JPH0685903B2 - 薬液塗布装置 - Google Patents

薬液塗布装置

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JPH0685903B2
JPH0685903B2 JP62226580A JP22658087A JPH0685903B2 JP H0685903 B2 JPH0685903 B2 JP H0685903B2 JP 62226580 A JP62226580 A JP 62226580A JP 22658087 A JP22658087 A JP 22658087A JP H0685903 B2 JPH0685903 B2 JP H0685903B2
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chemical
cup
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寿一 岸田
裕 木代
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/162Coating on a rotating support, e.g. using a whirler or a spinner

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はポリイミド、レジストなどの薬液塗布装置に係
り、とくに角形状をした基板上にばらつきの少ない膜厚
で薬液を塗布するのに好適な薬液塗布装置に関する。
[従来の技術] 従来の薬液塗布装置は、たとえば、オーム社発行「LSI
プロセス工学第135頁乃至第140頁6.10レジスタ処理装
置」に記載され、これを第3図に示すように、上壁4aの
内部に外気を供給するための複数の空気穴4bおよび薬液
を滴下するための薬液吐出ノズル3を備えた上部カップ
4と、基板1を真空吸着して水平方向に回転するチャッ
ク2および底壁5aに複数の排気管5bをそなえた断面梯形
状をし、A矢印方向に下降して上部カップ4から離間し
うるように形成された下部カップ5とを設けたものが提
供されている。
この提案の場合には排気管5bからの排気によって空気穴
4bより供給された空気を上部カップ4内から下部カップ
5内に基板1の全面に向って均一にB矢印方向に流動さ
せて、空気とともにレジスト時に下部カップ5内に発生
する蒸気および基板1より飛散したレジストを排気管5b
から排出する。
この状態でチャック2により、基板1を低速度で回転す
るとともに薬液吐出ノズル3から基板1に向ってレジス
トを滴下すると、レジストは基板1の回転による遠心力
によって外周に向って引き延ばされ、次いで基板1を高
速度で回転すると、レジストは基板1の上面全体に塗布
される。このようにして、基板1の上面全体にレジスト
が塗布されると、下部カップ5がA矢印方向に下降して
上部カップ4から離間してこの隙間からチャック2上の
基板1を取付換している。なお、上記下部カップ5を断
面梯形状にした理由は、基板1上から飛散して下部カッ
プ5の下向き斜面に当たったレジストが再び基板1上に
付着するのを防止するためである。
[発明が解決しようとする問題点] 前記の従来技術においては、基板が角形状が形成されて
いる場合についての配慮がされておらず、そのため角形
状の基板に適用すると、その上面のレジストの膜厚にば
らつきが発生する問題があった。
たとえば発明者の実験結果によれば、第4図に示すよう
に縦横150mmの正方形状をした基板1上に前記の従来技
術によって粘度100cPのネガ形レジストを塗布するた
め、第5図のタイムチャータにて示すように基板1を30
rpmにて回転しているときにその上面にレジストを滴下
し、ついで基板1を300rpmにて回転してレジストを引き
延ばし、ついで基板1を3000rpmにて回転してレジスト
の膜厚を決定するようにすると、レジストは第4図に示
すように、基板1の内接円内側では膜厚が均一になる
が、さらに外周の基板1の角部では外周に行くのに伴っ
て膜厚が増加し最外周部では内接円内側に比較して二倍
の膜厚になる。
この原因は明確でないが、発明者の私見では、基板1の
レジストの膜厚を決定するために基板1を3000rpmで回
転したとき、第6図(a)に示すように基板1の中心部
Cおよび内接円内側Bでは基板1の回転に伴って発生す
る気流は第6図(b)にB′,C′で示すように常に基板
1上にそうて一定速度で層流状態で流れるのに対し、角
部Aでは、気流は角部A上と内接円外側の基板1より外
れた空間D(第4図参照)とを1回転する毎に4回繰り
換して通過する。このとき空間Dでは、基板1の回転に
伴うエゼクター作用により真空状態になって気流を吸収
するので、気流は基板1が1回転する間に第6図(b)
に示す曲線A′のように乱流になる。そのため、角部A
上のレジストの溶剤が乾燥しやすくなるのでレジストの
膜厚が厚くなるのではないかと推考される。
すなわち、発明者が基板回転数と、レジストの粘度との
関係について実験したところ、その結果は第7図に示す
ように、基板1の回転数が同一の場合、レジストの粘度
が高くなるのに伴って膜厚が高くなることがわかった。
このためこの実験結果から基板1の角部においては、上
記述べたようにレジストの溶剤が乾燥を促進されて粘度
が上昇するので、レジストの膜厚が中心部に比べて厚く
なるものと推考される。
上記のように、従来技術においては、基板の角部上のレ
ジストの膜厚が厚いため、基板の内接円内側では適切な
露光条件であっても角部では露光不足のため、パターン
太りが発生したり、ショートが発生する。
なお、第6図(b)に示す風速は基板の回転に伴って発
生する気流の風速のみであって排気管5bによって上部カ
ップ4および下部カップ5内に発生する空気の流速は無
視している。
そこで、基板の内接円内側のみにパターンを形成するこ
とも考えられるが、そのようにすると、基板の使用効率
が低下する問題がある。
いずれにしても上記従来技術では角部の膜厚が中心部に
対して二倍厚くなるので、材料が無駄になって経済的で
ない問題があった。
発明の目的は角形状した基板上に膜厚のばらつきの少な
い状態で薬液の塗布を可能とした薬液塗布装置を提供す
ることにある。
[問題点を解決するための手段] 前記の目的は、外気を内部に供給する空気穴を設けた上
部カップ及び下部カップにより形成される塗布空間と、
該下部カップ内に配置され、角形状の基板を保持すると
共に周方向に回転させる保持手段と、上部カップ内に配
置され、基板の回転中心部に対し薬液を供給する薬液供
給手段と、下部カップ内の薬液のミスト及び空気を外部
に排出する排出手段とを有する薬液塗布装置において、
前記塗布空間に上部カップと下部カップとを仕切る気流
制御板を取付け、該気流制御板は薬液供給手段とを対向
する位置に、薬液供給手段からの薬液と上部カップ内の
空気とを流出させる流通穴を有し、該流通穴を通る空気
により基板の回転中心部に供給される薬液表面の乾燥を
促進させることによって達成される。
[作用] 本発明は、上述の如く、塗布空間に上部カップと下部カ
ップとを仕切る気流制御板を取付け、該気流制御板が薬
液供給手段と対向する位置に薬液供給手段からの薬液と
上部カップ内の空気とを流通させる流通穴を有するの
で、この穴内を通過して基材の回転中心部に滴下する薬
液は、上記流通穴内を同時に所定の流速をもって流れる
空気によって乾燥を促進されて薬液表面の粘度を増加
し、ついで薬液が基板の回転に伴う遠心力によって引き
延ばされるにしたがって上記空気による乾燥の促進が低
下して粘度増加が減少しついで基板の角部に達したと
き、基板の回転に伴って発生する気流の乱流によって再
び薬液の乾燥が促進されて粘度が増加する。
したがって、薬液は気流による乾燥の促進を利用してそ
の粘度が調整されながら基板上の全面に塗布されるの
で、薬液の膜厚のばらつきを減少することができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を示す第1図および第2図につい
て説明する。なお、第1図は前記従来技術を示す第3図
と比較して相違する点は気流制御板を設置したことであ
って、これ以外は従来技術と同一であるから、同一部品
については第3図と同一符号をもって示す。
第1図に示すように、気流制御板6は、上部カップ4及
び下部カップ5により形成される塗布空間内にその上部
カップ4と下部カップ5とを仕切るように取付けられて
いる。そして、この気流制御板6には薬液吐出ノズル3
と対向する位置であって基板1の回転中心部の上方位置
に、薬液吐出ノズル3から供給される薬液と上部カップ
4内に供給された空気とを流通させる流通穴7を形成し
ている。この流通穴7は空気の流速が4m/sec乃至6m/sec
になるように直径を15mm位に形成し、上部カップ4内に
供給された空気が集中して通過することにより、基板1
の回転中心部で空気による薬液表面の乾燥の促進を大き
くさせるような風速を得るようにしている。
なお、従来の上部カップ4から下部カップ5にB矢印方
向に流れる空気の流速は0.2m/sec程度である。
実施例の薬液塗布装置は前記のように構成されているか
ら、つぎに薬液塗布方法について説明する 排気管5bからの排気によって空気穴4bよりの空気は流通
穴7を従来技術に比較して高速で下部カップ5内を30rp
mで回転している基板1の回転中心部に向って集中して
E矢印方向に流れるので、薬液吐出ノズル3からの薬液
は流通穴7を通過して基板1の回転中心部に向って滴下
するとともに上記空気により表面が乾燥されて粘度が高
められる。
ついで、上記基板1を300rpmで回転するとその遠心力に
よって薬液が引き延ばされ、さらに上記基板1を3000rp
mで回転するとその遠心力によって基板1上全体に薬液
が塗布される。このときの基板1上で塗布される薬液の
膜厚は第2図に示すように中心部に対して基板1の内接
円内周および角部の内側付近では外周に行くのに伴って
一旦膜厚が薄くなったのち、角部の外周に行くのに伴っ
て膜厚が厚くなる。
この理由は、基板1の回転中心部で空気による薬液の促
進が大きく、基板1の回転中心部から外方に行くのに伴
って薬液の乾燥が小さくなること、基板1の角部では前
記従来技術で説明したように基板1の回転に伴って発生
する気流が乱流になって再び薬液の乾燥が促進されるた
めと推考される。
本発明では、空気が流通穴7を通過したときの穴直下の
風速は、基板1および気流制御板6間の距離,基板1お
よび薬液吐出ノズル3間の距離と、気流制御板6の流通
穴7の直径と、排気管5bの管径,図示しない排気ポンプ
の排気能力と、上部カップ4に供給される空気の流速等
とによって変化する。本例では気流制御板6の流通穴7
を前述の如く15mmの直径としたが、このように基板1お
よび気流制御板6間の距離と、基板および薬液吐出ノズ
ル3間の距離と流通穴7の直径とを夫々決定すれば、風
速を一義的に定めることができる。また薬液表面の乾燥
具合は、基板1自体の大きさ及び形状,薬液の粘度,薬
液に含まれる溶剤の種類等を決定することによっても一
義的に定めることができる。したがって、気流制御板6
の流通穴7は、空気が集中的に通過したときの穴直下の
風速が、基板1,気流制御板6間の距離と基板1,薬液塗出
ノズル3間の距離と基板1の大きさと薬液の粘度と排気
容量と空気の流速とに基づいて薬液と塗布膜厚分布を測
定し、膜厚分布が最も良好となる風速が得られるように
選定することが好ましい。
なお、実施例による場合には、流通穴7からの空気によ
るため、基板1の回転中心部から放射状に薬液の乾燥む
らである縞模様が形成されるが、この縞模様の厚みの差
は0.1μm程度であるから、とくに問題とはならない。
したがって実施例は、気流による薬液の乾燥の促進を利
用してその粘度を調整しながら基板1上に全面に塗布す
るので、薬液の膜厚のばらつきを減少することができ、
これによって基板1の使用効率を低下することなく、露
光不足によるパターン太りおよびショートを防止するこ
とができる。
[発明の効果] 本発明によれば、塗布空間に取付けた気流制御板の流通
穴を空気が通過した際、その空気により基板の回転中心
部に塗布される薬液表面の乾燥を促進させるように構成
したので、角形状をした基板上に塗布される薬液の膜厚
のばらつきを減少することができる結果、基板の使用効
率を低下することなく露光不足によるパターン太りおよ
びショートを防止し、経済的な基板を作製することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である薬液塗布装置の要部を
示す断面図、第2図は本発明による基板上の薬液の膜厚
分布図、第3図は従来の薬液塗布装置の要部を示す断面
図、第4図は従来の薬液塗布装置による基板上の薬液の
膜厚分布図、第5図は基板の回転数と時間との変化を示
すタイムチャート、第6図(a)は基板の回転に伴う気
流の風速の測定点を示す説明図、第6図(b)は同図
(a)に示す測定点における基板の回転角と気流の風速
との関係を示す説明図、第7図はレジストの粘度と基板
の回転数とレジストの膜厚との関係を示す説明図であ
る。 1……基板、2……チャック、3……薬液吐出ノズル、
4……上部カップ、4b……空気穴、5……下部カップ、
5b……排気管、6……気流制御板、7……流通穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/31 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外気を内部に供給する空気穴(4b)を設け
    た上部カップ(4)及び下部カップ(5)により形成さ
    れる塗布空間と、該下部カップ(5)内に配置され、角
    形状の基板(1)を保持すると共に周方向に回転させる
    保持手段(2)と、上部カップ(4)内に配置され、基
    板(1)の回転中心部に対し薬液を供給する薬液供給手
    段(3)と、下部カップ(5)内の薬液のミスト及び空
    気を外部に排出する排気手段(5b)とを有する薬液塗布
    装置において、前記塗布空間に上部カップ(4)と下部
    カップ(5)とを仕切る気流制御板(6)を取付け、該
    気流制御板(6)は薬液供給手段(3)と対向する位置
    に、薬液供給手段(3)からの薬液と上部カップ(4)
    内の空気とを流通させる流通穴(7)を有し、該流通穴
    (7)を通る空気により基板(1)の回転中心部に供給
    される薬液表面の乾燥を促進させることを特徴とする薬
    液塗布装置。
JP62226580A 1987-09-11 1987-09-11 薬液塗布装置 Expired - Lifetime JPH0685903B2 (ja)

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JPS6470168A JPS6470168A (en) 1989-03-15
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