JP3512511B2 - 回転塗布装置および回転塗布方法 - Google Patents
回転塗布装置および回転塗布方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハ、液晶表
示パネル用のガラス基板、半導体製造用のマスク基板な
どの基板（以下、単に「基板」という）を水平に支持し
つつ回転させて、基板の表面にフォトレジスト液などの
塗布液を塗布する回転塗布装置および回転塗布方法に関
する。
示パネル用のガラス基板、半導体製造用のマスク基板な
どの基板（以下、単に「基板」という）を水平に支持し
つつ回転させて、基板の表面にフォトレジスト液などの
塗布液を塗布する回転塗布装置および回転塗布方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の回転塗布装置では、水平なスピン
チャック上に基板を載置し、さらにその基板の表面中央
部にフォトレジスト液などの塗布液を供給した後、その
基板を搭載した状態のままでスピンチャックを回転させ
ることによって塗布液を拡張離散させて、均一な薄膜を
基板表面に形成していた。
チャック上に基板を載置し、さらにその基板の表面中央
部にフォトレジスト液などの塗布液を供給した後、その
基板を搭載した状態のままでスピンチャックを回転させ
ることによって塗布液を拡張離散させて、均一な薄膜を
基板表面に形成していた。
【０００３】しかしながら、従来の回転塗布方法におい
ては、基板の表面全体に渡って均一な薄膜を形成するこ
とができず、また比較的多くの塗布液が必要となるとい
う問題を有していた。
ては、基板の表面全体に渡って均一な薄膜を形成するこ
とができず、また比較的多くの塗布液が必要となるとい
う問題を有していた。
【０００４】そこで、従来よりフォトレジスト液の溶媒
（以下「主溶媒」という）を塗布液の回転塗布に先立っ
て基板の表面に回転塗布しておき、その回転塗布処理の
完了後、基板にフォトレジスト液を供給し、回転塗布す
る方法が例えば特開昭６１−１５０３３２号公報，特開
平５−１２３６３２号公報，特開平５−２４３１４０号
公報，特開平５−２５９０５２号公報などにおいて提案
されている。すなわち、フォトレジスト液の主溶媒、例
えば従来より高い頻度で使用されているエチレングリコ
ールモノエチルエーテルアセテート（ＥＣＡ）をフォト
レジスト液の回転塗布前に回転塗布することで基板とフ
ォトレジスト液とのぬれ性を高めている。
（以下「主溶媒」という）を塗布液の回転塗布に先立っ
て基板の表面に回転塗布しておき、その回転塗布処理の
完了後、基板にフォトレジスト液を供給し、回転塗布す
る方法が例えば特開昭６１−１５０３３２号公報，特開
平５−１２３６３２号公報，特開平５−２４３１４０号
公報，特開平５−２５９０５２号公報などにおいて提案
されている。すなわち、フォトレジスト液の主溶媒、例
えば従来より高い頻度で使用されているエチレングリコ
ールモノエチルエーテルアセテート（ＥＣＡ）をフォト
レジスト液の回転塗布前に回転塗布することで基板とフ
ォトレジスト液とのぬれ性を高めている。
【０００５】なお、以下、説明の便宜から、このように
塗布液の回転塗布前に溶媒を基板に塗布しておく処理
を、特に「前塗布」と称する。また、前塗布段階におい
て、基板表面に塗布する溶媒を「前塗布溶媒」と称す
る。
塗布液の回転塗布前に溶媒を基板に塗布しておく処理
を、特に「前塗布」と称する。また、前塗布段階におい
て、基板表面に塗布する溶媒を「前塗布溶媒」と称す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これらの提案例によれ
ば、前塗布を行わない従来の回転塗布方法に比べて、使
用する塗布液の量を削減することができる。しかしなが
ら、基板表面に形成される薄膜の膜厚の均一性をみた場
合、基板の周辺部の膜厚が、基板の中心部と比較して、
特に顕著に薄くなり、均一な薄膜を得ることができず、
均一な薄膜を形成することができる回転塗布方法および
回転塗布装置が望まれている。また、前塗布溶媒の塗布
位置や乾燥条件によっては、塗布ムラ、特にストリエー
ションと呼ばれる放射状の塗布ムラが発生しやすいとい
う問題がある。なお、この塗布ムラは特にウェハ周辺部
に発生しやすい。
ば、前塗布を行わない従来の回転塗布方法に比べて、使
用する塗布液の量を削減することができる。しかしなが
ら、基板表面に形成される薄膜の膜厚の均一性をみた場
合、基板の周辺部の膜厚が、基板の中心部と比較して、
特に顕著に薄くなり、均一な薄膜を得ることができず、
均一な薄膜を形成することができる回転塗布方法および
回転塗布装置が望まれている。また、前塗布溶媒の塗布
位置や乾燥条件によっては、塗布ムラ、特にストリエー
ションと呼ばれる放射状の塗布ムラが発生しやすいとい
う問題がある。なお、この塗布ムラは特にウェハ周辺部
に発生しやすい。
【０００７】また、従来よりフォトレジスト液の主溶媒
としてＥＣＡを高い頻度で使用していたのは、ＥＣＡが
フォトレジスト液などの塗布液の主溶媒として優れた溶
解性と蒸発性を備えているという理由からであるが、近
年になって催奇形性や流産率との関係を考慮してＥＣＡ
に代わってメチル−２−ｎ−アミルケトン（ＭＡＫ）な
どを主溶媒として代替使用する傾向にある。しかしなが
ら、ＭＡＫはＥＣＡよりも沸点が低く蒸発性が高いた
め、このＭＡＫを前塗布溶媒として使用するとともに、
ＭＡＫを主溶媒とする塗布液を回転塗布した場合、基板
表面に形成される薄膜の膜厚基板の周辺部において顕著
に厚くなり、不均一になっている。
としてＥＣＡを高い頻度で使用していたのは、ＥＣＡが
フォトレジスト液などの塗布液の主溶媒として優れた溶
解性と蒸発性を備えているという理由からであるが、近
年になって催奇形性や流産率との関係を考慮してＥＣＡ
に代わってメチル−２−ｎ−アミルケトン（ＭＡＫ）な
どを主溶媒として代替使用する傾向にある。しかしなが
ら、ＭＡＫはＥＣＡよりも沸点が低く蒸発性が高いた
め、このＭＡＫを前塗布溶媒として使用するとともに、
ＭＡＫを主溶媒とする塗布液を回転塗布した場合、基板
表面に形成される薄膜の膜厚基板の周辺部において顕著
に厚くなり、不均一になっている。
【０００８】本発明は、上記課題に鑑み、エチレングリ
コールモノエチルエーテルアセテート（ＥＣＡ）よりも
低い沸点を有する溶媒を主溶媒とする塗布液を、優れた
膜厚均一性で基板の表面に回転塗布することができる回
転塗布方法および回転塗布装置を提供することを目的と
する。
コールモノエチルエーテルアセテート（ＥＣＡ）よりも
低い沸点を有する溶媒を主溶媒とする塗布液を、優れた
膜厚均一性で基板の表面に回転塗布することができる回
転塗布方法および回転塗布装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
を水平に支持しつつ鉛直軸周りに回転させてエチレング
リコールモノエチルエーテルアセテートよりも低い沸点
を有する溶媒を主溶媒とする塗布液を塗布する回転塗布
方法であって、上記目的を達成するため、(a)基板を制
止した状態でまたは第１の回転数で回転させた状態で、
前記基板の表面中央部もしくはその近傍に前記主溶媒よ
りも高い沸点を有する溶媒を前塗布溶媒として供給する
工程と、(b)前記基板を第２の回転数で回転させて前記
基板上の前塗布溶媒を基板表面全体に広げる工程と、
(c)前記工程(b)を実行した後、前記基板の表面中央部へ
の塗布液の吐出と、第３の回転数での基板の回転とによ
り、前記塗布液を基板表面に供給し、基板表面全体に広
げる工程と、(d)前記基板を第４の回転数で回転させて
工程(c)で基板表面全体に広げた塗布液の膜厚を調整す
る工程と、を含んでいる。
を水平に支持しつつ鉛直軸周りに回転させてエチレング
リコールモノエチルエーテルアセテートよりも低い沸点
を有する溶媒を主溶媒とする塗布液を塗布する回転塗布
方法であって、上記目的を達成するため、(a)基板を制
止した状態でまたは第１の回転数で回転させた状態で、
前記基板の表面中央部もしくはその近傍に前記主溶媒よ
りも高い沸点を有する溶媒を前塗布溶媒として供給する
工程と、(b)前記基板を第２の回転数で回転させて前記
基板上の前塗布溶媒を基板表面全体に広げる工程と、
(c)前記工程(b)を実行した後、前記基板の表面中央部へ
の塗布液の吐出と、第３の回転数での基板の回転とによ
り、前記塗布液を基板表面に供給し、基板表面全体に広
げる工程と、(d)前記基板を第４の回転数で回転させて
工程(c)で基板表面全体に広げた塗布液の膜厚を調整す
る工程と、を含んでいる。
【００１１】請求項２の発明は、基板を回転させてエチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテートよりも低
い沸点を有する溶媒を主溶媒とする塗布液を塗布する回
転塗布装置であって、基板を水平に支持しつつ鉛直軸周
りに回転させる回転支持手段と、前記回転支持手段に支
持された基板の表面中央部もしくはその近傍に前記主溶
媒よりも高い沸点を有する溶媒を前塗布溶媒として供給
する溶媒供給手段と、前記回転支持手段に支持された基
板の表面中央部もしくはその近傍に前記塗布液を供給す
る塗布液供給手段と、前記回転支持手段、前記溶媒供給
手段および前記塗布液供給手段を制御して、基板を制止
した状態でまたは第１の回転数で回転させた状態で、前
記基板の表面中央部もしくはその近傍に前記前塗布溶媒
を供給し、当該基板を第２の回転数で回転させることで
基板表面全体に広げた後、前記基板の表面中央部への塗
布液の吐出と、第３の回転数での基板の回転とにより、
前記塗布液を基板表面に供給し、基板表面全体に広げ、
さらに第４の回転数で基板を回転させて前記塗布液の膜
厚を調整する制御手段と、を備えている。
レングリコールモノエチルエーテルアセテートよりも低
い沸点を有する溶媒を主溶媒とする塗布液を塗布する回
転塗布装置であって、基板を水平に支持しつつ鉛直軸周
りに回転させる回転支持手段と、前記回転支持手段に支
持された基板の表面中央部もしくはその近傍に前記主溶
媒よりも高い沸点を有する溶媒を前塗布溶媒として供給
する溶媒供給手段と、前記回転支持手段に支持された基
板の表面中央部もしくはその近傍に前記塗布液を供給す
る塗布液供給手段と、前記回転支持手段、前記溶媒供給
手段および前記塗布液供給手段を制御して、基板を制止
した状態でまたは第１の回転数で回転させた状態で、前
記基板の表面中央部もしくはその近傍に前記前塗布溶媒
を供給し、当該基板を第２の回転数で回転させることで
基板表面全体に広げた後、前記基板の表面中央部への塗
布液の吐出と、第３の回転数での基板の回転とにより、
前記塗布液を基板表面に供給し、基板表面全体に広げ、
さらに第４の回転数で基板を回転させて前記塗布液の膜
厚を調整する制御手段と、を備えている。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【作用】この発明にかかる態様では、エチレングリコー
ルモノエチルエーテルアセテートよりも低い沸点を有す
る溶媒を主溶媒とする塗布液と、その主溶媒よりも高い
沸点を有する溶媒とが準備され、塗布液の供給に先立っ
て、当該溶媒が前塗布溶媒として基板表面に回転塗布さ
れ、溶媒の蒸発の度合いが抑えられて薄膜の膜厚均一性
を改善する。
ルモノエチルエーテルアセテートよりも低い沸点を有す
る溶媒を主溶媒とする塗布液と、その主溶媒よりも高い
沸点を有する溶媒とが準備され、塗布液の供給に先立っ
て、当該溶媒が前塗布溶媒として基板表面に回転塗布さ
れ、溶媒の蒸発の度合いが抑えられて薄膜の膜厚均一性
を改善する。
【００１５】
【００１６】
Ａ．第１実施例
図１は、この発明にかかる回転塗布装置の第１実施例を
示す図である。この回転塗布装置はスピンチャック１１
を備えており、このスピンチャック１１の上面で基板Ｗ
を水平に吸着保持することができるようになっている。
また、スピンチャック１１の回転軸１２はモータ１３に
連結されている。このため、モータ１３を作動させる
と、スピンチャック１１上に支持された基板Ｗがスピン
チャック１１と一体的に回転軸１２を中心として鉛直軸
回りに回転する。このように、この実施例では、スピン
チャック１１およびモータ１３により、基板Ｗを水平に
支持しつつ鉛直軸周りに回転させる回転支持手段１０が
構成されている。
示す図である。この回転塗布装置はスピンチャック１１
を備えており、このスピンチャック１１の上面で基板Ｗ
を水平に吸着保持することができるようになっている。
また、スピンチャック１１の回転軸１２はモータ１３に
連結されている。このため、モータ１３を作動させる
と、スピンチャック１１上に支持された基板Ｗがスピン
チャック１１と一体的に回転軸１２を中心として鉛直軸
回りに回転する。このように、この実施例では、スピン
チャック１１およびモータ１３により、基板Ｗを水平に
支持しつつ鉛直軸周りに回転させる回転支持手段１０が
構成されている。
【００１７】このスピンチャック１１の周囲には、カッ
プ２０が配置されており、後述するようにしてスピンチ
ャック１１上の基板Ｗに前塗布溶媒およびフォトレジス
ト液（塗布液）を回転塗布する際に飛散する余分の溶媒
やフォトレジスト液を補集し、所定のドレンタンク（図
示省略）に回収する。
プ２０が配置されており、後述するようにしてスピンチ
ャック１１上の基板Ｗに前塗布溶媒およびフォトレジス
ト液（塗布液）を回転塗布する際に飛散する余分の溶媒
やフォトレジスト液を補集し、所定のドレンタンク（図
示省略）に回収する。
【００１８】この回転塗布装置では、塗布液供給ノズル
３１と塗布液供給部３２とで基板Ｗにフォトレジスト液
を供給するための塗布液供給手段３０が構成されてい
る。すなわち、ノズル３１は塗布液供給部３２と接続さ
れており、塗布液供給部３２からフォトレジスト液を送
り出すと、ノズル３１の先端部からフォトレジスト液が
吐出される。また、このノズル３１は駆動部３３と連結
されており、駆動部３３を作動させることで、スピンチ
ャック１１の上方位置とカップ２０外の退避位置との間
で往復移動する。このため、図１に示すように、ノズル
３１をスピンチャック１１の上方位置に位置決めする
と、ノズル３１の先端部がスピンチャック１１上の基板
Ｗのほぼ表面中央部に対向し、この状態で塗布液供給部
３２からフォトレジスト液を送り出すと、ノズル３１か
ら基板Ｗに向けてフォトレジスト液が吐出され、基板Ｗ
の中央部に供給される。
３１と塗布液供給部３２とで基板Ｗにフォトレジスト液
を供給するための塗布液供給手段３０が構成されてい
る。すなわち、ノズル３１は塗布液供給部３２と接続さ
れており、塗布液供給部３２からフォトレジスト液を送
り出すと、ノズル３１の先端部からフォトレジスト液が
吐出される。また、このノズル３１は駆動部３３と連結
されており、駆動部３３を作動させることで、スピンチ
ャック１１の上方位置とカップ２０外の退避位置との間
で往復移動する。このため、図１に示すように、ノズル
３１をスピンチャック１１の上方位置に位置決めする
と、ノズル３１の先端部がスピンチャック１１上の基板
Ｗのほぼ表面中央部に対向し、この状態で塗布液供給部
３２からフォトレジスト液を送り出すと、ノズル３１か
ら基板Ｗに向けてフォトレジスト液が吐出され、基板Ｗ
の中央部に供給される。
【００１９】また、この実施例では、塗布液供給手段３
０と同様に構成された溶媒供給手段４０が設けられてい
る。すなわち、溶媒供給手段４０は、スピンチャック１
１の上方位置とカップ２０外の退避位置との間で往復自
在な溶媒供給ノズル４１と、当該ノズル４１に接続され
た溶媒供給部４２とで構成されており、図１に示すよう
に、駆動部４３を作動させてノズル４１をスピンチャッ
ク１１の上方位置に位置決めした後、溶媒供給部４２か
ら前塗布溶媒としての溶媒を送り出すことで、ノズル４
１から基板Ｗに向けて溶媒が吐出され、基板Ｗの中央部
に供給される。
０と同様に構成された溶媒供給手段４０が設けられてい
る。すなわち、溶媒供給手段４０は、スピンチャック１
１の上方位置とカップ２０外の退避位置との間で往復自
在な溶媒供給ノズル４１と、当該ノズル４１に接続され
た溶媒供給部４２とで構成されており、図１に示すよう
に、駆動部４３を作動させてノズル４１をスピンチャッ
ク１１の上方位置に位置決めした後、溶媒供給部４２か
ら前塗布溶媒としての溶媒を送り出すことで、ノズル４
１から基板Ｗに向けて溶媒が吐出され、基板Ｗの中央部
に供給される。
【００２０】モータ１３、塗布液供給部３２、駆動部３
３、溶媒供給部４２および駆動部４３には、制御部５０
が電気的に接続されており、制御部５０から各部に信号
が与えれて、後述する手順でフォトレジスト液の薄膜が
基板Ｗ上に形成される。以下、図２を参照しつつ、この
装置における回転塗布方法について説明する。
３、溶媒供給部４２および駆動部４３には、制御部５０
が電気的に接続されており、制御部５０から各部に信号
が与えれて、後述する手順でフォトレジスト液の薄膜が
基板Ｗ上に形成される。以下、図２を参照しつつ、この
装置における回転塗布方法について説明する。
【００２１】図２は、この発明にかかる回転塗布方法の
第１実施例を示すタイミングチャートである。
第１実施例を示すタイミングチャートである。
【００２２】(1)基板Ｗの保持
まず、スピンチャック１１上に基板（例えばφ８インチ
の半導体ウエハ）Ｗを載置した後、図示を省略する吸引
源からの吸引により基板Ｗを吸着保持する。それに続い
て、モータ１３を作動させて基板Ｗの回転を開始する。
の半導体ウエハ）Ｗを載置した後、図示を省略する吸引
源からの吸引により基板Ｗを吸着保持する。それに続い
て、モータ１３を作動させて基板Ｗの回転を開始する。
【００２３】(2)基板Ｗへの前塗布溶媒の供給
そして、回転数が第１の回転数Ｎ1、例えば５００ｒｐ
ｍに達すると（時刻ｔ1）、その回転数Ｎ1を維持したま
まで、予めスピンチャック１１の上方位置に位置決めさ
れている溶媒供給ノズル４１から前塗布溶媒を基板Ｗの
表面中央部に所定量だけ供給する。ここで、前塗布溶媒
としては、例えばフォトレジスト液（塗布液）の主溶媒
として従来より使用されているＥＣＡを用いることがで
き、例えばφ８インチの半導体ウエハの前塗布を行う場
合、約１．５ミリリットル供給する。また、前塗布溶媒
の供給位置は基板Ｗの表面中央部に行うのが好適である
が、これに限定されるものではなく、ノズル４１の位置
決め位置を基板Ｗの中心から３０ｍｍ以内だけずらして
基板中央部の近傍に供給するようにしてもよい。さら
に、基板Ｗを制止したままで前塗布溶媒を供給してもよ
い。
ｍに達すると（時刻ｔ1）、その回転数Ｎ1を維持したま
まで、予めスピンチャック１１の上方位置に位置決めさ
れている溶媒供給ノズル４１から前塗布溶媒を基板Ｗの
表面中央部に所定量だけ供給する。ここで、前塗布溶媒
としては、例えばフォトレジスト液（塗布液）の主溶媒
として従来より使用されているＥＣＡを用いることがで
き、例えばφ８インチの半導体ウエハの前塗布を行う場
合、約１．５ミリリットル供給する。また、前塗布溶媒
の供給位置は基板Ｗの表面中央部に行うのが好適である
が、これに限定されるものではなく、ノズル４１の位置
決め位置を基板Ｗの中心から３０ｍｍ以内だけずらして
基板中央部の近傍に供給するようにしてもよい。さら
に、基板Ｗを制止したままで前塗布溶媒を供給してもよ
い。
【００２４】なお、前塗布溶媒の供給の間、溶媒供給ノ
ズル４１との干渉を避けるために、塗布液供給ノズル３
１については退避位置に退避させている。
ズル４１との干渉を避けるために、塗布液供給ノズル３
１については退避位置に退避させている。
【００２５】(3)前塗布溶媒の拡張離散および部分揮発
基板Ｗへの前塗布溶媒の供給が完了すると、基板Ｗの回
転数を第２の回転数Ｎ2、例えば２５００ｒｐｍにまで
増加させ（時刻ｔ2）、所定時間だけこの第２の回転数
Ｎ2を維持する。これによって、基板Ｗに供給された前
塗布溶媒は基板表面全体に広がるとともに、余分な溶媒
が揮発する。なお、必要以上に長時間回転させておく
と、溶媒が揮発によって除去されてしまい、前塗布によ
る効果が得られないので、この点を考慮して第２の回転
数Ｎ2および上記処理時間（＝ｔ3−ｔ2）を設定する必
要がある。特に、第２の回転数Ｎ2は前塗布溶媒の揮発
の度合いを制御する上で比較的重要な要素である。とい
うのも、揮発の度合いを処理時間（＝ｔ3−ｔ2）で制御
する場合、全体の処理時間が変わる、特に長くなるのは
好ましくないので、この回転数Ｎ2で制御するのが好適
であり、５００ｒｐｍないし３０００ｒｐｍの範囲で設
定するのが望ましい。
転数を第２の回転数Ｎ2、例えば２５００ｒｐｍにまで
増加させ（時刻ｔ2）、所定時間だけこの第２の回転数
Ｎ2を維持する。これによって、基板Ｗに供給された前
塗布溶媒は基板表面全体に広がるとともに、余分な溶媒
が揮発する。なお、必要以上に長時間回転させておく
と、溶媒が揮発によって除去されてしまい、前塗布によ
る効果が得られないので、この点を考慮して第２の回転
数Ｎ2および上記処理時間（＝ｔ3−ｔ2）を設定する必
要がある。特に、第２の回転数Ｎ2は前塗布溶媒の揮発
の度合いを制御する上で比較的重要な要素である。とい
うのも、揮発の度合いを処理時間（＝ｔ3−ｔ2）で制御
する場合、全体の処理時間が変わる、特に長くなるのは
好ましくないので、この回転数Ｎ2で制御するのが好適
であり、５００ｒｐｍないし３０００ｒｐｍの範囲で設
定するのが望ましい。
【００２６】なお、この実施例では、上記処理を行うの
と並行して、溶媒供給ノズル４１をカップ２０外に退避
させるとともに、塗布液供給ノズル３１をスピンチャッ
ク１１の上方位置に移動させる。これにより、次のフォ
トレジスト液の供給をスムーズに行うことができる。
と並行して、溶媒供給ノズル４１をカップ２０外に退避
させるとともに、塗布液供給ノズル３１をスピンチャッ
ク１１の上方位置に移動させる。これにより、次のフォ
トレジスト液の供給をスムーズに行うことができる。
【００２７】(4)フォトレジスト液の供給及び拡布
上記所定時間が経過して時刻ｔ3になると、基板Ｗの回
転数を第３の回転数Ｎ3、例えば４０００ｒｐｍに増加
させると同時に、塗布液供給ノズル３１から基板Ｗにフ
ォトレジスト液を供給する。例えば、φ８インチの半導
体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合、約０．４
〜１．０ミリリットルのフォトレジスト液を約１秒程度
吐出させて基板Ｗに供給する。
転数を第３の回転数Ｎ3、例えば４０００ｒｐｍに増加
させると同時に、塗布液供給ノズル３１から基板Ｗにフ
ォトレジスト液を供給する。例えば、φ８インチの半導
体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合、約０．４
〜１．０ミリリットルのフォトレジスト液を約１秒程度
吐出させて基板Ｗに供給する。
【００２８】ところで、フォトレジスト液の供給態様に
ついては、上記のように基板Ｗを回転させながらフォト
レジスト液を供給する態様に限定されるものではなく、
時刻ｔ3で一旦基板Ｗの回転を停止させ、基板Ｗへのフ
ォトレジスト液の供給を開始した後、所定量の供給を完
了する前に基板Ｗを第３の回転数Ｎ3で回転させたり、
あるいは所定量の供給を完了した後で基板Ｗを第３の回
転数Ｎ3で回転させるようにしてもよい。すなわち、基
板Ｗの表面へのフォトレジスト液（塗布液）の吐出と、
第３の回転数Ｎ3での基板Ｗの回転とを組み合わせてフ
ォトレジスト液を基板Ｗの表面全体に広げればよい。
ついては、上記のように基板Ｗを回転させながらフォト
レジスト液を供給する態様に限定されるものではなく、
時刻ｔ3で一旦基板Ｗの回転を停止させ、基板Ｗへのフ
ォトレジスト液の供給を開始した後、所定量の供給を完
了する前に基板Ｗを第３の回転数Ｎ3で回転させたり、
あるいは所定量の供給を完了した後で基板Ｗを第３の回
転数Ｎ3で回転させるようにしてもよい。すなわち、基
板Ｗの表面へのフォトレジスト液（塗布液）の吐出と、
第３の回転数Ｎ3での基板Ｗの回転とを組み合わせてフ
ォトレジスト液を基板Ｗの表面全体に広げればよい。
【００２９】ここで、この発明において重要な点は、第
３の回転数Ｎ3をどのように設定するかという点であ
り、この実施例では、フォトレジスト液の供給及び基板
表面全体への拡布に続いて行う処理（フォトレジスト液
の膜厚調整）での基板Ｗの回転数Ｎ4以上に設定してい
る。なお、その理由および具体例については、後で説明
する。
３の回転数Ｎ3をどのように設定するかという点であ
り、この実施例では、フォトレジスト液の供給及び基板
表面全体への拡布に続いて行う処理（フォトレジスト液
の膜厚調整）での基板Ｗの回転数Ｎ4以上に設定してい
る。なお、その理由および具体例については、後で説明
する。
【００３０】(5)フォトレジスト液（塗布液）の膜厚調
整 基板Ｗへのフォトレジスト液の供給及び基板表面全体へ
の拡布が完了する（時刻ｔ4）と、基板Ｗの回転数を第
４の回転数Ｎ4、例えば３０００ｒｐｍに調整し、所定
時間（＝ｔ5−ｔ4）の間、当該回転数Ｎ4で基板Ｗを回
転させる。この実施例では、上記のように第３の回転数
Ｎ3を第４の回転数Ｎ4以上に設定しているため、必然的
に時刻ｔ4で回転数を維持あるいは減少させることにな
る。
整 基板Ｗへのフォトレジスト液の供給及び基板表面全体へ
の拡布が完了する（時刻ｔ4）と、基板Ｗの回転数を第
４の回転数Ｎ4、例えば３０００ｒｐｍに調整し、所定
時間（＝ｔ5−ｔ4）の間、当該回転数Ｎ4で基板Ｗを回
転させる。この実施例では、上記のように第３の回転数
Ｎ3を第４の回転数Ｎ4以上に設定しているため、必然的
に時刻ｔ4で回転数を維持あるいは減少させることにな
る。
【００３１】この第４の回転数Ｎ4での基板Ｗの回転に
よって、すでに基板表面全体に広げられたフォトレジス
ト液の膜厚調整がなされ、基板Ｗの表面に所定膜厚のレ
ジスト薄膜が形成される。
よって、すでに基板表面全体に広げられたフォトレジス
ト液の膜厚調整がなされ、基板Ｗの表面に所定膜厚のレ
ジスト薄膜が形成される。
【００３２】上記のように、この実施例では、フォトレ
ジスト液の供給に際して第３の回転数で基板Ｗを回転さ
せているので、基板Ｗの中心部から外周方向へ行くに従
って溶媒の蒸発の度合いが大きくなるような状態を生じ
させることができる。このため、従来技術において問題
となっていた基板の周辺部の膜厚が、基板の中心部と比
較して、特に顕著に薄くなるという、膜厚の不均一が解
消される。また、フォトレジスト液の供給及び基板表面
全体への拡布時の回転数（第３の回転数Ｎ3）が非常に
高いので、従来例よりもさらに少量のフォトレジスト液
（塗布液）で基板表面全体に薄膜を形成することができ
る。
ジスト液の供給に際して第３の回転数で基板Ｗを回転さ
せているので、基板Ｗの中心部から外周方向へ行くに従
って溶媒の蒸発の度合いが大きくなるような状態を生じ
させることができる。このため、従来技術において問題
となっていた基板の周辺部の膜厚が、基板の中心部と比
較して、特に顕著に薄くなるという、膜厚の不均一が解
消される。また、フォトレジスト液の供給及び基板表面
全体への拡布時の回転数（第３の回転数Ｎ3）が非常に
高いので、従来例よりもさらに少量のフォトレジスト液
（塗布液）で基板表面全体に薄膜を形成することができ
る。
【００３３】次に、フォトレジスト液の供給及び基板表
面全体への拡布時の回転数（第３の回転数Ｎ3）とフォ
トレジスト液の膜厚調整時の回転数（第４の回転数Ｎ
4）との関係について、具体例を示しながら説明する。
なお、ここでは、第１、第２および第４の回転数Ｎ1，
Ｎ2，Ｎ4をそれぞれ５００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍおよ
び３０００ｒｐｍに設定する一方、第３の回転数Ｎ3に
ついては３０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ、５０００ｒ
ｐｍ、５５００ｒｐｍおよび６０００ｒｐｍと異なる条
件を設定して、ＥＣＡを主溶媒とするフォトレジスト液
をφ８インチの半導体ウエハに回転塗布した。その結
果、図３ないし図７に示す膜厚面内分布を得た。
面全体への拡布時の回転数（第３の回転数Ｎ3）とフォ
トレジスト液の膜厚調整時の回転数（第４の回転数Ｎ
4）との関係について、具体例を示しながら説明する。
なお、ここでは、第１、第２および第４の回転数Ｎ1，
Ｎ2，Ｎ4をそれぞれ５００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍおよ
び３０００ｒｐｍに設定する一方、第３の回転数Ｎ3に
ついては３０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ、５０００ｒ
ｐｍ、５５００ｒｐｍおよび６０００ｒｐｍと異なる条
件を設定して、ＥＣＡを主溶媒とするフォトレジスト液
をφ８インチの半導体ウエハに回転塗布した。その結
果、図３ないし図７に示す膜厚面内分布を得た。
【００３４】これら図３ないし図７（および後の図８な
いし図１１）において、横軸は半導体ウエハ（基板）の
中心からの距離（ｍｍ）を示し、縦軸は中心からの各距
離での膜厚（オングストローム）を示している。また、
得られたデータから膜厚面内分布を計算すると、次の結
果が得られた。
いし図１１）において、横軸は半導体ウエハ（基板）の
中心からの距離（ｍｍ）を示し、縦軸は中心からの各距
離での膜厚（オングストローム）を示している。また、
得られたデータから膜厚面内分布を計算すると、次の結
果が得られた。
【００３５】
・第３の回転数Ｎ3＝３０００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１７９０．０（オングストローム）
標準偏差：７９．６（オングストローム）
・第３の回転数Ｎ3＝４０００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１８５３．６（オングストローム）
標準偏差：４８．３（オングストローム）
・第３の回転数Ｎ3＝５０００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１８９５．２（オングストローム）
標準偏差：１２．３（オングストローム）
・第３の回転数Ｎ3＝５５００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１９２３．０（オングストローム）
標準偏差：５．３（オングストローム）
・第３の回転数Ｎ3＝６０００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１９４１．０（オングストローム）
標準偏差：２４．７（オングストローム）
これらの計算結果および図３ないし図７から明らかなよ
うに、第３の回転数Ｎ3を第４の回転数Ｎ4以上に設定す
ることで従来例よりも良好な均一性をもって半導体ウエ
ハ（基板）にレジスト薄膜を形成することができる。ま
た、これらの結果から、第３の回転数Ｎ3については５
０００ｒｐｍないし６０００ｒｐｍの範囲で設定するの
が好適であることがわかる。
うに、第３の回転数Ｎ3を第４の回転数Ｎ4以上に設定す
ることで従来例よりも良好な均一性をもって半導体ウエ
ハ（基板）にレジスト薄膜を形成することができる。ま
た、これらの結果から、第３の回転数Ｎ3については５
０００ｒｐｍないし６０００ｒｐｍの範囲で設定するの
が好適であることがわかる。
【００３６】なお、上記実施例においては、前塗布溶媒
としてフォトレジスト液の主溶媒と同一の溶媒を用いて
いるが、主溶媒と別種類の溶媒を前塗布溶媒と使用する
ことも可能である。例えば、ＥＣＡを主溶媒とする場
合、前塗布溶媒として乳酸エチル、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート、メチル−２−ｎ−ア
ミルケトン、メチル−３−メトキシプロピオネート、エ
チル−３−エトキシプロピオネート、ピルビン酸エチ
ル、酢酸ブチルおよびこれら数種の混合液などを使用す
ることができる。
としてフォトレジスト液の主溶媒と同一の溶媒を用いて
いるが、主溶媒と別種類の溶媒を前塗布溶媒と使用する
ことも可能である。例えば、ＥＣＡを主溶媒とする場
合、前塗布溶媒として乳酸エチル、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート、メチル−２−ｎ−ア
ミルケトン、メチル−３−メトキシプロピオネート、エ
チル−３−エトキシプロピオネート、ピルビン酸エチ
ル、酢酸ブチルおよびこれら数種の混合液などを使用す
ることができる。
【００３７】Ｂ．第２実施例
上記第１実施例では、第３の回転数Ｎ3をフォトレジス
ト液の膜厚調整の際の基板Ｗの回転数Ｎ4以上に設定す
ることで膜厚均一性の向上を図っているが、フォトレジ
スト液の主溶媒がＥＣＡよりも低い沸点を有する溶媒で
ある場合には、その主溶媒よりも高い沸点を有する別種
類の溶媒を前塗布溶媒として使用することにより、膜厚
均一性の向上を図ることができる。以下、具体例を挙げ
て説明する。
ト液の膜厚調整の際の基板Ｗの回転数Ｎ4以上に設定す
ることで膜厚均一性の向上を図っているが、フォトレジ
スト液の主溶媒がＥＣＡよりも低い沸点を有する溶媒で
ある場合には、その主溶媒よりも高い沸点を有する別種
類の溶媒を前塗布溶媒として使用することにより、膜厚
均一性の向上を図ることができる。以下、具体例を挙げ
て説明する。
【００３８】ＥＣＡよりも低い沸点を有する溶媒として
例えばＭＡＫがあるが、これを前塗布溶媒として上記第
１実施例にかかる回転塗布方法にしたがってＭＡＫを主
溶媒とするフォトレジスト液を回転塗布した場合、ＥＣ
Ａを主溶媒および前塗布溶媒とした場合（第１実施例に
おける具体例）に比べて膜厚均一性が低い。これに対
し、ＭＡＫよりも高い沸点を有するエチル−３−エトキ
シプロピオネート（ＥＥＰ）を前塗布溶媒として用いて
ＭＡＫを主溶媒とするフォトレジスト液を回転塗布する
と、良好な結果が得られた。ここでは、第１、第２およ
び第４の回転数Ｎ1，Ｎ2，Ｎ4をそれぞれ５００ｒｐ
ｍ、３０００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍに設定する一
方、第３の回転数Ｎ3については３０００ｒｐｍ、３５
００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍおよび５０００ｒｐｍと異
なる条件を設定して、前塗布溶媒「ＥＥＰ」−主溶媒
「ＭＡＫ」の溶媒組合せでフォトレジスト液をφ８イン
チの半導体ウエハに回転塗布して、図８ないし図１１に
示す結果（膜厚面内分布）を得た。
例えばＭＡＫがあるが、これを前塗布溶媒として上記第
１実施例にかかる回転塗布方法にしたがってＭＡＫを主
溶媒とするフォトレジスト液を回転塗布した場合、ＥＣ
Ａを主溶媒および前塗布溶媒とした場合（第１実施例に
おける具体例）に比べて膜厚均一性が低い。これに対
し、ＭＡＫよりも高い沸点を有するエチル−３−エトキ
シプロピオネート（ＥＥＰ）を前塗布溶媒として用いて
ＭＡＫを主溶媒とするフォトレジスト液を回転塗布する
と、良好な結果が得られた。ここでは、第１、第２およ
び第４の回転数Ｎ1，Ｎ2，Ｎ4をそれぞれ５００ｒｐ
ｍ、３０００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍに設定する一
方、第３の回転数Ｎ3については３０００ｒｐｍ、３５
００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍおよび５０００ｒｐｍと異
なる条件を設定して、前塗布溶媒「ＥＥＰ」−主溶媒
「ＭＡＫ」の溶媒組合せでフォトレジスト液をφ８イン
チの半導体ウエハに回転塗布して、図８ないし図１１に
示す結果（膜厚面内分布）を得た。
【００３９】また、得られたデータから膜厚面内分布を
計算すると、次の結果が得られた。
計算すると、次の結果が得られた。
【００４０】
・第３の回転数Ｎ3＝３０００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１４７０．４（オングストローム）
標準偏差：４２．７（オングストローム）
・第３の回転数Ｎ3＝３５００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１５１６．２（オングストローム）
標準偏差：２３．１（オングストローム）
・第３の回転数Ｎ3＝４０００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１５２４．７（オングストローム）
標準偏差：６．８（オングストローム）
・第３の回転数Ｎ3＝５０００ｒｐｍのとき、
平均膜厚：１１５７１．０（オングストローム）
標準偏差：３６．２（オングストローム）
これらの計算結果および図８ないし図１１から明らかな
ように、前塗布溶媒として主溶媒（ＭＡＫ）よりも沸点
の高い溶媒（ＥＥＰ）を採用したことで、溶媒の蒸発が
抑制されるため、良好な均一性をもって半導体ウエハ
（基板）にレジスト薄膜を形成することができる。ま
た、これらの結果から、第３の回転数Ｎ3については３
５００ｒｐｍないし４５００ｒｐｍの範囲で設定するの
が好適であることがわかる。
ように、前塗布溶媒として主溶媒（ＭＡＫ）よりも沸点
の高い溶媒（ＥＥＰ）を採用したことで、溶媒の蒸発が
抑制されるため、良好な均一性をもって半導体ウエハ
（基板）にレジスト薄膜を形成することができる。ま
た、これらの結果から、第３の回転数Ｎ3については３
５００ｒｐｍないし４５００ｒｐｍの範囲で設定するの
が好適であることがわかる。
【００４１】なお、主溶媒と前塗布溶媒との組み合わせ
は、上記組み合わせ（ＭＡＫ，ＥＥＰ）に限定されるも
のではなく、フォトレジスト液（塗布液）の沸点がＥＣ
Ａのそれよりも低く、しかも前塗布溶媒の沸点が主溶媒
のそれよりも高いという条件を満足する限り特に限定さ
れるものではなく、任意である。
は、上記組み合わせ（ＭＡＫ，ＥＥＰ）に限定されるも
のではなく、フォトレジスト液（塗布液）の沸点がＥＣ
Ａのそれよりも低く、しかも前塗布溶媒の沸点が主溶媒
のそれよりも高いという条件を満足する限り特に限定さ
れるものではなく、任意である。
【００４２】なお、上記第１および第２実施例では、フ
ォトレジスト液を基板Ｗに回転塗布してレジスト膜を形
成する場合について説明したが、この発明はＳＯＧ膜や
ポリイミド膜を形成する回転塗布方法や回転塗布装置に
適用することができる。
ォトレジスト液を基板Ｗに回転塗布してレジスト膜を形
成する場合について説明したが、この発明はＳＯＧ膜や
ポリイミド膜を形成する回転塗布方法や回転塗布装置に
適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、請求項１および２の発明
によれば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセ
テートよりも低い沸点を有する溶媒を主溶媒とする塗布
液を基板に回転塗布する回転塗布装置および回転塗布処
理において、塗布液の供給に先立って、主溶媒よりも高
い沸点を有する溶媒を前塗布溶媒として基板表面に回転
塗布しているので、当該塗布液を優れた膜厚均一性で基
板の表面に回転塗布することができる。
によれば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセ
テートよりも低い沸点を有する溶媒を主溶媒とする塗布
液を基板に回転塗布する回転塗布装置および回転塗布処
理において、塗布液の供給に先立って、主溶媒よりも高
い沸点を有する溶媒を前塗布溶媒として基板表面に回転
塗布しているので、当該塗布液を優れた膜厚均一性で基
板の表面に回転塗布することができる。
【００４４】
【図１】この発明にかかる回転塗布装置の第１実施例を
示す図である。
示す図である。
【図２】この発明にかかる回転塗布方法の第１実施例を
示すタイミングチャートである。
示すタイミングチャートである。
【図３】第１実施例にかかる回転塗布方法により基板上
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
【図４】第１実施例にかかる回転塗布方法により基板上
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
【図５】第１実施例にかかる回転塗布方法により基板上
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
【図６】第１実施例にかかる回転塗布方法により基板上
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
【図７】第１実施例にかかる回転塗布方法により基板上
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
【図８】第２実施例にかかる回転塗布方法により基板上
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
【図９】第２実施例にかかる回転塗布方法により基板上
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフであ
る。
【図１０】第２実施例にかかる回転塗布方法により基板
上に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフで
ある。
上に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフで
ある。
【図１１】第２実施例にかかる回転塗布方法により基板
上に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフで
ある。
上に薄膜を形成したときの膜厚面内分布を示すグラフで
ある。
１０ 回転支持手段
３０ 塗布液供給手段
４０ 溶媒供給手段
５０ 制御部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｄ
(56)参考文献 特開 平６−326014（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−150332（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−207631（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−90530（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−156626（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−51061（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−243140（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−259052（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−123632（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
B05C 11/08
G03F 7/16 502
Claims (2)
- 【請求項１】 基板を水平に支持しつつ鉛直軸周りに回
転させてエチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ートよりも低い沸点を有する溶媒を主溶媒とする塗布液
を塗布する回転塗布方法において、 (a)基板を制止した状態でまたは第１の回転数で回転さ
せた状態で、前記基板の表面中央部もしくはその近傍に
前記主溶媒よりも高い沸点を有する溶媒を前塗布溶媒と
して供給する工程と、 (b)前記基板を第２の回転数で回転させて前記基板上の
前塗布溶媒を基板表面全体に広げる工程と、 (c)前記工程(b)を実行した後、前記基板の表面中央部へ
の塗布液の吐出と、第３の回転数での基板の回転とによ
り、前記塗布液を基板表面に供給し、基板表面全体に広
げる工程と、 (d)前記基板を第４の回転数で回転させて工程(c)で基板
表面全体に広げた塗布液の膜厚を調整する工程と、 を含むことを特徴とする回転塗布方法。 - 【請求項２】 基板を回転させてエチレングリコールモ
ノエチルエーテルアセテートよりも低い沸点を有する溶
媒を主溶媒とする塗布液を塗布する回転塗布装置におい
て、 基板を水平に支持しつつ鉛直軸周りに回転させる回転支
持手段と、 前記回転支持手段に支持された基板の表面中央部もしく
はその近傍に前記主溶媒よりも高い沸点を有する溶媒を
前塗布溶媒として供給する溶媒供給手段と、 前記回転支持手段に支持された基板の表面中央部もしく
はその近傍に前記塗布液を供給する塗布液供給手段と、 前記回転支持手段、前記溶媒供給手段および前記塗布液
供給手段を制御して、基板を制止した状態でまたは第１
の回転数で回転させた状態で、前記基板の表面中央部も
しくはその近傍に前記前塗布溶媒を供給し、当該基板を
第２の回転数で回転させることで基板表面全体に広げた
後、前記基板の表面中央部への塗布液の吐出と、第３の
回転数での基板の回転とにより、前記塗布液を基板表面
に供給し、基板表面全体に広げ、さらに第４の回転数で
基板を回転させて前記塗布液の膜 厚を調整する制御手段
と、 を備えたことを特徴とする回転塗布装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07575695A JP3512511B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 回転塗布装置および回転塗布方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07575695A JP3512511B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 回転塗布装置および回転塗布方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274012A JPH08274012A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3512511B2 true JP3512511B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=13585407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07575695A Expired - Fee Related JP3512511B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 回転塗布装置および回転塗布方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512511B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3065041B2 (ja) * | 1998-10-29 | 2000-07-12 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 半導体デバイスの成膜方法及び成膜装置 |
| CN103871815A (zh) * | 2012-12-11 | 2014-06-18 | 旺宏电子股份有限公司 | 半导体处理装置及处理半导体晶圆的方法 |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP07575695A patent/JP3512511B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08274012A (ja) | 1996-10-18 |
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