JPH0969482A - 回転塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジストをウエハに回転塗布する際に、レジ
ストの滴下量を有効に削減しつつ、レジストを効率的に
ウエハの広い面積にムラなく均一に塗布する。 【解決手段】 ウエハ１を回転チャック４に固定してモ
ータ５により低速回転させ、ノズル２からレジスト３を
ウエハ１上の中心部に滴下すると同時に、油圧シリンダ
６の作動により回転チャック４及びモータ５を急速上昇
させる。回転による遠心力及びレジスト３の粘性だけで
なく、急速上昇により相対的にレジスト３に下向きの付
加自重が作用するので、ウエハ１の表面にレジスト３が
ムラなく効率的に広がると共に密着性が向上する。上昇
位置に移動されたと同時にレジスト３の滴下を停止して
ウエハ１を高速回転させ、レジスト３の膜厚の均一性を
より高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
の製造に用いるフォトリソグラフィーにおけるレジスト
等の回転塗布装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造工程のフォ
トリソグラフィーにおいて半導体ウエハにレジストを塗
布する際には、そのレジストをウエハの表面全体に均一
に塗布することが必要である。この塗布装置として、ウ
エハを回転チャック上に固定し、ウエハ上にレジストを
滴下すると共に回転チャックを回転させ、レジストの粘
性及び遠心力によって、レジストをウエハの表面に広げ
て塗布する回転塗布装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年のよう
に、ウエハの大径化により表面積が増大すると共に半導
体素子の高密度微細化により表面段差が増大してくる
と、従来の一般的な回転塗布装置では、レジストをウエ
ハの表面全体に均一に塗布することが困難になってく
る。このような問題への対処としては、レジストの滴下
時間を長くしたり滴下位置を多くしたり、即ちレジスト
の滴下量を多くしているのが現状である。

【０００４】なお、この種の回転塗布に関して、特開平
６−８９８５４号公報には、レジストを滴下する際に基
板を傾斜させ、基板内の高位置にレジストを滴下するこ
とによって、或いは、基板を基板チャックに固定する前
に基板上の中心にレジストを滴下し、基板を色々な方向
に傾斜させることによって、レジストの重力作用を利用
して基板上にレジストを広げ、この後に基板を基板チャ
ックにより回転させることが提案されている。

【０００５】しかしながら、上述のような公報記載の技
術においては、基板の傾斜によるレジストの重力作用を
利用して予めレジストを基板上に広げているが、そのレ
ジストの広がり状態が基板の中心から偏っているため
に、後の基板の回転によりレジストを遠心力で基板の外
周方向へ流動させても、塗布ムラが生じ易いという難点
があった。従って、上述のような基板の表面積及び表面
段差の増大に対して、レジストの滴下量を削減しつつ、
レジストを基板の表面全体にムラなく均一に塗布するこ
とについて、必ずしも十分ではなかった。

【０００６】そこで本発明は、上記問題点をふまえ、粘
性液体の滴下量を有効に削減しつつ、粘性液体を効率的
に基板の広い面積にムラなく均一に塗布することができ
る回転塗布装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転チャックに固定した基板上に粘性液
体を滴下すると共にその回転チャックを回転させること
によって、基板上に粘性液体を塗布する回転塗布装置に
おいて、基板上の中心への粘性液体の滴下とほぼ同時
に、前記回転チャックを回転させながら急速上昇させる
上昇駆動手段を備えたことを特徴とする。

【０００８】また、前記の回転塗布装置において、前記
基板を上昇時に低速回転させ上昇後に高速回転させるこ
とを特徴とする。

【０００９】また、前記の回転塗布装置において、前記
上昇駆動手段が前記回転チャックとその回転駆動系とを
一体に上昇させる手段または前記回転チャックのみをそ
の回転駆動系に対して上昇させる手段のどちらか一方で
あることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記のように構成された本発明においては、粘
性液体を基板上の中心に滴下するのとほぼ同時に、基板
を回転させながら急速に上昇させるので、粘性液体の粘
性及び基板の回転による遠心力だけでなく、基板の急速
上昇により粘性液体に相対的に下向きの付加自重が作用
する。これにより、粘性液体が基板上の中心から外周へ
ムラなく効率的に広がると共に、基板表面に対する粘性
液体の密着性が向上するので、粘性液体の滴下量を少な
くしても、その粘性液体を基板の表面全体に均一にしか
も短時間で塗布することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をレジストの回転塗
布装置に適用した実施の形態について図面を参照しつつ
説明する。

【００１２】まず、図１は第１実施形態における装置の
概略正面図である。１は基板としての例えばシリコンウ
エハ、２はウエハ１上の中心部に粘性液体であるレジス
ト３を滴下するノズル、４はウエハ１を例えば真空吸着
により固定する水平状の回転チャック、５は回転チャッ
ク４を垂直状のチャック軸４ａを中心に回転させるモー
タである。

【００１３】６は油圧シリンダ（空気圧等でも可）であ
り、そのピストンロッド６ａの上端に上記モータ５が載
置固定されている。この油圧シリンダ６の作動によっ
て、回転チャック４及びモータ５が一体に上下方向へ駆
動され、特に上方へ急速移動されるように構成されてい
る。

【００１４】上記の構成において、まず、一点鎖線で示
すように、下降位置Ｄにある回転チャック４にウエハ１
を吸着固定させた後、モータ５により回転チャック４即
ちウエハ１を低速例えば５００ｒｐｍ程度で回転させ
る。そして、ノズル２からレジスト３を滴下（流下）さ
せると同時に、油圧シリンダ６を作動させて回転チャッ
ク４及びモータ５を急速上昇させる。これにより、レジ
スト３がウエハ１の中心部から表面全体にムラなく均等
に広がる。

【００１５】この後、実線で示すように、回転チャック
４が上昇位置Ｕに移動されたと同時に、ノズル２からの
レジスト３の滴下を停止し、モータ５の回転速度をさら
に上げ、回転チャック４即ちウエハ１を例えば４０００
〜６０００ｒｐｍ程度で高速回転させる。これにより、
レジスト３の膜厚の均一性をより高めると共に、余分な
レジスト３を飛散させる。

【００１６】図２はウエハの上昇途中の状態を示す要部
の概略正面図である。上述のように、レジスト３の滴下
と同時にウエハ１を回転させながら急速上昇させること
によって、ウエハ１の回転の遠心力及びレジスト３の粘
性による広がりだけでなく、ウエハ１の急速上昇により
ウエハ１に対して相対的に発生するレジスト３の付加自
重による広がりを利用することができる。また、ウエハ
１上の中心部ではレジスト３の流下速度が相対的に増大
する。これによって、レジスト３はウエハ１上の中心部
から外周へ向かってムラなく均等に、しかもウエハ１の
表面に十分に密着しながら、ウエハ１の最外周まで広が
る。従って、レジスト３の滴下量を削減しつつ、大きな
面積でもレジスト膜厚の均一化を図ることができる。

【００１７】なお、ウエハ１の下降位置Ｄから上昇位置
Ｕまでの上昇距離Ｌと、上昇位置Ｕからノズル２までの
離間距離Ｓとは、ウエハ１の面積及び上昇速度やレジス
ト３の粘性等によって適宜に設定される。また、レジス
ト３の滴下とウエハ１の急速上昇とのタイミングは様々
な設定が可能である。例えば、ウエハ１の下降位置Ｄか
らの上昇開始は、滴下されるレジスト３の先端がウエハ
１の表面に接触した直後、または接触する瞬間、或いは
接触する直前でもよい。さらに、レジスト３の滴下停止
は、ウエハ１が上昇位置Ｕに到達する直前、または到達
する瞬間、或いは到達した直後でもよい。要するに、少
なくともウエハ１が急速上昇している間に、レジスト３
が滴下している状態であればよい。

【００１８】また、ウエハ１の回転速度も適宜に設定す
ることができるが、上述の実施形態のように、ウエハ１
を上昇時に低速回転させ上昇後に高速回転させると、上
昇中には低速回転による遠心力に対して急速上昇によっ
てレジスト３の付加自重作用を効果的に発生させること
ができると共に、上昇後には高速回転によってレジスト
３の膜厚の均一性をより向上させることができる。

【００１９】なお、上述の実施形態においては、油圧シ
リンダ６によって回転チャック４とモータ５とを一体に
上昇させているので、回転チャック４とモータ５との回
転連結構造が簡単になると共に、回転チャック４及びモ
ータ５が比較的大型の場合でも確実に急速上昇させるこ
とができる。

【００２０】次に、図３は第２実施形態における装置の
一部断面状態にした概略正面図である。この形態におい
ては、回転チャック４のチャック軸４ａが例えばスプラ
イン嵌合等によりホルダー７内に嵌合され、このホルダ
ー７がモータ５に連結されている。即ち、回転チャック
４は、ホルダー７に対して上下方向へ摺動自在で、かつ
ホルダー７と一体にモータ５により回転されるように構
成されている。そして、回転チャック４を急速上昇させ
るためのバネ８が回転チャック４とホルダー７との間に
設けられている。なお、回転チャック４は、下降位置Ｄ
で不図示のロック手段によりロック可能であり、上昇位
置Ｕで不図示のストッパにより衝撃なく停止されるよう
に構成されている。

【００２１】この第２実施形態によれば、上昇駆動力と
してバネ８を用いていると共に上昇部分が回転チャック
４のみとなるので、回転チャック４をより急速に上昇さ
せることができ、また、上昇駆動のための構造をより簡
素化することができる。

【００２２】なお、上記各実施形態において、一枚のウ
エハ１へのレジスト塗布処理が終了すると回転チャック
４は下降位置Ｄへ復帰移動されるが、回転チャック４に
対するウエハ１の着脱は、回転チャック４の下降位置Ｄ
及び上昇位置Ｕのどちらで行ってもよい。

【００２３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本
発明の技術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応
用が可能である。例えば、上昇駆動手段としては実施形
態以外に電磁ソレノイド等の各種の手段を用いることが
できる。なお、この実施形態においてはシリコンウエハ
へのレジストの塗布について説明したが、本発明は各種
の半導体基板及びその他の基板に例えばＳＯＧ等やその
他の各種の粘性液体を回転塗布する装置に適用可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上の中心に粘性液体を滴下するのとほぼ同時に基板
を回転させながら急速上昇させることによって、粘性液
体を滴下する際に粘性及び遠心力による広がりだけでな
く、基板に対して相対的に発生する粘性液体の付加自重
作用による広がりを利用することができる。従って、例
えば基板の表面積及び表面段差が増大する場合でも、粘
性液体の滴下量を有効に削減して、なおかつ、粘性液体
を効率的に基板の広い面積にムラなく均一な膜厚で塗布
することができる。

【００２５】また、本発明によれば、基板を回転させな
がら急速上昇させる工程が、回転塗布において粘性液体
を滴下する通常の一工程の中で行われるので、例えば滴
下の前または後に基板を傾斜させるような特別な工程及
び複雑な機構を必要とせず、処理効率が極めて優れてい
ると共に簡単な機構で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をレジストの回転塗布装置に適用した第
１の実施の形態における装置の概略正面図である。

【図２】上記実施形態におけるウエハの上昇途中状態の
要部の概略正面図である。

【図３】第２の実施の形態における装置の一部断面状態
にした概略正面図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ（基板） ２ ノズル ３ レジスト（粘性液体） ４ 回転チャック ４ａ チャック軸 ５ モータ ６ 油圧シリンダ ６ａ シリンダロッド ７ ホルダー ８ バネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転チャックに固定した基板上に粘性液
   体を滴下すると共にその回転チャックを回転させること
   によって、基板上に粘性液体を塗布する回転塗布装置に
   おいて、 基板上の中心への粘性液体の滴下とほぼ同時に、前記回
   転チャックを回転させながら急速上昇させる上昇駆動手
   段を備えたことを特徴とする回転塗布装置。
2. 【請求項２】 前記基板を上昇時に低速回転させ上昇後
   に高速回転させる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】 前記上昇駆動手段が前記回転チャックと
   その回転駆動系とを一体に上昇させる手段または前記回
   転チャックのみをその回転駆動系に対して上昇させる手
   段のどちらか一方であることを特徴とする請求項１記載
   の回転塗布装置。