吐出ノズル３０内を流れるレジスト液に負（−）の静電気を帯びさせる。また、枚葉処理の開始から終了するまでの間、電圧印加装置５０を動作させて、金属製のカップ２０に例えば１０〜１０００［Ｖ］程度の正（＋）電圧を印加し続ける。

このように、電圧印加装置４０、５０を動作させた状態で、ウエーハ１の表面の中心部上にレジスト液を滴下し、このウエーハ１をその表面の中心を通る鉛直線回りに回転させる。これにより、ウエーハ１の表面上にレジスト液を均一な厚さに塗布して、均一な厚さのレジスト膜を形成する。このレジスト液の塗布過程では、レジスト膜とならない余分なレジスト液は、ウエーハ１の回転による遠心力を受けて、このウエーハ１の表面上からカップ２０の底部に落ちる。そして、この底部に落ちたレジスト液は排液口２０ｂに向かって流れ、この排液口２０ｂからスピンコータ１００の外へ排出される。

ところで、図２に示すように、このレジスト液の塗布過程で、ウエーハ１の表面上方に細かく飛び散った水滴状のレジスト（ミスト）Ｍは、電圧印加装置４０によって負（−）の静電気を帯びている。このため、これらのミストＭには、正（＋）電圧が印加されているカップ２０の内壁に引き寄せられるような電気的引力（破線矢印参照）が働く。このため、ミストＭの多くはカップ２０内を流れる空気（実線矢印参照）に乗って、カップ２０の底部にある排気口から排出される一方で、ミストＭの一部はウエーハ１の上方からカップ２０の内壁に引き寄せられ、この内壁に付着する。

このように、本発明に係るスピンコータ１００によれば、回転ステージ１０上に固定されたウエーハ１の表面上にレジスト液を塗布する際に、このレジスト液は負（−）の静電気を帯び、このウエーハ１の側方及び下方を覆う金属製のカップ２０には正（＋）電圧が印加されている。従って、ウエーハ１から飛散して当該ウエーハ１の表面上方を漂うミストＭは負（−）の静電気を帯びているので、このミストＭを空気に乗せて排気口２０ａから排出できるだけでなく、このミストＭをカップ２０に引き寄せて付着させることもできる。これにより、ミストＭのウエーハ１への再付着を低減することができる。

この実施形態では、ウエーハ１が本発明の基板に対応し、レジスト液が本発明の液体に対応している。また、カップ２０が本発明の導電部材に対応し、第１の電圧印加装置４０が本発明の液体帯電手段に対応している。さらに、第２の電圧印加装置５０が本発明の電圧印加手段に対応し、スピンコータ１００が本発明の液体塗布装置に対応している。
なお、この実施形態では、ウエーハ１の回転によるレジスト液の周囲への飛散を防止するためにウエーハ１の側方及び下方を取り囲むカップ２０を金属等の導電部材で構成し、この導電部材に正（＋）電圧を印加する場合について説明したが、本発明の導電部材はカップ２０に限定されることはない。

図３は、スピンコータ１００´の構成例を示す概念図である。図３において、図１に示したスピンコータ１００と同一の機能を有するものには同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。図３に示すように、本発明の導電部材は、例えばプラスチック等の絶縁性材料からなるカップ２０´の内壁に着脱可能に取り付けられた金属板２５でも良い。このような構成によれば、絶縁性のカップ２０´の内壁に取り付けられた金属板２５にミストを引き寄せて付着させることができるので、ミストのウエーハ１への再付着を低減することができる。

また、このような構成によれば、金属板２５に付着したミストを除去する際に、スピンコータ１００´からカップ２０´を取り外して、このカップ２０´全体を洗浄するのではなく、このカップ２０´の内壁から金属板２５を取り外して、この金属板２５だけを洗浄又は交換すれば良いので、ミストの除去作業を簡略化することができる。
さらに、この金属板２５をその表面に多数の貫通孔を有するメッシュ（網の目）状とし、この金属板２５をカップ２０´の内壁から離してウエーハ１の表面近傍に取り付けても良い。このような構成によれば、カップ２０´内の空気は金属板２５に設けられた多数の貫通孔を通り抜けることが可能なので、カップ２０´内での乱流の発生を防ぎつつ、ミストを効率良く引き寄せて付着させることが可能である。

実施形態に係るスピンコータ１００の構成例を示す概念図。 カップ２０内でのミストＭの動きの一例を示す概念図。 実施形態に係るスピンコータ１００´の構成例を示す概念図。

符号の説明

１ ウエーハ、１０ 回転ステージ、２０、２０´ カップ、２５ 金属板、３０ 吐出ノズル、４０ 第１の電圧印加装置、５０ 第２の電圧印加装置、１００、１００´ スピンコータ、Ｍ ミスト

Claims (4)

1. 基板の表面上に所定の液体を滴下すると共に、当該基板を回転させ該液体を遠心力で拡散させることによって、当該基板の表面上に該液体を広げる方法において、
   前記基板に滴下される前の前記液体に静電気を帯びさせると共に、前記基板から離れた位置に配置された前記導電部材に前記液体が帯びた電気とは反対型の電圧を印加することを特徴とする液体塗布方法。
2. 基板の表面上に所定の液体を滴下すると共に、当該基板を回転させ該液体を遠心力で拡散させることによって、当該基板の表面上に該液体を広げる液体塗布装置において、
   前記基板の裏面を回転可能に支持する回転ステージと、
   前記回転ステージによって支持された前記基板の表面上に前記液体を滴下する吐出ノズルと、
   前記回転ステージによって支持された前記基板から離れた位置に配置された導電部材と、
   前記吐出ノズル内を通る前記液体に静電気を帯びさせる液体帯電手段と、
   前記液体に帯電した電気とは反対型の電圧を前記導電部材に印加する電圧印加手段と、を備えたことを特徴とする液体塗布装置。
3. 前記導電部材は、前記回転ステージに支持された前記基板の側方及び下方を取り囲む金属製のカップであることを特徴とする請求項２に記載の液体塗布装置。
4. 前記回転ステージに支持された前記基板の側方及び下方を取り囲むように配置された絶縁性のカップを備え、
   前記導電部材は前記カップの内側に着脱可能に取り付けられた金属板であることを特徴とする請求項２に記載の液体塗布装置。

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