JP3821468B2 - 回転塗布装置及びその塗布方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基体（例えば、半導体ウエハ、液晶用基板、あるいはフォトマスク用基板）処理に用いられる回転塗布装置及びその塗布方法に関し、特に基体の周囲を密閉空間にし、その上に樹脂等の液体をコーテイングし、基体上に均一な膜形成を行うための塗布装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体ウエハ、液晶用基板、あるいはフォトマスク用基板等の基体を処理するために液体を塗布する工程が行われている。例えば、半導体集積回路を製造する場合、フォトリソグラフや平坦化処理工程において、フォトレジスト、ＳＯＧ、あるいはポリイミド樹脂等の液体を半導体ウエハ上に塗布する。かかる液体塗布において必要とされることは、それらの塗布によって均一な厚さの膜を形成すること、あるいは段差を含む半導体ウエハ上に平坦な膜を形成することである。こうした要求に応えるべく種々の回転塗布装置（スピンコーター）の改良が行われている。
【０００３】
例えば特開平６−１６０４０４号公報に示される発明は、図１に示すように、モータ９に取付けられたチャック７上に半導体ウエハ５を載置し、ウエハの周囲をカップと蓋により密閉する構造を採用する。これによって気流の乱れを抑制し、レジストの塗布を均一にし塗布ムラをなくすものである。
上記刊行物の他にも、半導体ウエハの周囲を密閉構造とする技術として、以下のものが開示されている。
【０００４】
特開平５−１３６０４１号は、チャンバー９ａを密閉型とすることにより気圧の変動を小さくし、これによって半導体ウエハ上の膜厚の変動を小さくする技術を開示している（図１参照）。
【０００５】
特開平５−２０８１６３号は、密閉された制御チャンバー１０を用い、スプレイノズル１８からレジストを半導体ウエハ１４上に供給し、均一なレジスト膜を形成する技術を開示している（図１参照）。
【０００６】
特開平２００１−２３８７９号は、下方容器３と上方容器４とからなる密閉式の処理容器２を用い、フォトレジストコーテイング時に生じるミストの付着を防止する技術を開示している（図１参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の回転塗布装置を用いて半導体ウエハ上に液体を塗布した場合、特に、凹凸、あるいはＶ溝などの段差形状が形成された半導体ウエハ上にポリイミド樹脂を塗布して膜を形成しようとした場合、半導体ウエハ上の膜厚分布が必ずしも所望の精度に達し得ないことがあった。特に、半導体ウエハの径が大きくなるに従い膜厚の均一性に困難を伴うのが実情であった。さらに、上記従来例の回転塗布装置は、密閉型、あるいは密閉式のチャンバー等を用い、半導体ウエハの周囲を密閉にし、気圧や気流を調整するものであるが、チャンバーもしくは容器の最適形状を検討し、膜厚の均一性を研究するものではない。さらに、基体が角型形状を有する（液晶用基板やフォトマスク用基板）場合、必ずしも滴下する液体を均一に塗布することが容易でなく、角型の周囲あるいは端部において塗布ムラが発生することがある。本発明者は、円形状の半導体ウエハう角型形状の基板上に形成される膜厚の均一性が、最終的に基体（あるいは基板）の周囲の密閉空間の形状に起因することを見出した。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来例の課題を解決し、基体上に均一性のある膜を形成可能な液体塗布装置およびその塗布方法を提供する。
【０００９】
さらに、本発明の目的は、表面に段差が形成された基体上に平坦な膜を形成可能な液体塗布装置およびその塗布方法を提供する。さらに、表面に段差が形成された基体上にその段差形状に倣うような膜形成が可能なステップカバレッジに優れた液体塗布装置およびその塗布方法を提供する。
【００１０】
さらに、本発明の目的は、生産性に優れ、かつ比較的低コストな基体処理用液体塗布装置およびその塗布方法を提供する。
【００１１】
さらに、本発明の目的は、基体上に均一な膜を形成するのに最適な形状を有する密閉型チャックを備えた液体塗布装置およびその塗布方法を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液体塗布装置は、基体を保持する保持手段と、基体上に液体を滴下する手段と、基体を回転させる回転手段とを備え、保持手段は、回転手段に結合され、密閉された空間を提供可能であり、該空間内に前記基体をほぼ水平に固定する固定部と、該固定部から外側に傾斜して延在する傾斜面によって画定された空間を含む外周部とを有し、外周部は固定部より下方に位置する空間を含むものである。
【００１３】
好適には、保持手段は、外周部の傾斜面と貫通孔を介して連通する液体貯蔵部を有し、液体貯蔵部は外周空間部よりも下方に空間を含む。好適には、液体貯蔵部は、外周部の円周方向にほぼ均等に配置されている。例えば、９０度間隔で４つ配置することが望ましい。
【００１４】
好適には、保持手段は、回転手段に結合され、一面を開口する容器手段と、開口された一面を密封するシール手段とを有し、これによって内部に密閉された空間を提供する。密閉空間は、必ずしも気密あるいは真空状態である必要はなく、基体の周囲が外部空間から遮断されていれば良い。
【００１５】
好適には、シール手段は、容器手段内へ不活性ガス、例えば、窒素ガスを導入するための導入孔を備えている。さらに、導入孔にフィルターを接続し、ゴミ等の粒子を除去することができる。
【００１６】
好適には、回転塗布装置は、シール手段を前記容器手段から着脱させるための着脱機構を備えている。着脱機構は、シール手段を容器手段から上方へ移動させるための機構と、シール手段を回転可能に支持する機構とを含む。
【００１７】
好適には、滴下手段は移動可能であり、シール手段が容器手段から外されたとき、容器手段内の基体上に液体を滴下する。
【００１８】
好適には、保持手段は、回転手段の回転軸に結合される密閉型チャックを含み、該密閉型チャックが前記固定部および外周部を有する。すなわち、密閉型チャックが基体の保持と回転手段への結合とを一体構造で行うため、基体の保持と回転軸への結合とを別体で構成し両者を接続する必要はなくなり、工数およびコストを削減できる。他方、そのような一体構造により密閉空間をより効果的に密閉状態として保持することができる。
【００１９】
好適には、密閉型チャックは、その裏面に結合されるリアフランジを有し、チャックの裏面に形成された凹部と該リアフランジとによって液体貯蔵部を形成する。また、密閉型チャックの固定部は、基体の裏面を真空吸引するための孔が形成されている。基体は、例えば円形状の半導体ウエハや、角型形状を有する基板として液晶用基板やフォトマスク用基板であっても良い。
【００２０】
本発明に係る基体上に液体を塗布する方法は、次の工程を含む。基体取付け面よりも外周にかつ下方に空間が形成された密閉型チャックの基体取付け面上に基体を取付ける工程、停止された基体上に液体を滴下する工程、密閉型チャックの開口面をシール部材で密閉する工程、密閉型チャックの内部の密閉空間において基体を回転させ、基体上に液体を塗布する工程。
【００２１】
好適には、液体塗布方法は、液体を滴下するノズルを前記密閉型チャックの開口面上に位置させる工程と、液体の滴下終了後、ノズルを開口面から退避させる工程を含み、さらに密閉空間内に不活性ガスを注入しても良い。
【００２２】
好適には、基体は半導体ウエハであり、液体はポリイミド樹脂である。さらに、半導体ウエハ表面には段差が形成され、ポリイミド樹脂の塗布により基体表面に平坦化されたポリイミド膜を形成する。また段差は、その表面に格子状に走るＶ字型溝である。また、基体は、角型形状を有する液晶用基板やフォトマスク基板であっても良い。
【００２３】
本発明の液体塗布装置およびその塗布方法によれば、基体を保持する保持手段は回転手段に結合されているため、基体とともに回転可能し、密閉空間内の気流の乱れを抑えることができる。さらに保持手段の外周部は、固定部よりも低い位置に、かつ固定部から延在する傾斜面によって画定される空間を含むため、基体上に塗布された液体が遠心力によって基体から流れ落ち、あるいは飛ばされたとき、これら液体が傾斜面を通じて下方の空間へ導くことが可能であり、これによって密閉空間内の気流の乱れを最小限に抑制することができる。
【００２４】
さらに、記外周部の傾斜面には液体貯蔵部が連通されているため、遠心力により適量の液体が液体貯蔵部へ貯蔵される。即ち、傾斜面を通じて液体貯蔵部の空間に液体が充満されると、傾斜面と液体貯蔵部とを連通する貫通孔は実質的に液体によって遮蔽されたこととなる。このため、密閉空間でありながら、基体上からこぼれる液体を適切に保持し、これによって、気流が乱されたり、あるいは基体上へのミストの付着を好適に防止することができる。さらに、使用される液体によっては、貯蔵された液体の再利用を図ることも可能となる。
【００２５】
このように本発明によれば、液体塗布装置の保持手段の形状を最適化することによって、基体上に形成される膜厚をより均一にすることができ、また、段差を含む基体に対しては、より平坦な膜を形成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体ウエハ処理用の回転塗布装置の要部構成を示す組立図である。回転塗布装置１は、モータカバー１０内にＡＣサーボモータ１１を備え、ＡＣサーボモータ１１からの駆動軸１２はカップリング１３内においてキー１４によりスピンシャフト１５の一端に接続される。スピンシャフト１５の他端は、密閉型チャック３０に接続され、ＡＣサーボモータ１１からの回転駆動を密閉型チャック３０へ伝達する。
【００２７】
スピンシャフト１５の他端の表面からその真中部分近くまで中心部を軸方向に延びる吸着孔１６が形成されている。吸着孔１６は、さらに真中部分からほぼ水平へ延び、スピンシャフト１５の外周面へ通じる孔を含む。
【００２８】
スピンシャフト１５は、ハウジング１７内において一対のベアリング１８により回転可能に支持される。一対のベアリング１８はカラースペーサー１９によって離間されるとともに、各ベアリング１８の外面は軸用Ｃ型留め輪２０によって固定される。さらに、スピンシャフト１５はモータフランジ２１内において一対のモータシール２２によってシールされる。モータフランジ２１には、水平方向に延在する貫通孔が形成され、この貫通孔が一対のモータシール２２間においてスピンシャフト１５の吸着孔１６と連通するように、モータフランジ２１の位置決めが行われる。モータフランジ２１の貫通孔は、図示しない外部の真空吸引装置に接続され、半導体ウエハの真空吸引時にモータシール２２によってシールされる。
【００２９】
モータフランジ２１の上面はリテイナー２３によって固定され、またその上部には、フォトセンサー２４が設けられる。フォトセンサー２４は、スピンシャフト１５上に固定されたフォトセンサーカム２５によりシャフトの回転数を検知し、これを回転塗布装置の各部を制御する制御部へ出力する。
【００３０】
スピンシャフト１５の他端は、密閉型チャック３０の下部に設けられた軸受け部３１の孔内に受容され、ロックリング２６によって固定される。支持体２７は、ハウジング１７をモータカバー１０に固定し、カップキャップ２８は密閉型チャック３０の下方を保護する。
【００３１】
密閉型チャック３０は、ほぼ薄型の円筒形状を有し、その内部に密閉空間を提供する。密閉型チャック３０は、半導体ウエハ３２を載置し固定するための真空吸着部３３と、この真空吸着部３３の面より一段低い面３４を介して外側に延在する傾斜面３５によって画定された空間を含む外周部３６を有する。外周部３６の空間は、半導体ウエハ３２の載置面よりも外側にかつそれよりも低い位置にあり、断面はほぼＵ字型をしている。
【００３２】
真空吸着部３３のウエハ載置面のほぼ中央には吸着孔３７が形成され、吸着孔３７は軸受け部３１の孔に連通する。吸着孔３７は、軸受け部３１に受容されたスピンシャフト１５の吸着孔１６と連通し、これによって真空吸着部３３に載置された半導体ウエハ３３の裏面を吸引可能とする。
【００３３】
密閉型チャック３０の上面は開放されており、この開口面をシール部材３８によって閉じることができる。シール部材３８は、開口面に対応した円板形状を有し、その外周端にはパッキン３９とパッキン押え４０が取付けられる。パッキン３９はリング形状を有し、その上面がパッキン押え４０によって固定され、その下面が密閉型チャック３０の開口面と接触される。こうして、シール部材３８によって密閉型チャック３０の内部を密閉状態の空間を提供する。密閉型チャック３０の裏面には、リアフランジ４１が取付けられ、ここには後述する液体貯蔵部が形成される。
【００３４】
次に、上記密閉型チャック及びおよびこれらに取付けられる各部について詳細に説明する。図２は密閉型チャックの上面図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図、図４は密閉型チャックの下面図、図５は図３の外周部の拡大図である。
【００３５】
密閉型チャック３０は、デルリン樹脂から成型される。密閉型チャック３０の最大外径は２００ｍｍ、開口面の内径は１５０ｍｍ、真空吸着部３３の外径は９０ｍｍであり、本実施例では５インチ径の半導体ウエハ用に設計されている。真空吸着部３３より外側の一段低い面３４の外径は１２０ｍｍであり、真空吸着部３３より３ｍｍ程度低くなっている。一段低い面３４からさらに下方に傾斜する傾斜面３５が底面に当接する位置の外径は１６０ｍｍである。真空吸着部３３と開口面までの距離は１５ｍｍであり、底面から開口面までの距離は３０ｍｍである。こうして密閉型チャック３０の内部には、真空吸着部１５より外側にかつそこよりも低い位置に空間を有する外周部３６が形成される。外周部３６の最外郭部の内壁は曲率半径６ミリメートルにて形成されている。
【００３６】
外周部３６の傾斜面３５には貫通孔４２が形成されている。貫通孔４２は円周方向に９０度間隔で配置される。傾斜面３５の裏側は、その傾斜を利用して凹部もしくは窪み４３が形成される。また、その裏面には、その円周方向に複数のネジ穴４４が形成される。
【００３７】
図６はリアフランジの平面図である。リアフランジ４１は、中央部分に開口が形成された円板形状をしており、デルリン樹脂によって成型される。外径は、２００ｍｍで、中央部の開口は１１０ｍｍ、厚さは６ｍｍである。円周方向には複数のネジ穴４５が形成され、これらは密閉型チャックのネジ穴４４と対応する位置にある。また、リアフランジ４１には、円周方向に９０度間隔で４箇所の凹部４３ａが形成される。リアフランジ４１を密閉型チャック３０の裏面にねじ留めすることにより、上述した凹部４３はリアフランジ４１の凹部４３ａと合体し、そこに密閉された空間を形成する。この空間は、半導体ウエハ上に滴下された液体を貯蔵する液体貯蔵部４３として機能する。
【００３８】
図７はシール部材の断面図である。シール部材３８は円板形状であり、デルリン樹脂を成型したものである。外径は１４６ｍｍであり、密閉型チャック３０の開口径より若干小さくなっている。シール部材３８の中心部には、環状の突起を有するシャフト取付け部が形成され、この部分に後述する着脱機構が取付けられる。
【００３９】
図８はパッキンの断面図、図９はパッキン押えの断面図である。パッキン３９はシリコーンゴム製であり、外径は１６４ｍｍ、内径は１２５ｍｍの円盤形状を有する。パッキン押え４０はデルリン樹脂製で、外径は１６８ｍｍである。外周底面には、パッキン３９を位置きめ保持するための突起４６を有する。パッキン３９はシール部材３８よりもやや大きい外径を有しているため、パッキン押えの突起４６によってその上部が固定された状態で密閉型チャック３０に取付けられると、ちょうどパッキン３９が密閉型チャック３０の開口面と当接し、両者のシーリングが行われる。
【００４０】
図１０は、シール部材を密閉型チャックから着脱させるための着脱機構を示す図である。本実施例による着脱機構５０は、鉛直方向に移動可能なリニア−シリンダー６０と、リニアシリンダー６０にブラケット６１を介して接続されたステー６２と、ステー６２に接続されたベアリングケース７０と、ベアリングケース７０と結合されるモータシールハウジング８０と、ベアリングケース７０内に回転可能の取付けられるシャフト９０とを有している。
【００４１】
シャフト９０は、図１１に示すように、その一端９１にフランジが形成され、これは、シール部材３８の中心部のシャフト取付け部５１にネジによって固定される。シャフト９０の内部には、内径が大きな空間９２とこれに連通される内径が小さな空間９３が形成されている。本実施例では、密閉型チャック３０内に不活性ガスとして窒素ガスを供給可能な構成を採用するため、シール部材３８の軸取付け部５１に内径２ミリメートルほどのガス導入孔５２が形成されている。但し、不活性ガスの供給が不要な場合には、必ずしもガス導入孔が形成されたシール部材を用いなくても良い。シャフト９０をシール部材３８に取付けることによってガス導入孔５２はシャフト９０内の空間９２、９３と連通される。シャフト９０の他端側において空間９３は閉じているが、その半径方向すなわち軸方向と垂直方向に孔９４（２．５ミリ径）が形成され、空間９３は、孔９４を介して外部と連通可能である。
【００４２】
窒素ガスを密閉型チャック３０に供給するに際して、ゴミ等のパーテイクルを除去するのが好ましく、このためシャフト９０の空間９２にはフィルター９５が配置される。フィルター９５の一方の面と空間９３との間にはスプリング９６が介挿され、これによってフィルター９５の他方の面がシャフト取付け部５１に押圧される。
【００４３】
ベアリングケース７０は円筒形状を有し、その内部においてＣ型留め輪７１によりベアリング７２を固定し、他方、その下部においてベアリング押さえ７３を取付け、シャフト９０を回転可能に支持する。
【００４４】
モータシールハウジング８０は、図１２に示すように、環状のフランジ８１と円筒状の内径の大きな空間８２と、該空間８２と連通される内径の小さな空間８３と、空間８３に連通され窒素ガス導入ポートとして機能する孔８４とを有する。モータハウジング８０は、フランジ８１によりベアリングケース７０に取付けられ、空間８２においてナット８５によりスペーサ８６を介してシャフト９０をベアリング７３上に固定する。シャフト９０の他端すなわち外径の小さな部分は、環状のリテイナー８７を介して空間８３内に挿入される。モータシールハウジング８０の空間８３には環状のモータシール８８を取付ける凹所８９が形成される。モータシール８８は、凹所８９に配され、空間８３にあるシャフト９０の他端をシールする。シャフト９０の孔９４はモータシールハウジングの孔８４とほぼ同じ高さにあり、孔８４から注入される窒素ガスは、モータシール８８によって囲まれた密閉空間においてシャフト９０の孔９４に導入可能となる。従って、シャフト９０が停止中でも回転中でも、孔８４から導入された窒素ガスは孔９４内へ供給することができる。孔９４へ導入された窒素ガスは、内部空間９３、９２、フィルタ９５、及びガス導入孔５２を介して密閉型チャック３０内に供給される。
【００４５】
モータシールフランジ８０の上部には、リテイナー６３が固定され、モータシールハウジング８０の空間８３は密閉される。
【００４６】
密閉型チャック３０からシール部材３８を開閉もしくは着脱するとき、回転塗布装置の制御部（図中省略）からの指令によりリニアシリンダー６０が鉛直方向に移動する。シール部材３８の最下位地点および最上位地点を予めメモリ等に記憶させておくことで、リニアシリンダー６０の鉛直方向のストロークを自動制御することが可能である。
【００４７】
シール部材３８が最下位地点にあるとき、パッキン３９は密閉型チャック３０の開口面に押圧され、パッキン３９の弾性により好適なシーリングが成される。密閉型チャック３０がＡＣサーボモータ１１によって回転されるとき、シール部材３８も一緒に回転し、シール部材３８に取付けられたシャフト９０がベアリング７２によって回転可能に支持される。
【００４８】
シール部材が最上位地点にあるとき、すなわち密閉型チャック３０の一面が開放されているとき、半導体ウエハ３２が真空吸着部３３上に載置され、その後真空吸着される。さらに、密閉型チャック３０のほぼ中心上にノズル（図中省略）を移動することが可能であり、ノズルから半導体ウエハ上に塗布すべき液体、例えばフォトレジスト液、ＳＯＧ、ポリイミドなどを滴下する。
【００４９】
次に、本実施例の好ましい液体塗布方法について説明する。ここでは、表面にＶ字型の溝が形成された半導体基板上にポリイミド樹脂を塗布しこれの平坦化処理を行う例を説明する。
【００５０】
半導体基板の表面にＶ字型の溝が形成された半導体ウエハを用意する。Ｖ字型溝は、シリコン基板内に約４５度の角度で傾斜する面を有し、これらの面の交差角は約９０度である。溝の深さは、１００−２００ミクロンであり、これが半導体ウエハ上に格子状に形成される。なお、溝はシリコン基板にシリコン酸化膜や窒化膜等の薄膜を含むものであっても良い。Ｖ字型の溝は、最終的にパッケージ化された際に光導波路として機能するものである。
【００５１】
次に、リニアシリンダー６０を駆動して着脱機構５０によりシール部材３８を密閉型チャック３０から最上位地点まで持ち上げる。半導体ウエハを真空吸着部３３上に載置し、真空吸着装置により吸着孔１６、３７を介して半導体ウエハの裏面を吸着する。次に、ノズルを密閉型チャック３０のほぼ中央付近に移動し、ここからポリイミド樹脂を滴下する。このとき、半導体ウエハ３２は未だ停止したままであり、滴下されたポリイミド樹脂はある程度の表面張力をもってウエハの外周まで進み、そこから僅かにポリイミド樹脂がこぼれた時点で滴下を終了する。半導体ウエハ３２からこぼれ落ちたポリイミド樹脂は、一段低い面３４を通過し、さらに傾斜面３５を通り、貫通孔４２へと進み、リアフランジ４１と窪み４３とによって形成された液体貯蔵部へわずかに溜まる。
【００５２】
次に、ノズルをホーム位置に退避させ、再びリニアシリンダー６０を駆動してシール部材３８を下降させる。シール部材３８が最下位地点に到達すると、パッキン３９が弾性をもって密閉型チャック３０の開放端に押圧される。この時点で、密閉型チャック３０の内部空間は外部から遮蔽される。
【００５３】
密閉型チャック３０内に窒素ガスを充填し、ＡＣモータ１１の駆動により密閉型チャック３０を回転させる。窒素ガスを導入するタイミングは、密閉型チャック３０の回転前でも、あるいは回転中であってもよい。また、本実施例では窒素ガスを用いたが、これ以外にも不活性ガスとしてアルゴンガス等を用いても良い。ポリイミド樹脂の塗布条件は、後述するが、例えば５００ｒｐｍで４０秒間回転させ、さらにその後１５００ｒｐｍで１秒間高速回転を行う。密閉型チャック３０及びシール部材３８は、半導体ウエハ３２とともに回転し、このとき内部空間は窒素ガスが充填された密閉状態であるため、外部からの空気が流入し内部の気流が乱されることはない。さらに、密閉型チャック３０の回転により液体貯蔵部４３に僅かに蓄えられていた液体は、その遠心力により貫通孔４２の垂直壁側に押し寄せられ、貫通孔４２を実質的に閉塞する。このため密閉型チャック３０内の外周部３６と液体貯蔵部（窪み４３）とは遮蔽される。他方、半導体ウエハ３２上に滴下され表面張力によってある程度の厚さに保持されていたポリイミド樹脂は、回転と同時に遠心力により外周に押され、ウエハ端から落下し、面３４、傾斜面３５を流れ落ちるが、上述したように貫通孔４２は実質的に閉塞されているので、ほとんどは貫通孔４２を通らずに外周部３６内に留まる。こうして、内部空間の気流あるいは気圧の変動を極力抑えることができる。
【００５４】
ポリイミド樹脂の塗布、回転が終了した後、必要であればさらに半導体ウエハを低速で回転させポリイミド樹脂の乾燥を行うようにしても良い。例えば、３００ｒｐｍで１２０秒間程度乾燥回転させることが望ましい。密閉型チャック３０の回転が停止されると、遠心力により貫通孔４２の垂直壁に押されていたポリイミド樹脂は元の状態に戻り、外周部３６に溜まっていたポリイミド樹脂が貫通孔４２を介して液体貯蔵部４３に自動的に回収される。半導体ウエハ３２上には５−１０ミクロンの厚さのポリイミド樹脂がコーテイングされ、Ｖ字型の溝を含む表面がほぼ平坦な膜で塗布され、ウエハ全体の膜厚分布を均一化しかつ薄膜化することができる。
【００５５】
本発明者は、上記密閉型チャックを用い以下に示す種々の条件においてポリイミド樹脂の塗布を行った結果、これらのすべての条件において半導体ウエハ上に平坦な膜を塗布することが可能であることを見出した。この判定は、ポリイミド樹脂が塗布された半導体ウエハを６０度で５分間ベークし、その後半導体ウエハ表面の複数の地点を段差計で測定し、それらのばらつき度合いをチェックして行った。なお、乾燥回転は、いずれも３００ｒｐｍ／１２０秒である。
条件１：５００ｒｐｍ／４０秒+１５００ｒｐｍ／１ｓ 乾燥回転有り
条件２：５００ｒｐｍ／２０秒+１０００ｒｐｍ／３０ｓ 乾燥回転なし
条件３：５００ｒｐｍ／８０秒 回転乾燥なし
【００５６】
以上のように本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５７】
本実施例では、基体として半導体ウエハを対象にしたが、これ以外にも液晶用基板やフォトマスク用基板にも適用することが可能である。特に、液晶用基板やフォトマスク用基板等の角型形状を有する基体上に液体と塗布した場合、フリンジフリー（縁無し）として非常にムラのない均一性のある液体を塗布することができた。
【００５８】
さらに、本実施例では、滴下する液体としてポリイミド樹脂を用いたが、これ以外の樹脂や液体であっても良い。処理すべき基体に適用される液体を用いることが可能である。
【００５９】
さらに、本実施例では、半導体ウエハの平坦化処理プロセスにおける液体の塗布を例にしたが、これ以外のプロセス、例えばフォトリソ工程におけるフォトレジストの塗布であっても良い。さらに、本実施例では、密閉型チャックやシール部材の材質にデルリン樹脂を用いたが、これ以外にも例えば他のテフロン系樹脂やアルミニウム等の金属製であっても良い。
【００６０】
さらに、本実施例ではＶ字型溝を有する５インチ径の半導体ウエハを用いたが、これに限らず多層配線構造により表面に種々の段差あるいは凹凸形状を含むものや、５インチよりも大口径の半導体ウエハにおいても適用可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば、基体を保持する保持手段は回転手段に結合されているため、基体とともに回転可能し、密閉空間内の気流の乱れを抑えることができる。さらに、液体塗布装置の保持手段の形状を最適化することによって、基体上に形成される膜厚をより均一にすることができ、段差を含む半導体ウエハに対しては、ステップカバレッジの優れた膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転塗布装置の要部を示す組立図である。
【図２】図１に示す密閉型チャックの上面図である。
【図３】図２に示す密閉型チャックのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２に示す密閉型チャックの背面図である。
【図５】図３に示す密閉型チャックの外周部の拡大図である。
【図６】図１に示すリアフランジの平面図である。
【図７】図１に示すシール部材の断面図である。
【図８】図１に示すパッキンの断面図である。
【図９】図１に示すパッキン押えの断面図である。
【図１０】本実施例に係る回転塗布装置のシール部材の着脱機構の構成を示す組立図である。
【図１１】図１０に示すシャフトの断面図である。
【図１２】図１０に示すモータハウジングの断面図である。
【符号の説明】
１１ ＡＣサーボモータ １５ スピンシャフト
３０ 密閉型チャック ３２ 半導体ウエハ
３３ 真空吸着部 ３５ 傾斜面
３６ 外周部 ３８ シール部材
３９ パッキン ４０ パッキン押え
４１ リアフランジ ４２ 貫通孔
４３ 凹部（液体貯蔵部） ６０ リニアシリンダー
８０ モータシールハウジング ９０ シャフト
９５ フィルター

Claims (23)

1. 基体を保持する保持手段と、
   前記基体上に液体を滴下する手段と、
   前記基体を回転させる回転手段とを備え、
   前記保持手段は、前記回転手段に結合され、密閉された空間を提供可能であり、該空間内に前記基体をほぼ水平に固定する固定部と、該固定部から外側に傾斜して延在する傾斜面によって画定された空間を含む外周部と、該外周部の裏面に結合される部材とを有し、前記外周部は前記固定部より下方に位置する空間を含み、前記外周部の傾斜面には貫通孔が形成され、前記傾斜面の裏面には凹部が形成され、当該凹部は前記貫通孔よりも回転軸側に位置しかつ前記貫通孔に連通し、前記凹部は前記部材に覆われて液体貯蔵部を形成する、回転塗布装置。
2. 前記貫通孔は、鉛直方向に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の回転塗布装置。
3. 前記液体貯蔵部は、前記外周部の円周方向にほぼ均等に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の回転塗布装置。
4. 前記保持手段は、前記回転手段に結合され、一面を開口する容器手段と、該開口された一面を密封するシール手段とを有し、これによって内部に密閉された空間を提供することを特徴とする請求項１ないし３に記載の回転塗布装置。
5. 前記シール手段は、前記容器手段内へ不活性ガスを導入するための導入孔を備えていることを特徴とする請求項４に記載の回転塗布装置。
6. 前記回転塗布装置は、前記シール手段を前記容器手段から着脱させるための着脱機構を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載の基体処理用回転塗布装置。
7. 前記着脱機構は、前記シール手段を前記容器手段から上方へ移動させるための機構と、前記シール手段を回転可能に支持する機構とを含むことを特徴とする請求項６に記載の基体処理用回転塗布装置。
8. 前記滴下手段は移動可能であり、前記シール手段が前記容器手段から外されたとき、前記容器手段内の基体上に液体を滴下することを特徴する請求項７に記載の回転塗布装置。
9. 前記保持手段は、回転手段の回転軸に結合される密閉型チャックを含み、該密閉型チャックが前記固定部および外周部を有することを特徴とする請求項１ないし８いずれかに記載の回転塗布装置。
10. 前記保持手段は、リアフランジを含み、当該リアフランジは、前記密閉型チャックの裏面に形成された凹部を塞ぐことで前記液体貯蔵部を形成することを特徴とする請求項９に記載の回転塗布装置。
11. 前記密閉型チャックの固定部は、前記基体の裏面を吸引するための孔が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の回転塗布装置。
12. 前記基体は、半導体ウエハであることを特徴とする請求項１ないし１１いずれか記載の回転塗布装置。
13. 前記基体は、角型形状を有する基板であることを特徴とする請求項１ないし１１いずれか記載の回転塗布装置。
14. 前記基体は、液晶用基板であることを特徴とする請求項１３記載の回転塗布装置。
15. 前記基体は、フォトマスク用基板であることを特徴とする請求項１３記載の回転塗布装置。
16. 基体上に液体を塗布する方法であって、
    回転手段に結合され、密閉された空間を提供可能であり、該空間内に基体取り付け面と、該基体取り付け面から外側に傾斜して延在する傾斜面によって画定された空間を含む外周部と、該外周部の裏面に結合されるリアフランジとを有し、前記外周部は前記固定部より下方に位置する空間を含み、前記外周部の傾斜面には貫通孔が形成され、前記傾斜面の 裏面には凹部が形成され、当該凹部は前記貫通孔よりも回転軸側に位置しかつ前記貫通孔に連通し、前記凹部は前記リアフランジに覆われて液体貯蔵部を形成する密閉型チャックを用意し、
    密閉型チャックの前記基体取付け面上に基体を取付け、
    停止された前記基体上に液体を滴下し、
    前記密閉型チャックの開口面をシール部材で密閉し、
    前記密閉型チャックの内部の密閉空間において基体を回転させ、前記基体上に液体を塗布することを特徴とする液体塗布方法。
17. 前記液体塗布方法は、液体を滴下するノズルを前記密閉型チャックの開口面上に位置させる工程と、液体の滴下終了後、前記ノズルを前記開口面から退避させる工程を含む、請求項１６に記載の液体塗布方法。
18. 前記液体塗布方法は、前記密閉空間内に不活性ガスを注入する工程を含む、請求項１６または１７に記載の液体塗布方法。
19. 停止された記基体に滴下された液体は、前記液体貯蔵部に貯蔵され、前記基体が回転されたとき、前記液体貯蔵部の液体の遠心力によって前記貫通孔が塞がれ、前期外周部と前記液体貯蔵部とが実質的に分離される、請求項１６に記載の液体塗布方法。
20. 前記基体は半導体ウエハであり、前記半導体ウエハ表面には段差が形成され、前記液体としてポリイミド樹脂が塗布され、前記半導体ウエハ表面に平坦化されたポリイミド膜を形成することを特徴とする請求項１９記載の液体塗布方法。
21. 前記基体は、角型形状を含む基板であることを特徴とする請求項１６ないし１８いずれか記載の液体塗布方法。
22. 前記基体は、液晶用基板であることを特徴とする請求項２１記載の液体塗布方法。
23. 前記基体は、フォトマスク用基板であることを特徴とする請求項２１記載の液体塗布方法。

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