JP2008221124A - Rotary coating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板表面上に供給した塗布液を、基板を回転させることによって、基板表面に分散させて塗布する回転塗布方法に関し、とくに低粘度の塗布液を塗布する回転塗布方法に関する。 The present invention relates to a spin coating method in which a coating solution supplied onto a substrate surface is dispersed and coated on the substrate surface by rotating the substrate, and more particularly to a spin coating method for coating a low viscosity coating solution.
スピンコータ等を用いて、基板表面に塗布液を供給し、その供給した塗布液を高速回転の遠心力で回転塗布する際に、より均一な厚さの塗膜を得るためには、塗布液の供給時に基板表面上に如何にその平面形状が点対称な濡れ領域を形成するかが重要となる。 In order to obtain a coating film with a more uniform thickness when a coating solution is supplied to the substrate surface using a spin coater and the supplied coating solution is spin-coated with a centrifugal force of high-speed rotation, It is important how to form a wet region having a point-symmetric plane shape on the substrate surface during supply.
とくに低粘度で表面張力(凝集力)の小さい塗布液では、基板表面上の広い範囲に安定した平面形状の濡れ領域を形成することは困難であった。 In particular, with a coating solution having a low viscosity and a small surface tension (cohesive force), it has been difficult to form a stable planar wet region in a wide range on the substrate surface.
従来の回転塗布方法の一例として、スピンコータを用いて半導体基板表面上に塗膜を形成し、その含有する不純物を熱拡散させる液状塗布拡散源の回転塗布方法を図4,図5に示す。 As an example of a conventional spin coating method, FIGS. 4 and 5 show a spin coating method of a liquid coating diffusion source that forms a coating film on the surface of a semiconductor substrate using a spin coater and thermally diffuses impurities contained therein.
図4は側断面図であり、図5は半導体基板上の濡れ領域の平面形状およびノズル位置を示す平面図である。 FIG. 4 is a side sectional view, and FIG. 5 is a plan view showing the planar shape and nozzle position of the wet region on the semiconductor substrate.
図4,図5において、1はスピンコータ、2はスピンチャック、3は変速機構、4は回転モータ、5はカップ、6はノズル、7はノズル移動用モータ、8はノズル移動用ガイド、9は塗布液貯蔵部、10は制御部、11は排出口、12は塗布液(液状塗布拡散源)、12a,12bは基板表面上の濡れ領域、Sはスクライブパターン溝、Wは半導体基板である。 4 and 5, 1 is a spin coater, 2 is a spin chuck, 3 is a speed change mechanism, 4 is a rotation motor, 5 is a cup, 6 is a nozzle, 7 is a nozzle moving motor, 8 is a nozzle moving guide, and 9 is A coating solution storage unit, 10 is a control unit, 11 is a discharge port, 12 is a coating solution (liquid coating diffusion source), 12a and 12b are wet regions on the substrate surface, S is a scribe pattern groove, and W is a semiconductor substrate.
このようなスピンコータ1を用いた回転塗布方法は、先ず、ノズル6を静止状態の半導体基板Wの中央上方に配置し、基板表面を十分被覆できる量の塗布液12を基板表面上に滴下し、その後、半導体基板Wを高速回転させ、その遠心力によって塗布液12を基板表面全体に分散させて薄い塗膜を形成する。(例えば、特許文献1参照)
しかしながら、ノズル6から基板中央に、基板表面を十分被覆できる量の塗布液12を一点集中型で滴下供給すると、基板表面上での濡れ広がり面積が小さい間は塗布液12の持つ表面張力(凝集力)により、ほぼ均等に濡れ広がるが、徐々に濡れ広がり面積が増大すると、基板全体の僅かな反りや傾斜の影響力の方が塗布液12の表面張力(凝集力)よりも大きくなり、不特定な方向に偏って濡れ広がり、その結果、図5(a)に示すように、歪んだ平面形状(非点対称)の濡れ領域が形成された。
However, when the
尚、図5(a)では、略円形状の濡れ領域12aを形成する場合を示したが、とくにこれに限らず、図5(b)に示すように、格子状に形成されたスクライブパターン溝Sなどによる毛細管現象に依存して濡れ広がり、略矩形状の濡れ領域12bを形成する場合もある。
FIG. 5A shows the case where the substantially circular
そして、このように歪んだ平面形状の濡れ領域12a,12bの塗布液12を高速回転させ、遠心力で基板表面全体に分散させても、均一な厚さの塗膜を得ることはできなかった。
Further, even when the coating
また、このような濡れ領域の平面形状の歪みの発生は、表面張力(凝集力)の小さい低粘度の塗布液12ほど顕著であった。
In addition, the occurrence of the distortion of the planar shape of the wet region is more remarkable in the low-
また、塗布液12を滴下するノズル6の高さ位置が高いと、滴下した塗布液12中にエアを巻き込みやすく、塗布ムラの原因となった。
Moreover, when the height position of the
尚、特許文献2には、フォトレジストなどの高粘度塗布液の供給方法として、ノズルを基板中央から順次、基板半径方向に断続的移動および断続的塗布液供給を繰り返し、同心円状の多数の濡れ領域を形成する方法が開示されているが、この方法においては、互いに隣り合うリング状濡れ領域が離間して独立しているため、それぞれの濡れ領域の平面形状を安定維持させることが困難であった上、分散後に空気溜りが残存するおそれがあった。 In Patent Document 2, as a method of supplying a high-viscosity coating solution such as a photoresist, the nozzle is moved intermittently in the radial direction of the substrate sequentially from the center of the substrate and intermittent coating solution supply is repeated. Although a method for forming a region is disclosed, in this method, adjacent ring-shaped wet regions are separated and independent, and it is difficult to stably maintain the planar shape of each wet region. In addition, there is a possibility that air pockets remain after dispersion.
本発明の主な課題は、基板表面上に低粘度の塗布液を供給する際に、空気溜りを残存させることなく、平面形状が点対称な濡れ領域を形成でき、その結果、その後の高速回転により、基板表面全体に均一な厚さの塗膜が得られる回転塗布方法を提供することである。 The main problem of the present invention is that when supplying a low-viscosity coating liquid onto the substrate surface, a wet region having a point-symmetric plane shape can be formed without leaving an air pocket, resulting in subsequent high-speed rotation. Thus, it is an object to provide a spin coating method in which a coating film having a uniform thickness is obtained on the entire substrate surface.
本発明の回転塗布方法は、基板の表面上に供給した塗布液を、基板を回転させることによって、表面上に分散させて塗布する回転塗布方法であって、基板の中央位置に塗布液を供給して、第1の濡れ領域を形成する工程と、基板を第2の回転速度で回転させながら、塗布液を第1の濡れ領域の外周縁の外側位置に供給して、第1の濡れ領域と接して取り囲む第2の濡れ領域を形成する工程とを含む回転塗布方法である。 The spin coating method of the present invention is a spin coating method in which the coating liquid supplied on the surface of the substrate is applied by being dispersed on the surface by rotating the substrate, and the coating liquid is supplied to the center position of the substrate. Then, the step of forming the first wetting region, and while rotating the substrate at the second rotation speed, the coating liquid is supplied to the outside position of the outer peripheral edge of the first wetting region, and the first wetting region Forming a second wetted region surrounding and in contact with the substrate.
本発明の回転塗布方法によれば、基板表面上に低粘度の塗布液を供給する際に、空気溜りを残存させることなく、平面形状が点対称な濡れ領域を形成でき、その結果、その後の高速回転により、基板表面全体に均一な厚さの塗膜が得られる。 According to the spin coating method of the present invention, when supplying a low-viscosity coating liquid onto the substrate surface, a wet region having a point-symmetric plane shape can be formed without leaving an air pocket, and as a result, By high-speed rotation, a coating film having a uniform thickness is obtained on the entire substrate surface.
本発明は、基板表面上に低粘度の塗布液を供給する際に、空気溜りを残存させることなく、平面形状が点対称な濡れ領域を形成でき、その結果、その後の高速回転により、基板表面全体に均一な厚さの塗膜を得るという目的を、基板の中央位置に塗布液を供給して、第1の濡れ領域を形成する工程と、基板を第2の回転速度で回転させながら、塗布液を第1の濡れ領域の外周縁の外側位置に供給して、第1の濡れ領域と接して取り囲む第2の濡れ領域を形成する工程とを含むことで実現した。 When supplying a low-viscosity coating liquid onto a substrate surface, the present invention can form a wet region having a point-symmetric plane shape without leaving an air pocket. As a result, the substrate surface is rotated by high-speed rotation thereafter. For the purpose of obtaining a coating film having a uniform thickness on the whole, a step of supplying a coating liquid to the central position of the substrate to form the first wetting region, and while rotating the substrate at the second rotational speed, This is realized by including a step of supplying a coating liquid to a position outside the outer peripheral edge of the first wetting region to form a second wetting region that is in contact with and surrounds the first wetting region.
本発明の回転塗布方法の一例として、スピンコータを用いて半導体基板表面上に塗膜を形成し、その含有する不純物を熱拡散させる液状塗布拡散源の回転塗布方法を図1〜3に示す。図4,5と同一部分には同一符号を付す。 As an example of the spin coating method of the present invention, a spin coating method of a liquid coating diffusion source that forms a coating film on the surface of a semiconductor substrate using a spin coater and thermally diffuses impurities contained therein is shown in FIGS. The same parts as those in FIGS.
図1は側断面図であり、図2は半導体基板上の略円形状の濡れ領域およびノズル位置を示す平面図であり、図3は半導体基板上の略矩形状の濡れ領域およびノズル位置を示す平面図である。 1 is a side sectional view, FIG. 2 is a plan view showing a substantially circular wetting region and nozzle position on a semiconductor substrate, and FIG. 3 shows a substantially rectangular wetting region and nozzle position on the semiconductor substrate. It is a top view.
図1において、1はスピンコータ、2はスピンチャック、3は変速機構、4は回転モータ、5はカップ、6はノズル、7はノズル移動用モータ、8はノズル移動用ガイド、9は塗布液貯蔵部、10は制御部、11は排出口、12は塗布液(液状塗布拡散源)、101aは第1の濡れ領域、101bは第2の濡れ領域、N1は第1の供給工程の半導体基板Wの第1の回転数、N2は第2の供給工程の半導体基板Wの第2の回転数、Wは半導体基板である。 In FIG. 1, 1 is a spin coater, 2 is a spin chuck, 3 is a speed change mechanism, 4 is a rotary motor, 5 is a cup, 6 is a nozzle, 7 is a nozzle moving motor, 8 is a nozzle moving guide, and 9 is a coating solution storage. , 10 is a control unit, 11 is a discharge port, 12 is a coating liquid (liquid coating diffusion source), 101a is a first wetting region, 101b is a second wetting region, and N1 is a semiconductor substrate W in the first supply process. The first rotation speed, N2 is the second rotation speed of the semiconductor substrate W in the second supply step, and W is the semiconductor substrate.
ここで、ノズル6高さHは、ノズル6先端と基板表面との間で塗布液12が連続体となる程度の高さに設定しておく。
Here, the
このようなノズル高さHにしておくと、塗布液12が基板表面上にスムースに供給され、滴下した塗布液12中にエアの巻き込みがなく、塗布ムラになるのを防止でき好適である。
When the nozzle height H is set to such a value, the
そして、先ず、図1(a),図2(a),図3(a)に示すように、第1の供給工程として、ノズル6を基板中央の上方に配置して、所定量の塗布液12を基板表面上に供給して、第1の濡れ領域101aを形成する。図2(a)では第1の濡れ領域101aが略円形状となる場合を示し、図3(a)では第1の濡れ領域101aが略矩形状となる場合を示す。
First, as shown in FIGS. 1 (a), 2 (a), and 3 (a), as a first supply process, a
ここで、塗布液12の供給量は、塗布液12の粘度(例えば、10〜130cp)や基板Wの反り、傾斜、形成パターンなどを考慮して、塗布液12が基板表面上でほぼ均等に濡れ広がり、点対称な平面形状の第1の濡れ領域101a(例えば、円形状の場合;半径=10〜20mm、矩形状の場合;一辺長=20〜40mm)を形成維持できる供給量とする。
Here, the supply amount of the
また、この第1の供給工程は、基板Wを第1の回転数N1で低速回転させながら行う(例えば、N1=10〜50rpm)。 In addition, the first supply process is performed while rotating the substrate W at a first rotation speed N1 at a low speed (for example, N1 = 10 to 50 rpm).
このように半導体基板Wを低速回転させながら塗布液12を供給すると、基板表面上に供給された塗布液12が適度な遠心力fにより基板円周方向に均等に濡れ広がり好適である。
When the
次に、一旦、塗布液12の供給を停止させる。
Next, the supply of the
次に、ノズル6を基板中央位置から第1の濡れ領域101aの外周縁の外側位置まで移動させる。
Next, the
移動後の供給位置としては、基板表面上に供給された塗布液12が濡れ広がって第1塗れ領域と回転により次第に順を追って接触していくような供給位置とする。また、ノズル6はノズル高さHに設定する。
The supply position after the movement is such a supply position that the
ここで、供給位置を第1の濡れ領域101aの外周縁の外側位置とする理由は、供給位置を第1の濡れ領域101aの領域内や外周縁上にすると、第1の濡れ領域101a上に直接、ノズル6からの塗布液12が供給されるため、その衝撃で濡れ領域の変形が発生するからである。
Here, the reason for setting the supply position to be outside the outer peripheral edge of the first
また、供給位置を第1の濡れ領域101aの外周縁の外側位置とすると、より広範囲な濡れ領域が形成できて好適である。
In addition, it is preferable that the supply position is outside the outer peripheral edge of the
そして、図1(b),図2(b),図3(b)に示すように、第2の供給工程として、半導体基板Wを第2の回転数で低速回転(例えば、回転数N2=5〜40rpm)させながら塗布液12を供給することで第1の濡れ領域101aと接して取り囲む第2の濡れ領域101bを形成する。
Then, as shown in FIGS. 1B, 2B, and 3B, as the second supply step, the semiconductor substrate W is rotated at a low speed (for example, the rotational speed N2 = The
尚、このときの半導体基板Wの回転数N2は、第1の濡れ領域101aの塗布液12が遠心力で広がらないようにするため、回転数N2<回転数N1とするのがよい。
The rotation speed N2 of the semiconductor substrate W at this time is preferably set so that the rotation speed N2 <the rotation speed N1 so that the
このように、第1の濡れ領域101aと接するように第2の濡れ領域101bを形成すると両者間に空気溜りを残存させる心配がない。
As described above, when the
また、第2の濡れ領域101bを第1の濡れ領域101aと接触させながら形成して行くため、形成されつつある第2の濡れ領域101bの塗布液12に対して、第1の濡れ領域101aから表面張力(凝集力)による引張力tが作用し、第2の濡れ領域101bが急速に濡れ広がることを抑制でき、安定した平面形状が得られる。
Further, since the second
すなわち、第2の供給工程では、基板表面上に塗布される塗布液12に、一方では、第1の濡れ領域101aからの引張力tが作用し、他方では、低速回転(回転数N2)による遠心力f(引張力tと反対向き)が作用する格好となる。
That is, in the second supply step, the tensile force t from the
このため、これらの力(f,t)の関係を回転数N2などでバランス制御することで点対称な第2の濡れ領域101bが安定形成される。
For this reason, the point-symmetric
次に、第1,第2の濡れ領域101a,101bの形成が完了したら、半導体基板Wを高速回転(例えば、1000rpm以上)させて、第1,第2の濡れ領域101a,101bの塗布液12を遠心力を利用して半導体基板W表面全体に分散させる。
Next, when the formation of the first and second
このようにすると、点対称な平面形状の第1,第2の濡れ領域101a,101bから基板表面全体に塗布液12が均等分散され、均一な厚さの塗膜が得られる。
In this way, the
尚、上記の例では、第1の供給工程では、半導体基板Wを第1の回転数N1で低速回転させながら塗布液12を供給して行うことで説明したが、とくにこれに限るものではなく、静止状態の半導体基板Wに塗布液12を供給して行ってもよく、または、静止状態の半導体基板Wに塗布液12を供給後、半導体基板Wを第1の回転数N1で回転させて行ってもよい。
In the above example, the first supply process has been described by supplying the
また、上記の例では、塗布液12を第1,第2の供給工程に2分割して供給することで説明したが、とくにこれに限定されるものではなく、基板表面上に、さらに広範囲に亘る濡れ領域を確保したい場合は、第3の供給工程として、第2の濡れ領域101bと接して取り囲む第3の濡れ領域を形成する工程を追加してもよく、順次、その外側に最外周の濡れ領域と接して取り囲む濡れ領域を形成して行ってもよいことは言うまでもない。
In the above example, the
本発明は、基板表面上に低粘度の塗布液を供給する際に、空気溜りを残存させることなく、平面形状が点対称な濡れ領域を形成でき、その結果、その後の高速回転により、基板表面全体に均一な厚さの塗膜が得られる回転塗布方法に適用できる。 When supplying a low-viscosity coating liquid onto a substrate surface, the present invention can form a wet region having a point-symmetric plane shape without leaving an air pocket. As a result, the substrate surface is rotated by high-speed rotation thereafter. The present invention can be applied to a spin coating method in which a coating film having a uniform thickness can be obtained as a whole.
1 スピンコータ
2 スピンチャック
3 変速機構
4 回転モータ
5 カップ
6 ノズル
7 ノズル移動用モータ
8 ノズル移動用ガイド
9 塗布液貯蔵部
10 制御部
11 排出口
12 塗布液(液状塗布拡散源)
12a,12b 濡れ領域
101a 第1の濡れ領域
101b 第2の濡れ領域
N1 第1の供給工程の半導体基板Wの回転数
N2 第2の供給工程の半導体基板Wの回転数
S スクライブパターン溝
W 半導体基板
DESCRIPTION OF
7
12a,
Claims (8)
前記基板の中央位置に前記塗布液を供給して、第1の濡れ領域を形成する工程と、
前記基板を第2の回転速度で回転させながら、前記塗布液を前記第1の濡れ領域の外周縁の外側位置に供給して、前記第1の濡れ領域と接して取り囲む第2の濡れ領域を形成する工程とを含む回転塗布方法。 A spin coating method in which the coating liquid supplied on the surface of the substrate is dispersed and coated on the surface by rotating the substrate,
Supplying the coating liquid to a central position of the substrate to form a first wetting region;
While rotating the substrate at a second rotational speed, the coating liquid is supplied to an outer peripheral position of the first wetting region to surround a second wetting region that is in contact with and surrounds the first wetting region. A spin coating method including a forming step.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007062761A JP2008221124A (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Rotary coating method |
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JP2007062761A JP2008221124A (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Rotary coating method |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010125351A (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Disco Abrasive Syst Ltd | Method of applying protective film, and apparatus of applying protective film |
JP5931230B1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-06-08 | 東京エレクトロン株式会社 | Liquid processing method, liquid processing apparatus, and recording medium. |
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2007
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