JPH08257470A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少量のホトレジスト液滴下量で均一な塗布が
行え、かつ膜厚のばらつきを防ぎ安定したホトレジスト
膜を形成できる塗布装置を提供する。 【構成】 廃液ダクト１８および排気ダクト１９を設け
たカップ１７の内部に垂直軸回りに回転して基板１１を
水平状態に保持するチャック１６を設け、チャック１６
の上方に設けた多孔質の気体放出ノズル１３に溶剤蒸気
供給装置１４と空気供給装置１５を接続する。溶剤蒸気
供給装置１４より供給された溶剤蒸気を気体放出ノズル
１３から放出し、基板１１を溶剤蒸気雰囲気中に置くこ
とで、基板１１に滴下したホトレジスト液の乾燥速度を
低下させることができる。さらに、ホトレジスト液が基
板１１の表面を覆った後、溶剤蒸気の供給を絶ち、空気
供給装置１５より供給された空気を気体放出ノズル１３
から放出することで、基板１１の表面に広がったホトレ
ジスト液に適度な乾燥環境を与えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置製造工程
において、スピンコート法にて基板上にホトレジスト膜
を形成するスピン式の塗布装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の塗布装置の構造を図３に示す。半
導体装置製造工程におけるホトレジスト液の塗布装置は
スピンコート法を使用したものが一般的であり、ホトレ
ジスト液の溶媒にはエチルセロソルブアセテート、乳酸
エチル、キシレン等の有機溶剤が使用される。

【０００３】レジストノズル４１から基板４２に滴下さ
れたホトレジスト液は、基板４２を吸着する真空チャッ
ク４３の回転作用によって基板４２の表面に均一に塗布
される。基板から振り切られたホトレジストはカップ４
４で受けとめられ、廃液ダクト４５から排出される。排
気ダクト４６はカップ内の雰囲気を排気して、基板４２
上に塗布されたホトレジスト液に適度の乾燥環境をあた
えるとともに、異物が基板４２に付着するのを防止し、
ホトレジスト液の溶媒蒸気がカップ４４の外へ漏れるの
を防止する。塗布装置の置かれる環境は常温の大気中で
あり、特に塗布均一性を要求される場合は、塗布装置を
温湿度制御された環境に設置し、温度を２３℃前後、湿
度を４０％前後に制御する。

【０００４】基板４２の表面に均一なホトレジスト膜を
形成するために必要なホトレジスト液の滴下量は、基板
４２の直径と比例関係にある。さらに、ホトレジスト滴
下量を支配する要因は、ホトレジスト液の溶媒の蒸発速
度とホトレジスト液の粘度である。また、基板４２表面
の半導体装置の加工によって生じる段差も影響する。特
に支配的な要因は、ホトレジスト液の溶媒の蒸発速度で
あり、蒸気圧の高い溶媒を使用してホトレジスト液の乾
燥を遅らせることで、ホトレジスト液の滴下量を減らす
ことができるが、ホトレジストの性能面を考慮すると溶
媒を自由に選択することはできない。

【０００５】蒸発速度を下げる手段として、基板４２を
常に溶剤蒸気雰囲気中に置くことが特開昭６１−５６４
１４号公報などによって公知である。この手段ではホト
レジスト液の乾燥速度を極めて低下させることが可能で
あり、成膜性が劣るホトレジスト材料を使用した場合の
塗布面内均一性を改善するとともに、少量のホトレジス
ト液滴下量でも均一な塗布が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、基板４２を常
に溶剤蒸気雰囲気中に置くと、基板４２にホトレジスト
液が十分に広がった後も溶剤雰囲気がホトレジスト液の
乾燥を阻害する。そのため、形成されるレジスト膜厚が
基板４２の回転時間や回転速度に依存する割合が常温大
気中での塗布処理よりも大きくなり、連続的な処理を行
った場合に基板４２間のホトレジスト膜厚のばらつきが
大きくなる。

【０００７】また、塗布装置の付加機能として一般化し
ている基板エッジに付着したホトレジスト膜を溶剤リン
スによって除去するエッジリンス機構においては、上記
のように乾燥が不十分なホトレジスト膜では十分な除去
を行うことができない。さらに、溶媒を多量に含んだホ
トレジスト膜は、塗布処理後の加熱処理においてベース
レジンや感光剤等の飛散が多く、加熱処理用のオーブン
を汚染しやすいという問題が生じる。

【０００８】この発明は、少量のホトレジスト液滴下量
で均一な塗布が行え、かつ膜厚のばらつきを防ぎ安定し
たホトレジスト膜を形成できる塗布装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の塗布装置
は、廃液ダクトおよび排気ダクトを設けたカップと、こ
のカップの内部で垂直軸回りに回転して基板を水平状態
に保持するチャックと、このチャックの上方に設けた多
孔質の気体放出ノズルと、この気体放出ノズルに接続し
た溶剤蒸気供給機構および空気供給機構とを備えたもの
である。

【００１０】請求項２記載の塗布装置は、廃液ダクトお
よび排気ダクトを設けたカップと、このカップの内部で
垂直軸回りに回転して基板を水平状態に保持するチャッ
クと、このチャックの上方に昇降自在に設けた多孔質の
気体放出ノズルと、この気体放出ノズルに接続した溶剤
蒸気供給機構と、気体放出ノズルを昇降駆動する昇降手
段とを備えたものである。

【００１１】

【作用】請求項１記載の塗布装置によると、溶剤蒸気供
給機構より供給された溶剤蒸気をチャックの上方に配置
した多孔質の気体放出ノズルから放出し、基板を溶剤蒸
気雰囲気中に置くことで、基板に滴下したホトレジスト
液の乾燥速度を低下させることができる。さらに、ホト
レジスト液が基板の表面を覆った後、溶剤蒸気の供給を
絶ち、空気供給機構より供給された空気を多孔質の気体
放出ノズルから放出することで、基板表面に広がったホ
トレジスト液に適度な乾燥環境を与えることができる。

【００１２】請求項２記載の塗布装置によると、溶剤蒸
気供給機構より供給された溶剤蒸気をチャックの上方に
配置した下降姿勢の多孔質の気体放出ノズルから放出
し、基板を溶剤蒸気雰囲気中に置くことで、基板に滴下
したホトレジスト液の乾燥速度を低下させることができ
る。さらに、ホトレジスト液が基板の表面を覆った後、
溶剤蒸気の供給を絶ち、昇降手段により多孔質の気体放
出ノズルを上昇させて基板から十分に遠ざけることによ
り、基板を空気雰囲気中に暴露せしめ、基板表面に広が
ったホトレジスト液に適度な乾燥環境を与えることがで
きる。

【００１３】

【実施例】この発明の一実施例の塗布装置を図１に示
す。基板１１は直径が２００mmの半導体基板である。ノ
ズル１２より滴下するホトレジスト液は、ノボラック型
のポジ型レジストであり、乳酸エチルを主成分とする溶
媒が使用されている。なお、ホトレジスト液は２４℃に
温度が制御されている。

【００１４】多孔質の気体放出ノズル１３の気体放出面
と基板１１の間隔は１０ｍｍであり、多孔質の気体放出
ノズル１３には溶剤蒸気供給装置１４と空気供給装置１
５がそれぞれ接続されている。溶剤蒸気供給装置１４か
ら供給される溶剤蒸気は、乳酸エチル溶剤中で乾燥した
窒素ガスをバブリングして供給するもので、乳酸エチル
溶剤と窒素ガスとは２３℃に温度が制御されており、多
孔質の気体放出ノズル１３からの放出速度は、０．５ｍ
／ｓである。空気供給装置１５から供給される空気は、
温度が２３℃、湿度が４０％に制御されおり、多孔質の
気体放出ノズル１３からの放出速度は０．３ｍ／ｓであ
る。

【００１５】真空チャック１６にはモータが接続され、
回転数の制御が可能である。カップ１７は、基板１１よ
り振り切られたホトレジスト液を受けとめるもので、廃
液ダクト１８より受けとめたホトレジストを排出する。
排気ダクト１９は、カップ１７内の雰囲気を排気して、
異物が基板１１に付着するのを防止し、ホトレジスト液
の溶媒蒸気や多孔質気体放出ノズル１３から放出される
溶剤蒸気がカップ１７外へ漏れるのを防止する。本塗布
装置が置かれた雰囲気は２３℃前後の温度の大気中であ
る。

【００１６】この実施例の塗布装置による塗布処理で
は、基板１１を真空チャック１６で水平状態に保持した
後、溶剤蒸気供給装置１４を動作させ、多孔質の気体放
出ノズル１３より溶剤蒸気を放出させる。３秒後に、基
板１１を１０００ｒｐｍの速度で回転させる。２秒後に
ノズル１２よりホトレジスト液を２ｍｌ滴下させる。３
秒後に基板１１の回転数を３０００ｒｐｍに加速する。
基板１１上に前記ホトレジスト液が十分に広がった５秒
後に溶剤蒸気供給装置１４を停止させ、同時に空気供給
装置１５を動作させて多孔質の気体放出ノズル１３より
空気を放出する。前記ホトレジスト液が十分に乾燥した
２０秒後に基板１１の回転を停止させる。

【００１７】なお、必要に応じて基板１１の裏面を溶剤
で洗浄する機構や、基板１１のエッジを溶剤で洗浄する
エッジリンス機構を加えてもよい。このように構成され
た塗布装置によると、基板１１が回転してホトレジスト
液が基板１１の全面を覆うまでの間、溶剤蒸気供給装置
１４より供給された溶剤蒸気を基板１１の直上に配置し
た多孔質の気体放出ノズル１３から放出し、基板１１を
溶剤蒸気雰囲気中に置くことで、ホトレジスト液の乾燥
速度を低下させることができる。この結果、少量のホト
レジスト液の滴下でも、基板１１の表面に均一なホトレ
ジスト膜を形成することができる。

【００１８】また、ホトレジスト液が基板１１の表面を
覆った後、溶剤蒸気の供給を絶ち、空気供給装置１５よ
り供給された空気を多孔質の気体放出ノズル１３から放
出することで、基板１１の表面に広がったホトレジスト
液に適度な乾燥環境を与え、速やかにホトレジスト液を
乾燥させてホトレジスト膜を形成できる。この結果、常
に溶剤雰囲気中で塗布処理を行う塗布装置に比べ、十分
に乾燥したホトレジスト膜を形成でき、ホトレジスト膜
厚が基板１１の回転時間や回転速度に依存する割合が減
少し、連続的な処理を行った場合に基板１１間のホトレ
ジスト膜厚のばらつきを防止でき、安定したホトレジス
トの塗布が行える。また、ホトレジスト液の乾燥が十分
に行えるので、エッジリンス機構でのホトレジスト膜の
除去が十分に行え、さらに塗布処理後の加熱処理におい
てもベースレンジや感光剤等の飛散を低減できる。

【００１９】さらに、空気供給装置１５から供給される
空気は温湿度が一定に保たれているため、高精度のホト
レジスト塗布が可能である。この発明の他の実施例の塗
布装置を図２に示す。基板２１は直径が２００mmの半導
体基板である。ノズル２２より滴下するホトレジスト液
は、ノボラック型のポジ型レジストであり、乳酸エチル
を主成分とする溶媒が使用されている。なお、ホトレジ
スト液は２４℃に温度が制御されている。

【００２０】多孔質の気体放出ノズル２３は、昇降手段
であるアクチェータ３０によって昇降可能であり、多孔
質の気体放出ノズル２３の気体放出面と基板２１の間隔
は１０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲で可変可能である。多孔
質の気体放出ノズル２３には溶剤蒸気供給装置２４が接
続されている。溶剤蒸気供給装置２４から供給される溶
剤蒸気は、乳酸エチル溶剤中で乾燥した窒素ガスをバブ
リングして供給するもので、乳酸エチル溶剤と窒素ガス
とは２３℃に温度が制御されており、多孔質の気体放出
ノズル２３からの放出速度は、０．５ｍ／ｓである。

【００２１】真空チャック２６にはモータが接続され、
回転数の制御が可能である。カップ２７は、基板２１よ
り振り切られたホトレジスト液を受けとめるもので、廃
液ダクト２８より受けとめたホトレジストを排出する。
排気ダクト２９は、カップ内の雰囲気を排気して、ホト
レジスト等が原因の異物が基板２１に付着するのを防止
し、ホトレジスト液の溶媒蒸気や多孔質の気体放出ノズ
ル２３から放出される溶剤蒸気がカップ２７の外へ漏れ
るのを防止する。本塗布装置が置かれた雰囲気は２３℃
前後の大気中である。

【００２２】この発明の塗布装置による塗布処理では、
基板２１を真空チャック２６で水平状態に保持した後、
アクチェータ３０により、多孔質の気体放出ノズル２３
を下降させ、基板２１との間隔を１０ｍｍに設定する。
溶剤蒸気供給装置２４を動作させ、多孔質の気体放出ノ
ズル２３より溶剤蒸気を放出させる。３秒後に、基板２
１を１０００ｒｐｍの速度で回転させる。２秒後にノズ
ル２２よりホトレジスト液を２ｍｌ滴下させる。３秒後
に基板２１の回転数を３０００ｒｐｍに加速する。基板
２１上に前記ホトレジスト液が十分に広がった５秒後に
溶剤蒸気供給装置２４を停止させ、同時にアクチェータ
３０を動作させて、多孔質の気体放出ノズル２３を上昇
させ、基板２１との間隔を１５０ｍｍまで離し、基板２
１を空気雰囲気に暴露させる。前記ホトレジスト液が十
分に乾燥した２０秒後に基板２１の回転を停止させる。

【００２３】なお、必要に応じて基板２１の裏面を溶剤
で洗浄する機構や、基板２１のエッジを溶剤で洗浄する
エッジリンス機構を加えてもよい。このように構成され
た塗布装置によると、基板２１が回転してホトレジスト
液が基板２１の全面を覆うまでの間、溶剤蒸気供給装置
２４より供給された溶剤蒸気を基板２１の直上に配置し
た下降姿勢の多孔質の気体放出ノズル２３から放出し、
基板２１を溶剤蒸気雰囲気中に置くことで、ホトレジス
ト液の乾燥速度を低下させることができる。この結果、
少量のホトレジスト液の滴下でも、基板２１の表面に均
一なホトレジスト膜を形成することができる。

【００２４】また、ホトレジスト液が基板２１の表面を
覆った後、溶剤蒸気の供給を絶ち、アクチェータ３０に
より多孔質の気体放出ノズル２３を上昇させて基板２１
から十分に遠ざけることにより、基板２１を空気雰囲気
中に暴露せしめ、基板２１の表面に広がったホトレジス
ト液に適度な乾燥環境を与え、速やかにホトレジスト液
を乾燥させてホトレジスト膜を形成できる。この結果、
ホトレジスト膜厚が基板２１の回転時間や回転速度に依
存する割合が減少し、連続的な処理を行った場合に基板
２１間のホトレジスト膜厚のばらつきを防止でき、安定
したホトレジストの塗布が行える。また、ホトレジスト
液の乾燥が十分に行えるので、エッジリンス機構でのホ
トレジスト膜の除去が十分に行え、さらに塗布処理後の
加熱処理においてもベースレンジや感光剤等の飛散を低
減できる。

【００２５】さらに、この実施例の塗布装置を温湿度制
御された環境に設置することで、高精度のホトレジスト
塗布を実現することができる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１記載の塗布装置によると、溶剤
蒸気供給機構より供給された溶剤蒸気をチャックの上方
に配置した多孔質の気体放出ノズルから放出し、基板を
溶剤蒸気雰囲気中に置くことで、基板に滴下したホトレ
ジスト液の乾燥速度を低下させることができる。この結
果、少量のホトレジスト液の滴下でも、基板表面に均一
なホトレジスト膜を形成することができる。さらに、ホ
トレジスト液が基板の表面を覆った後、溶剤蒸気の供給
を絶ち、空気供給機構より供給された空気を多孔質の気
体放出ノズルから放出することで、基板表面に広がった
ホトレジスト液に適度な乾燥環境を与えることができ、
基板間でのホトレジスト膜厚のばらつきを防止でき、安
定したホトレジストの塗布が行える。このように、少量
のホトレジスト液量で均一な塗膜を形成できる溶剤雰囲
気と、最適な乾燥環境とを同一の塗布シーケンス中で実
現でき、今後、大型化する半導体基板の加工においてホ
トレジスト液の使用量を大幅に削減可能であり、環境保
護やコスト削減の面で工業的価値が高い塗布装置を提供
できる。

【００２７】請求項２記載の塗布装置によると、溶剤蒸
気供給機構より供給された溶剤蒸気をチャックの上方に
配置した下降姿勢の多孔質の気体放出ノズルから放出
し、基板を溶剤蒸気雰囲気中に置くことで、基板に滴下
したホトレジスト液の乾燥速度を低下させることができ
る。この結果、少量のホトレジスト液の滴下でも、基板
表面に均一なホトレジスト膜を形成することができる。
さらに、ホトレジスト液が基板の表面を覆った後、溶剤
蒸気の供給を絶ち、昇降手段により多孔質の気体放出ノ
ズルを上昇させて基板から十分に遠ざけることにより、
基板を空気雰囲気中に暴露せしめ、基板表面に広がった
ホトレジスト液に適度な乾燥環境を与え、速やかにホト
レジスト液を乾燥させてホトレジスト膜を形成できる。
この結果、基板間でのホトレジスト膜厚のばらつきを防
止でき、安定したホトレジストの塗布が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明一実施例の塗布装置の構成図である。

【図２】この発明の他の実施例の塗布装置の構成図であ
る。

【図３】従来例の塗布装置の構成図である。

【符号の説明】

１１，２１ 基板 １２，２２ ノズル １３，２３ 多孔質の気体放出ノズル １４，２４ 溶剤蒸気供給装置 １５ 空気供給装置 １６，２６ 真空チャック １７，２７ カップ １８，２８ 廃液ダクト １９，２９ 排気ダクト ３０ アクチェータ（昇降手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃液ダクトおよび排気ダクトを設けたカ
   ップと、このカップの内部で垂直軸回りに回転して基板
   を水平状態に保持するチャックと、このチャックの上方
   に設けた多孔質の気体放出ノズルと、この気体放出ノズ
   ルに接続した溶剤蒸気供給機構および空気供給機構とを
   備えた塗布装置。
2. 【請求項２】 廃液ダクトおよび排気ダクトを設けたカ
   ップと、このカップの内部で垂直軸回りに回転して基板
   を水平状態に保持するチャックと、このチャックの上方
   に昇降自在に設けた多孔質の気体放出ノズルと、この気
   体放出ノズルに接続した溶剤蒸気供給機構と、前記気体
   放出ノズルを昇降駆動する昇降手段とを備えた塗布装
   置。