JP2895671B2 - 塗布方法および塗布装置 - Google Patents

塗布方法および塗布装置

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JP2895671B2
JP2895671B2 JP4003038A JP303892A JP2895671B2 JP 2895671 B2 JP2895671 B2 JP 2895671B2 JP 4003038 A JP4003038 A JP 4003038A JP 303892 A JP303892 A JP 303892A JP 2895671 B2 JP2895671 B2 JP 2895671B2
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coating
mist
coating liquid
chamber
coated
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武彦 折居
勝弥 奥村
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Toshiba Corp
Tokyo Electron Ltd
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Toshiba Corp
Tokyo Electron Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/0012Apparatus for achieving spraying before discharge from the apparatus

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  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塗布方法および塗布装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、被塗布物例えば半導体ウエハ
等にフォトレジスト液等を塗布する装置として、例え
ば、半導体ウエハの塗布面にシャワーノズルからフォト
レジスト液を供給する装置、あるいは、半導体ウエハの
塗布面ほぼ中央にノズルからフォトレジスト液を滴下
し、この後半導体ウエハを高速回転させて遠心力により
フォトレジスト液を塗布面全面に均一に拡散させる装置
等が知られている。なお、これらの装置は、例えば、特
開昭61-4576 号公報、特開昭60-144735 号公報、特開昭
62-119922 号公報、特開昭63-299117 公報、特開昭60-8
5524号公報、特公昭63-29406号公報、等に開示されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年半導体
デバイスは急速に高集積化されており、これに従って半
導体デバイスの回路パターンは益々微細化される傾向に
ある。このため、半導体ウエハに対するフォトレジスト
液等の塗布においては、より薄く(例えば膜厚1〜2μ
m)、より均一にフォトレジスト液塗布することが必要
とされている。
【0004】しかしながら、従来の塗布装置のうち、シ
ャワーノズルからフォトレジスト液を半導体ウエハ面に
供給する装置では、シャワーノズルから噴出するフォト
レジスト液の液滴の径が、例えば10μm程度と大きなも
のがあり、また不均一であるので、上述したような薄い
膜厚で均一にフォトレジスト液を塗布することができな
いという問題がある。
【0005】また、半導体ウエハを高速回転させて遠心
力によりフォトレジスト液を塗布面に拡散させる装置で
は、塗布面に段差等があった場合、特に強い遠心力が作
用する周縁部において、段差の内側と外側で塗布状態が
不均一になるという問題があった。
【0006】さらに、塗布面に塗布されることなく無駄
に消費されるフォトレジスト液の量が多く、フォトレジ
スト液の消費量が増大するという問題もあった。
【0007】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、塗布液を薄い膜厚であっても均一に塗布
することができるとともに、無駄に消費される塗布液を
削減して塗布液消費量の低減を図ることのできる塗布方
法および塗布装置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の塗布
方法は、ミスト発生部において塗布液から微粒子状の塗
布液ミストを発生させる工程と、キャリアガスの流れに
よって、前記ミスト発生部から、被塗布物が配置された
塗布部に前記塗布液ミストを選択的に搬送し、前記塗布
部において、前記被塗布物の上部から前記被塗布物に向
けて一旦下方に向かい、この後前記被塗布物の周囲から
上方に向かう前記キャリアガスの流れを形成して、前記
塗布液ミストを前記被塗布物に堆積させる工程とを具備
したことを特徴とする。
【0009】また、請求項2の発明は、ミスト発生部に
おいて、塗布液をスプレイ状に噴出させて微粒子状の塗
布液ミストを発生させることを特徴とする。また、請求
項3の発明は、ミスト発生部において、超音波発振子に
より塗布液から微粒子状の塗布液ミストを発生させるこ
とを特徴とする。また、請求項4の発明は、塗布液から
微粒子状の塗布液ミストを発生させるミスト発生室と、
被塗布物が配置される塗布室と、キャリアガスの流れに
よって、前記ミスト発生室から前記塗布室に、前記塗布
液ミストを選択的に搬送し、前記塗布室内において、前
記被塗布物の上部から前記被塗布物に向けて一旦下方に
向かい、この後前記被塗布物の周囲から上方に向かう前
記キャリアガスの流れを形成して、前記塗布液ミストを
前記被塗布物に堆積させる機構とを具備したことを特徴
とする。また、請求項5の発明は、塗布液から微粒子状
の塗布液ミストを発生させるミスト発生室と、被塗布物
が配置される塗布室と、前記塗布室内に設けられ前記被
塗布物の周囲および下部を囲むカップと、前記被塗布物
の上部に設けられたミスト供給部と、前記塗布室内を排
気する排気機構と、前記被塗布物を回転させる回転機構
とを具備し、前記回転機構により前記被塗布物を回転さ
せつつ前記排気機構により前記塗布室内を排気し、前記
ミスト発生室から前記塗布室に前記塗布液ミストを搬送
するとともに、前記ミスト供給部から前記被塗布物に向
けて一旦下方に向かい、この後前記カップ内壁に沿って
上方に向かう前記キャリアガスの流れを形成して、前記
塗布液ミストを前記被塗布物に堆積させるよう構成され
たことを特徴とする。また、請求項6の発明は、ミスト
発生部において塗布液から微粒子状の塗布液ミストを発
生させる工程と、被塗布物を回転させつつ当該被塗布物
か配置された塗布室内を排気し、前記ミスト発生部か
ら、前記塗布室に前記塗布液ミストを搬送し、前記塗布
室内において、前記被塗布物の上部から前記被塗布物に
向けて一旦下方に向かい、この後前記被塗布物の周囲か
ら上方に向かう前記キャリアガスの流れを形成して、前
記塗布液ミストを前記被塗布物に堆積させる工程とを具
備したことを特徴とする。
【0010】
【作用】上記構成の本発明の塗布方法および塗布装置で
は、ミスト発生室等において、例えば塗布液を噴霧した
り、超音波発振子を用いる等して微粒子状の塗布液ミス
トを発生させる。
【0011】そして、この塗布液ミストをキャリアガ
ス、例えば窒素ガスの流れによって被塗布物を配置した
塗布室等に搬送し、被塗布物上に堆積させる。この時、
キャリアガスの流速等を制御、すなわち、例えば一定粒
径以上の塗布液ミストが搬送されないようキャリアガス
の流速等を制御することにより、塗布液ミストを選択的
に搬送する。
【0012】これにより、例えば一定粒径以下の微細な
塗布液ミストのみを半導体ウエハ等の被塗布物上に堆積
させることができ、薄い膜厚であっても均一に塗布液を
塗布することができる。また、従来に較べて無駄に消費
される塗布液を削減することができ、塗布液消費量の低
減も図ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を半導体ウエハに対するフォト
レジスト液の塗布に適用した実施例を、図面を参照して
説明する。
【0014】図1に示すように、塗布装置1は、容器
状、例えば直径および高さが十数センチ乃至数十センチ
程度の円筒容器状に形成されたミスト発生室2を備えて
いる。このミスト発生室2内には、フォトレジスト液を
噴霧してフォトレジスト液のミストを発生させるための
ノズル3が設けられており、このノズル3は図示しない
フォトレジスト液圧送用ポンプを介して、フォトレジス
ト液ボトル等に接続されている。また、このミスト発生
室2には、キャリアガス例えば窒素ガスを供給するため
の窒素ガス供給配管4と、フォトレジスト液のミストを
搬送するためのミスト搬送配管5が接続されており、ミ
スト発生室2の底部には、ドレン弁(図示せず)を備え
たドレン配管6が接続されている。このドレン配管6
は、ミスト発生室2内に溜まったフォトレジスト液を排
出するためのものであるが、可能であれば、このミスト
発生室2内に溜まったフォトレジスト液を再循環して使
用することもできる。
【0015】また、上記ミスト発生室2の側方には、塗
布室7が設けられている。この塗布室7は被塗布物(こ
の場合半導体ウエハ8)の大きさに応じて例えば円筒容
器状に形成されており、その内部には、半導体ウエハ8
を支持するためのウエハ支持台9が設けられている。ま
た、ウエハ支持台9の上部にはミスト搬送配管5に接続
された円錐状のミスト供給部10が設けられており、ウ
エハ支持台9のまわりには、ウエハ支持台9の周囲およ
び下部を囲むようにカップ11が設けられている。さら
に、ミスト発生室2の下部には、環状に配列された複数
の排気配管12が設けられている。
【0016】上記構成の塗布装置1では、まず、塗布室
7のウエハ支持台9上に、フォトレジスト液の塗布を行
う半導体ウエハ8を配置する。そして、フォトレジスト
液を圧送することにより、ノズル3からミスト発生室2
内にフォトレジスト液を噴霧し、フォトレジスト液のミ
ストを発生させる。これとともに、窒素ガス供給配管4
からキャリアガスである窒素ガスを所定流量で供給する
とともに、塗布室7の排気配管12から所定の排気圧で
排気を行う。
【0017】すると、ミスト発生室2内で発生したフォ
トレジスト液のミストが、図中矢印で示すような窒素ガ
スの流れによって搬送され、半導体ウエハ8の上に堆積
し、半導体ウエハ8上にフォトレジストの薄膜が形成さ
れる。この時、ミスト発生室2内では、広範囲な粒径
(例えば0.1 〜数十μm)のミストが発生するが、窒素
ガスの流量および流速を調節することにより、粒径の大
きなミストはミスト発生室2内に落下し、粒径の小さな
ミストのみが塗布室7に搬送されるように設定すること
ができる。なお、この時の窒素ガスの流量等の条件は、
フォトレジスト液の種類、ミスト発生室2の形状、大き
さ等によって異なるので適宜選択する必要がある。
【0018】本発明者等が、搬送されるフォトレジスト
液のミストの粒径が0.8 μm以下程度となるように設定
して、実際に段差のある6 インチ径の半導体ウエハ8に
フォトレジスト液の塗布を行ったところ、膜厚1 〜2 μ
mの均一なフォトレジスト膜を形成することができた。
また、塗布に必要なフォトレジスト液の量も、例えば半
導体ウエハ8を高速回転させる従来のスピンナーの場合
に較べて大幅に削減することができた。なお、この時、
半導体ウエハ8は静止した状態であり、全く回転させな
かったが、非常に低速で半導体ウエハ8を回転させても
よい。
【0019】また、ウエハ支持台9の周囲および下部を
囲むようにカップ11が設けられているので、塗布室7
内の窒素ガスの流れは、ミスト供給部10から一旦下方
に向かい、この後カップ11内壁に沿って上方に向かう
が、このようなカップ11を設けると、カップ11を設
けずに直接下方へ排気する場合に較べてより均一な塗布
を行うことができた。
【0020】図2は、他の実施例の塗布装置1aの構成
を示すもので、図1に示した装置と同一部分には、同一
符号が付してある。
【0021】この実施例では、ミスト発生室2内に超音
波発振子20が設けられており、この超音波発振子20
が浸漬されるようにフォトレジスト液21が貯溜されて
いる。そして、フォトレジスト液21中で超音波発振子
20を作動させることにより、フォトレジスト液21の
ミストを発生させる。このように、フォトレジスト液を
噴霧するのではなく、超音波発振子20を用いてミスト
を発生させても、前述した実施例と同様な効果を得るこ
とができる。
【0022】なお、これらの実施例では、半導体ウエハ
にフォトレジスト液を塗布する場合について説明した
が、他の塗布液および被塗布物にも同様にして適用する
ことができる。また、上述した実施例では、半導体ウエ
ハ8に一枚、一枚フォトレジスト液を塗布するいわゆる
枚葉式の処理の場合について説明したが、複数枚の半導
体ウエハ8等に、同時にフォトレジスト液を塗布するい
わゆるバッチ式の処理の場合でも同様にして適用するこ
とができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗布方法
および塗布装置によれば、塗布液を薄い膜厚であっても
均一に塗布することができるとともに、無駄に消費され
る塗布液を削減して塗布液消費量の低減を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の塗布装置の概略構成を示す
図である。
【図2】本発明の他の実施例の塗布装置の概略構成を示
す図である。
【符号の説明】
1 塗布装置 2 ミスト発生室 3 ノズル 4 窒素ガス供給配管 5 ミスト搬送配管 6 ドレン配管 7 塗布室 8 半導体ウエハ 9 ウエハ支持台 10 ミスト供給部 11 カップ 12 排気配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−215931(JP,A) 特開 平3−258376(JP,A) 実開 昭55−28456(JP,U) 特公 昭55−28470(JP,B2) 特公 昭49−44942(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B05B 15/00,15/12 B05B 13/00 - 13/04 B05D 1/02 - 1/06 B05D 1/40 G03F 7/16 502 H01L 21/027

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ミスト発生部において塗布液から微粒子
    状の塗布液ミストを発生させる工程と、 キャリアガスの流れによって、前記ミスト発生部から、
    被塗布物が配置された塗布部に前記塗布液ミストを選択
    的に搬送し、前記塗布部において、前記被塗布物の上部
    から前記被塗布物に向けて一旦下方に向かい、この後前
    記被塗布物の周囲から上方に向かう前記キャリアガスの
    流れを形成して、前記塗布液ミストを前記被塗布物に堆
    積させる工程とを具備したことを特徴とする塗布方法。
  2. 【請求項2】 ミスト発生部において、塗布液をスプレ
    イ状に噴出させて微粒子状の塗布液ミストを発生させる
    ことを特徴とする請求項1記載の塗布方法。
  3. 【請求項3】 ミスト発生部において、超音波発振子に
    より塗布液から微粒子状の塗布液ミストを発生させるこ
    とを特徴とする請求項1記載の塗布方法。
  4. 【請求項4】 塗布液から微粒子状の塗布液ミストを発
    生させるミスト発生室と、 被塗布物が配置される塗布室と、 キャリアガスの流れによって、前記ミスト発生室から前
    記塗布室に、前記塗布液ミストを選択的に搬送し、前記
    塗布室内において、前記被塗布物の上部から前記被塗布
    物に向けて一旦下方に向かい、この後前記被塗布物の周
    囲から上方に向かう前記キャリアガスの流れを形成し
    て、前記塗布液ミストを前記被塗布物に堆積させる機構
    とを具備したことを特徴とする塗布装置。
  5. 【請求項5】 塗布液から微粒子状の塗布液ミストを発
    生させるミスト発生室と、 被塗布物が配置される塗布室と、 前記塗布室内に設けられ前記被塗布物の周囲および下部
    を囲むカップと、 前記被塗布物の上部に設けられたミスト供給部と、 前記塗布室内を排気する排気機構と、 前記被塗布物を回転させる回転機構とを具備し、 前記回転機構により前記被塗布物を回転させつつ前記排
    気機構により前記塗布室内を排気し、前記ミスト発生室
    から前記塗布室に前記塗布液ミストを搬送するととも
    に、前記ミスト供給部から前記被塗布物に向けて一旦下
    方に向かい、この後前記カップ内壁に沿って上方に向か
    う前記キャリアガスの流れを形成して、前記塗布液ミス
    トを前記被塗布物に堆積させるよう構成されたことを特
    徴とする塗布装置。
  6. 【請求項6】 ミスト発生部において塗布液から微粒子
    状の塗布液ミストを発生させる工程と、 被塗布物を回転させつつ当該被塗布物か配置された塗布
    室内を排気し、前記ミスト発生部から、前記塗布室に前
    記塗布液ミストを搬送し、前記塗布室内において、前記
    被塗布物の上部から前記被塗布物に向けて一旦下方に向
    かい、この後前記被塗布物の周囲から上方に向かう前記
    キャリアガスの流れを形成して、前記塗布液ミストを前
    記被塗布物に堆積させる工程とを具備したことを特徴と
    する塗布方法。
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