JPH0547650A - 回転塗布装置 - Google Patents

回転塗布装置

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JPH0547650A
JPH0547650A JP23227191A JP23227191A JPH0547650A JP H0547650 A JPH0547650 A JP H0547650A JP 23227191 A JP23227191 A JP 23227191A JP 23227191 A JP23227191 A JP 23227191A JP H0547650 A JPH0547650 A JP H0547650A
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JP
Japan
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gas
resist
container
coating
sample
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JP23227191A
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Tadahiro Omi
忠弘 大見
Hisayuki Shimada
久幸 島田
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料表面の塗布ムラがなく、パーティクルの
付着の無い塗布膜を形成することが可能な回転塗布装置
を提供することを目的とする。 【構成】 レジスト等を回転塗布する装置おいて、容器
内にガス源からガスを供給する配管等からなるガス供給
手段109と、容器内に導入されるガスに紫外線を照射
するための紫外線手段107を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の技術分野】本発明は、回転塗布装置に係わ
り、特に超高密度集積化プロセスに適した回転塗布装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば半導体製造プロセスでは、
Siウェハ上に液状材料を回転塗布し、その後、溶剤を
加熱により取り除くことにより、様々な材料をウェハ表
面に均一に塗布する技術が広く用いられている。例え
ば、リソグラフィー工程で用いるフォトレジストがその
代表的な例である。また、SiO2膜、PSG膜、As
SG膜等もこれらの材料を無機または有機溶剤に溶かし
た材料をウェハ上に回転塗布することによりウェハ表面
に堆積させている。このプロセスでは、SiO2等の薄
膜が低温で形成できるため、多層配線の層間絶縁膜や、
多層レジストプロセスにおけるエッチングマスクとして
も用いられている。
【0003】次に、図3、図4を用いて従来例の問題点
についてレジストの塗布工程を例に詳しく説明する。図
3は従来の回転塗布装置の構成図である。従来のレジス
ト塗布装置は、例えばSiウェハ等の試料301を保持
する、例えば真空吸着式のウェハホルダ302と、レジ
ストを滴下する機能を持つノズル(液状塗布材料を供給
する手段)303と、それらを内部に有する容器304
から構成される。ここでウェハホルダ302は、回転の
機能を同時に兼ね備えている。
【0004】図4は、レジスト塗布工程の流れを示して
いる。ノズル(液状塗布材料を供給する手段)403か
らウェハ表面にレジストが滴下され(a)、ウェハホル
ダ402が回転し、レジスト404が遠心力により広が
り(b)、さらにレジスト中の溶剤が蒸発し、均一なレ
ジスト膜が形成される(c)。この時、ウェハホルダ4
02の回転数またはレジストの粘度等により、形成され
るレジストの膜厚が決まる。例えば、25cpの粘度を
もつレジストをSiウェハ上に滴下し40秒間4000
rpmの回転を与えると、レジストの膜厚は、1.25
μmとなる。また、従来のレジスト回転塗布の技術は、
レジスト膜厚の均一性の要求から、レジスト温度、装置
内の環境温度・湿度を制御することが行われている。装
置湿度は、通常、クリーンルームの湿度と同程度の40
〜50%になっている。
【0005】しかし、従来の装置においては、パーティ
クルの付着がウェハ上、レジスト中、レジスト上に起こ
っている。また特に酸化膜等の絶縁物材料上にレジスト
を回転塗布すると、レジストが局部的に塗布されない塗
布ムラが発生する現象が生じてくる。また、レジスト膜
に限らず、SiO2膜、PSG膜、AsSG膜等の回転
塗布の場合も同様である。
【0006】そこで本発明者は、何故にレジスト膜等に
塗布ムラが発生するのかを探求した。その結果、数千r
pmという高速回転によりウェハとレジストまたは容器
内のガスが摩擦することにより、ウェハが局部的に帯電
し、ウェハの帯電した部分とレジストの間に斥力が生じ
るために塗布ムラが発生するのではないかとの知見を得
た。
【0007】従来、塗布ムラの原因は解明されておら
ず、従って、従来、レジスト膜等の回転塗布時に帯電を
防止する方法は全くとられていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みなされたものであり、試料表面の塗布ムラがなく、パ
ーティクルの付着の無い塗布膜を形成することが可能な
回転塗布装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の回転塗布装置
は、容器と、前記容器内で試料を保持し回転する機構
と、前記試料表面に液状塗布材料を供給する手段を有す
る回転塗布装置において、前記容器内にガス源からガス
を供給するガス供給手段と、前記容器内に導入されるガ
スに紫外線を照射するための紫外線照射手段を設けたこ
とを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の回転塗布装置においては、容器内にガ
ス源からガスを供給するガス供給手段と、前記容器内に
導入されるガスに紫外線を照射するための紫外線照射手
段を設けている。
【0011】従って、ガス供給手段によりガスを容器内
に流し、このガスに紫外線照射手段により紫外線を照射
すると、紫外線が照射されたガス分子は紫外線の光量子
からエネルギーを得て励起状態へ遷移し、ガスの一部が
正イオンと電子に電離する。この電離状態のガスが容器
内に導入される。電離状態のガスは正イオンと電子を含
んでいるため、かかるガスが容器内に導入されると、試
料に接触し、帯電した試料を中和し、試料からの除電が
行われる。回転塗布時に試料が除電されると、試料と塗
布材料には電気的な力の作用は生じず、塗布ムラがなく
なり、また、パーティクルの付着の無い塗布膜が形成さ
れる。なお、膜が層間絶縁膜として用いられる場合に
は、以上の方法により除電され、特性の優れたデバイス
の作成を可能となる。
【0012】なお、ガスへの紫外線の照射は、容器外で
行えるようにすることが好ましい。電離させるガスの原
料としては、窒素ガス、アルゴンガスもしくは窒素・ア
ルゴン混合ガスが好適に用いられる。
【0013】なお、前記窒素ガス、アルゴンガスもしく
は窒素・アルゴン混合ガスの中に酸素ガス及び水蒸気が
混在している場合、紫外線照射によって酸素ガスはオゾ
ンに変換される。このオゾンは、水蒸気の存在下でレジ
スト膜あるいは他の膜と反応する等の好ましくない作用
を有する。従って、酸素及び水蒸気の混入濃度をそれぞ
れ10ppm以下及び1ppm以下とすることが好まし
く、10ppb以下及び1ppb以下とすることがより
好ましい。
【0014】ガス供給手段を配管部材により構成する場
合、その内面には絶縁物層を形成することが好ましい。
絶縁物層を形成した場合、電離したガス中のイオンある
いは電子が表面にぶつかっても、表面に悪影響を与えな
い。また、イオンあるいは電子の吸収も生じないため、
効率良くイオンあるいは電子を容器内に送ることができ
る。かかる絶縁物層としては、例えば、酸化不動態膜、
フッ化不動態膜等荷より構成すればよい。また、絶縁物
層は、配管部材の全表面に形成してもよいが、経済的か
らは全面ではなく電離ガスと接触する部分、すなわち、
透明窓より下流側にのみ形成すればよい。
【0015】
【実施例】
(実施例1)本発明の第1の実施例を、図1を参照して
説明する。
【0016】本例の装置は、例えばSUS材を用いた容
器101により外部と遮断され、真空ポンプ102によ
り排気ダンパ103を介して容器101内のガスを排気
する系を持つ。また104は塗布膜を形成するための試
料であり、例えばSiウェハである。このウエハ104
は、ウェハホルダ105により例えば真空吸着により保
持される。レジストはノズル106によりウエハ104
上に所定量滴下される。
【0017】本例の装置の特徴は、ガス(例えば、N2
ガス)を容器101内に供給するためのガス供給手段た
る配管部材109を有し、さらに、紫外線源(本例で
は、重水素ランプ)107から紫外線をN2ガスに照射
するように構成された紫外線紫外線照射手段を有してい
る点である。
【0018】紫外線は、照射部において合成石英窓(透
明窓)108を通してN2ガスに照射される。
【0019】本例の配管部材109には、内壁に例えば
約10nmの酸化不動態膜が形成されている。紫外線が
照射されたガスは、配管部材109を通り、ウエハ10
4表面に効果的に触れることが可能となっている。な
お、本例では、この時、紫外線がレジストに照射するの
を防ぐために、重水素ランプ107、合成石英窓10
8、更に1部N2ガス配管を例えばSUS製の容器11
0により隔離することで、紫外線を遮光している。
【0020】また、本例では、容器101の下部に真空
排気手段が設けらている。本例では、真空排気手段は真
空ポンプ102と排気ダンパ103により構成されてい
る。従って、容器101内は真空ポンプ102により排
気ダンパ103を介して任意に排気速度を制御でき、更
に、紫外線の照射されたN2ガスを容器内に投入するこ
とから、レジスト塗布環境の温度と湿度調整が容易であ
る。
【0021】このように、レジスト塗布時の雰囲気を紫
外線を照射したN2ガスで満たすことにより、レジスト
の回転塗布中のウェハの帯電が中和され、パーティクル
の付着、レジストの塗布ムラが激減し、レジスト膜の均
一性も向上した。また、表面凹凸のある試料に対して
は、本発明装置を用いるとレジスト塗布後の表面は非常
に平坦になることが確認された。
【0022】なお、レジストが紫外線とふれることを防
ぐために、本装置ではSUS材の容器101と容器11
0を用いたが、紫外線を遮断する材質であれば特に差し
支えない。また紫外線照射部に設けられた合成石英窓1
08は例えば波長360nm以下の紫外線をよく透過さ
せるために作られており、この材質は紫外線をよく透過
させるようなものであれば他のものでも構わない。
【0023】また塗布材料として、本実施例では、レジ
ストを用いたが、SiO2膜、PSG膜、AsPG膜等
を無機または有機溶剤により液体状の塗布材料としたも
のでも、帯電の無い均一の膜が形成できた。
【0024】本発明装置により例えば、SiO2膜を形
成し、多層配線の層間絶縁膜として用いると、帯電によ
るデバイス特性の劣化が起こらないことが確認された。
また、電離したN2 +やe-を試料に触れるまで電離した
状態に保つために、紫外線照射部と、ウェハ104近傍
までの配管109は、少なくともその内面が絶縁体であ
ることが必要であり、本例では、ステンレススチールの
酸化不動態膜が内壁についた配管を用いたが、他にフッ
化不動態やテフロンなどの絶縁物を用いてもよい。ま
た、紫外線を照射するガスとしてN2を用いているが、
この代わりにArガスやN2とArの混合ガスを使用し
てもよい。あるいは、XeやKr等の不活性ガスを用い
ても同様の効果が得られていることがわかっている。
【0025】(実施例2)本発明の第2の実施例を図2
を用いて説明する。
【0026】本例では、配管部材109のほかに他のガ
ス供給手段として管111を設けてある。
【0027】他の点は、実施例1と同様である。
【0028】本例では、管111を介して電離したガス
以外のガスを容器101内に導入することができ、その
ため、レジスト塗布環境の温度と湿度の調整を実施例1
の場合よりもより精度よく行うことができ、塗布膜の均
一性をより一層向上させることができる。また、容器1
01内のガス圧の制御がより一層容易に行うことができ
る。
【0029】本装置により、実施例1と同様に、レジス
ト塗布時の雰囲気を紫外線を照射したN2ガスで満たす
ことにより、レジストの回転塗布中のウェハの帯電が中
和され、パーティクルの付着、レジストの塗布ムラが無
くなった。また、レジスト膜の均一性は実施例1の場合
よりも向上した。表面凹凸のある試料に対しては、本発
明装置を用いるとレジスト塗布後の表面は非常に平坦に
なることが確認された。
【0030】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、そ
の結果超高密度集積化プロセス中において、試料の帯電
を防止することが可能となり、超高密度、超高速度LS
Iの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に係る回転塗布装置の構成図である。
【図2】実施例2に係る回転塗布装置の構成図である。
【図3】従来の回転塗布装置の構成図である。
【図4】回転塗布工程をしめすための工程図である。
【符号の説明】
101 容器、 102 真空ポンプ、 103 排気ダンパ、 104 Siウェハ(試料)、 105 ウェハホルダ、 106 ノズル(液状塗布材料を供給する手段)、 107 重水素ランプ、 108 合成石英窓(透明窓)、 109 配管部材(ガス供給手段)、 110 容器、 111 管(他のガス供給手段)。 301 Siウェハ(試料)、 302 ウェハホルダ、 303 ノズル(液状塗布材料を供給する手段)、 304 容器、 402 ウェハホルダ、 403 ノズル((液状塗布材料を供給する手段)、 404 レジスト。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器と、前記容器内で試料を保持し回転
    する機構と、前記試料表面に液状塗布材料を供給する手
    段を有する回転塗布装置において、前記容器内にガス源
    からガスを供給するガス供給手段と、前記容器内に導入
    されるガスに紫外線を照射するための紫外線照射手段を
    設けたことを特徴とする回転塗布装置。
  2. 【請求項2】 透明窓を少なくとも一部に有し、かつ、
    少なくとも前記透明窓部より下流側の少なくとも内表面
    が絶縁物から成る配管部材により前記ガス供給手段が構
    成され、該透明窓を介して紫外線を前記配管部材内のガ
    スに照射し得るように前記紫外線照射手段を配置したこ
    とを特徴とする請求項1記載の回転塗布装置。
  3. 【請求項3】 前記ガス供給手段以外に、他のガス供給
    手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の回転塗布
    装置。
  4. 【請求項4】 前記容器に、容器内を排気するための真
    空排気手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至3の
    いずれか1項に記載の回転塗布装置。
JP23227191A 1991-08-19 1991-08-20 回転塗布装置 Pending JPH0547650A (ja)

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JP23227191A JPH0547650A (ja) 1991-08-20 1991-08-20 回転塗布装置
EP92917995A EP0661385A1 (en) 1991-08-19 1992-08-19 Method for forming oxide film
PCT/JP1992/001048 WO1993004210A1 (en) 1991-08-19 1992-08-19 Method for forming oxide film
US08/680,519 US6146135A (en) 1991-08-19 1996-07-09 Oxide film forming method
US10/120,628 US6949478B2 (en) 1991-08-19 2002-04-11 Oxide film forming method
US11/129,710 US20050206018A1 (en) 1991-08-19 2005-05-13 Oxide film forming method

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008085263A (ja) * 2006-09-29 2008-04-10 Tohoku Univ 膜塗布装置および膜塗布方法
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