JPH08293460A - 薬液塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハー等の基板上に膜厚分布が高度に均一
な塗布膜を形成することができる薬液塗布装置を提供す
る。 【構成】 スピンコータにおいて、真空チャック１２を
直径が基板１１の直径と同一の円柱状とし、真空チャッ
ク内に４系統の温調ライン１３〜１６を真空チャックと
同心状に、基板固定面１２ａと平行に、かつ同一平面上
に設ける。温調ライン１３〜１６に液体を循環供給する
ことにより、各温調ラインの温度を個別に設定・維持で
きるよう構成する。フォトレジストの塗布に際しては、
所定温度に加温または冷却した液体を各温調ラインに循
環供給することにより、真空チャックの基板固定面の温
度分布を所定のものに維持した後、基板を真空チャック
に吸着固定して基板の温度分布を基板固定面の温度分布
と同一にし、この状態でフォトレジストを基板上方から
滴下し、通常の要領で塗布を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置に関し、
詳しくはウエハー等の基板にフォトレジスト等の薬液を
塗布する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウエハーにフォトレジスト
を塗布するスピンコータとして一般的に、図４に示すも
のが用いられている。この装置では真空チャック４２
と、これを高速回転させるためのモータ４５の間に温調
フランジ４３を設けてモータ４５からの熱を遮断し、同
時に真空チャック４２を一定温度に保持する構造になっ
ている。図中、４１は半導体ウエハー、４４は真空源で
ある。

【０００３】また、特開平５−２９２０６号公報には、
半導体ウエハーの下面と対向する位置に、ウエハーの下
面を加熱する熱源（電熱源、赤外線源、温風源等）を複
数設置することにより、ウエハーの各部温度をほぼ均一
に制御するようにしたレジスト塗布装置が開示されてい
る。

【０００４】また、特開平３−４１７１５号公報には、
半導体ウエハーの下面と対向する位置に、ウエハー周辺
部を加熱するファン付きのリング状ヒータをウエハーと
同心状に設けることによって、ウエハー周辺部のフォト
レジスト塗布膜厚をウエハー中心部より厚くすることが
できるようにしたスピンコータが記載されている。

【０００５】さらに、特開平５−２５９０５３号公報に
は、回転台に固定したウエハーにフォトレジストを滴下
した後、回転台を高速回転させてスピンコートする間
に、下部電極と上部電極に励磁電圧を印加し、電界をか
けた部分のフォトレジストに降伏応力を付与して該部分
のフォトレジストの膜厚を厚くすることにより、フォト
レジスト全体の膜厚を均一にするようにしたスピンコー
タが開示されている。

【０００６】ところで、図４に示す構造のスピンコータ
では、フォトレジストにおけるウエハー半径方向の温調
温度を変化させて塗布すると、該温度分布に対応して図
５，６または７に示す塗布膜厚分布曲線が得られる。

【０００７】なお、フォトレジストの温度は図５，６，
７の順に２４．８℃、２４．０℃、２３．２℃である。
これらの図から、塗布膜厚の変化は真空チャックの外周
部（±４０ｍｍの位置、すなわちウエハー中心から４０
ｍｍの位置）で生じていることがわかる。

【０００８】このように、ウエハー表面上のフォトレジ
ストの温度分布を制御することで、塗布膜厚分布曲線を
図５のような凸型、図６のようなＭ型（またはＷ型）、
あるいは図７に示すような凹型にすることができる。し
たがって、フォトレジスト温度および真空チャック温度
を最適化することにより、塗布膜厚の均一性が改善され
ることがわかる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この均一性改善のため
には、ウエハーの温度分布を高精度に制御することが必
要となるが、上述の図４装置、特開平５−２９２０６号
公報記載の装置、特開平３−４１７１５号公報記載の装
置では、いずれも熱源がウエハー下方の離れた位置に設
けられており、大気を媒体とした対流伝熱または輻射伝
熱による間接的加熱方法でウエハーの温度分布を制御す
るものであるため熱効率が低いうえ、高精度の温度制御
は困難であり、異なる温度の熱源を設置しても、任意の
半径方向位置においてウエハー温度に急峻な変化を付与
することは、極めて難しいという欠点があった。

【００１０】特に、ウエハーが大口径化した場合、スピ
ンコータではウエハー中央部と外周部とで回転による線
速度の差が大きくなるため、上記従来装置では、塗布膜
厚の均一性を改善することは非常に難しいという問題が
あった。

【００１１】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、ウエハー等の基板の温度分布を、熱効
率良く高精度に制御することができ、したがってスピン
コートによりフォトレジスト等を塗布した場合に、膜厚
分布が高度に均一な塗布膜を容易に形成することができ
る薬液塗布装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の薬液塗
布装置は、半導体ウエハー等の基板の表面にフォトレジ
スト等の薬液を塗布する装置において、基板固定用の真
空チャックを直径が基板直径と同一の円柱状とし、かつ
該真空チャック内に複数の温調ラインを該真空チャック
と同心状に設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項２に記載の薬液塗布装置は、請求項
１において、前記複数の温調ラインが、設定温度を個別
に制御できるものであることを特徴とする。

【００１４】請求項３に記載の薬液塗布装置は、請求項
１または２において、前記真空チャックの表面に設けた
基板吸着用の真空溝により、該真空チャックと同心状に
複数のリング状壁部を形成し、一つのリング状壁部内に
一系統の温調ラインを設けることにより、前記複数の温
調ラインを設けたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１の薬液塗布装置では、真空チャック内
に複数の温調ラインを該真空チャックと同心状に設けた
ため、上記従来装置と違って、真空チャックを直接加熱
することができるとともに、基板を真空チャックの基板
固定面で直接加熱することができるので、基板の温度分
布制御を正確に行うことができるのにくわえて、基板加
熱の熱効率が向上する。

【００１６】請求項２の薬液塗布装置では、複数の温調
ラインそれぞれの設定温度を個別に制御することによ
り、基板の温度分布を最適化することができるので、膜
厚分布が高度に均一な塗布膜を容易に形成することがで
きる。

【００１７】請求項３の薬液塗布装置では、温調ライン
を真空チャックの基板固定面直近に設けるとともに、温
調ラインを設けたリング状壁部同士を真空溝により離隔
し該壁部同士の伝導伝熱を抑えるようにしたので、基板
の温度分布制御がより容易になるとともに、該温度分布
において急峻な変化を付与することができる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 実施例１ 図１はスピンコータの要部を説明する断面図、図２は図
１の装置に設けた温調ラインの要部斜視図である。この
スピンコータでは、真空チャック１２を直径が基板１１
の直径と同一の円柱状とし、真空チャック１２内に４系
統の温調ライン１３，１４，１５および１６を真空チャ
ック１２と同心状に、基板固定面１２ａと平行に、かつ
同一平面上に設けてある。

【００１９】なお、温調ラインの数は、所望に応じて増
減することができる。また図１では説明の便宜上、複数
の温調ライン１３〜１６を上下方向に多段に示してあ
る。

【００２０】温調ライン１３〜１６には、回転軸１２ｃ
に設けられた円周状のシール１７を通して液体または気
体が循環供給され、それぞれの温調ラインの温度が個別
に設定できるようになっている。１２ｂは基板吸着用の
真空溝、１８は真空源、１９は真空チャック回転用のモ
ータである。

【００２１】次に、このスピンコータによるフォトレジ
ストの塗布要領の一例について説明すると、所定の温度
に加温または冷却した液体または気体をそれぞれの温調
ライン１３〜１６に循環供給することにより、真空チャ
ック１２の基板固定面１２ａの温度分布を所定のものに
維持した後、基板１１を真空チャック１２に吸着固定
し、基板１１の温度分布を基板固定面１２ａの温度分布
と同一にする。

【００２２】フォトレジストを基板１１の上方から滴下
した後、モータ１９により真空チャック１２を高速回転
させる。これにより基板１１上のフォトレジストは遠心
力によって基板１１の全面に広がる。この場合におい
て、基板１１は所定の温度分布に維持されているため、
膜厚分布が高度に均一なフォトレジスト塗布膜が形成さ
れる。

【００２３】なお、このスピンコータでは、フォトレジ
ストの膜厚を基板全体にわたって均一にするのに代え
て、所望により図５または７に示すように、基板１１の
位置により膜厚を異なるものとすることも容易に可能で
ある。

【００２４】実施例２ 図２に示す真空チャック２１は、基板吸着用のリング状
真空溝２５を複数、真空チャック２１と同心状に深く形
成し、温調ライン２２，２３，２４，…をそれぞれ真空
溝２５，２５間のリング状壁部３２，３３，３４，…に
埋設配備したものである。

【００２５】この真空チャック２１では、すべての温調
ラインを基板固定面２１ａの直近に設けるとともに、リ
ング状壁部同士を真空溝２５で離隔することにより前記
壁部同士の伝導伝熱を抑えるようにしたので、基板の温
度分布制御がより容易となるうえ、該温度分布において
急峻な変化を付与することができる。

【００２６】

【発明の効果】従来装置においては、薬液の塗布膜厚の
均一性を向上させる場合、大気を媒体とする対流伝熱や
輻射伝熱により間接的に基板の温度分布を制御するた
め、該制御を正確に行うことは難しかったが、請求項１
の塗布装置によれば、真空チャック内に複数の温調ライ
ンを該真空チャックと同心状に設けたため、上記従来装
置と違って、真空チャックを温調ラインにより直接加熱
することができるので、基板の温度分布の制御、すなわ
ち薬液塗布膜厚の制御を容易に、かつ正確に行うことが
可能となるのにくわえて、基板加熱の熱効率が向上す
る。請求項２の塗布装置によれば、複数の温調ラインが
設定温度を個別に制御できるものであるため、基板の温
度分布における温度変化を大きくとることができるの
で、大口径の基板であっても薬液塗布膜厚の制御を、請
求項１に比べてより正確に行うことが可能となり、薬液
塗布膜厚の均一性を更に向上させることができる。請求
項３の薬液塗布装置によれば、温調ラインを真空チャッ
クの基板固定面直近に設けるとともに、温調ラインを設
けたリング状壁部同士を真空溝で離隔することにより前
記壁部同士の伝導伝熱を抑えるようにしたので、基板の
温度分布制御がより容易となるうえ、該温度分布におい
て急峻な変化を付与することができる。このため、薬液
塗布膜厚の均一性を請求項２に比べて更に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明断面図である。

【図２】図１実施例における温調ラインの配設要領を示
す斜視図である。

【図３】別の実施例における真空チャックの要部説明図
である。

【図４】従来のスピンコータの概略断面図である。

【図５】図４のスピンコータにより塗布されたフォトレ
ジストの膜厚分布の一例を示すグラフである。

【図６】図４のスピンコータにより塗布されたフォトレ
ジストの膜厚分布の別例を示すグラフである。

【図７】図４のスピンコータにより塗布されたフォトレ
ジストの膜厚分布の更に別の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ 真空チャック １２ａ 基板固定面 １２ｂ 真空溝 １２ｃ 回転軸 １３〜１６ 温調ライン １７ シール １８ 真空源 １９ モータ ２１ 真空チャック ２１ａ 基板固定面 ２２〜２４ 温調ライン ２５ 真空溝 ３２〜３４ リング状壁部 ４１ 半導体ウエハー ４２ 真空チャック ４３ 温調フランジ ４４ 真空源 ４５ モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハー等の基板の表面にフォト
   レジスト等の薬液を塗布する装置において、基板固定用
   の真空チャックを直径が基板直径と同一の円柱状とし、
   かつ該真空チャック内に複数の温調ラインを該真空チャ
   ックと同心状に設けたことを特徴とする薬液塗布装置。
2. 【請求項２】 前記複数の温調ラインは、設定温度を個
   別に制御できるものであることを特徴とする請求項１に
   記載の薬液塗布装置。
3. 【請求項３】 前記真空チャックの表面に設けた基板吸
   着用の真空溝により、該真空チャックと同心状に複数の
   リング状壁部を形成し、一つのリング状壁部内に一系統
   の温調ラインを設けることにより、前記複数の温調ライ
   ンを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の
   薬液塗布装置。