JP3193314U

JP3193314U - レジスト塗布装置

Info

Publication number: JP3193314U
Application number: JP2014003763U
Authority: JP
Inventors: 哲嗣宮本; 正志榎本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2024-07-15

Abstract

【課題】高い膜厚均一性を有するカラーレジスト膜を基板上に形成することが可能なレジスト塗布装置を提供する。【解決手段】カラーレジスト膜をウエハＷ上に形成するレジスト塗布装置５０は、ウエハＷを水平に保持するスピンチャック５１と、スピンチャック５１を鉛直軸回りに回転させるモータ５２と、ウエハＷにカラーレジスト材を供給する供給ノズル５５と、ウエハＷの上方からウエハＷを覆う天板部材７０とを備え、天板部材７０には、ウエハＷの周縁部上方の気流の速度を増加させるためにウエハＷの周縁部上方位置に複数の気流形成用の開口が形成されている。【選択図】図１

Description

本考案は、カラーレジスト膜を基板上に形成するレジスト塗布装置に関する。

ＣＣＤ（charge-coupled device）やＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサに用いられる、いわゆるオンチップカラーフィルタ（ＯＣＣＦ）は、カラーレジスト液を用いてウエハ上にカラーレジスト膜を形成し、このカラーレジスト膜を所定のフォトマスクを用いて露光し現像することによって製造される。具体的には、カラーレジスト膜の形成、露光、および現像を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のカラーレジスト液をそれぞれ用いて行い、１画素を構成する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の３つの副画素を形成することにより製造される。

カラーフィルタの製造に用いる装置としては、たとえば特許文献１および２に開示されている。

特開平０６−１７４９１１号公報特開平１１−２０２１２１号公報

カラーレジスト液は、溶媒中に顔料が分散された非ニュートン性（チキソトロピー）の液体であり、応力が加わるとその粘度が低下する性質を有している。ウエハ上にカラーレジスト液を供給しウエハを回転すると、ウエハの周辺部付近においては遠心力によってカラーレジスト液に対して比較的大きな応力が働くため、カラーレジスト液の粘度が低くなる。一方、ウエハの中央付近においてはカラーレジスト液には大きな応力は働かないため、カラーレジスト液の粘度は高くなる。このような粘度の差により、形成されるカラーレジスト膜は、ウエハの中央付近で厚く、ウエハの周縁付近で薄いという膜厚分布を有する傾向がある（図４参照。）。

カラーレジスト膜の膜厚分布は、透過率の均一性などのカラーフィルタの光学的特性に大きな影響を与えるため、カラーレジスト膜の膜厚均一性を改善することが望まれている。

本考案は、高い膜厚均一性を有するカラーレジスト膜を基板上に形成することが可能なレジスト塗布装置を提供する。

本考案は、基板にカラーレジスト膜を形成するレジスト塗布装置を提供する。このレジスト塗布装置は基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転駆動部と、基板にカラーレジスト材を供給する供給部材と、基板の上方から基板を覆う天板部材とをそなえ、前記天板部材には、基板の周縁部上方の気流の速度を増加させるために基板の周縁部上方位置に複数の気流形成用の開口が形成されていることを特徴とする。

本考案のレジスト塗布装置の前記気流形成用の開口は、基板の周縁部に向かうにつれて、天板部材の単位面積当たりに形成される開口面積が大きくなるようにしてもよい。またその場合、気流形成用の開口は、基板の周縁部に向かうにつれて、その大きさが大きくなるようにしても、単位面積当たりの個数が多くなるようにしてもよい。

また、さらに前記複数の気流形成用開口の内側に処理液供給用の開口が更に形成されていてもよく、この塗布液供給用の開口は、天板部材の単位面積当たりに形成される開口面積が複数の気流形成用の開口よりも小さくしてもよい。

本考案では、高い膜厚均一性を有するカラーレジスト膜を基板上に形成することが可能となる。

本考案の実施形態によるレジスト塗布装置の側面図である。図１のレジスト塗布装置の平面図である。レジスト塗布装置に用いられる他の形態の天板部材の平面図である。本考案の実施形態にかかるレジスト塗布装置を用いてカラーレジストをウエハＷに塗布した際のウエハ上の膜厚分布を示す図である。レジスト塗布装置に用いられる他の天板部材の平面図である。レジスト塗布装置に用いられる他の天板部材の平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本考案の実施形態による塗布現像システムを説明する。以下の説明において、同一または対応する部品または部材には同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

図１および図２は本考案にかかるレジスト塗布装置５０の側面図及び上面図である。レジスト塗布装置５０は、ウエハＷの裏面中央部を吸引により保持するスピンチャック５１と、スピンチャック５１に結合される回転シャフト５１ａを介してチャック５１を回転するモータ（回転駆動部５２）と、チャック５１に保持されるウエハＷにカラーレジスト液を供給する供給部材としての塗布ノズル５５、凹形状を有し、チャック５１に保持されるウエハＷを取り囲むように設けられるカップ５３とを有している。

図１に示すようにウエハＷを保持して回転させる基板保持部としてのスピンチャック５１が設けられている。スピンチャック５１は、シャフト５１ａに取り付けられている。スピンチャック５１の下方には、このシャフト５１ａを介して例えばモータやシリンダなどを備えた回転駆動部５２が設けられている。この回転駆動部５２により、スピンチャック５１は鉛直軸周りに所定の速度で回転できるようになっている。

スピンチャック５１の下方側には、シャフト５１ａを囲むようにカップベース５６が設けられている。カップベース５６は、スピンチャック５１に保持されたウエハＷの裏面側に落下する液体を受け止め、回収することができる。カップベース５６の外周部には、断面形状が山形、すなわち上方に凸に突出した形状のガイドリング５７が設けられている。このガイドリング５７の外周部は下方側に屈曲して延伸している。

スピンチャック５１、スピンチャック５１に保持されたウエハＷ、及びガイドリング５７の側方には、これらスピンチャック５１、ウエハＷ及びガイドリング５７を囲むようにカップ５３が設けられている。カップ５３は、ウエハＷから飛散又は落下する液体を受け止めることができ、回収することができる。また、カップ５３の底部には、排気機構５４が接続されており、カップ５３内およびカップ５３を介してレジスト塗布装置５０の処理空間内を排気するようになっている。

また、供給部材としての供給ノズル５５は駆動部材が設けられており、チャック５１に保持されるウエハＷ上にカラーレジスト液を供給する場合、ウエハＷの中央の上方へ移動し、図示しない供給管からカラーレジスト液をウエハＷ上に供給する。

また、スピンチャック５１に保持されたウエハＷの上方には天板部材７０が設けられている。天板部材７０は図２に示すようにウエハＷと略同径の円盤形状に形成されており、処理時にはウエハＷの主面（上面）から所定距離（例えば、３〜２０ｍｍ）上方に対向する位置に配置されている。天板部材７０の周縁部には天板部材７０上方の空間と天板部材７０とウエハＷの間の空間とを連通して、気流を通流させるための開口７１が複数形成されている。

また、天板部材７０は図示しない駆動機構を有しており、ウエハＷとは離間した待機位置とウエハＷ上の処理位置との間を移動可能に構成されている。ウエハＷの中心部にカラーレジストを滴下する際には天板部材７０は待機位置で待機している。その後、供給ノズル５５がウエハＷの塗布位置から移動するとともに駆動機構により天板部材７０が処理位置に移動し、ウエハＷを覆う。供給ノズル５５からウエハＷ中心部にカラーレジスト液が滴下された後に、スピンチャック５１に保持されたウエハＷは回転し、ウエハＷ中心部に供給されたカラーレジスト液は遠心力の作用でウエハＷの周縁に向けて拡がる。また、ウエハＷの回転に伴い天板部材７０に形成された開口７１からのウエハＷの周辺部上方からウエハＷ外周部空間に向けた外向きの気流が形成され、ウエハ周辺部上方ではウエハＷの中心部に比してカラーレジスト液の乾燥が促進させることとなり、早く乾燥が進むことになる。その結果図４に示すようにウエハＷ周辺部の膜厚が増加（ウエハ周辺部の膜減りを低減）することができウエハＷ周縁部の膜厚をウエハＷ中心部近傍にチキソトロピー効果により生じた中心部の盛り上がり部の膜厚に近づけることができる。その結果ウエハＷ上に塗布した膜厚の均一性を向上させることができる。

また、天板部材７０は図３に示すようにその中心部またはその近傍にカラーレジスト塗布用の開口７２を有していてもよい。この場合、天板部材を処理位置に配置した状態で供給ノズル５５を塗布用の開口７２の上方に移動させ、塗布用の開口７２を介してカラーレジスト液を供給するようにしてもよい。この場合、中心部のカラーレジスト液の乾燥が促進されないようにできるだけ小さく形成することが好ましい。さらに、天板部材７０の外周部領域における単位面積当たりの開口面積よりも中心領域における単位面積当たりの開口面積が小さくなるように複数の気流形成用の開口７１および塗布液供給用の開口７２の数、大きさ、位置を種々設定することが好ましい。

次に、これまでに参照した図面を参照しながら、レジスト塗布装置５０の動作の一例を説明する。

先ず、塗布液塗布工程において、供給ノズル５５からカラーレジスト液などの塗布液を供給する。この際、供給ノズル５５は、ウエハＷの略中心位置上方から、ウエハＷを所定の回転数（例えば２０００から４０００ｒｐｍ）で回転させながらウエハＷに供給する。その後、ウエハＷの回転数を５０から３００ｒｐｍに低下させるとともに、供給ノズル５５をウエハＷ上から退避すると共に天板部材７０をウエハＷの上方の処理位置に移動させる。なお、天板部材７０に図３で前述した塗布液供給用の開口７２が形成されている場合には、供給ノズル５５から塗布液供給用の開口７２を通してウエハＷに塗布液を供給すればよく、天板部材７０および供給ノズル５５の移動、退避等の動作は必ずしも必要が無い。

続いて、ウエハＷの回転数を１０００〜２０００ｒｐｍに上昇させて、ウエハＷ上にカラーレジスト液を拡げると共に、ウエハＷ全面に拡げられたカラーレジスト液からなる膜を乾燥させる。このカラーレジスト膜を乾燥させる際には、ウエハＷは回転しているので天板部材７０上方の空間から気流が気流形成用の開口７１を介してウエハＷの周辺領域に流れ込み、カップ５３に向けて流れを形成する。その結果、ウエハＷの周縁領域上方にはウエハＷの中心領域と比して大きい流量の気流が形成され、ウエハＷ周縁領域のカラーレジスト膜の乾燥が促進し、膜厚が増大する。

図４は図１、２に示すレジスト塗布装置５０を用いてカラーレジスト液をウエハＷに塗布した際のウエハＷ上の膜厚分布を示したものであるが、図２に示す天板部材７０を用いた場合（▲）、天板部材７０を用いなかった場合（◆）と比較して、中心部（０〜６０mm）の膜厚はほぼ同等であるが、周辺部（６０〜１５０mm）の膜厚が増加し、その結果としてウエハＷ上の膜厚の均一性が増加していることが分かる。この結果からも、本考案にかかる天板部材７０を用いて処理を行うことにより、ウエハＷ外周部のカラーレジスト膜の乾燥を促進させることで外周部の膜厚を増加させることが可能となる。

次に図５を参照しながら、本考案の他の実施形態に係るレジスト塗布装置５０について、図１、図２に示すレジスト塗布装置５０との相違点を中心に説明する。図５は他の実施形態に係る天板部材７０の平面図である。図５に示す天板部材７０は、ウエハＷの周辺部上方に対応する位置に開口７１を有する点では同じであるが、中心部側から大きさの異なる開口が設けられている。開口７１ａは略正方形の開口で、中心部から所定距離離間した同心円状の領域に複数個設けられている。開口７１ｂも略正方形に形成され、上記複数の開口７１ａが形成された領域の外周を覆うように複数形成されている。

また開口７１ｃは略長方形に形成され、上記開口７１ｂの外周部側、すなわち、天板部材７０の最外周領域に設けられている。このように開口７１の大きさを中心部から周縁部に向かうにつれて大きく構成することにより、天板部材７０の中心側領域において天板部材７０の単位面積当たりに形成された開口７１の開口面積の大きさよりも、天板部材７０の周縁側領域において天板部材７０の単位面積当たりに形成された開口７１の開口面積の大きさを大きくしている。その結果として、中心側より外周側の気流の大きさを大きくすることができるため、ウエハＷの中心側に比して外周側の気流が大きくなるようになっており、ウエハＷ外周側のカラーレジスト液の乾燥をより早くすることができ、外周側のカラーレジスト膜厚をより厚くすることができる。

続いて図６を参照しながら、本考案の更に他の実施形態に係るレジスト塗布装置の天板部材について説明する。図６に示すレジスト塗布装置の天板部材７０は、円形の同径の開口７１が複数形成されている。この開口７１は、中心部近傍が疎で、外周部にいくに連れて数が多くなるように設けられている。このように構成することで天板部材７０の中心領域における単位面積当たり開口面積よりも外周領域における単位面積当たりの開口面積を大きくし、中心部領域より外周部領域の気流量を増大させることで、ウエハＷの外周部上の気流の流れを大きくさせることができる。

以上、幾つかの実施形態を参照しながら本考案を説明したが、本考案は上述の実施形態に限定されることなく、添付の実用新案登録請求の範囲に照らして種々に変形および変更することができる。例えば、本考案の天板部材の気流形成用の開口は、正方形等、直方形等の矩形や円形の場合について説明したがこれに限らず、楕円形、中心から周辺に向けて拡広するスリット状または扇型などの種々の形状の開口を用いることができる。また、本願はカラーレジスト液を塗布する塗布装置において説明したが、カラーレジスト以外のチキソトロピーの性質を示す塗布液、例えば合金材料成膜用の塗布液などの流体にも適応可能である。

５０：レジスト塗布装置
５１：チャック（基板保持部）
５１ａ：シャフト
５２：モータ（回転駆動部）
５３：カップ
５４：排気機構
５５：供給ノズル（供給部材）
５６：カップベース
５７：ガイドリング
７０：天板部材
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ：開口（気流形成用の開口）
７２：開口（塗布液供給用の開口）
Ｗ：ウエハ

Claims

カラーレジスト膜を基板上に形成するレジスト塗布装置であって、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転駆動部と、
基板にカラーレジスト材を供給する供給部材と、
基板の上方から基板を覆う天板部材とをそなえ、
前記天板部材には、基板の周縁部上方の気流の速度を増加させるために基板の周縁部上方位置に複数の気流形成用の開口が形成されていることを特徴とするレジスト塗布装置。
前記気流形成用の開口は、基板の周縁部に向かうにつれて、天板部材の単位面積当たりに形成される開口面積が大きくなることを特徴する請求項１に記載のレジスト塗布装置。
前記気流形成用の開口は、基板の周縁部に向かうにつれて、その大きさが大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のレジスト塗布装置。
前記気流形成用の開口は、基板の周縁部に向かうにつれて、天板部材の単位面積当たりに形成される個数が多くなるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のレジスト塗布装置。
前記天板部材は、前記複数の気流形成用開口の内側に塗布液供給用の開口が更に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４に記載のレジスト塗布装置。
前記塗布液供給用の開口は、前記天板部材の単位面積当たりに形成される開口面積が前記複数の気流形成用の開口よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のレジスト塗布装置。