JP3478933B2 - スピンコート法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ上に組み込まれたＩＣ回路部分を覆う保護膜を形成す
るために、半導体ウエハ上に保護膜の形成材料であるポ
リイミド液を塗布するのに好適なスピンコート方法およ
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハを覆う保護膜のようなコー
ト膜の形成の方法に、スピンコート法がある。これによ
れば、半導体ウエハの中央部に滴下されたコート液は、
半導体ウエハの回転に伴う遠心力により、半導体ウエハ
の周辺部に押し広げられ、このコート液の乾燥により、
半導体ウエハを覆うコート膜が形成される。半導体ウエ
ハに組み込まれたＩＣ回路の保護膜の形成にも、このよ
うなスピンコート法が用いられている。

【０００３】しかしながら、このようなスピンコート法
では、被コート面にコート液を充分に供給しなければ、
コート液は被コート面に放射状に拡がった状態で乾燥す
ることから、被コート面のほぼ全域に亘って均一な厚さ
のコート膜を得ることはできない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来では、コ
ート液を被コート面に過剰に供給することにより、均一
なコート膜を形成することが試みられている。しかしな
がら、過剰なコート液を供給する従来のスピンコート法
では、供給されるコート液の実に９割強を越す多量のコ
ート液が被コート面の縁部から過剰分として放出され、
廃液として処理されていた。そのため、コート液の無駄
遣いを無くし、経済的にコート膜を形成し得る方法およ
びその方法を実施し得る装置が望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。 〈構成〉 本発明は、基板上にポリイミド液を滴下した後、この滴
下されたポリイミド液を基板の回転に伴う遠心力によっ
て基板上に拡げるべく基板を回転させるスタティクスピ
ンコート法であって、ポリイミド液の粘度を約１５００
ｃＰに設定し、基板の回転開始時における回転加速度を
３万ｒｐｍ／秒以上で基板を回転させることを特徴とす
る。

【０００６】本発明に係るスピンコート法では、静止し
た基板上にポリイミド液が滴下され、この滴下により基
板上に円形を保持した状態でポリイミド液が供給され
る。基板上に円形を保持して供給されたポリイミド液
は、３万ｒｐｍ／秒以上の急激な立ち上がり回転加速度
で高速回転される基板との一体的な運動により、強い遠
心力を周方向でほぼ均等に受けることから、周方向へ均
等に拡げられる。

【０００７】従って、ポリイミド液の従来のような過剰
供給を必要とすることなく、被コート面である基板上に
ポリイミド液をほぼ均一に塗布することができ、これに
より、多量の廃液の放出を伴うことなく、ほぼ均一な厚
さ寸法のコート膜を形成することができる。

【０００８】このポリイミド液としては、約１５００ｃ
Ｐの粘度を有するポリイミド合成樹脂材料を用い、これ
により、半導体ウエハからなる基板上に、これに組み込
まれたＩＣ回路を保護するための保護膜を好適に形成す
ることができる。

【０００９】 また、他の発明は、基板を保持する回転駆
動可能なチャックと、基板上に滴下されたコート液を該
基板の回転に伴う遠心力によって該基板上で拡げるため
にチャックを回転駆動する駆動源とを備えるスピンコー
ト装置において、基板の縁部にコート液が到達したこと
を検出する検出機構と、基板をその回転開始時に３万ｒ
ｐｍ／秒以上の急峻な回転加速度で回転させるべく駆動
源を制御してチャックを加速回転駆動させ、検出機構か
ら検出信号を受けると基板の回転を停止させるべく駆動
源を制御する制御機構と、コート液の基板上からの溢れ
出しを防止するために該基板の縁部に設けられる速乾性
合成樹脂材料から成る提部とを含むことを特徴とする。

【００１０】本発明に係るスピンコート装置では、基板
上に円形を保持して供給されたコート液が３万ｒｐｍ／
秒以上の急激な立ち上がり回転加速度で高速回転される
基板との一体的な運動により、強い遠心力を周方向でほ
ぼ均等に受けることから、周方向へ均等に拡げられるこ
とに加えて、基板の縁部へ向けて拡げられたコート液が
基板縁部に到達したことを検出機構が確実に検出し、こ
の検出信号に基づいて制御機構が基板の回転速度を抑制
する。

【００１１】この回転速度の抑制により、コート液に作
用する遠心力が小さくなることから、基板縁部を越えて
廃液として排出されるコート液の一層の削減が可能とな
る。

【００１２】さらに、基板縁部に、該基板縁部からのコ
ート液の溢れ出しを防止するための堤部を予め設けるこ
とにより、基板縁部からのコート液の溢れ出しを確実に
防止することができ、過剰なコート液の放出による廃液
の生成を防止することが可能となる。この堤部は、例え
ば速乾性合成樹脂材料により形成することにより、作業
時間の大きな増大を招くことなく、堤部を迅速に形成す
ることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例〉図１は、本発明の方法を効果的に実施するス
タティクスピンコート装置の具体例を概略的に示す正面
図である。スタティクスピンコート装置１０は、図示の
例では、例えばＩＣ回路が組み込まれた半導体ウエハ１
１を基板としてその表面を覆うように、前記ＩＣ回路の
防湿を主目的とする保護膜を形成するのに使用される。

【００１４】スピンコート装置１０は、回転軸１２を有
するチャック１３と、このチャック１３を停止状態から
３万ｒｐｍ／秒以上の回転加速度で駆動させるために、
回転軸１２に連結された電動モータのような駆動源１４
とを含む。チャック１３には、例えば真空吸着機構のよ
うな従来よく知られた保持手段（図示せず）が組み込ま
れており、この保持手段によって半導体ウエハ１１がチ
ャック１３に保持される。

【００１５】チャック１３の上方には、静止状態にある
チャック１３上の半導体ウエハ１１に、例えば１５００
ｃＰの粘度を有するポリイミド合成樹脂材料からなるコ
ート液１５を滴下するためのコート液供給ノズル１６が
配置されている。ノズル１６は、図１に破線で示すよう
に、静止状態にある半導体ウエハ１１上に、この半導体
ウエハ１１の被コート面積および必要とする保護膜の厚
さ寸法に応じた所定量のコート液１５を半導体ウエハ１
１のほぼ中央部に滴下する。半導体ウエハ１１上に滴下
されたコート液１５は、その表面張力により、破線で示
されるとおり、ほぼ半球状の塊として供給され、半導体
ウエハ１１上の中央部で半導体ウエハ１１と実質的に同
軸の円形を描く。

【００１６】半導体ウエハ１１上にコート液１５が滴下
されると、駆動源１４の作動により、チャック１３が停
止状態から３万ｒｐｍ／秒以上の回転加速度で駆動さ
れ、このチャック１３と一体的に半導体ウエハ１１が回
転する。この急激な回転加速度は、チャック１３の回転
数が例えば４０００ｒｐｍを越えるまで保持される。

【００１７】この急激なチャック１３の立ち上がり回転
による強い遠心力により、半導体ウエハ１１の中央部に
半球状の塊として供給されたコート液１５は、従来のよ
うに局部的に放射状に拡がることはなく、その外縁がほ
ぼ円形を保持した状態で、周方向へほぼ均等に拡がり、
また乾燥することにより、保護膜が形成される。従っ
て、従来のようなコート液の過剰供給を行うことなく、
保護膜の厚さ寸法およびその面積の広さに応じたコート
液１５の適正量の供給により、ほぼ均等な厚さ寸法の保
護膜が形成される。

【００１８】図１に示す例では、半導体ウエハ１１の縁
部からのコート液１５の放出を抑制するために、コート
液１５が半導体ウエハ１１の縁部に達したことを検出す
るための検出機構１７および検出機構１７からの検出信
号に基づいて、駆動源１４の作動を制御するための制御
機構１８が設けられている。

【００１９】検出機構１７は、例えば赤外線センサある
いは反射型光センサのような検出手段から構成すること
ができる。この検出機構１７は、チャック１３の回転に
伴う遠心力によって、コート液１５が半導体ウエハ１１
の縁部に達したとき、検出信号を制御機構１８に送る。

【００２０】制御機構１８は、検出機構１７からの検出
信号を受けると、駆動源１４に制御信号を送る。この制
御信号により、駆動源１４は、チャック１３の回転速度
を低減させる。この回転速度の低減により、コート液１
５に作用する遠心力も低減することから、半導体ウエハ
１１上に供給されたコート液１５のうち、半導体ウエハ
１１の縁部から廃液として放出される量が削減される。
その結果、コート液１５の無駄使いの量を削減すること
ができ、これにより、資源の有効利用を図ることができ
る。

【００２１】図２および図３は、本発明の他の具体例を
示す。図２および図３に示されているように、チャック
１３を回転させるに先立ち、半導体ウエハ１１の縁部
に、堤部１９を形成することができる。堤部１９は、図
３に示すように、半導体ウエハ１１の縁部に沿って形成
され、例えば３mmの幅寸法Ｗおよび２mmの高さ寸法Ｈを
有する、速乾性合成樹脂材料からなる帯状部材で形成す
ることができる。

【００２２】この堤部１９は、図１に沿って説明したと
おり、図２に符号Ａで示す半導体ウエハ１１の中心位置
に同軸的に供給されたコート液１５が半導体ウエハ１１
の縁部から放出されることを確実に防止する。また、堤
部１９は、図２に符号Ｂで示すような、中心位置Ａから
ずれた偏心位置にコート液１５が滴下され、周方向で均
等に作用する遠心力によって半導体ウエハ１１の縁部に
到達する時間が半導体ウエハ１１の周方向で部分的に差
が生じても、先に堤部１９に到達した部分をこの堤部１
９が確実に堰き止める。従って、半導体ウエハ１１に対
するノズル１６の配置関係に僅かな誤差が生じても、堤
部１９により、半導体ウエハ１１縁部からのコート液１
５の放出を確実に阻止することができる。これにより、
従来に比較して１／５〜１／１０以下のコストで所定の
保護膜を形成することができる。

【００２３】前記したところでは、コート液として、Ｉ
Ｃ回路の保護膜を形成するためのポリイミド液の例につ
いて説明したが、例えば半導体ＩＣの製造工程で使用さ
れるリソグラフィ技術のフォトレジスト膜のためのレジ
スト液等、その他のコート液について本願発明を適用す
ることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、前記したよう
に、基板上に円形を保持した状態で供給されたポリイミ
ド液は、３万ｒｐｍ／秒以上の急激な立ち上がり回転加
速度で高速回転される基板との一体的な運動により、強
い遠心力を周方向でほぼ均等に受けることにより、周方
向へ均等に拡げられることから、従来のような過剰供給
を必要とすることなく、ポリイミド液をほぼ均一に基板
上に塗布することができ、これにより、多量の廃液の放
出を伴うことなく、ほぼ均一な厚さ寸法のコート膜を形
成することができる。

【００２５】また、本発明の装置によれば、本発明の方
法を好適に実施できることに加えて、基板の提部を設け
た縁部へ向けて拡げられたコート液が基板縁部に到達し
たことを検出機構が確実に検出し、この検出信号に基づ
いて制御機構が基板の回転速度を抑制することから、コ
ート液が基板縁部に達したとき、コート液に作用する遠
心力を小さくすることができ、これにより、基板縁部を
越えてコート液が廃液として排出されるのを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスピンコート法を実施するスタテ
ィクスピンコート装置を概略的に示す正面図である。

【図２】図１に示したスタティクスピンコート装置の他
の例を示す平面図である。

【図３】図２に示された線 III−III に沿って得られた
断面図である。

【符号の説明】

１０ スピンコート装置 １１ 基板（半導体ウエハ） １５ コート液 １７ 検出機構 １８ 制御機構 １９ 堤部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−326014（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−287940（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−316315（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−73514（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/31 H01L 21/312 H01L 21/314 H01L 21/316 H01L 21/318 B05C 11/10 B05D 1/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にポリイミド液を滴下した後、こ
   の滴下されたポリイミド液を前記基板の回転に伴う遠心
   力によって前記基板上に拡げるべく前記基板を回転させ
   るスタティクスピンコート法であって、前記ポリイミド
   液の粘度を約１５００ｃＰに設定し、前記基板の回転開
   始時における回転加速度を３万ｒｐｍ／秒以上で前記基
   板を回転させることを特徴とするスピンコート法。
2. 【請求項２】 前記基板の縁部に、該縁部に沿って、前
   記ポリイミド液の溢れ出しを防止するための堤部を予め
   設けることを特徴とする請求項１記載のスピンコート
   法。
3. 【請求項３】 前記堤部は速乾性合成樹脂材料で形成さ
   れていることを特徴とする請求項２記載のスピンコート
   法。