JP6961397B2 - 基板コーティング方法及びコーティングシステム - Google Patents

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Description

本発明は、コーティング物質、特にコーティング材あるいはフォトレジストによって基板をコーティングする方法、及び基板にコーティングを適用するコーティングシステムに関する。
本発明は、特に、フォトリトグラフィーによって微細構造部品を生産するために使用される方法及びシステムに関する。微細構造部品は、とりわけ集積回路、半導体チップ、あるいはマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）である。基板（「ウエハ」としても知られる）は、フォトリソグラフィ法において使用され、該基板はフォトレジスト（「レジスト」としても知られる）により覆われている。コーティングされた基板は、続いてマスクによって露光される。ここでフォトレジストの物理的及び／又は化学的特性は、露光により少なくとも部分的に変化する。
フォトレジストは、典型的に層にて基板に塗布される。塗布されたレジスト層が不規則でない、あるいは粒状（particles）でないことは非常に重要である。したがってコーティング材が基板の表面にできるだけ均等に分配されるように、コーティング材は回転法（「スピンコーティング」）によって基板に塗布されることが従来技術から知られている。
しかしながら、基板を回転するときの遠心力の結果としてコーティング材が放射状に外側へ押されることから、回転法に起因して基板の上部側面のエッジにコーティングにおけるビード（bead）が生じる場合があることが証明されている。
従来技術では、このコーティングビードは、手で除去されるか、あるいは溶剤によって除去されているが、溶剤は、コーティングされた基板を生産するときの費用を増加することにつながる、あるいは不純物につながる可能性がある。
さらに、基板のコーティング方法は、ＫＲ ２０１０／００７８０３３ Ａから知られている。ここでは基板の上部側面のコーティング物質は、上部側面に配置された流出装置からのガスフローにさらされる。このガスフローは、ビードの形成を防ぎ、かつ既に形成されていたビードのコーティング物質を押しのけるように、コーティング物質において圧力を生成する。このように生成されたガスフローは、上部側面に直接に影響する。
フォトレジストは、上述した特定の応用分野の場合におけるコーティング物質の代表である。しかしながら他の応用分野の場合には、別のコーティング物質、例としてエーロゲルのような液体物質を使用することが可能である。また、それぞれの応用分野においてコーティング物質として接着剤、アスファルト、あるいはクレーを使用することも可能であり、このコーティング物質は、回転法によって基板に適用（塗布）される。さらに、回転法において乾燥物質を適用することも可能であり、その結果、この乾燥物質もコーティング物質として使用することができる。
一般的に、回転法によって適用されるコーティング物質の場合、コーティング物質は、それぞれの基板のエッジにビードを形成する可能性があり、これは好ましくない。
ＫＲ ２０１０／００７８０３３ Ａ
本発明の目的は、制限された費用により、コーティング物質のビード（bead）の生成を防止すること、あるいはコーティング方法の間、単純な手段を使用してビードを効果的に除去することである。
本発明の目的は、とりわけ、コーティング物質、特にコーティング材あるいはフォトレジストにより基板をコーティングする方法によって達成され、ここでは最初に基板が設けられる。コーティング物質は、基板の上部側面に適用される。さらに、ガスフローを発生させ、ガスフローは基板の下側から基板の上部側面に向けられ、ここでガスフローは、基板の上部側面のエッジ（縁部）においてコーティング物質のビードの形成を防止する、あるいは既存のビードがガスフローによって除去される。
本発明の基本概念は、基板の上部側面のエッジに一般的に生じるコーティング物質のビードを防ぐことにある。したがって、その後にビードを除去することが絶対に必要というわけではない。これは、適切なガスフローが基板の下側エッジに向けられるという事実によってより単純な方法において達成される。この点において別のステーションでコーティングされた基板を続いて処理することも必要ではない。ガスフローが基板の上部側面に直接に向けられていないので、コーティング物質で覆われた基板の表面が損なわれることはない。コーティング方法の間にビードが生じるに違いない場合、該ビードは、ガスフローによる単純な方法において除去可能である。したがって、コーティング方法の完了後に、基板表面に存在するであろうビードが永続的に形成されることは防止される。
本発明の一態様は、適用されるコーティング物質が基板の上部側面において本質的に均等に分配されるようにコーティング物質が適用されるときに、基板が回転されることを設けている。結果として、できるだけ均質的に覆われ、かつ不規則さのない基板表面が提供される。
本発明の更なる態様は、コーティング物質が乾燥する前にガスフローを発生させることを設けている。コーティング材が適用される場合、基板の上部側面のエッジにビードが形成されるのを防止するため、あるいは既存のビードを除去するために、まだ湿っている直近に施されたコーティングがガスフローによって少なくとも一部で除去あるいは移動可能であることが、結果として確保される。
一態様に従って、ガスフローが基板の下側における少なくとも一部分、特に基板のエッジ領域において影響を与えることが提供される。したがって、上部側面のエッジにおけるビードは除去されるようになるが、ガスフローが基板の下側における一部分に影響を与えるような方法において、そのガスフローは基板に向けられる。ガスフローの他の部分は、基板の側面を過ぎて流れる。
あるいはまた、ガスフローの全体が、基板の一部分に影響を与えることなく基板の側面を通過して案内されることができる。しかしながらこの目的のためには、ガスフローが上部側面において永続したビードを防止するような方法において全ガスフローが基板を通過して流れることを確保するために、配置された基板とガスフローとの間で繊細な調整が必要である。
一つの実施形態の変形によれば、ガスフローは、基板の上部側面において、特に基板のエッジ領域に負圧を発生する。したがってビードは、発生した負圧のため除去される。ジェットポンプの原理が適用され、それに従いガスフローによって移送流れ（transporting flow）が基板の上部側面において発生し、それによって基板の上部側面のエッジにビードが形成されるのを効果的に防止する。したがって、上部側面におけるコーティング物質は、移送される媒体（transported medium）に相当し、該媒体は、運送媒体（driving medium）として提供されるものであるガスフローのガスによって引かれる。ビードが既に形成されている場合、ビードを形成するコーティング物質は移送流れによって除去され、その結果、基板をコーティングするときに発生するビードはコーティングプロセスの間に除去される。
さらに、生成される圧力のおかげで、起こり得るビード（possible bead）がエッジ領域から外側のガスフローへ引き込まれるような態様（やり方）において、ガスフローが少なくとも一部分で発生可能である。したがって、基板の上部側面のエッジにビードを形成するであろうコーティング物質は、ガスフローによって吹き飛ばされ、基板の上部側面のエッジから除去される。結果として、上部側面の対応する領域におけるビードは、その形成が永久的で効果的に防止される。
別の実施形態の変形に従い、発生する圧力のおかげで、基板の上部側面のエッジ領域から基板の下側へ、起こり得るビードが引き込まれるような方法において、ガスフローが少なくとも一部分で発生する。その結果として、基板の上部側面のエッジにおけるビードの発生が永久的で効果的に防止される。実行できる（possible）コーティング物質は、基板の下側に固着して留まり、上記物質が後に任意的に除去可能であるということは受け入れられる。
一般的に、発生する圧力のおかげで、エッジ領域から外側のガスフローにコーティング物質が引き込まれ、基板の下側へ一部分が引き込まれるというような方法において、ガスフローは、基板に影響を与えることができる。
ガスフローの角度及び速度によって、同様の異なるシナリオが設定可能であり、それによってガスフローは、基板に影響を与えるか、あるいは基板の側面を通過して流れる。
ガスフローを発生させるときに基板が回転されるという更なる態様が提供される。その結果として、基板の回転によってエッジ全体がガスフローの影響にさらされることから、基板の上部側面のエッジにあるビードは、均質なやり方で除去されることが保証される。特に、コーティング物質は、基板の上部側面に適用され均一なやり方で分配可能であり、上部側面のエッジにおけるビードは、効果的に防ぐことができる。しかしながら、フォトレジストを適用するときの基板の回動速度は、ガスフローが基板に影響を与える場合に基板が回転する回動速度とは異なることができる。コーティング材を適用するときよりも、ガスフローが発生されるときには、基板はより遅く回転することが好ましい。特に、ガスフローが発生されるときには、基板は回転しないことが可能である。
更なる態様によれば、ガスフローは溶剤を含んでおらず、及び／又は窒素を含み、特に窒素から具現化されることが提供される。その結果として、基板の上部側面のエッジにおけるビードは有効に防止され、あるいは、既存のビードはコーティングプロセスの間に除去されるということが単純なやり方で確保される。さらに、チャンバは一般的に窒素で満たされているので、更なる物質は導入されない。
さらに、本発明の目的は、基板の上部側面にコーティング物質を適用するためのコーティングシステムによって達成され、このコーティングシステムは、特に、回転可能な基板ホルダ、及びガスフロー用の流出装置を有する。ここで基板ホルダは、基板用の支持表面を備え、基板はその下側を基板ホルダの支持表面に配置される。ここで流出装置は、基板の下側から始まり基板の上部側面へ向けられるガスフローを発生するような方法において、支持表面に関連して配置されている。ここで流出装置は、ガスフローが基板の上部側面のエッジにおいてコーティング物質のビードの形成を防ぎ、及び／又は、既に存在するビードを削除するように、ガスフローを発生する。
基板をコーティングするときに基板の上部側面のエッジにビードが形成されるのを防止し、あるいは既存のビードがその場所に残るのを防止する対応のガスフローを、存在する流出装置が生成することから、この種のコーティングシステムと共に、基板をコーティングする本発明による方法を実行することが可能である。
一般的に、流出装置は、支持表面から配向されたガスフローを発生するような態様において配置されている。
さらに流出装置は、支持表面の平面よりも下に配置されている。
本発明のさらなる利点及び特性は、以下の記述、及び参照される単一の図面において明らかである。
基板１２へコーティング材を適用するコーティングシステム１０が示されており、集積回路、半導体チップ、あるいはマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）のような微細構造部品を生産するために、フォトリソグラフィ法が実行可能であることによってコーティングされた基板が生産される。
本発明は、発明の具体的な応用例の、微細構造部品用のコーティングシステムを参照して以下に説明される。しかしながら、基本的記述は、同様の方法にて他の応用分野に移行することができる。
コーティングシステム１０は、回転可能な基板ホルダ１４を備え、この基板ホルダは、支持表面１６を備え、基板１２の下側１８が上記支持表面に配置される。
さらにコーティングシステム１０は、適用装置２０を備え、これによってコーティング用の適用（塗布）されるべきコーティング物質が基板１２の上部側面２２に適用される。適用されるべきコーティング物質は、典型的に流動性の形態におけるものである。
更にコーティングシステム１０は、流出装置２４を備え、該流出装置は、図示された実施形態では、基板ホルダ１４及び適用装置２０から分離して具現化されている。以下でさらに説明するように、ガスフローが流出装置２４によって発生可能である。
基板１２は、コーティングシステム１０によるコーティング材によって覆われ、ここでは、基板１２の上部側面２２のエッジ２６にコーティングビードが形成されることは、同時に永久的に防止される。
コーティング物質は、基板１２の上部側面２２へ適用装置２０により適用される。基板ホルダ１４は、既定の角速度で回転され、それにより、基板ホルダに配置された基板１２も同様に回転する。その結果、適用されたコーティング物質は、上部側面２２において均質な様式で分配される。
基板１２を回転したときに生じる遠心力に起因して、この遠心力は上部側面２２に適用されたコーティング物質に作用し、コーティング物質は、基板１２の上部側面２２のエッジ２６に移動し、その場所にコーティング材のビードを形成するであろう。
これを防ぐために、ガスフロー、特に窒素のガスフローが流出装置２４によって発生され、該ガスフローは、下側１８から基板１２の上部側面２２へ向けられる。
ガスフローは、基板１２の下側１８における少なくとも一部分に影響を与え、下側１８を上部側面２２に接続する基板１２の側面の一部分を通過して流れる。ガスフローは、上部側面２２、特にそのエッジ領域２６に負圧を生成し、まだ柔軟あるいは湿っているコーティング物質は、その負圧のためにガスフローによって少なくとも移動される。その結果として、コーティングビード（coating bead）がエッジ２６に形成されることは、効果的に妨げられる。
コーティングビードが既に形成されている場合、そのビードは、結果的にガスフローによって除去される。
コーティングビードがコーティングプロセスの間に（一時的に）発生するか否かに関係なく、ガスフローによるコーティング方法によって、コーティングビードがコーティングプロセスの終わりにおいて存在しないことが保証される。
基板１２の上部側面２２に対するガスフローの角度に基づいて、コーティング物質が少なくとも一部分においてガスフローによって吹き飛ばされるか否か、及び／又は、発生した圧力によってコーティング物質が少なくとも一部分において基板１２の上部側面２２から基板の下側１８へ移動するか否かを、設定することが可能である。その結果として、コーティングビードが上部側面２２のエッジ２６に形成されることは、有効的に永久に妨げられる。
一例として、コーティング物質の一部は吹き飛ばされ、かつ、コーティング物質の別の部分は下側に移動されることが提供可能である。
流出装置２４によって生成されたガスフローが基板１２に対して生成する角度は、異なる効果を生成させるために、発生する圧力によって好ましくは設定することができる。
あるいはまた、ガスフローは、むしろ単に基板１２の側面を通過して流れ、ガスフローが基板１２の下側１８に影響を与えないような態様にて、流出装置２４から流れることも可能である。しかしながら、エッジ２６にコーティングビードが形成されるのを防止する負圧を、あるいは既存のコーティングビードを除去する負圧を上部側面２２のエッジ２６に発生させるために、繊細な調整が必要である。
一般的に、流出装置２４は、支持表面１６によって形成される平面よりも下に配置される。流出装置２４から始まるガスフローは、支持表面１６からできる限り離れてある角度で流れるような様式で配向される。
流出装置２４によってガスフローを発生する場合、エッジ２６全体ができるだけ均質にガスフローの効果にさらされる、言い換えると上部側面２２で結果的に生成される負圧にさらされる、ことを確保するために、基板１２は、基板ホルダ１４によって同様に回転可能である。しかしながら、回転速度は、適用装置２０によってフォトレジストを適用するときの速度よりもガスフローを生成するときの方が、明らかに低い。一例として、回転速度は、ガスフローが発生されているとき、１０回転／分未満である。
ガスフローを発生するときの回動速度は、さらにゼロであることもできる。何れの場合でも本質的に環状のガスフローが基板１２の周囲のエッジに沿って流れるように、ガスフローは、環状の流出装置２４によって発生されるのが好ましい。
本発明による方法及びコーティングシステム１０によって、コーティングビーズ（coating beads）が基板１２の上部側面２２のエッジ２６に形成されないことが可能である。
一般的に、純粋な窒素以外のガス混合物は、ガスフローを生成するために使用することができる。一例として、酸素−窒素混合物、いわゆる清浄乾燥空気（ＣＤＡ）、あるいは空気である。
溶剤の残留物が基板１２のコーティングされた上部側面２２に堆積できないように、ガス混合物は溶剤のないものが好ましい。
流出装置２４からの複数バールの圧力を有するガスフローが好ましい。結果として、とりわけガスフローの速度に影響を与えることができ、この速度は、基板１２の上部側面２２における負圧の生成を決定づける。
更に、低い回転速度あるいはガスフローの長い合計の適用時間によって、エッジ２６におけるコーティングがさらに除去されることは可能である。したがって、いわば、エッジ２６に適用されるコーティングを薄くすることが達成される。
流出装置２４は、１つの流出ノズル、複数のノズル、流出スロット、いわゆるエアーブレイド（airblade）あるいは類似のものを備えることができ、これによって、とりわけガスフローの別の外形（profile）が達成される。これは、特に非円形の基板に関して、例として正方形基板に関して、重要である。
さらに、ガスフローの速度は、流出装置２４の特定の実施形態のために影響を与えることができる。
コーティング物質がガスフローによって吹き飛ばされる場合、コーティングシステム１０は、除去されたコーティング物質が一方でチャンバを汚染せず、他方では再使用可能であるように、除去されたコーティング物質用の保持タンクを備えることができる。
したがって一般的には、流出装置２４によって発生されるガスフローは、基板１２の上部側面２２に直接に影響を与えず、一方、基板１２の上部側面２２において、特に上部側面２２のエッジ２６において負圧あるいは真空を生成するために、原則的に垂直のやり方で、あるいは、基板１２における基板ホルダ１４の回転軸と原則的に平行にガスフローが流れ去るやり方にて、むしろ下側１８に影響を与える。
負圧は、エッジ２６に集まっており、またコーティングプロセス後も存在するであろうコーティング物質がエッジ２６に永続的なビードを形成しないことを確保する。したがって、コーティングプロセスの間に一時的に発生するコーティングビードは、ガスフローによって除去される。

Claims (10)

  1. コーティング物質、特にコーティング材あるいはフォトレジスト、によって基板（１２）をコーティングする方法であって、
    ａ）基板（１２）を設けること、
    ｂ）基板（１２）の上部側（２２）にコーティング物質を付けること、及び
    ｃ）基板（１２）の下側（１８）から基板（１２）の上部側（２２）へ向けられるガスフローを発生すること、ここでこのガスフローは、基板（１２）の上部側（２２）のエッジ（２６）にコーティング物質のビードが形成されるのを防止する、あるいは既存のビードがガスフローによって除去されるように、基板（１２）の上部側（２２）において負圧を生成する、
    を備えたことを特徴とする、方法。
  2. 適用されるコーティング物質が基板（１２）の上部側（２２）において本質的に均等に分配されるように、コーティング物質を適用するときに基板（１２）は回転される、請求項１に記載の方法。
  3. コーティング物質が乾燥する前にガスフローを発生させる、請求項１又は２に記載の方法。
  4. ガスフローは、基板（１２）の下側（１８）における少なくとも一部分、特に基板（１２）のエッジ領域に影響を与える、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
  5. ガスフローは、基板（１２）のエッジ領域において負圧を生成する、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
  6. ガスフローは、発生する圧力によって、起こり得るビードがエッジ領域から外側のガスフローへ引き込まれるという態様にて、少なくとも一部分で発生される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
  7. ガスフローは、発生する圧力によって、起こり得るビードが上部側（２２）のエッジ領域から基板（１２）の下側（１８）へ引き込まれるという態様にて、少なくとも一部分で発生される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
  8. ガスフローが発生されるとき、基板（１２）は回転される、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
  9. ガスフローは、溶剤を有さず、及び／又は窒素を備え、特に窒素から具現化される、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
  10. 基板（１２）の上部側（２２）にコーティング物質を適用するためのコーティングシステム（１０）であって、
    特に、回転可能な基板ホルダ（１４）と、ガスフロー用の流出装置（２４）とを有し、
    ここで、基板ホルダ（１４）は、基板（１２）用の支持表面（１６）を備え、基板（１２）はその下側（１８）が基板ホルダ（１４）の支持表面（１６）に配置され、
    流出装置（２４）は、流出装置（２４）が基板（１２）の下側（１８）から基板（１２）の上部側（２２）へ向けられるガスフローを発生するような態様において、支持表面（１６）に関連して配置され、
    流出装置（２４）は、ガスフローが、基板（１２）の上部側（２２）のエッジにおいてコーティング物質のビードの形成を防ぎ、及び／又は、既に存在するビードを除去するように、基板（１２）の上部側（２２）において負圧を生成するように、ガスフローを発生する、
    ことを特徴とするコーティングシステム。
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