JP3970695B2 - Resist application method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハー等の基板の表面にレジストを塗布するためのレジスト塗布方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、基板の表面にレジスト等の処理液を塗布する際には、その主面と平行な平面内において高速回転する基板の回転中心付近に処理液を供給し、この処理液を遠心力により広げて基板の表面全域に処理液を塗布するスピン塗布方法が採用されている。しかしながら、このスピン塗布方法によれば、基板の表面全域が処理液で覆われるまでに多量のレジストが必要となるという問題がある。
【0003】
このため、特開2000ー350955号公報や特開2001−113217号公報には、基板を回転させるとともに、その先端から処理液を吐出するノズルを、その先端が基板の回転中心と対向する位置とその先端が基板の端縁と対向する位置との間で移動させることにより、基板の表面全域に処理液を塗布する処理液の塗布方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
基板の表面状態によっては基板の表面におけるレジストとの濡れ性が悪い場合がある。このため、上述した従来の処理液の塗布方法においては、基板の回転中心付近や基板表面のその他の領域にレジストの塗り残しや塗布ムラが発生し、基板の表面に均一な処理液の膜を形成することができないという問題がある。
【0005】
また、上述した従来の処理液の塗布方法においては、ノズルからの処理液の吐出のタイミングとノズルの移動タイミングのずれにより、基板の回転中心付近に処理液の塗り残しが発生するという問題も生ずる。
【0006】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、多量のレジストを必要とすることなく基板の表面全域に均一にレジストを塗布することができるレジスト塗布方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、基板をその主面と平行な平面内において第1の回転速度で回転させる基板回転工程と、ノズルからレジストを吐出させながら、前記ノズルを回転する基板の端縁と対向する位置から回転中心と対向する位置に向けて移動させることにより基板の表面にレジストを塗布する第1塗布工程と、ノズルからレジストを吐出させながら、前記ノズルを回転する基板の回転中心と対向する位置で停止させることにより基板の表面にレジストを塗布する第2塗布工程と、ノズルからレジストを吐出させながら、前記ノズルを回転する基板の回転中心と対向する位置から端縁と対向する位置に向けて移動させることにより基板の表面にレジストを塗布する第3塗布工程と、ノズルからのレジストの吐出を停止するとともに、基板をその主面と平行な平面内において前記第1の回転速度よりも速い第2の回転速度で回転させることにより、基板の表面にレジストの均一な薄膜を形成する膜厚調整工程とを備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ノズルは、基板の回転中心を中心とする円の接線方向と交差する方向に列設された複数のレジスト吐出部を備えている。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記第2塗布工程においては、基板を前記第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度で回転させる。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発明において、前記第1の回転速度は100rpm乃至800rpmである。
【0011】
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発明において、前記第2の回転速度は1000rpm乃至3500rpmである。
【0012】
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至請求項2のいずれかに記載の発明において、前記第3の回転速度は100rpm乃至300rpmである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1はこの発明を適用するレジスト塗布装置の構成を模式的に示す側面図であり、図2はその平面図である。
【0014】
このレジスト塗布装置は、基板Wの裏面を吸着保持するスピンチャック13を備える。このスピンチャック13は、軸12を介してモータ11に連結されている。このため、基板Wは、モータ11の駆動により、スピンチャック13に吸着保持された状態で、その主面と平行な平面内で回転する。
【0015】
また、この基板処理装置は、基板Wの表面にレジストを供給するためのノズル17を備える。このノズル17は、モータ14の駆動により軸15を中心として揺動するアーム16に連結されている。このため、ノズル17は、モータ14の駆動により、図1および図2において(A)で示す回転する基板Wの端縁と対向する位置と、図1および図2において(B)で示す回転する基板Wの回転中心と対向する位置と、図1および図2において(C)で示す回転する基板Wの他方の端縁と対向する位置との間を、基板Wの主面と平行に水平移動する。
【0016】
図3は、ノズル17の構成を示す説明図である。なお、図3(a)はノズル17を裏面を示す図であり、図3(b)はノズル17の断面を示す図である。
【0017】
このノズル17は、内部に中空部23を有する本体22を備える。この中空部22は、一対の回転角度調整部材24、25および固定部材26に形成された流路を介してレジストの供給管路27と接続されている。そして、このレジストの供給管路27は、開閉弁28を介して図示しないレジストの供給部と接続されている。
【0018】
ノズル17における本体22の下面には、6個のレジスト吐出部21が一定ピッチで配設されている。各レジスト吐出部21は、本体22の中空部23と連結するレジストの吐出口を有する。なお、本体22は、一対の回転角度調整部材24の作用により、図3(a)において矢印で示すようにその回転角度位置を調整可能となっている。このため、本体22の下面に配設された6個のレジスト吐出部21の列設方向の角度位置が調整可能となっている。
【0019】
図4は、6個のレジスト吐出部21の列設方向の角度位置を説明するための説明図である。
【0020】
図4に示す状態においては、基板Wの外周、すなわち、基板の回転中心を中心とする円の接線に立てた法線と6個のレジスト吐出部21の列設方向との角度がθとなっている。この状態においては、6個のレジスト吐出部21の列設方向の基板Wの外周(すなわち、基板Wの回転中心を中心とする円)の接線方向と交差する角度は、[90度−θ]となる。そして、上述した回転角度調整部材24の作用により本体22を回転させて角度θを調節することにより、6個のレジスト吐出部21の列設方向の基板Wの回転中心を中心とする円の接線方向と交差する角度を調整することが可能となる。
【0021】
図3に示すノズル17においては、6個のレジスト吐出部が一定ピッチで配設されている。このため、このノズル17から基板Wに対して一定ピッチでレジストが供給されることになる。そして、一定ピッチで供給されたレジストは、後述する膜厚調整工程において基板Wの表面全域に広げられる。
【0022】
このとき、レジストの粘度や基板Wの濡れ性によって基板Wに供給されるレジストのピッチを調整することが好ましい。このため、この基板処理装置においては、6個のレジスト吐出部21の列設方向の基板Wの回転中心を中心とする円の接線方向と交差する角度を調整することにより、基板Wに供給されるレジストのピッチを調整する構成を採用している。
【0023】
図5は、上述したレジスト塗布装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【0024】
このレジスト塗布装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたROM31と、制御時にデータ等が一時的にストアされるRAM32と、論理演算を実行するCPU33とを有する制御部30を備える。この制御部30は、インターフェース34を介して、上述した開閉弁28およびモータ11、14と接続されている。スピンチャック13の回転速度、アーム16の揺動速度およびノズル17からのレジストの吐出タイミングは、この制御部30により制御される。
【0025】
より具体的には、スピンチャック13に保持された基板Wが1回転する間に、ノズル17の6個の吐出部21における基板Wの回転中心を中心とする円の接線方向と直交する方向の幅L(図4参照)だけノズル17が移動するように、制御部30によりモータ11およびモータ14の回転速度が制御される。そして、スピンチャック13に保持されて回転する基板Wに対するノズル17の位置に応じて、制御部30により開閉弁28の開閉動作が制御される。
【0026】
次に、上述したレジスト塗布装置を使用して基板Wにレジストを塗布するレジスト塗布動作について説明する。図6および図7は、上述したレジスト塗布装置を使用して基板Wにレジストを塗布するレジスト塗布動作を示すフローチャートである。
【0027】
基板Wに対するレジスト塗布動作を実行する際には、ノズル17は、図1および図2において(A)で示すスピンチャック13に保持された基板Wの端縁と対向する位置に配置されている。
【0028】
この状態において、スピンチャック13の駆動により、基板Wをその主面と平行な平面内において第1の回転速度で回転させる(ステップS1)。この第1の回転速度は、100rpm乃至800rpm程度とすることが好ましい。
【0029】
そして、開閉弁28を開放してノズル17からレジストを吐出するとともに(ステップS2)、アーム16を揺動させてノズル17を基板Wの回転中心方向に向けて移動させる(ステップS3)。この状態においては、基板Wの回転速度が100rpm乃至800rpm程度となっていることから、レジストを多量に使用することなく、基板Wの表面にレジストを適切に供給することが可能となる。
【0030】
ノズル17が、図1および図2において(B)で示す基板Wの回転中心と対向する位置まで移動すれば(ステップS4)、ノズル17の移動を停止するとともに(ステップS5)、スピンチャック13の駆動により、基板Wを第3の回転速度で回転させる(ステップS6)。
【0031】
この第3の回転速度は、100rpm乃至300rpm程度とすることが好ましい。この状態においては、レジストの塗布ムラが生じやすい基板Wの回転中心付近に、停止したノズル17から必要な量のレジストが供給される。そして、このときの基板Wの回転速度を100rpm乃至300rpmとすることにより、基板Wの回転中心付近に塗布されたレジストの遠心力による拡散作用を低下させることが可能となる。
【0032】
この状態において0.1〜1秒程度の時間が経過すれば(ステップS7)、ノズル17を図1および図2において(B)で示す基板Wの回転中心と対向する位置から図1および図2において(C)で示すスピンチャック13に保持された基板Wの端縁と対向する位置に向けて移動させる(ステップS8)。また、スピンチャック13による基板Wの回転速度を、再度、第1の回転速度とする(ステップS9)。この状態においても、基板Wの回転速度が100rpm乃至800rpm程度となっていることから、レジストを多量に使用することなく、基板Wの表面にレジストを適切に供給することが可能となる。
【0033】
そして、ノズル17が図1および図2において(C)で示すスピンチャック13に保持された基板Wの端縁と対向する位置に到達すれば(ステップS10)、開閉弁28を閉止することによりノズル17からのレジストの吐出を停止させるとともに(ステップS11)、ノズル17の移動を停止させる(ステップS12)。
【0034】
そして、スピンチャック13の駆動により、基板Wをその主面と平行な平面内において第2の回転速度で回転させる(ステップS13)。この第2の回転速度は、1000rpm乃至3500rpm程度とすることが好ましい。これにより、基板Wの表面に供給されていたレジストが遠心力の力により基板Wの表面において広げられ、基板Wの表面にレジストの均一な薄膜が形成される。
【0035】
そして、一定の時間が経過し(ステップS14)基板Wの表面に均一なレジストの薄膜が形成されれば、スピンチャック13の回転を停止させて(ステップS15)レジスト塗布動作を終了する。
【0036】
なお、上述した実施形態においては、ノズル17を、図1および図2において(A)で示すスピンチャック13に保持された基板Wの端縁と対向する位置から図1および図2において(B)で示す基板Wの回転中心と対向する位置に移動させた後、さらに、図1および図2において(C)で示すスピンチャック13に保持された基板Wの他方の端縁と対向する位置に移動させている。しかしながら、図8および図9に示すように、ノズル17を、図8および図9において(A)で示すスピンチャック13に保持された基板Wの端縁と対向する位置から図8および図9において(B)で示す基板Wの回転中心と対向する位置に移動させた後、再度、図8および図9において(A)で示すスピンチャック13に保持された基板Wの端縁と対向する位置まで復帰させるようにしてもよい。
【0037】
また、上述した実施形態においては、アーム16の揺動動作に伴って、ノズル17を、軸15を中心とする円弧上を揺動させているが、ノズル17を、スピンチャック13に保持されて回転する基板Wの直径方向に直線的に移動させるようにしてもよい。
【0038】
【発明の効果】
請求項1乃至請求項6に記載の発明によれば、多量のレジストを必要とすることなく基板の表面全域に均一にレジストを塗布することが可能となる。
【0039】
また、請求項3に記載の発明によれば、塗り残し等が発生しやすい基板の回転中心付近に確実にレジストを塗布することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明を適用するレジスト塗布装置の構成を模式的に示す側面図である。
【図2】 この発明を適用するレジスト塗布装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図3】 ノズル17の構成を示す説明図である。
【図4】 6個のレジスト吐出部21の列設方向の角度位置を説明するための説明図である。
【図5】 レジスト塗布装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図6】 レジスト塗布動作を示すフローチャートである。
【図7】 レジスト塗布動作を示すフローチャートである。
【図8】 この発明の他の実施形態を適用するレジスト塗布装置の構成を模式的に示す側面図である。
【図9】 この発明の他の実施形態を適用するレジスト塗布装置の構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
11 モータ
12 軸
13 スピンチャック
14 モータ
15 軸
16 アーム
17 ノズル
21 レジスト吐出部
22 本体
23 中空部
24 回転角度調整部材
25 回転角度調整部材
26 固定部材
27 レジストの供給管路
28 開閉弁
30 制御部
W 基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention relates to a resist coating process for applying a registry on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a processing solution such as a resist is applied to the surface of a substrate, the processing solution is supplied near the center of rotation of the substrate that rotates at high speed in a plane parallel to the main surface, and the processing solution is spread by centrifugal force. A spin coating method is used in which a treatment liquid is applied to the entire surface of the substrate. However, this spin coating method has a problem that a large amount of resist is required before the entire surface of the substrate is covered with the processing liquid.
[0003]
For this reason, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-350955 and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-113217 describe a nozzle that rotates a substrate and discharges a processing liquid from the tip of the nozzle, and a position where the tip faces the rotation center of the substrate. A processing liquid coating method is disclosed in which a processing liquid is applied to the entire surface of a substrate by moving the tip between the position facing the edge of the substrate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Depending on the surface condition of the substrate, the wettability with the resist on the surface of the substrate may be poor. For this reason, in the above-described conventional processing liquid coating method, uncoated resist or uneven coating occurs in the vicinity of the rotation center of the substrate or in other areas of the substrate surface, and a uniform film of the processing liquid is formed on the surface of the substrate. There is a problem that it cannot be formed.
[0005]
Further, in the above-described conventional processing liquid coating method, there is a problem in that the untreated coating of the processing liquid occurs in the vicinity of the rotation center of the substrate due to a difference between the timing of discharging the processing liquid from the nozzle and the movement timing of the nozzle. .
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a resist coating method capable of uniformly coating a resist over the entire surface of a substrate without requiring a large amount of resist. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate rotating step of rotating the substrate at a first rotation speed in a plane parallel to the main surface, and an edge of the substrate rotating the nozzle while discharging the resist from the nozzle. A first application step of applying a resist to the surface of the substrate by moving from a position facing the rotation center to a position facing the rotation center, and a rotation center of the substrate rotating the nozzle while discharging the resist from the nozzle. A second coating step in which a resist is applied to the surface of the substrate by stopping at the facing position, and a position facing the edge from a position facing the rotation center of the substrate rotating the nozzle while discharging the resist from the nozzle. a third coating step of coating a resist on the surface of the substrate by moving toward the stops the discharge of the resist from the nozzle, the substrate By rotating at a faster second rotational speed than said at the main surface and a plane parallel first rotation speed, it has a film thickness adjustment step of forming a uniform thin film of resist to a surface of the substrate It is characterized by.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the nozzle includes a plurality of resist discharge portions arranged in a direction intersecting a tangential direction of a circle centered on the rotation center of the substrate. ing.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the substrate is rotated at a third rotational speed that is slower than the first rotational speed in the second coating step.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first rotation speed is 100 rpm to 800 rpm.
[0011]
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the third rotational speed is 100 rpm to 300 rpm.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of a resist coating apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a plan view thereof.
[0014]
This resist coating apparatus includes a
[0015]
Further, the substrate processing apparatus is provided with a
[0016]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the
[0017]
The
[0018]
Six resist
[0019]
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the angular positions of the six resist
[0020]
In the state shown in FIG. 4, the angle between the outer circumference of the substrate W, that is, the normal line standing on the tangent line of the circle centering on the rotation center of the substrate, and the arrangement direction of the six resist
[0021]
In the
[0022]
At this time, it is preferable to adjust the pitch of the resist supplied to the substrate W according to the viscosity of the resist and the wettability of the substrate W. For this reason, in this substrate processing apparatus, by adjusting the angle intersecting the tangential direction of the circle centered on the rotation center of the substrate W in the direction in which the six resist
[0023]
FIG. 5 is a block diagram showing the main electrical configuration of the resist coating apparatus described above.
[0024]
The resist coating apparatus includes a
[0025]
More specifically, during one rotation of the substrate W held by the
[0026]
Next, a description will be given resist coating operation for applying a resist to the substrate W by using the resist coating apparatus described above. 6 and 7 are flowcharts showing a resist coating operation for applying a resist to the substrate W by using the resist coating apparatus described above.
[0027]
When performing the resist coating operation on the substrate W, the
[0028]
In this state, the substrate W is rotated at a first rotation speed in a plane parallel to the main surface by driving the spin chuck 13 (step S1). The first rotation speed is preferably about 100 rpm to 800 rpm.
[0029]
Then, the on-off
[0030]
If the
[0031]
The third rotation speed is preferably about 100 rpm to 300 rpm. In this state, a necessary amount of resist is supplied from the stopped
[0032]
If a time of about 0.1 to 1 second elapses in this state (step S7), the
[0033]
When the
[0034]
Then, by driving the
[0035]
When a certain time has elapsed (step S14) and a uniform resist thin film is formed on the surface of the substrate W, the
[0036]
In the embodiment described above, the
[0037]
In the embodiment described above, the
[0038]
【The invention's effect】
According to the first to sixth aspects of the invention, it is possible to uniformly apply the resist over the entire surface of the substrate without requiring a large amount of resist.
[0039]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to reliably apply the resist near the rotation center of the substrate where unpainted portions or the like are likely to be left behind.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view schematically showing a configuration of a resist coating apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a configuration of a resist coating apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the angular positions of six resist
FIG. 5 is a block diagram showing a main electrical configuration of the resist coating apparatus.
FIG. 6 is a flowchart showing a resist coating operation.
FIG. 7 is a flowchart showing a resist coating operation.
FIG. 8 is a side view schematically showing a configuration of a resist coating apparatus to which another embodiment of the present invention is applied.
FIG. 9 is a plan view schematically showing a configuration of a resist coating apparatus to which another embodiment of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (6)
ノズルからレジストを吐出させながら、前記ノズルを回転する基板の端縁と対向する位置から回転中心と対向する位置に向けて移動させることにより基板の表面にレジストを塗布する第1塗布工程と、
ノズルからレジストを吐出させながら、前記ノズルを回転する基板の回転中心と対向する位置で停止させることにより基板の表面にレジストを塗布する第2塗布工程と、
ノズルからレジストを吐出させながら、前記ノズルを回転する基板の回転中心と対向する位置から端縁と対向する位置に向けて移動させることにより基板の表面にレジストを塗布する第3塗布工程と、
ノズルからのレジストの吐出を停止するとともに、基板をその主面と平行な平面内において前記第1の回転速度よりも速い第2の回転速度で回転させることにより、基板の表面にレジストの均一な薄膜を形成する膜厚調整工程と、
を備えたことを特徴とするレジスト塗布方法。A substrate rotation step of rotating the substrate at a first rotation speed in a plane parallel to the principal surface;
While discharging the resist from the nozzle, and a first coating step of coating a resist on the surface of the substrate by moving toward a position where the center of rotation opposite from a position edge facing the substrate rotating the nozzle,
A second application step of applying a resist to the surface of the substrate by discharging the resist from the nozzle and stopping the nozzle at a position facing the rotation center of the rotating substrate;
A third application step of applying a resist to the surface of the substrate by moving the nozzle from a position facing the rotation center of the rotating substrate toward a position facing the edge while discharging the resist from the nozzle;
The resist discharge from the nozzle is stopped, and the substrate is rotated at a second rotation speed higher than the first rotation speed in a plane parallel to the main surface thereof, whereby the resist is uniformly formed on the surface of the substrate. A film thickness adjusting step for forming a thin film ;
A resist coating method comprising:
前記ノズルは、基板の回転中心を中心とする円の接線方向と交差する方向に列設された複数のレジスト吐出部を備える基板処理方法。The resist coating method according to claim 1,
The nozzle is a substrate processing method comprising a plurality of resist discharge portions arranged in a direction intersecting a tangential direction of a circle centering on a rotation center of the substrate.
前記第2塗布工程においては、基板を前記第1の回転速度よりも遅い第3の回転速度で回転させるレジスト塗布方法。In the resist coating method according to claim 1 or 2,
In the second coating step, a resist coating method in which the substrate is rotated at a third rotational speed that is slower than the first rotational speed.
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