JPH05144720A - 塗布方法および塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来に較べて低回転で安全に、均一に塗布を
実施することができ、段差近傍での膜厚の均一化および
ミストの発生量の低減を図ることのできる塗布方法およ
び塗布装置を提供する。 【構成】 塗布装置には、半導体ウエハ１を保持するた
めの基板保持台２が設けられている。この基板保持台２
の下部には、回転駆動機構が設けられており、基板保持
台２とともに、半導体ウエハ１を回転させることができ
るよう構成されている。基板保持台２内には、温度調節
機構４および温度センサ５が設けられており、これらの
温度調節機構４および温度センサ５は、基板保持台２下
部のシャフト部２ａ外側に形成された環状の電力接点６
およびセンサ接点７に電気的に接続されている。そし
て、これらの電力接点６およびセンサ接点７に外部接点
を接触させることにより、温度調節機構４と電力供給機
構、温度センサ５と温度検出機構がそれぞれ電気的に接
続され、半導体ウエハ１の温度を所定温度に設定するこ
とができるよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗布方法および塗布装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体装置の製造工程では、
半導体ウエハやＬＣＤ基板等の基板上に塗布装置によっ
てフォトレジスト膜を形成し、ベーキング工程等を経た
後、露光装置によってフォトレジスト膜の露光を行い、
所定の回路パターンを転写することが行われている。

【０００３】このような従来の塗布装置として、いわゆ
るスピンコーティング装置が広く使用されている。スピ
ンコーティング装置は、例えば、半導体ウエハの裏面を
真空チャック等で吸着保持し、この半導体ウエハを高速
回転可能に構成された基板保持台を備えている。そし
て、この基板保持台上に吸着保持された半導体ウエハ表
面にフォトレジスト液を供給し、この後半導体ウエハを
例えば4000rpm 等の高速で回転させることにより、遠心
力でフォトレジスト液を拡散させ、半導体ウエハの全面
に均一に塗布して均一な膜厚のフォトレジスト膜を形成
する。また、回転軸あるいは、チャックに放熱体を固定
するという技術が特開昭63-164215 号に記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに半導体ウエハ等を4000rpm 等の高速で回転させてフ
ォトレジスト液等を塗布する方法では、次のような問題
がある。

【０００５】すなわち、既にパターンを形成され段差を
有する半導体ウエハに塗布を実施する場合、半導体ウエ
ハ上のパターンによる段差の近傍で膜厚が不均一になる
という問題や、半導体ウエハが8 インチを越えるような
大きさになってくると、外周部での均一性はさらに悪く
なり、半導体ウエハ外周部のフォトレジスト段差カバレ
ージが極端に悪化するという問題や、周囲に飛散したフ
ォトレジスト液がミスト状になり、半導体ウエハに再付
着するという問題がある。また、近年半導体ウエハは、
例えば6 インチ、8 インチと次第に大口径化される傾向
にあり、大口径化の半導体ウエハを高速回転させること
は、危険性を伴うという問題もある。

【０００６】一方、半導体ウエハの回転を低速化する
と、段差の近傍での膜厚は均一化することができるが、
溶剤が飛びきらないでフォトレジスト膜内に残っている
ため、いわゆる膜収縮が生じ、例えばフォトレジスト膜
の外周縁部近傍等に膨らみが生じる等全体の膜厚を均一
にすることができないという問題がある。

【０００７】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、従来に較べて低回転で安全に、均一に塗
布を実施することができ、段差近傍での膜厚の均一化お
よびミストの発生量の低減を図ることのできる塗布方法
および塗布装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の塗布
方法は、基板に塗布液を供給し、この後前記基板を回転
させて遠心力で前記塗布液を前記基板表面に拡散させる
塗布方法において、前記基板を加熱しつつ回転させるこ
とを特徴とする。

【０００９】また、本発明の塗布装置は、基板を保持し
て回転可能に構成された基板保持台と、この基板保持台
上に保持された前記基板に所定の塗布液を供給する塗布
液供給機構と、前記基板保持台上の基板の温度を制御す
る温度制御機構とを具備したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成の本発明の塗布方法および塗布装置で
は、例えば基板保持台内等に設けた温度制御機構で、半
導体ウエハ等を加熱することにより、溶媒の蒸発を促進
しつつ、低回転、例えば毎分数百乃至千数百回転程度で
半導体ウエハを回転させる。

【００１１】これにより、低回転で安全に、均一に塗布
を実施することができ、段差近傍での膜厚の均一化およ
びミストの発生量の低減を図ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の詳細を一実施例について図面
を参照して説明する。

【００１３】図１に示すように、塗布装置には、半導体
ウエハ１を保持するための基板保持台２が設けられてい
る。この基板保持台２の下部には、図２に示すように、
回転駆動機構３が設けられており、図示矢印の如く基板
保持台２とともに、半導体ウエハ１を回転させることが
できるよう構成されている。

【００１４】また、図１に示すように、基板保持台２内
には、例えばペルティエ素子あるいは抵抗加熱ヒータ等
からなる温度調節機構４および温度センサ５が設けられ
ており、これらの温度調節機構４および温度センサ５
は、基板保持台２下部のシャフト部２ａ外側に形成され
た環状の電力接点６およびセンサ接点７に電気的に接続
されている。そして、これらの電力接点６およびセンサ
接点７に外部接点を接触させることにより、図２に示す
ように、温度調節機構４と電力供給機構８、温度センサ
５と温度検出機構９がそれぞれ電気的に接続され、温度
センサ５および温度検出機構９によって検出される温度
検出結果に応じて、電力供給機構８が温度調節機構４に
供給する電力を自動的に調節することにより、半導体ウ
エハ１の温度を所定温度に設定することができるよう構
成されている。なお、温度調節機構４をペルティエ素子
によって構成すれば、加熱のみでなく冷却も行うことが
できる。

【００１５】また、基板保持台２内には、半導体ウエハ
１を支持するための複数例えば3 本のピン（図１には2
本のみ示す）１０が設けられている。これらのピン１０
は、シャフト部２ａに設けられたエアシリンダ１１内
に、駆動用空気供給部１２、１３から空気を供給するこ
とにより、上下動可能に構成されている。さらに、基板
保持台２内には、真空チャック用の排気流路１４が設け
られており、図示しない排気機構によって真空排気する
ことにより、基板保持台２上に載置された半導体ウエハ
１を吸着保持するよう構成されている。

【００１６】図２に示すように、上記構成の基板保持台
２の上部には、半導体ウエハ１上面のほぼ中央部にフォ
トレジスト液を供給するためのフォトレジスト液供給ノ
ズル１５が設けられている。このフォトレジスト液供給
ノズル１５は、図示しないサックバックバルブ、開閉バ
ルブ、供給ポンプ等を介して、フォトレジスト液貯蔵ボ
トルに接続されている。また、基板保持台２の周囲に
は、半導体ウエハ１の回転に伴ってフォトレジスト液が
周囲に飛散することを防止するため、半導体ウエハの周
囲を囲むようにカップ１６が設けられている。

【００１７】図３は、上述した塗布装置が配置されたレ
ジスト塗布現像処理装置の構成を示すものである。

【００１８】同図に示すように、レジスト塗布現像処理
装置４０は、処理部４１およびロ―ダ―部４２から構成
されている。処理部４１は、半導体ウエハ１にフォトリ
ソグラフィ―のための一連の処理を施す各処理ユニット
４３ａ〜４３ｆと、半導体ウエハ１を搬送するための搬
送ユニット４４を組み合せて構成されている。

【００１９】上述した構成の塗布装置は、これらの処理
ユニット４３ａ〜４３ｆの一つ、例えば処理ユニット４
３ａとして配置される。なお、他の処理ユニット４３ｂ
〜４３ｆは、例えば現像処理ユニット、ポストベ―ク処
理ユニット、ポストエクスポ―ジャ―ベ―クユニット、
冷却温調処理ユニット等である。このポストベ―ク処理
ユニットは、塗布装置における加熱によるベーキングの
みで十分な場合は、不要となる。

【００２０】そして、ロ―ダ―部４２に設けたウエハカ
セット４５から搬送機構４６によって半導体ウエハ１を
取り出し、受け渡し機構４７を介して搬送ユニット４４
に受け渡し、処理ユニット４３ａ〜４３ｆに搬送して、
順次処理を施すよう構成されている。

【００２１】塗布装置においては、予め電力供給機構８
に所望温度、例えば90℃等の温度を設定しておくことに
より、基板保持台２の温度をこの所定温度に設定してお
く。そして、駆動用空気供給部１３からエアシリンダ１
１内に空気を供給することにより、ピン１０を基板保持
台２上に突出させた状態としておき、搬送ユニット４４
によってこのピン１０上に半導体ウエハ１を載置する。

【００２２】この後、駆動用空気供給部１２からエアシ
リンダ１１内に空気を供給することにより、ピン１０を
下降させ、基板保持台２上に半導体ウエハ１を載置し、
真空チャック用の排気流路１４を介して真空排気するこ
とにより、半導体ウエハ１を基板保持台２上に吸着保持
する。なお、本実施例においては、真空吸着を使用して
いるが、メカ的な保持であってもよい。

【００２３】しかる後、フォトレジスト液供給ノズル１
５から半導体ウエハ１表面のほぼ中央部に所定量のフォ
トレジスト液を供給し、この後半導体ウエハ１を低速例
えば500rpm程度で回転させることにより、フォトレジス
ト液を遠心力で拡散させる。この時、半導体ウエハ１
は、上述した設定温度（例えば90℃）に加熱されつつ回
転することとなり、フォトレジスト液中の溶媒は、回転
による遠心力が従来方法に較べて少ないにもかかわら
ず、加熱されることによって蒸発し、乾燥が促進され
る。

【００２４】これによって、半導体ウエハ１を高速回転
させた場合と同様なあるいはそれ以上の乾燥が行われ、
前述したような膜収縮によるフォトレジスト膜の一部が
盛り上がること等を防止することができる。また、前工
程で形成された回路パターンの段差部分等にいて膜厚が
不均一になることも、半導体ウエハ１を低速で回転させ
ることによって防止することができ、均一な膜厚のフォ
トレジスト膜を形成することができる。また、半導体ウ
エハ１を高速回転させないので、飛散したフォトレジス
ト液がミスト状になるいわゆるレジストミストの発生も
抑制することができ、レジストミストの半導体ウエハ１
への再付着等の発生も抑制することができる。さらに、
例えば8 インチ等の大口径の半導体ウエハ１等の処理を
行う場合でも、半導体ウエハ１を高速回転させないの
で、安全性の向上を図ることができる。本実施例におい
ては、チャックの内部に温度調整機構を設け、加熱のみ
でなく、冷却も行うことができるので、新たに加熱機構
を設ける必要もなく、均一な膜厚のフォトレジスト膜を
形成することができる。

【００２５】なお、この塗布装置による半導体ウエハ１
の加熱、乾燥を十分に行えば、従来のような塗布後のベ
ーキング処理を省略することができる。これにより、レ
ジスト塗布現像処理装置４０においては、フォトレジス
ト液塗布後のベーキング処理を行う処理ユニットを削減
することができ、装置の小形化や、工程の省略によるス
ループットの向上を図ることができる。

【００２６】このようにして、半導体ウエハ１にフォト
レジスト膜を形成した後、搬送ユニット４４によって半
導体ウエハ１を搬送し、他の処理および露光装置による
露光処理、現像処理等を順次実施し、半導体ウエハ１に
所定の回路パターンを形成する。

【００２７】以上のように、本実施例によれば、従来に
較べて低回転で安全に、均一に塗布を実施することがで
き、段差近傍での膜厚の均一化およびミストの発生量の
低減を図ることができる。

【００２８】なお、上記実施例では、基板保持台２上に
半導体ウエハ１を真空チャックによって吸着保持するよ
う構成したが、半導体ウエハ１を低速で回転させるだけ
であるので、真空チャックのような吸着機構を用いず、
例えば基板保持台２表面をスリップしにくい材質の樹脂
等で覆い、この上に半導体ウエハ１を載置するように構
成してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来に較べて低回転で安全に、均一に塗布を実施するこ
とができ、段差近傍での膜厚の均一化およびミストの発
生量の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の塗布装置の要部構成を示す
図。

【図２】図１の塗布装置の全体構成を示す図。

【図３】図１の塗布装置を配置したレジスト塗布現像処
理装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ ２ 基板保持台 ３ 回転駆動機構 ４ 温度調節機構 ５ 温度センサ ６ 電力接点 ７ センサ接点 ８ 電力供給機構 ９ 温度検出機構 １０ ピン １１ エアシリンダ １２、１３ 駆動用空気供給部 １４ 排気流路 １５ フォトレジスト液供給ノズル １６ カップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に塗布液を供給し、この後前記基板
   を回転させて遠心力で前記塗布液を前記基板表面に拡散
   させる塗布方法において、 前記基板を加熱しつつ回転させることを特徴とする塗布
   方法。
2. 【請求項２】 基板を保持して回転可能に構成された基
   板保持台と、 この基板保持台上に保持された前記基板に所定の塗布液
   を供給する塗布液供給機構と、 前記基板保持台上の基板の温度を制御する温度制御機構
   とを具備したことを特徴とする塗布装置。