JP3414176B2 - 平坦化剤の塗布装置 - Google Patents
平坦化剤の塗布装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、揮発性の溶剤に溶
かしたセラメート等の平坦か材を半導体基板表面に塗布
する平坦化材の塗布装置に関する。
かしたセラメート等の平坦か材を半導体基板表面に塗布
する平坦化材の塗布装置に関する。
【０００２】半導体デバイスの集積度は年々厳しくなっ
ている。それに伴い、半導体デバイス回路の多層配線化
が進み、多層配線層間の平坦化技術として揮発性溶剤に
有機シリコン化合物を溶かしたセラメート等の平坦化材
が用いられる。
ている。それに伴い、半導体デバイス回路の多層配線化
が進み、多層配線層間の平坦化技術として揮発性溶剤に
有機シリコン化合物を溶かしたセラメート等の平坦化材
が用いられる。
【０００３】
【従来の技術】図６〜図８は従来の説明図であり、図６
に従来例の塗布装置平面図、図７に従来例の塗布装置断
面図、図８に従来例の待機ポット断面図を示す。
に従来例の塗布装置平面図、図７に従来例の塗布装置断
面図、図８に従来例の待機ポット断面図を示す。
【０００４】図７の断面図は、図６において塗布カップ
の部分は左側から、待機ポットの部分は右側から見た部
分である。図において、１は塗布装置、２は塗布カッ
プ、３は半導体基板、４は待機ポット、５は吐出ノズ
ル、６は洗浄ノズル、７は溶剤供給口、８は平坦化材、
９は溶剤溜、10はドレイン、11は石英窓、12は回転吸着
台、13は真空吸着管である。
の部分は左側から、待機ポットの部分は右側から見た部
分である。図において、１は塗布装置、２は塗布カッ
プ、３は半導体基板、４は待機ポット、５は吐出ノズ
ル、６は洗浄ノズル、７は溶剤供給口、８は平坦化材、
９は溶剤溜、10はドレイン、11は石英窓、12は回転吸着
台、13は真空吸着管である。
【０００５】従来は、図６及び図７で示すように塗布装
置１の塗布カップ２のサイドに、吐出ノズル５の半導体
基板３に平坦化材８を吐出して塗布する時以外に吐出ノ
ズル５を収納待機させておく待機ポット４を設けて、こ
の待機ポット４内に図８に示すようにセラメート等平坦
化材８が付着している場合があるので、吐出ノズル５の
先端に洗浄ノズル６を用いて溶剤を噴射し、吐出ノズル
５の先端が溶剤で洗浄されるようにしている。また、洗
浄ノズル６から垂れた溶剤は溶剤溜９に溜めて、定期的
にドレインから揮発ガス等と一緒に排出している。
置１の塗布カップ２のサイドに、吐出ノズル５の半導体
基板３に平坦化材８を吐出して塗布する時以外に吐出ノ
ズル５を収納待機させておく待機ポット４を設けて、こ
の待機ポット４内に図８に示すようにセラメート等平坦
化材８が付着している場合があるので、吐出ノズル５の
先端に洗浄ノズル６を用いて溶剤を噴射し、吐出ノズル
５の先端が溶剤で洗浄されるようにしている。また、洗
浄ノズル６から垂れた溶剤は溶剤溜９に溜めて、定期的
にドレインから揮発ガス等と一緒に排出している。
【０００６】例えば、平坦化材として用いる市販のセラ
メートは有機シリコン化合物であるペルヒドポリシラザ
ン（ＳｉＨｘＮｙ）ｎを構造単位とするポリマーをキシ
レン等の揮発性有機溶剤に溶解した半導体基板表面の平
坦化材である。
メートは有機シリコン化合物であるペルヒドポリシラザ
ン（ＳｉＨｘＮｙ）ｎを構造単位とするポリマーをキシ
レン等の揮発性有機溶剤に溶解した半導体基板表面の平
坦化材である。
【０００７】ところが、このセラメート内の溶剤の揮発
が速く、溶剤が揮発してしまうと、セラメートの成分で
あるペルヒドポリシラザンが結晶化してしまう。そのた
め、吐出ノズル５の先端等についたセラメートの結晶が
吐出ノズル５の吐出口を塞いでしまい、吐出不良になっ
てしまう。
が速く、溶剤が揮発してしまうと、セラメートの成分で
あるペルヒドポリシラザンが結晶化してしまう。そのた
め、吐出ノズル５の先端等についたセラメートの結晶が
吐出ノズル５の吐出口を塞いでしまい、吐出不良になっ
てしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の方法で
吐出ノズルの吐出口先端にセラメートが付着してしまう
と、セラメート内の溶剤が揮発し、セラメートが結晶化
し、吐出ノズル先端の吐出ノズルを塞いで、吐出不良等
の問題が生じていた。
吐出ノズルの吐出口先端にセラメートが付着してしまう
と、セラメート内の溶剤が揮発し、セラメートが結晶化
し、吐出ノズル先端の吐出ノズルを塞いで、吐出不良等
の問題が生じていた。
【０００９】本発明は、待機ポット内の雰囲気を絶えず
セラメート内の溶剤と同じ雰囲気にする事で溶剤の揮発
を遅らせ、セラメートの結晶化を防止することを目的と
して提供される。
セラメート内の溶剤と同じ雰囲気にする事で溶剤の揮発
を遅らせ、セラメートの結晶化を防止することを目的と
して提供される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の塗布装置
平面図、図２は本発明の塗布装置断面図、図３は本発明
の待機ポット断面図である。図２の断面図は図１の塗布
カップ部分を左側から、待機ポットを右側から見た図で
ある。
平面図、図２は本発明の塗布装置断面図、図３は本発明
の待機ポット断面図である。図２の断面図は図１の塗布
カップ部分を左側から、待機ポットを右側から見た図で
ある。
【００１１】図において、１は塗布装置、２は塗布カッ
プ、３は半導体基板、４は待機ポット、５は吐出ノズ
ル、６は洗浄ノズル、７は溶剤供給口、８は平坦化材、
９は溶剤溜、10はドレイン、11は石英窓、12は回転吸着
台、13は真空吸着管、14はＯ−リングである。
プ、３は半導体基板、４は待機ポット、５は吐出ノズ
ル、６は洗浄ノズル、７は溶剤供給口、８は平坦化材、
９は溶剤溜、10はドレイン、11は石英窓、12は回転吸着
台、13は真空吸着管、14はＯ−リングである。
【００１２】本発明では、セラメート等の平坦化材の溶
剤の揮発による結晶化を防止するため、図２、図３に示
すように、待機ポット４内にキシレン等の溶剤を満たし
て、吐出ノズル５からの平坦化材の吐出・塗布以外の待
機時は待機ポット４内部の吐出ノズル５の下方に溶剤溜
９を設置し、吐出ノズル５を浸漬しておく事により、吐
出ノズル５の先端の吐出口の平坦化材による詰まりを防
止する。
剤の揮発による結晶化を防止するため、図２、図３に示
すように、待機ポット４内にキシレン等の溶剤を満たし
て、吐出ノズル５からの平坦化材の吐出・塗布以外の待
機時は待機ポット４内部の吐出ノズル５の下方に溶剤溜
９を設置し、吐出ノズル５を浸漬しておく事により、吐
出ノズル５の先端の吐出口の平坦化材による詰まりを防
止する。
【００１３】吐出ノズル５の待機時には、吐出ノズル５
と溶剤溜９の溶剤液面の高さや吐出ノズル５の吐出口の
状況を確認する為の石英窓11を取付けて、常時吐出ノズ
ル5の位置と溶剤液面を監視する。
と溶剤溜９の溶剤液面の高さや吐出ノズル５の吐出口の
状況を確認する為の石英窓11を取付けて、常時吐出ノズ
ル5の位置と溶剤液面を監視する。
【００１４】このように、本発明では吐出ノズル5 の先
端に付着したセラメートの結晶化を防止するために、待
機ポット４内に溶剤を満たした溶剤溜９を設けて、吐出
ノズル５を溶剤で浸すと共に、定期的に吐出ノズル５を
洗浄ノズル６で洗浄する。
端に付着したセラメートの結晶化を防止するために、待
機ポット４内に溶剤を満たした溶剤溜９を設けて、吐出
ノズル５を溶剤で浸すと共に、定期的に吐出ノズル５を
洗浄ノズル６で洗浄する。
【００１５】また、待機ポット４内を満たしている雰囲
気の溶剤はセラメート内に含まれているキシレン等の溶
剤を使用し、待機ポット４内を密閉雰囲気として溶剤の
揮発を遅らせる。吐出ノズル５の先端は、待機時には常
時溶剤に浸される為、吐出ノズル５の先端は乾燥するこ
とが無く、セラメートの結晶化を防止する。
気の溶剤はセラメート内に含まれているキシレン等の溶
剤を使用し、待機ポット４内を密閉雰囲気として溶剤の
揮発を遅らせる。吐出ノズル５の先端は、待機時には常
時溶剤に浸される為、吐出ノズル５の先端は乾燥するこ
とが無く、セラメートの結晶化を防止する。
【００１６】待機ポット内４の溶剤溜９を満たす溶剤
は、待機ポット４の下部より定期的に供給し、供給時に
溶剤溜９よりオーバーフローさせ、ドレイン10より排出
することで、絶えず新しい溶剤に入替えを行う。
は、待機ポット４の下部より定期的に供給し、供給時に
溶剤溜９よりオーバーフローさせ、ドレイン10より排出
することで、絶えず新しい溶剤に入替えを行う。
【００１７】また、前記のように、待機ポット４に石英
窓11を付ける事により、待機ポット４内の吐出ノズル５
の先端の吐出口の状態と溶剤の液面の量を確認すること
ができ、従来の装置を自動から手動にして確認する時間
を省き、塗布処理を中止せずに確認することが可能とな
る。
窓11を付ける事により、待機ポット４内の吐出ノズル５
の先端の吐出口の状態と溶剤の液面の量を確認すること
ができ、従来の装置を自動から手動にして確認する時間
を省き、塗布処理を中止せずに確認することが可能とな
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の塗布装置平面図、
図２は本発明の塗布装置断面図、図３は本発明の待機ポ
ット断面図、図４は従来の待機ポットによる平坦化材の
結晶化状態、図５は本発明の待機ポットによる平坦化材
の結晶化状態である。
図２は本発明の塗布装置断面図、図３は本発明の待機ポ
ット断面図、図４は従来の待機ポットによる平坦化材の
結晶化状態、図５は本発明の待機ポットによる平坦化材
の結晶化状態である。
【００１９】図において、１は塗布装置、２は塗布カッ
プ、３は半導体基板、４は待機ポット、５は吐出ノズ
ル、６は洗浄ノズル、７は溶剤供給口、８は平坦化材、
９は溶剤溜、10はドレイン、11は石英窓、12は回転吸着
台、13は真空吸着管、14はＯ−リングである。
プ、３は半導体基板、４は待機ポット、５は吐出ノズ
ル、６は洗浄ノズル、７は溶剤供給口、８は平坦化材、
９は溶剤溜、10はドレイン、11は石英窓、12は回転吸着
台、13は真空吸着管、14はＯ−リングである。
【００２０】本発明の一実施例について、先ず図１によ
り説明する。実施例では、半導体基板表面の多層配線表
面の微細な凹凸を平坦化するするために、平坦化材とし
て市販のセラメートを用い、溶剤にはキシレンが用いら
れている。
り説明する。実施例では、半導体基板表面の多層配線表
面の微細な凹凸を平坦化するするために、平坦化材とし
て市販のセラメートを用い、溶剤にはキシレンが用いら
れている。
【００２１】従来の待機ポット４と同様に、先ず、溶剤
により吐出ノズル５の先端を洗浄するために、図３に示
すように、隣接する洗浄ノズル６より溶剤のキシレンを
吐出させて、吐出ノズル５の先端の吐出口にキシレンを
浴びせ掛けて、吐出ノズル５の洗浄を数秒間行う。
により吐出ノズル５の先端を洗浄するために、図３に示
すように、隣接する洗浄ノズル６より溶剤のキシレンを
吐出させて、吐出ノズル５の先端の吐出口にキシレンを
浴びせ掛けて、吐出ノズル５の洗浄を数秒間行う。
【００２２】本発明では、図３に示すように、待機ポッ
ト４内に溶剤を供給するための溶剤ラインを別個に取り
付け、待機ポット４内が常時溶剤雰囲気に成るように溶
剤溜９に溶剤を溶剤供給口７より供給する。また、吐出
ノズル５の先端は溶剤溜９中の溶剤に浸されているた
め、セラメート吐出前の予備吐出を２秒程行う。その時
にセラメートは溶剤の中に吐出され、セラメートが吐出
ノズル５の吐出す口の回りに結晶化して付着しなくな
る。溶剤の中に吐出されたセラメートは、溶剤の供給時
に溶剤に希釈され、ドレイン10に流出される。
ト４内に溶剤を供給するための溶剤ラインを別個に取り
付け、待機ポット４内が常時溶剤雰囲気に成るように溶
剤溜９に溶剤を溶剤供給口７より供給する。また、吐出
ノズル５の先端は溶剤溜９中の溶剤に浸されているた
め、セラメート吐出前の予備吐出を２秒程行う。その時
にセラメートは溶剤の中に吐出され、セラメートが吐出
ノズル５の吐出す口の回りに結晶化して付着しなくな
る。溶剤の中に吐出されたセラメートは、溶剤の供給時
に溶剤に希釈され、ドレイン10に流出される。
【００２３】半導体基板３にセラメートを塗布するた
め、吐出ノズル５は待機ポット４内の溶剤溜９から上方
に引き上げられて、吐出ノズル５基部の回転軸で塗布装
置の塗布カップ２内の回転吸着台12に真空吸着管13によ
る真空吸着で保持された半導体基板（ウェーハ）３の中
心に回転移動して保持される。そして吐出ノズル５先端
の吐出口より空気圧で６ミリリットルのセラメートを５
秒間吐出して、半導体基板の中心に滴下する。同時に真
空チャックに保持した半導体基板３を４，０００ｒｐｍ
で回転しながら、半導体基板３の中心に滴下してセラメ
ートを半導体基板３の全面に均一に拡大して塗布する。
この時の平坦化材８であるセラメートの膜厚は約２，２
００Åである。
め、吐出ノズル５は待機ポット４内の溶剤溜９から上方
に引き上げられて、吐出ノズル５基部の回転軸で塗布装
置の塗布カップ２内の回転吸着台12に真空吸着管13によ
る真空吸着で保持された半導体基板（ウェーハ）３の中
心に回転移動して保持される。そして吐出ノズル５先端
の吐出口より空気圧で６ミリリットルのセラメートを５
秒間吐出して、半導体基板の中心に滴下する。同時に真
空チャックに保持した半導体基板３を４，０００ｒｐｍ
で回転しながら、半導体基板３の中心に滴下してセラメ
ートを半導体基板３の全面に均一に拡大して塗布する。
この時の平坦化材８であるセラメートの膜厚は約２，２
００Åである。
【００２４】吐出ノズル５は平坦化材８の滴下終了後、
直ちに、待機ポット４上に戻し、そのまま下降して、溶
剤溜９の中に浸漬しておく。吐出ノズル５の溶剤溜９か
ら引上げ→回転→滴下→回転→下降のサイクルは約１分
で、半導体基板３の１枚づつのセラメー塗布を繰り返
す。溶剤溜には約５５秒浸かっているが、その間、溶剤
溜９の溶剤はどんどん揮発して待機ポット４の中をキシ
レン蒸気の雰囲気とするとともに、ドレイン10から絶え
ず排気される。そして溶剤溜９の中のキシレンの減少分
は溶剤溜９の下方の溶剤供給口７から定期的に補給さ
れ、溶剤溜９の面は絶えず溶剤がオーバーフローして、
結晶残滓等が残らないようにする。
直ちに、待機ポット４上に戻し、そのまま下降して、溶
剤溜９の中に浸漬しておく。吐出ノズル５の溶剤溜９か
ら引上げ→回転→滴下→回転→下降のサイクルは約１分
で、半導体基板３の１枚づつのセラメー塗布を繰り返
す。溶剤溜には約５５秒浸かっているが、その間、溶剤
溜９の溶剤はどんどん揮発して待機ポット４の中をキシ
レン蒸気の雰囲気とするとともに、ドレイン10から絶え
ず排気される。そして溶剤溜９の中のキシレンの減少分
は溶剤溜９の下方の溶剤供給口７から定期的に補給さ
れ、溶剤溜９の面は絶えず溶剤がオーバーフローして、
結晶残滓等が残らないようにする。
【００２５】溶剤溜９の液面の高さや引上げ時の吐出ノ
ズル５の先端の吐出口の状況は待機ポット４の壁面には
め込んだ石英窓11から絶えず観察して、吐出ノズル５の
先端吐出口にセラメートの結晶付着物がないか、溶剤溜
９の液面の高さを監視し、吐出ノズル５の先端の吐出口
が塞がらないように監視する。
ズル５の先端の吐出口の状況は待機ポット４の壁面には
め込んだ石英窓11から絶えず観察して、吐出ノズル５の
先端吐出口にセラメートの結晶付着物がないか、溶剤溜
９の液面の高さを監視し、吐出ノズル５の先端の吐出口
が塞がらないように監視する。
【００２６】このように、待機ポット４に石英窓11を取
り付ける事により、吐出ノズル５と溶剤の液面の位置関
係を容易に知ることが可能となる。また、半導体基板３
の表面にセラメートを滴下した後、半導体基板３は直ち
に次の半導体基板３と自動交換して、塗布済の半導体基
板３は隣接するホットプレート上に送られ、３００℃で
７０秒加熱され、ＳｉＯ2 膜からなる厚さ約２，０００
Åの平坦化膜が半導体基板３表面の多層配線膜上に形成
される。
り付ける事により、吐出ノズル５と溶剤の液面の位置関
係を容易に知ることが可能となる。また、半導体基板３
の表面にセラメートを滴下した後、半導体基板３は直ち
に次の半導体基板３と自動交換して、塗布済の半導体基
板３は隣接するホットプレート上に送られ、３００℃で
７０秒加熱され、ＳｉＯ2 膜からなる厚さ約２，０００
Åの平坦化膜が半導体基板３表面の多層配線膜上に形成
される。
【００２７】尚、待機ポット４の密閉性を向上するた
め、吐出ノズル５と待機ポット４の間には、図３に黒点
で示すようにＯ−リング14を入れてある。
め、吐出ノズル５と待機ポット４の間には、図３に黒点
で示すようにＯ−リング14を入れてある。
【００２８】
【発明の効果】ここで、吐出ノズルの待機時の平坦化材
セラメートの結晶化防止の効果を、従来型の待機ポット
を使用した場合と本発明の新型の待機ポットを使用した
場合について比較評価を行った。
セラメートの結晶化防止の効果を、従来型の待機ポット
を使用した場合と本発明の新型の待機ポットを使用した
場合について比較評価を行った。
【００２９】評価方法は吐出ノズルから半導体基板への
平坦化材の塗布が終わって、待機ポットに待機する製品
待ちの時間を吐出ノズルの空出しインターバルとして、
吐出時間の待機ポット中での待機時間による平坦化材の
吐出ノズルの吐出口での結晶化しない状態、結晶化へ進
むゲル化した中間段階、完全に結晶化して吐出口が詰ま
った状態の三段階で観察した。
平坦化材の塗布が終わって、待機ポットに待機する製品
待ちの時間を吐出ノズルの空出しインターバルとして、
吐出時間の待機ポット中での待機時間による平坦化材の
吐出ノズルの吐出口での結晶化しない状態、結晶化へ進
むゲル化した中間段階、完全に結晶化して吐出口が詰ま
った状態の三段階で観察した。
【００３０】先ず、図４に示すように、従来型の待機ポ
ットではセラメートの粘度にもよるが、待機時間が１０
分ではポットと表現されている待機ポット内壁でゲル化
が始まり、１５分では吐出ノズル先端の吐出口とポット
両方がゲル化し、３０分以上ではノズルとポットの両方
が完全に結晶化してしまう。
ットではセラメートの粘度にもよるが、待機時間が１０
分ではポットと表現されている待機ポット内壁でゲル化
が始まり、１５分では吐出ノズル先端の吐出口とポット
両方がゲル化し、３０分以上ではノズルとポットの両方
が完全に結晶化してしまう。
【００３１】これに対して、図５に示す本発明の待機ポ
ットでは６０分の待機時間でもノズルとポットの双方と
も結晶化せず、吐出ノズルの長時間の待機でも支障なく
平坦化材の塗布が行える状態となっている。
ットでは６０分の待機時間でもノズルとポットの双方と
も結晶化せず、吐出ノズルの長時間の待機でも支障なく
平坦化材の塗布が行える状態となっている。
【００３２】以上説明したように、本発明により、セラ
メートによる吐出ノズルの結晶付着防止は完全なものと
なり、吐出ノズルの洗浄も容易に行うことが出来る。こ
れにより吐出ノズルの結晶化が防止され、セラメート等
の平坦化材の塗布異常が発生しなくなり、本発明の塗布
装置の待機ポットの構造と吐出ノズルによる平坦化材の
塗布方法は平坦化膜の均一な形成技術に寄与するところ
が大である。
メートによる吐出ノズルの結晶付着防止は完全なものと
なり、吐出ノズルの洗浄も容易に行うことが出来る。こ
れにより吐出ノズルの結晶化が防止され、セラメート等
の平坦化材の塗布異常が発生しなくなり、本発明の塗布
装置の待機ポットの構造と吐出ノズルによる平坦化材の
塗布方法は平坦化膜の均一な形成技術に寄与するところ
が大である。
【図１】 本発明の塗布装置平面図
【図２】 本発明の塗布装置断面図
【図３】 本発明の待機ポット断面図
【図４】 従来の待機ポットによる平坦化材の結晶化状
態
態
【図５】 本発明の待機ポットによる平坦化材の結晶化
状態
状態
【図６】 従来例の塗布装置平面図
【図７】 従来例の塗布装置断面図
【図８】 従来例の待機ポット断面図
図において、
１ 塗布装置
２ 塗布カップ
３ 半導体基板
４ 待機ポット
５ 吐出ノズル
６ 洗浄ノズル
７ 溶剤供給口
８ 平坦化材
９ 溶剤溜
10 ドレイン
11 石英窓
12 回転吸着台
13 真空吸着管
14 Ｏ−リング
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/312
H01L 21/314
H01L 21/316
H01L 21/318
H01L 21/31
B05C 11/08
G03F 7/16 501
Claims (2)
- 【請求項１】 回転する半導体基板に対して吐出ノズル
から揮発性の溶剤によって希釈された平坦化材を塗布す
る装置において、前記溶剤雰囲気で満たされた待機ポッ
ト内に溶剤溜を有し、該溶剤溜は、半導体基板に対する
平坦化材の塗布時以外に吐出ノズルを溶剤中に浸漬する
ものであり、前記待機ポットの壁の一部に窓を設けるこ
とを特徴とする平坦化材の塗布装置。 - 【請求項２】 前記溶剤溜は該溶剤溜の下方から溶剤が
供給され、且つオーバーフローして排出される構造であ
ることを特徴とする請求項１記載の平坦化材の塗布装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33958696A JP3414176B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 平坦化剤の塗布装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33958696A JP3414176B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 平坦化剤の塗布装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10178008A JPH10178008A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3414176B2 true JP3414176B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=18328887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33958696A Expired - Fee Related JP3414176B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 平坦化剤の塗布装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3414176B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1996
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