JPH08273996A - 回転塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ウェーハ１１上にホトレジスト液を滴下し、
ウェーハ１１を回転させてホトレジスト液をウェーハ１
１上に均一に塗布する回転塗布装置であって、回転塗布
によって生じるホトレジスト液の飛散を防止するスピン
カップ１４にウェーハ１１の回転方向に気体を送る複数
の透孔１７ａを有する蓋１７を具備したことを特徴とす
る回転塗布装置。 【効果】 本発明によれば、被処理基板の回転方向に送
る透孔を有する蓋を具備したり、この透孔に気体の圧入
口や溶媒蒸気の供給口に接続したり、排気手段を有する
排気口を具備したので、被処理基板上に均一な厚さのホ
トレジスト膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホトレジストを用いて
微細パターンを形成する基板のうち、特にオリエンテー
ションフラットを有するシリコンウェーハや円板以外の
角部を有する基板にホトレジスト液を全面に均一な厚さ
に塗布するのに適した回転塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホトレジストにより形成するパターンの
微細化が進み、この微細パターンを精度よく形成するた
めには、均一な薄い厚さのホトレジスト膜を基板上に形
成することが必要である。ホトレジスト膜の厚さにバラ
ツキがあると露光、現像後のパターンが露光時に用いた
マスクのパターンから変形する。この変形は基板上のホ
トレジストが厚さ方向に垂直に現像されないために、現
像後のレジスト膜の残り幅やレジスト膜の除去幅が露光
時に用いたマスクのパターンから広がったり、狭まった
りするために発生する。

【０００３】一方、オリエンテーションフラットのある
シリコンウェーハのように角部を有する基板にホトレジ
スト膜を形成する場合に、図５のウェーハ上に形成した
ホトレジスト膜の状態になる。図において、１はウェー
ハで、１ａはオリエンテーションフラットで、１ｂはウ
ェーハ１が図の矢印の方向に回転した場合に発生するホ
トレジスト膜の厚い領域である。

【０００４】図において、ウェーハ１にレジスト液を滴
下した後、ウェーハ１が図の矢印の方向に回転してホト
レジスト膜が形成されるが、ウェーハ１のオリエンテー
ションフラット１ａの側面に空気が当たり、オリエンテ
ーションフラット１ａの回転方向の側面が空気をウェー
ハ１の表面に押し上げる。したがって領域１ｂは空気の
流れの速度が他の領域より速くなる。このためにホトレ
ジスト中の有機溶剤の領域１ｂの蒸発が他の領域より速
くなり、回転により振り切られずに残るレジスト量が多
くなる。その結果ホトレジスト膜が領域１ｂだけ他の領
域より厚くなると言う問題があった。

【０００５】このようにホトレジスト膜の厚さにバラツ
キがあると、先にも述べたように露光時に用いたマスク
パターンからずれたパターンが形成されると言う問題が
あった。上記課題を解決する目的で提案されている回転
塗布装置の断面図である図６から従来のレジスト膜のバ
ラツキを改善する回転塗布装置について説明する。本例
は特開平４−１２２４７０号公報にて提案されているも
のである。

【０００６】図において、１はホトレジスト液を塗布す
る処理基板であるシリコンウェーハで、２はウェーハ１
を上部に載せて複数の吸着穴（図示せず）により真空吸
着固定し、回転するステージで、３は上端がステージ２
の裏面の中心に取り付けられ、中心にステージ２の吸着
穴と連通した真空排気穴（図示せず）が貫通し、下端は
真空排気穴が真空ポンプ（図示せず）に接続し、かつ図
示しないが回転手段（図示せず）に接続した回転軸で、
４はウェーハ１の周囲から下部に亘って形成され、ウェ
ーハ１上に滴下したホトレジスト液がステージ２の回転
により飛散するのを防ぐスピンカップで、回転軸３はス
ピンカップ４の略中央を貫通して密閉状態で接着し、５
はスピンカップ４の上部にあるウェーハ１を装着、脱着
する開口であり、６はスピンカップ４上部の開口５を密
封する蓋である。

【０００７】この回転塗布装置の詳細を動作を中心に以
下に説明する。蓋６を外してステージ２の略中心上にホ
トレジスト塗布面を上にしてウェーハ１の略中心を置
き、真空ポンプ（図示せず）でウェーハ１をステージ２
に真空吸着固定する。このときステージ２はウェーハ１
を載せる面をホトレジスト液で汚さないために、ウェー
ハ１で完全に隠れる大きさにしてある。つづいてウェー
ハ１の略中心上に粘度がコントロールされたホトレジス
ト液を所定量滴下する。つづいて所定の位置に蓋６をす
る。つづいて回転手段（図示せず）により回転軸を経由
してステージ２とともにスピンカップ４および蓋６を回
転させウェーハ１上の余分なホトレジスト液を遠心力に
より振り切るとともに、ウェーハ１全面にホトレジスト
膜を形成する。このとき膜厚はホトレジストの粘度、回
転速度で決まる。

【０００８】このスピンカップ４に蓋６をした密閉状態
でステージ２およびウェーハ１と同時に同じ速度でスピ
ンカップ４および蓋６を回転した時に、スピンカップの
内面と空気等の流体間に発生する摩擦力によって、ウェ
ーハ１の周辺の空気はウェーハ１の回転する方向へウェ
ーハ１の回転速度と略同じ速度で流れる。したがって、
ウェーハ１とウェーハ１の周囲との空気の相対速度が小
さくなり、ウェーハ１の側面が受ける空気抵抗が減少
し、ウェーハ１の角部周辺に発生するウェーハ１上部へ
の空気流の発生が抑えられる。よって、ホトレジスト液
は遠心力の作用のみを受け、ホトレジスト液はウェーハ
１の角部周辺にも均一に広がり、ウェーハ１全面に均一
な厚さのホトレジスト膜が形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記方法で
はウェーハ１と同時にスピンカップ４および蓋６と重量
のあるものを同時に回転させるために、大きな馬力のモ
ータが必要であり、装置が大がかりになる。また回転重
量が増し回転速度が遅くなると微細パターン形成に必要
な薄いホトレジスト膜を形成することはできないという
問題があった。

【００１０】そこで本発明は角部を有する被処理基板に
均一な厚さのホトレジスト膜を形成するものであって、
しかも大きなモータの必要もなく回転速度も速くできる
回転塗布装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたもので、被処理基板上にホトレジ
スト液を滴下し、被処理基板を回転させて前記ホトレジ
スト液を被処理基板上に均一に塗布する回転塗布装置で
あって、回転塗布によって生じるホトレジスト液の飛散
を防止するスピンカップに被処理基板の回転方向に気体
を送る複数の透孔を有する蓋を具備したことを特徴とす
る回転塗布装置を提供する。

【００１２】また上記回転塗布装置にスピンカップ下面
に排気手段を有する排気口を具備したり、蓋の複数の透
孔に加圧気体の圧入口を接続したり、蓋の複数の透孔に
前記ホトレジスト液の溶媒蒸気の供給口を接続したりし
た回転塗布装置を提供する。

【００１３】さらに上記回転塗布装置の被処理基板を載
せて回転する回転軸がスピンカップ底部中心に気密で回
転可能に貫通し、前記排気口をスピンカップ底面に全周
に亘って具備したことを特徴とする回転塗布装置を提供
する。

【００１４】

【作用】スピンカップや蓋を回転させる必要がないため
に回転重量は軽く、大きな馬力のモータを必要とせず、
装置も大がかりにならない。また回転物が軽量であるた
め回転速度も上げられるために、薄い膜が形成される。
さらに被処理基板上部から被処理基板回転方向に気体を
送る蓋を具備したので、スピンカップ底部より吸引排気
したり、蓋の外より加圧気体を与えてやれば被処理基板
の回転方向に気流が生じて、被処理基板の角部に当たる
気体の速度を落とし、被処理基板の角部が表面に押し上
げる気体の量を減らすことにより均一な厚さのホトレジ
スト膜を形成する。

【００１５】スピンカップ底部に排気手段を有する排気
口を具備したり、蓋の透孔に加圧気体の圧入口を接続し
たので、被処理基板上面から下面に空気を強制的に移動
させ、被処理基板の角部が気体を表面に押し上げること
を防止し、均一なレジスト膜を形成する。

【００１６】また蓋の透孔にホトレジスト液の溶媒蒸気
の供給口を接続したので、ホトレジスト液の溶媒の蒸発
速度を遅くし、被処理基板の角部が気体を表面に押し上
げて、気体の速度を速くしても均一なレジスト膜を形成
する。

【００１７】

【実施例１】以下に、本発明の実施例を図１、２、３か
ら説明する。図１は本発明の回転塗布装置の一実施例の
断面図、図２は図１の本発明の特徴である透孔を有する
蓋の平面図、図３は図２のＡ−Ａ部の断面図である。図
において、１１はホトレジスト液を塗布する塗布基板で
あるシリコンウェーハで、１２はウェーハ１１を上部に
載せて複数の吸着穴（図示せず）により真空吸着固定
し、回転するステージで、１３は上端がステージ１２の
裏面の中心に取り付けられ、中心にステージ１２の吸着
穴と連通した真空排気穴（図示せず）が貫通し、下端の
真空排気穴が真空ポンプ（図示せず）に接続し、かつ回
転手段（図示せず）に接続した回転軸で、１４はステー
ジ１２の周囲から下部に亘って形成され、ウェーハ１１
上に滴下したホトレジスト液がステージ１２の回転によ
り飛散するのを防ぐスピンカップで、下部に有機溶剤の
蒸気を排気するとともに空気の流れをウェーハ１１上部
から下部に向かって起こす排気手段（図示せず）に接続
した排気口１５と回転軸１３が貫通する透孔１６を具備
している。

【００１８】１７はスピンカップ１４の上部空間を塞ぐ
本発明の特徴である厚手の蓋で、円周上に上部から下部
にウェーハ１１の回転方向（図２矢印）に向かって回転
方向に空気を送る複数の透孔１７ａ（図３）を有し、上
部には空気を圧送する配管（図示せず）に接続した空気
圧入口１７ｂを有する空気溜め１７ｃを気密に具備して
いる。この蓋１７は開閉可能で、ウェーハ１１の出入が
可能な大きさである。

【００１９】この回転塗布装置の動作を以下に説明す
る。ステージ１２の略中心上にホトレジスト塗布面を上
にしてウェーハ１１の略中心を置き、真空ポンプ（図示
せず）でウェーハ１１をステージ１２に吸着し、固定す
る。このときステージ１２はウェーハ１１を載せる面を
ホトレジスト液で汚さないために、ウェーハ１１で完全
に隠れる大きさにしてある。つづいてウェーハ１１の略
中心上に粘度がコントロールされたホトレジスト液を所
定量滴下する。つづいて回転手段（図示せず）により回
転軸を経由してステージ１２を回転させウェーハ１１上
の余分なホトレジスト液を振り切り、ウェーハ１１全面
に均一な厚さのホトレジスト膜を形成する。このホトレ
ジスト液滴下後の回転時に、同時に空気圧入口１７ｂか
ら空気を圧入すると、傾斜した透孔１７ａからスピンカ
ップ１４内をウェーハ１１の回転方向に回転しながら空
気が注入される。このとき、蓋１７の複数の透孔１７ａ
に一個づつ空気配管を接続してもよい。この空気の流れ
によりウェーハ１１のオリエンテーションフラット１ａ
（図２）側面が空気をウェーハ１１上に押し上げる量が
増加しない。このため部分１ａ（図２）のホトレジスト
膜の厚さは厚くならない。このとき膜厚はホトレジスト
の粘度、回転速度で決まる。この回転によりステージ１
２の外部に飛散したホトレジストが回転塗布装置外に出
るのをスピンカップ１４が防止する。また透孔１６や、
蓋１７を開けたときにホトレジストの有機溶剤が蒸発し
装置外に拡散するのを防止するとともに、空気をウェー
ハ１１上から下方に向けて流すためにスピンカップ１４
の排気口１５に接続した排気手段（図示せず）を具備す
る。

【００２０】また、ホトレジスト液の溶媒の供給口に接
続して、ウェーハ１１周囲の空気中の蒸気を増やし、ウ
ェーハ角部の蒸発速度を抑制して、より均一な厚さのホ
トレジスト膜が形成される。

【００２１】

【実施例２】他の実施例を図４の回転塗布装置の断面図
を用いて説明する。（実施例１の図２、図３も参照） 図において、２１はホトレジスト液を塗布する塗布基板
であるシリコンウェーハで、２２はウェーハ２１を上部
に載せて複数の吸着穴（図示せず）により真空吸着固定
し、回転するステージで、２３は上端がステージ２２の
裏面の中心に取り付けられ、中心にステージ２２の吸着
穴と連通した真空排気穴（図示せず）が貫通し、下端の
真空排気穴が真空ポンプ（図示せず）に接続し、かつ回
転手段（図示せず）に接続した回転軸で、２４はステー
ジ２２の周囲から下部に亘って形成され、ウェーハ２１
上に滴下したホトレジスト液がステージ２２の回転によ
り飛散するのを防ぐスピンカップで、回転軸２３が底部
中心に気密で回転可能に貫通した透孔２５と、本発明の
特徴である底面に全周に亘る排気口１６を備え、図示し
ない排気手段に接続している。

【００２２】２７はスピンカップ２４の上部空間を塞ぐ
本発明の特徴である厚手の蓋で、円周上に上部から下部
にウェーハ２１の回転方向（図２矢印）に向かって複数
の透孔２７ａ（図３）を有し、上部には空気を圧送する
空気圧入口２７ｂを有する空気溜め２７ｃを気密に具備
している。この蓋２７は開閉可能で、ウェーハ２１の出
入が可能な大きさである。

【００２３】この回転塗布装置の詳細を動作を中心に実
施例１と異なる部分のみを以下に説明する。排気口２６
を底面全周に亘って排気することにより、ウェーハ２１
の外周部全面で空気がウェーハ２１上部から下部に向か
って均一に流れる。このとき回転軸２３と透孔２５が気
密にしてあり、この部分から空気を吸い込むことはない
ので、この上部から下部への空気の流れの乱れを防ぎ、
ウェーハ２１の回転による角部での空気のウェーハ２１
上への上昇を防止して均一な薄いホトレジスト膜を形成
する。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、被処理基板の回転方向
に送る透孔を有する蓋を具備したり、この透孔に気体の
圧入口や溶媒蒸気の供給口に接続したり、排気手段を有
する排気口を具備したので、角ある被処理基板上に均一
な厚さのホトレジスト膜を形成する。また、蓋やスピン
カップを回転する必要がないのでモーターを大きくする
必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の回転塗布装置の断面図

【図２】 図１の蓋の平面図

【図３】 図２のＡ−Ａ部の断面図

【図４】 発明の他の実施例である回転塗布装置の断面
図

【図５】 従来の回転塗布機によるホトレジスト塗布ウ
ェーハ表面状態

【図６】 従来の回転塗布装置の断面図

【符号の説明】

１１ ウェーハ １４ スピンカップ １７ 蓋 １７ａ 透孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗布液を飛散防止用スピカップ内に配置し
   た回転する基板上に滴下する回転塗布装置において、前
   記スピンカップに基板回転方向の気流を生じさせる多数
   の透孔を形成した蓋を配設したことを特徴とする回転塗
   布装置。
2. 【請求項２】前記スピンカップの下面に排気口を配設し
   たことを特徴とする請求項１に記載の回転塗布装置。
3. 【請求項３】前記基板を回転する回転軸が前記スピンカ
   ップの底部中心に気密で回転可能に貫通し、このスピン
   カップ底面に全周に亘って排気口を具備し、前記排気口
   に排気手段を接続したことを特徴とする請求項２に記載
   の回転塗布装置。
4. 【請求項４】前記蓋の複数の透孔に加圧気体の圧入口を
   接続したことを特徴とする請求項１に記載の回転塗布装
   置。
5. 【請求項５】前記基板がオリエンテーションフラットを
   有するウェーハであり、前記塗布液がホトレジスト液で
   あり、この溶媒蒸気の供給口を前記蓋の透孔に接続した
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転塗布装置。