JP5900370B2 - 塗布膜形成方法、塗布膜形成装置及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
ウエハを冷却する手法としては、例えば特許文献1に記載されているようにウエハを予めクーリングプレートで冷却する方法があるが、クーリング後、塗布を開始するまでの精密な時間管理が必要であることや、塗布を開始するまでの時間が長いとウエハの温度が搬送される途中で上昇してしまうこと、冷却能力を上げるにはコストがかかるなどの問題がある。
また塗布液の塗布を行う前に供給するプリウエットシンナーにより冷却する方法が知られている。しかしながらプリウエットに用いられるシンナーは気化熱が小さいため、ウエハの冷却効果が低い。
その後、基板の中心部に塗布液を供給し、基板の回転による遠心力により広げて当該基板に塗布膜を形成する工程と、
前記塗布液が基板の周縁部に行き渡る前に、基板の下面側に液体または固体の微粒子群であるミストを供給して基板を冷却する工程と、
を含むことを特徴とする。
次いで基板保持部上の基板を回転させ、当該基板の下面と対向する液体収容部から基板の下面側に形成される気流により液体を揮発させて基板を冷却する工程と、
その後、基板の中心部に塗布液を供給し、基板の回転による遠心力により広げて当該基板に塗布膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板を囲むように設けられ、基板の回転により飛散した塗布液を排出するための排液路と、その内部雰囲気を排気するための排気路と、が接続されたたカップ体と、
前記基板の下面側に液体または固体の微粒子群であるミストを供給するためのミスト供給部と、
塗布液が基板の周縁部に行き渡る前に、前記ミスト供給部からミストを吐出するように制御信号を出力するための制御部と、
を備えることを特徴とする。
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板を囲むように設けられ、基板の回転により飛散した塗布液を排出するための排出路と、その内部雰囲気を排気するための排気路と、が接続されたたカップ体と、
基板の下面と対向するように開口し、前記気流により液体を揮発させるための液体収容部と、
基板保持部上の基板の回転により、基板の下面側に基体を引き込んで気流を形成するための気体引き込み口と、を備えたことを特徴とする。
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布膜形成方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
ミストノズル3は、処理液吐出孔41から純水を吐出して、吐出される純水に向けてガス吐出流路42より窒素ガスを吐出する。吐出される純水とキャリアガスである窒素ガスとが混合されて、微細なミストが形成されると推測される。
ノズルユニット2の先端部には、プリウェットノズル5と、塗布液ノズルであるレジストノズル6と、が設けられている。プリウェットノズル5は、供給管51を介して、シンナー供給機構52に接続されている。シンナー供給機構52は、例えばポンプ、バルブ、フィルタなどの機器を備えており、プリウェットノズル5の先端から夫々シンナーを所定量吐出するように構成されている。レジストノズル6は、供給管61を介して、レジスト供給機構62に接続されている。レジスト供給機構62は、例えばポンプ、バルブ、フィルタなどの機器を備えており、レジストノズル6の先端からレジスト液を所定量吐出するように構成されている。
この時のレジスト液の周縁部には、表面張力により盛り上がり64が形成される。なお図中のレジスト膜の盛り上がり64は、強調するように記載している。そしてウエハWの回転速度を上昇させた後、ウエハWの表面全体にレジスト液63が展伸され、更に余分なレジスト液63が振り切られて、盛り上がり64が平坦化されて、レジスト膜の形成が終了することとなる。この工程は、図6の塗布膜形成工程に相当する。
またウエハWは、ミストの供給終了後も12秒程度は、温度が下がり続ける。そのためミストの供給の終了は、レジスト液がウエハWの外周に到達する時点よりも10秒前であることが好ましく、早くとも15秒前以降であることが好ましい。
第2の実施の形態に係る塗布膜形成装置について説明する。図11、図12に示すようにカップ体10内に対向面部に相当する仕切り板14を備え、仕切り板14の平坦面部25の上面には、回転軸12の周囲を囲うように設けたリング状の液体収容部33が設けられている。液体収容部33は例えば深さ5mmに形成されており、液体収容部33に液体を満たした時の水面とウエハWとの距離はおよそ15mmに設定されている。液体収容部33には例えば純水供給管35の一端を接続されており、純水供給管35の他端側は、例えばポンプ、バルブ、フィルタなどの機器を備えた純水供給機構37と接続され、液体収容部33に所定の純水を供給するように構成されている。
本発明を評価するために本発明の実施の形態に示したレジスト塗布装置を用いて、次のような試験を行った。
中心部から周縁部に向かって65か所に温度センサを設けた測定用ウエハ(直径12インチ)に表面側から種々の冷媒を供給すると同時にウエハWを回転させ、各冷媒毎にウエハWの温度推移を調べた。このウエハには温度センサの温度検出データを記憶するコントローラが設けられており、65点の温度検出値の平均値をウエハの温度として取り扱っている。
(実施例1−1)
ウエハを300rpmの回転速度で回転させると同時に、ウエハWの中心から
7.5cm変位した位置に向かって純水のミストを10秒噴射した(ミスト噴射中はウエハは回転している)。
(実施例1−2)
ウエハWの回転速度が900rpmであることを除いて、実施例1と同様の処理を行った。
(比較例1−1)
ウエハWの中央部に純水5ccを供給し、ウエハW上にパドル(水たまり)を形成させた後、3秒経過後ウエハを1000rpmの速さで回転させて、パドルをウエハの全面に広げた。
(比較例1−2)
ウエハWに供給した冷媒がシクロヘキサンであることを除いた他は、比較例1と同様の処理を行った。
(比較例1−3)
ウエハWに供給した冷媒がPGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)/PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)混合液であることを除いた他は、比較例1−1と同様の処理を行った。
図14は上述の各例におけるウエハの温度推移を示し、ウエハの回転開始後の経過時間を横軸にウエハWの温度を縦軸としている。横軸の3秒に相当するタイミング(t0)は、ミストの供給開始時点であり、タイミング(t1)は、ミストの供給停止時点を示している。
本発明の塗布膜形成方法を用いた場合には、ウエハWをより低い温度まで冷却することができるといえる。
ウエハに塗布膜を形成するときにウエハを冷却した場合の効果についての確認データを示す。図15は、第1の実施の形態に係る塗布膜形成方法において、ウエハ(直径18インチ)の平均温度を23℃に冷却した後1.5gのレジスト液により塗布膜を形成した場合、ウエハの平均温度を21.5℃に冷却した後1.42gのレジスト液により塗布膜を形成した場合、ウエハの平均温度を20℃に冷却した後1.35gのレジスト液により塗布膜を形成した場合の夫々において、ウエハの中心からの距離を横軸に、形成された塗布膜の膜厚を縦軸に示した特性図である。図15に示すようにウエハWの冷却温度が低くなるに従い少量のレジストでもウエハの周縁部の膜厚の盛り上がりを抑制できる。ウエハの冷却温度と23℃から20℃まで下げた場合では、レジスト液は10%程度減少されており、ウエハWを冷却することによりレジストの使用を抑制することができることが裏付けられる。
5 プリウェットノズル
6 レジストノズル
7 制御部
13 回転機構
11 スピンチャック
16 排液路
17 排気路
10 カップ体
33 液体収納部
37 純水供給機構
38 ガス供給機構
W ウエハ
Claims (9)
- 基板を、鉛直軸周りに回転自在な基板保持部に水平に保持する工程と、
その後、基板の中心部に塗布液を供給し、基板の回転による遠心力により広げて当該基板に塗布膜を形成する工程と、
前記塗布液が基板の周縁部に行き渡る前に、基板の下面側に液体または固体の微粒子群であるミストを供給して基板を冷却する工程と、
を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。 - 前記ミストの粒径は100μm以下であることを特徴とする請求項1記載の塗布膜形成方法。
- 前記基板に塗布膜を形成する工程は、基板を第1の回転速度で回転させ、基板の中心部に塗布液を供給する工程と、次いで基板を第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させる工程と、その後基板を第2の回転速度より早い第3の回転速度で回転させて塗布液を基板の周縁部まで広げる工程とを含み、
前記ミストの供給開始は、基板を前記第3の回転速度で回転させる前であることを特徴とする請求項1または2に記載の塗布膜形成方法。 - 基板を、鉛直軸周りに回転自在な基板保持部に水平に保持する工程と、
次いで基板保持部上の基板を回転させ、当該基板の下面と対向する液体収容部から基板の下面側に形成される気流により液体を揮発させて基板を冷却する工程と、
その後、基板の中心部に塗布液を供給し、基板の回転による遠心力により広げて当該基板に塗布膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。 - 基板の表面にスピンコーティングにより塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板を囲むように設けられ、基板の回転により飛散した塗布液を排出するための排液路と、その内部雰囲気を排気するための排気路と、が接続されたカップ体と、
前記基板の下面側に液体または固体の微粒子群であるミストを供給するためのミスト供給部と、
塗布液が基板の周縁部に行き渡る前に、前記ミスト供給部からミストを吐出するように制御信号を出力するための制御部と、
を備えることを特徴とする塗布膜形成装置。 - 前記ミストの粒径は100μm以下であることを特徴とする請求項5記載の塗布膜形成装置。
- 前記制御部は、前記基板を第1の回転速度で回転させ、この状態で基板の中心部に塗布液を供給するステップと、次いで基板を第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させるステップと、その後塗布液を基板の周縁部まで広げるために、基板を第2の回転速度よりも速い第3の回転速度で回転させるステップと、基板を前記第3の回転速度で回転させる前にミストの供給を開始するステップを実行するように制御信号を出力することを特徴とする請求項5または6に記載の塗布膜形成装置。
- 基板の表面に塗布液を塗布して、スピンコーティングにより塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板を鉛直軸周りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板に塗布液を供給する塗布液ノズルと、
前記基板を囲むように設けられ、基板の回転により飛散した塗布液を排出するための排出路と、その内部雰囲気を排気するための排気路と、が接続されたカップ体と、
基板の下面と対向するように開口し、前記気流により液体を揮発させるための液体収容部と、
基板保持部上の基板の回転により、基板の下面側に基体を引き込んで気流を形成するための気体引き込み口と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。 - 基板の表面にスピンコーティングにより塗布膜を形成する塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項1ないし4のいずれか一項に記載された塗布膜形成方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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