JP3315608B2 - 塗布液塗布方法 - Google Patents
塗布液塗布方法Info
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Description
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板など(以下、単に基板と称す
る)に対して、SOG(Spin On Glass,シリカ系被膜形成材
とも呼ばれる) 液、フォトレジスト液、ポリイミド樹脂
などの塗布液を塗布する塗布液塗布方法に係り、特に基
板の表面に塗布液を供給して所望膜厚の塗布被膜を形成
する技術に関する。
図7を参照して説明する。図7は、回転式基板塗布装置
の要部を示す図である。この装置は、基板Wをほぼ水平
姿勢で吸着支持して回転させる吸引式スピンチャック1
0と、そのほぼ回転中心の上方に、塗布液であるフォト
レジスト液Rを基板Wの表面に供給するための吐出ノズ
ル30とを備えている。
来例に係るフォトレジスト液塗布方法では、例えば、図
8のタイムチャートに示すように回転数制御を行って基
板Wの表面に所望膜厚のフォトレジスト被膜を形成する
ようになっている。
0を図示しないモータによって回転駆動して、基板Wを
所定の回転数R1(例えば900rpm)で回転させ
る。その回転が安定した時点tS で、吐出ノズル30か
らほぼ一定の流量でフォトレジスト液Rを吐出させ始
め、基板Wの回転中心付近にフォトレジスト液Rを供給
し続ける。そしてフォトレジスト液Rの供給開始時点t
S から所定時間が経過した時点tE でフォトレジスト液
Rの供給を停止する。なお、この供給停止時点tEで、
フォトレジスト液Rにより基板Wのほぼ表面全体が覆わ
れるようにフォトレジスト液Rの供給量などが設定され
る。その後、吸引式スピンチャック10の回転数を、現
在の回転数R1よりも高い回転数R2(例えば3,00
0rpm)に上げて所定時間これを保持することによ
り、基板Wの表面に供給された余剰のフォトレジスト液
Rを振り切り、基板Wの表面に所望する膜厚のフォトレ
ジスト被膜を形成するようになっている。フォトレジス
ト被膜の膜厚を調整するには、図8中に点線で示すよう
に、主として回転数R2を低くして厚い膜厚の被膜を形
成したり、回転数R2を高くして薄い膜厚の被膜を形成
するようになっている。なお、このように基板Wを回転
させた状態でフォトレジスト液Rの供給を開始し、その
状態で供給を停止するフォトレジスト液の供給方法を
『ダイナミック法』と呼ぶことにする。
る供給方法の他、図8中に括弧書きで示すように、基板
Wを静止させた状態の(tS )時点でフォトレジスト液
を供給開始し、基板Wを回転させた後にその供給を停止
するフォトレジスト液の供給方法を採る場合もある。な
お、このような供給方法は、基板Wを静止させた状態で
フォトレジスト液の供給を開始し、その状態でフォトレ
ジスト液の供給を停止する供給方法(以下、これをスタ
ティック法と呼ぶ)と上述したダイナミック法とを組み
合わせたような供給方法であることから、本明細書中で
はこの供給方法を『スタミック法』と呼ぶことにする。
たような従来例に係るフォトレジスト液塗布方法には次
のような問題点がある。なお、以下、『ダイナミック
法』による供給方法を例に説明するが『スタミック法』
であっても同様の問題点がある。図8中のtS 時点でフ
ォトレジスト液Rを供給開始した時点では、基板Wの中
心付近に供給されたフォトレジスト液Rが平面視ほぼ円
形状を保ったまま、回転数R1の遠心力により同心円状
にその径を拡大してゆく。しかしながら、その後、基板
Wの回転中心付近に供給されたフォトレジスト液Rが半
径方向に均等に拡がらず、図9に示すように、基板Wの
回転中心付近に存在するフォトレジスト液Rの円形状の
塊Ra (以下、これをコアRa と称する)から、基板W
の周縁部に向かって多数の細長いフォトレジスト液Rの
流れRb (以下、これをヒゲRb と称する)が延び始め
る。
液Rが供給されると、まずヒゲRbが延びて基板Wの周
縁部に到達する。なおもフォトレジスト液Rが供給され
ると、コアRa の径が拡大するとともに、各ヒゲRb の
各々の幅が拡大して多数のヒゲRb 同士の間の未塗布領
域がフォトレジスト液Rにより埋められてゆき、ついに
は基板Wの表面全体がフォトレジスト液Rによって覆わ
れる。
トレジスト液Rの挙動により基板Wの表面全体が覆われ
るが、そのときヒゲRb が基板Wの周縁部に到達する
と、それ以降、基板W上のフォトレジスト液Rの多くは
ヒゲRb を通して基板Wの周辺に放出・飛散することに
なる。そのため、基板Wの表面全体をフォトレジスト液
Rで覆うためには、ヒゲRb を通して周囲に飛散するフ
ォトレジスト液Rの量を予め見込んでおき、その分多め
にフォトレジスト液Rを供給しなければならない。これ
はフォトレジスト液Rの供給量が少ないと、各ヒゲRb
間の未塗布領域がフォトレジスト液Rにより埋まらない
ので、基板Wの回転数を回転数R2に切り換えても、膜
厚均一性が良好なフォトレジスト被膜を形成することが
できないからである。
塗布方法によれば、基板W上に均一な膜厚のフォトレジ
スト被膜を形成するためには多量のフォトレジスト液R
を供給しなければならないので、極めてフォトレジスト
液Rの利用効率が悪いという問題点がある。フォトレジ
スト液は、半導体デバイスの製造工程で使用される現像
液やリンス液などの処理液に比較して非常に高価である
ので、フォトレジスト液の飛散量を抑えてフォトレジス
ト液の利用効率を高めることは半導体デバイスなどの製
造コストを低減する上で非常に重要な課題である。
程で使用される半導体ウエハが、大口径化する動きがあ
りフォトレジスト液の使用量をできるだけ抑えつつも、
良好な膜厚均一性を有するフォトレジスト被膜を形成す
るという技術的課題の達成は急務になっている。例え
ば、最近では、8インチ(約200mm)径の基板より
も更に大口径の300mm径の基板を採用しようとする
動きがあるが、このような大口径の基板を処理する場合
には上記の問題に加えて次のような問題が生じる。
如く回転数を制御して300mm径などの大口径基板を
処理すると、その表面に形成されるフォトレジスト被膜
の膜厚均一性が大幅に低下するという問題が生じる。基
板Wを回転駆動してフォトレジスト被膜を形成する際に
は、基板Wの径が大きくなったことにより周縁部の乱流
が顕著に発生し、そのため基板Wの中心部から周縁部に
フォトレジスト液が拡がってゆく際に生じる溶媒の不均
一な揮発が膜厚均一性を大幅に低下させる主たる要因で
あると考えられている。
を確保するためには、基板Wの回転数を小さくせざるを
得ない。例えば、上記の例で説明すると、回転数R1を
従来の900rpmから700rpmに、上記の回転数
R2を従来の3,000rpmから1,500rpmに
小さくする。このように回転数R1,R2を小さくする
と、乱流を抑制できるので膜厚均一性を良好にすること
が可能である一方、当然のことながら回転駆動により振
り切られるフォトレジスト液の量が少なくなるので、形
成されるフォトレジスト被膜の膜厚が厚くなり、所望膜
厚のフォトレジスト被膜、特に薄い被膜を形成すること
が困難になっている。
する膜厚のフォトレジスト被膜を得るために、所望膜厚
に応じてフォトレジスト液の粘度を調整することが提案
されている(例えば、0.1cp単位で調整する)。つ
まり、低粘度のフォトレジスト液を供給することで、膜
厚の薄い被膜をも形成できるようにするのである。しか
しながら、このような手法で調整可能な膜厚の範囲には
限度があるので、やはり回転数R1,R2の大きさを変
えて膜厚を調整する必要があるが、上述したように大口
径の基板には乱流に起因する膜厚不均一の問題があるの
で、従来可能であった範囲にわたって回転数R1,R2
を大きく調整することができず、その結果、膜厚均一性
を良好に保ちつつフォトレジスト被膜の膜厚を調整可能
な範囲が狭くなるという問題がある。
ト液の粘度を変えることによって膜厚を調整する手法を
実現するためには、所望膜厚に応じた量の溶媒を一定粘
度のフォトレジスト液に混合するための溶媒混合機構が
必要なこと、あるいは種々の粘度のフォトレジスト液を
予め用意しておき、膜厚に応じて供給するフォトレジス
ト液を切り換えるフォトレジスト液切換機構が必要にな
っていずれにしても装置およびその制御が極めて複雑化
する等の問題があるので、大口径基板を処理するための
現実的な方法であるとは言い難い。
たものであって、回転数制御を工夫することによって塗
布液の利用効率を向上させるとともに、塗布液供給後の
高速回転時間を調整することによって、大口径の基板で
あっても膜厚均一性を良好に保ちつつも膜厚調整可能な
範囲を広くすることができる塗布液塗布方法を提供する
ことを目的とする。
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項1に記載の塗布液塗布方法は、基板に塗布液
を供給して所望膜厚の塗布被膜を形成する塗布液塗布方
法であって、(a)基板を静止させた状態若しくは供給
回転数で低速回転させた状態で前記基板の表面中心付近
に塗布液の供給を開始する過程と、(b)供給された塗
布液が供給回転数によって拡がって前記基板の表面全体
を覆う前に、前記基板の回転数を供給回転数よりも高い
目標回転数に上げてゆく過程と、(c)前記基板への塗
布液の供給を停止する過程と、(d)前記基板を目標回
転数より低い被膜形成回転数で回転させて塗布被膜を形
成する過程とをその順で実施し、基板を目標回転数で高
速回転させる時間を調整して、前記塗布被膜の膜厚を調
整するようにしたことを特徴とするものである。
は、請求項1に記載の塗布液塗布方法において、前記基
板を供給回転数で低速回転させた状態で塗布液の供給を
開始し、前記基板の回転数が目標回転数に到達した後で
塗布液の供給を停止するとともに、この供給停止時点を
基準として基板を目標回転数で高速回転させる時間を調
整することを特徴とするものである。
は、請求項1に記載の塗布液塗布方法において、前記基
板を静止させた状態で塗布液の供給を開始し、前記基板
の回転数が目標回転数に到達した後で塗布液の供給を停
止するとともに、この供給停止時点を基準として目標回
転数で基板を高速回転させる時間を調整することを特徴
とするものである。
る。基板を静止させた状態若しくは供給回転数で低速回
転させた状態で基板の表面中心付近に塗布液の供給を開
始(過程(a))した後、供給された塗布液は供給回転
数によって拡散して基板の中心部から周縁部に向かって
拡がってゆく。その過程において、基板の中心付近にあ
る塗布液の円形状の塊(コア)から多数の細長い塗布液
の流れ(ヒゲ)が発生して、基板の周縁部に向かって延
び始める。このヒゲが基板の周縁部に到達すると、これ
らを通してコアから塗布液が飛散するため塗布液が浪費
されることになる。そこで、塗布液が基板の表面全体を
覆う前に、基板の回転数を低速の供給回転数から高速の
目標回転数へと上げて加速してゆく(過程(b))。す
ると、図3の模式図に示すように、基板の中心付近にあ
るコアRa から周縁部に向かって直線的に伸長してゆく
はずのヒゲRb (図中の二点鎖線)に慣性力を与えるこ
とができる。したがって、遠心力と慣性力との合力によ
ってヒゲRb は周方向に曲げられるようにその幅が拡大
するとともに、遠心力によってその先端部が周縁部に向
かって伸長してコアRa の径も拡大する(図中の点
線)。しがたって、各ヒゲRb 間の未塗布領域が急速に
狭まり、塗布液が基板の表面全体を覆うまでの被覆所要
時間を短縮することができ、各ヒゲRbを通して飛散す
る塗布液の量を少なくすることができる。
転数へ基板の回転数を上げ始めた後に、塗布液の供給を
停止し(過程(c))、基板を被膜形成回転数で所定時
間回転させることによって基板の表面全体に塗り拡げら
れた塗布液を乾燥させて塗布被膜を形成する(過程
(d))。その過程において、目標回転数によって基板
を高速回転させ続けると、暫くして膜厚不均一の要因で
ある乱流が生じ始めるが、その時点では既に基板のほぼ
表面全体に塗布液が塗り拡げられているので、基板の中
心付近から周縁部に向かって拡がってゆく塗布液は乱流
による影響をほとんど受けることがなく、それに含まれ
ている溶媒が基板の面内においてほぼ均一に揮発する。
にわたって均一に塗り拡げられてゆく。さらに継続して
基板を目標回転数で高速回転させて、その表面全体に塗
布液を完全に塗り拡げるとともに余剰の塗布液を振り切
る。このとき目標回転数を調整することなく目標回転数
による回転駆動時間を調整すると振り切られる塗布液の
量を調整することができるので、基板の表面全体を覆っ
ている塗布液の厚みを調整することができる。
給回転数で基板を回転させつつ塗布液の供給を開始し、
基板の回転数が目標回転数に到達した後に塗布液の供給
を停止する塗布液の供給方法(ダイナミック法)であっ
ても、飛散する塗布液の量を少なくすることができると
ともに、乱流の影響を受けることなく塗布液を基板の表
面全体に塗り拡げることができる。また、塗布液の供給
停止時点を基準にして基板を目標回転数で高速回転させ
る時間を調整することにより、基板の表面全体を覆って
いる塗布液の厚みを調整することができる。
板を静止させた状態で塗布液の供給を開始し、基板の回
転数が目標回転数に達した後に塗布液の供給を停止する
塗布液の供給方法(スタミック法)であっても、飛散す
る塗布液の量を少なくすることができるとともに、乱流
の影響を受けることなく塗布液を基板の表面全体に塗り
拡げることができる。また、塗布液の供給停止時点を基
準にして基板を目標回転数で高速回転させる時間を調整
することにより、基板の表面全体を覆っている塗布液の
厚みを調整することができる。
実施例を説明する。図1は、本発明に係る塗布液塗布方
法を適用した回転式基板塗布装置を示す縦断面図であ
る。
あって、基板Wをほぼ水平姿勢で吸着支持するものであ
る。この吸引式スピンチャック10は、中空の回転軸1
1を介してモータ12によって回転駆動される。吸引式
スピンチャック10の周囲にには、塗布液であるフォト
レジスト液などの飛散を防止するための飛散防止カップ
13が配備されている。また、図示しない搬送手段が未
処理の基板Wを吸引式スピンチャック10に載置した
り、吸引式スピンチャック10から処理済みの基板Wを
受け取る際には、図示しない昇降手段が回転軸11と飛
散防止カップ13とを相対昇降させることによって、吸
引式スピンチャック10を飛散防止カップ13の上方へ
と移動させる(図中の二点鎖線)。
円形整流板15と、下カップ17等から構成されてい
る。上カップ14は、上部に開口部14aと、基板Wの
回転によるフォトレジスト液などの飛沫を下方に案内す
る傾斜面14bとを有する。
して基板Wの周縁に沿って流下する気流を下カップ17
に整流して案内するとともに、上カップ14の傾斜面1
4bによって下方に案内されたフォトレジスト液などの
飛沫をこの気流に乗せて下カップ17に案内する。
配設されている。この排液口17aは、排液タンク17
bに接続されており、回転振り切り後のフォトレジスト
液などを回収するようになっている。下カップ17の底
部には、さらにカップ排気口17cが配設されている。
このカップ排液口17cは、排気ポンプ17dに接続さ
れており、飛散防止カップ13内に滞留する霧状のフォ
トレジスト液などを空気とともに吸引して排気するよう
になっている。
に回り込んだフォトレジスト液や付着したミストを除去
するための洗浄液を基板Wの裏面に向けて吐出するため
のバックリンスノズル20が配設されている。このバッ
クリンスノズル20には、管継手18と供給配管18a
を介して洗浄液供給部18bから洗浄液が供給されるよ
うになっている。
aの上方であって、基板Wのほぼ回転中心の上方には、
フォトレジスト液を吐出する吐出ノズル30が配備され
ている。また、吐出ノズル30へフォトレジスト液を所
定量だけ供給する図示しない塗布液供給手段と、スピン
チャック10と飛散防止カップ13とを相対昇降する図
示しない昇降手段と、モータ12とは、制御部50によ
って制御されるように構成されている。なお、制御部5
0は、メモリ51に格納された、後述するタイムチャー
トに応じた処理プログラムによって上記各部の制御を行
うようになっている。
に適用された本発明方法に基づく回転数制御の一例を図
2のタイムチャートを参照して説明する。なお、以下の
タイムチャートでは省略しているが、上記バックリンス
ノズル20から洗浄液を吐出して、基板Wの裏面に付着
したフォトレジスト液やそのミストを洗浄除去するよう
に命令を付加しておくことが好ましい。また、このタイ
ムチャートは、基板Wを回転させつつフォトレジスト液
の供給を開始し、基板Wが回転している状態でその供給
を停止する供給方法(『ダイナミック法』)を採用した
ものである。
を吸着支持させ、制御部50がモータ12を回転駆動し
て、t1 時点で基板Wの回転数が回転数R3に到達する
ように制御する。なお、この回転数R3は本発明の供給
回転数に相当するものであり、例えば、1,500rp
mである。この回転数R3による回転が安定した時点t
S で吐出ノズル30からフォトレジスト液を一定流量で
供給開始する。このようにして供給され始めたフォトレ
ジスト液は、暫くの間、基板Wの回転中心付近で円形状
の塊(コア)となって存在するが、その後、その円周部
から多数の細長いフォトレジスト液の流れ(ヒゲ)が生
じ始め、直線的に基板Wの周縁部に向かって延びてゆく
とともにコアもその径を拡大してゆく。多数のヒゲが基
板Wの周縁部に達すると、それらを通してフォトレジス
ト液が飛散して浪費されることになる。なお、上記のt
S 時点が本発明における過程(a)に相当する。
たフォトレジスト液が、回転数R3による遠心力によっ
て拡がって基板Wの周縁部に向かって塗り拡げられてそ
の表面全体を覆う前に、基板Wの回転数を、現在の回転
数R3よりも高い回転数R4に上げて加速してゆく。具
体的には、t3 時点で回転数R4に到達するように、t
2 時点でモータ12の回転数を上げ始める。なお、この
回転数R4は本発明の目標回転数に相当するものであ
り、例えば、4,000rpmである。また、時点t2
〜時点t3 が本発明の過程(b)に相当する。
の表面を拡がりつつあるフォトレジスト液には、図3に
示すような挙動が生じる。つまり、図中に二点鎖線で示
すように基板Wの周縁部に向かって直線的に延びてゆく
はずのヒゲRb に、回転数上昇過程における加速度によ
って慣性力が作用するとともに高速回転による遠心力が
作用し、図中に点線で示すようにヒゲRb の延びる方向
がその合力によって周方向に曲げられるようにしてその
幅が拡大する。さらにコアRa の径も拡大する。このよ
うにしてヒゲRb が周方向に曲げられているので、基板
Wの周縁部に向かって拡大/伸長してゆくコアRa /ヒ
ゲRb が一体となって、フォトレジスト液によって基板
Wの表面全体が覆われるまでの被覆所要時間を従来に比
較して短縮することができる。被覆所要時間を短縮でき
るので、ヒゲRb を通して周囲に飛散するフォトレジス
ト液の量を少なくすることができる。つまり、フォトレ
ジスト液の利用効率を向上させることができる。
吐出継続時間TH0が経過する時点、つまり、フォトレジ
スト液の供給を開始した時点tS から予め設定されてい
る供給時間TSUが経過するtE 時点で吐出ノズル30か
らのフォトレジスト液の供給を停止する。基板Wの回転
数が高速の回転数R4に達すると、ある程度の遅れを伴
って基板Wの周縁部から乱流が発生し、それが次第に中
心部に向かって進行してゆく。この乱流は、基板Wの回
転中心から周縁部に向かって拡がってゆくフォトレジス
ト液の溶媒揮発を不均一にするので、フォトレジスト被
膜の膜厚を不均一にする主たる原因となる。しかし、高
速の回転数R4に達した時点t3 から吐出継続時間TH0
が経過した時点tE では、既にフォトレジスト液の吐出
が停止され、基板Wのほぼ表面全体にわたってフォトレ
ジスト液が塗り拡げられている。したがって、フォトレ
ジスト液が基板Wの表面全体に拡がってゆく際には、そ
の溶媒の揮発が不均一となることを防止できる。なお、
吐出継続時間TH0は、基板Wの径、回転数R4、フォト
レジスト液の供給流量などの種々の条件を勘案して設定
することが好ましく、回転数R4による乱流が発生する
時点あるいはその直後になるように設定することがより
好ましい。なお、上記の時点tE が本発明の過程(c)
に相当する。
フォトレジスト液を均一に塗り拡げた後も、所望膜厚に
応じた時間だけ高速の回転数R4に保持する。具体的に
は、フォトレジスト液の供給停止時点tE を基準とし
て、回転数R4で回転駆動する時間(以下、空回転時間
TH と称する)、つまり、tE 時点からt4 時点の時間
を所望膜厚に応じて設定すればよい。この空回転時間T
H の過程では、基板Wの表面全体にわたってフォトレジ
スト液を完全に塗り拡げるとともに、その僅かな余剰分
をある程度振り切って所望膜厚に近い膜厚に粗調整す
る。このように高速の回転数R4を保持すると乱流の影
響を受けることになるが、既にフォトレジスト液が基板
Wのほぼ表面全体を覆っているので膜厚が不均一になる
不都合は生じない。
点で、基板Wの回転数が高速の回転数R4よりも低い回
転数R5に到達するようにモータ12を制御する。この
回転数R5に回転数を下げると高速の回転数R4で生じ
ていた乱流をほぼ抑止することができる。この回転数R
5をt6 時点まで保持することにより、基板Wの表面全
体にわたってほぼ所望膜厚にされているフォトレジスト
液を乾燥させて、所望膜厚のフォトレジスト被膜を形成
することができる。なお、上記の回転数R5が本発明の
被膜形成回転数に相当し、例えば、3,000rpmで
ある。また、時点t5 〜時点t6 が本発明の過程(d)
に相当する。
で回転駆動して乱流が発生するまでにフォトレジスト液
の供給を停止し、フォトレジスト液を基板Wのほぼ表面
全体にわたって塗り拡げているので、その際に乱流の影
響で溶媒揮発が不均一になって膜厚が不均一になること
を防止することができる。したがって、基板Wの表面全
体にわたって膜厚均一性が良好なフォトレジスト被膜を
形成することができる。また、膜厚を調整するために
は、図2中に括弧書きで示すように上記の空回転時間T
H を調整することによって行う。つまり、空回転時間T
H を変えて振り切るフォトレジスト液量を変え、基板W
の表面全体を覆っているフォトレジスト液の厚みを変え
る。したがって、回転数を変えることなくフォトレジス
ト被膜の膜厚を変えることができるので、大口径の基板
Wであっても乱流に起因する膜厚不均一が生じることを
防止でき、膜厚調整可能範囲を従来に比較して広くする
ことができる。特に、薄い被膜を必要とする場合、従来
手法では一般的に回転数を上げる必要があるが、本手法
によれば回転数を変えることなく空回転時間TH を長く
することで薄膜を品質良く形成することができる。ま
た、本手法では、1種類の粘度のフォトレジスト液で種
々の膜厚のフォトレジスト被膜に対応できるので、既存
の装置に容易に適用することができるとともに、フォト
レジスト液の粘度を調整して膜厚を変えようとする提案
手法のように装置の構造および制御が複雑化することが
ない。
て、上記図2のタイムチャートに示すように回転数制御
を行い、空回転時間TH を変えることによって調整する
ことができた膜厚範囲の測定結果の一例について説明す
る。なお、基板のサンプルとしては、8インチ径のもの
を用いた。
(供給)回転数R3を1,500rpmとし、(目標)
回転数R5を4,000prmとし、(被膜形成)回転
数R5を3,000rpmとした場合の測定結果であ
る。さらに、吐出継続時間TH0を0.4secとし、空
回転時間TH を0〜3.0secの範囲において適宜の
ステップで変えた。その結果、およそ1.12〜1.2
1μmの範囲でほぼリニアに膜厚を調整することができ
た。しかも、膜厚均一性の指標である分散値は一桁であ
り、良好な膜厚を得ることができた。なお、実験では、
空回転時間TH を0〜3.0secの範囲で可変した
が、上記の空回転時間TH をさらに延長すればより薄い
被膜を良好に形成できることが期待される。
500rpmとし、(目標)回転数R4を3,500r
pmとし、(被膜形成)回転数R5を2,800rpm
とした場合である。さらに、吐出継続時間TH0を0.3
secに短縮し、空回転時間TH を0〜3.0secの
範囲において適宜のステップで変えた。その結果、およ
そ1.11〜1.23μmの範囲で膜厚を調整すること
ができ、しかもその分散値は良好であった。
転数切換開始時間Ta および回転数切換時間Tb は、種
々の実験により以下のように設定することが好ましいこ
とが判っている。回転数切換開始時間Ta は、基板Wの
表面中心付近に供給されたフォトレジスト液が遠心力に
より拡がってゆき、基板Wの表面全体を覆うまでの時間
に設定することが好ましいが、具体例としては、8イン
チ径の基板の場合でおよそ0.1〜0.6secの範囲
である。この値は、基板サイズ、(供給)回転数R3、
基板の表面状態、吐出ノズル30から供給されるフォト
レジスト液の供給速度などにより変動するものであるの
で、それらを勘案して上記の条件を満たすように設定す
ればよい。
から周縁部に向かって直線的に延びてゆくヒゲを周方向
にできるだけ大きく曲げられるように短い方が好まし
い。その一方で、あまりに短時間で加速すると基板の中
心付近から周縁部に向けて直線的に伸長しているヒゲが
急激な加速度により飛散してしまうか、あるいは一旦は
周方向に曲げることができるがその後は強大な遠心力に
よって再び基板の周縁部に向かって直線的に伸長し始め
ることで、ヒゲの周方向への幅の拡大が小さくなり、逆
に被覆所要時間が長くなってしまう。実験によると回転
数切換時間Tb の値は、およそ0.2〜0.3sec程
度の範囲が好ましく、加速度で言えば、約7,500〜
50,000rpm/secの範囲が好ましい。
基板が静止した状態でフォトレジスト液の供給を開始し
て基板が回転駆動された後にその供給を停止する供給方
法(『スタミック法』)を適用した場合について説明す
る。なお、装置の構成は図1のものと同様であり、メモ
リ51に格納されている処理プログラムが異なるだけで
ある。
に吸着保持させた状態で、モータ12を回転駆動するこ
となくtS 時点で吐出ノズル30からフォトレジスト液
の供給を開始する。その所定時間後、t1 時点でモータ
12の回転駆動を開始し、t 2 時点で回転数R3(供給
回転数)に達するように制御する。このように回転を開
始すると、基板Wの中心付近に存在する円形状の塊(コ
ア)は、その供給が継続されていること及び回転に伴う
遠心力によって次第に同心円状にその径を拡大してゆ
き、その後に円周部から細長いフォトレジスト液の流れ
(ヒゲ)が基板Wの周縁部に向かって延び始める。そし
て、その回転数R3によってフォトレジスト液が拡がっ
て基板Wの表面全体を覆う前に(t3 時点)、現在の回
転数R3よりも高速の回転数R4に上げてゆき、上述し
たように直線的に伸長してゆくヒゲを周方向に曲げて被
覆所要時間を短縮して、フォトレジスト液の利用効率を
向上させることができる。
点からt3 時点までが回転数切換開始時間Ta ’であ
り、上述した『ダイナミック法』と同様に設定すること
が好ましい。また、回転数R3から回転数R4に基板W
の回転数を上げてゆくt3 時点〜t4 時点までが回転数
切換時間Tb であり、やはり上記の『ダイナミック法』
と同様に設定することが好ましい。
た時点t4 から吐出継続時間TH0が経過した時点tE に
おいて、吐出ノズル30からのフォトレジスト液の供給
を停止する。上述したように高速の回転数R4により乱
流が発生するが、このときにはほぼ基板Wの表面全体に
フォトレジスト液が拡散しているので、膜厚を均一にす
ることができる。そして、上記『ダイナミック法』と同
様に、フォトレジスト液の供給を停止した時点tE を基
準にして高速の回転数R4に保持する空回転時間TH を
調整することにより、振り切るフォトレジスト液の量が
変わるので、フォトレジスト被膜の膜厚を調整すること
ができる。しかも、乱流の影響を受けないので、膜厚均
一性が良好なフォトレジスト被膜を得ることが可能であ
る。
みを調整して膜厚を調整する場合を例に採って説明した
が、その他に膜厚を調整可能なパラメータとして(供
給)回転数R3、(目標)回転数R4、(被膜形成)回
転数R5及びその回転駆動時間がある。但し、これらの
回転数を調整する際には、膜厚不均一の要因である乱流
の発生を考慮して行う必要がある。
例に採って説明したが、本発明はSOG液やポリイミド
樹脂などの塗布液であっても適用可能であることは言う
までもない。
1に記載の発明によれば、塗布液が供給回転数によって
拡がって基板の表面全体を覆う前に高速の目標回転数に
上げてゆくことにより、多数の細長い塗布液の流れを周
方向に曲げることができ、それらの間の未塗布領域を急
速に狭めることができる。したがって、被覆所要時間を
短縮することができ、細長い塗布液の流れを通して飛散
する塗布液の量を少なくすることができる。その結果、
フォトレジスト液の利用効率を向上することができ、半
導体デバイスの製造コストを低減することができる。
た後に塗布液の供給を停止することにより、乱流が発生
してその影響を受ける前に塗布液を基板のほぼ表面全体
に塗り拡げることができ、溶媒の揮発を基板面内におい
て均一にすることができる。したがって、塗布液を基板
の表面全体にわたってほぼ均一に塗り拡げることができ
る。さらに、回転数を調整することなく目標回転数によ
る回転駆動時間を調整することにより振り切られる塗布
液の量を調整することができるので、塗布液の膜厚を調
整することができる。その結果、大口径の基板において
特に生じ易い乱流に起因する膜厚不均一を防止でき、膜
厚均一性を良好に保ちつつ膜厚調整可能な範囲を広くす
ることができる。このため薄い膜厚の塗布被膜をも品質
良く形成することができ、デザインルールが厳しい半導
体デバイスの製造にも対応することができる。また、膜
厚に応じて塗布液の粘度を変える必要がないので、従来
の装置にこの塗布液塗布方法を適用するだけで大口径基
板に均一な塗布被膜を形成することができ、既存の装置
を有効に活用できる。
板を供給回転数で低速回転させた状態で塗布液を供給開
始し、基板の回転数が目標回転数に達した後にその供給
を停止する塗布液の供給方法(ダイナミック法)であっ
ても、請求項1と同様の効果を奏する。
板を静止させた状態で塗布液を供給開始し、基板の回転
数が目標回転数に達した後にその供給を停止する塗布液
の供給方法(スタミック法)であっても、請求項1と同
等の効果を得ることができる。
略構成を示す図である。
の一例を示すタイムチャートである。
一例を示すグラフである。
一例を示すグラフである。
一例を示すタイムチャートである。
図である。
ートである。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 基板に塗布液を供給して所望膜厚の塗布
被膜を形成する塗布液塗布方法であって、 (a)基板を静止させた状態若しくは供給回転数で低速
回転させた状態で前記基板の表面中心付近に塗布液の供
給を開始する過程と、 (b)供給された塗布液が供給回転数によって拡がって
前記基板の表面全体を覆う前に、前記基板の回転数を供
給回転数よりも高い目標回転数に上げてゆく過程と、 (c)前記基板への塗布液の供給を停止する過程と、 (d)前記基板を目標回転数より低い被膜形成回転数で
回転させて塗布被膜を形成する過程とをその順で実施
し、 基板を目標回転数で高速回転させる時間を調整して、前
記塗布被膜の膜厚を調整するようにしたことを特徴とす
る塗布液塗布方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の塗布液塗布方法におい
て、前記基板を供給回転数で低速回転させた状態で塗布
液の供給を開始し、前記基板の回転数が目標回転数に到
達した後で塗布液の供給を停止するとともに、この供給
停止時点を基準として基板を目標回転数で高速回転させ
る時間を調整することを特徴とする塗布液塗布方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載の塗布液塗布方法におい
て、前記基板を静止させた状態で塗布液の供給を開始
し、前記基板の回転数が目標回転数に到達した後で塗布
液の供給を停止するとともに、この供給停止時点を基準
として基板を目標回転数で高速回転させる時間を調整す
ることを特徴とする塗布液塗布方法。
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