JPH097930A - 塗布液塗布方法 - Google Patents

塗布液塗布方法

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JPH097930A
JPH097930A JP7174127A JP17412795A JPH097930A JP H097930 A JPH097930 A JP H097930A JP 7174127 A JP7174127 A JP 7174127A JP 17412795 A JP17412795 A JP 17412795A JP H097930 A JPH097930 A JP H097930A
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coating liquid
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rotations
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転数制御を工夫することによって、所望膜
厚の塗布被膜を得るために供給する塗布液の量を極めて
少なくすることができる塗布液塗布方法を提供する。 【構成】 基板に塗布液であるフォトレジスト液が供給
された後であって、基板表面に供給されたフォトレジス
ト液が基板の表面全面を覆う前に、基板にフォトレジス
ト液を供給する際の低速の回転数R3(1,500rp
m)よりも高速の回転数R4(3,000rpm)で基
板を回転させる。この高速の回転数R4を所定時間保持
することにより基板表面に所定膜厚のフォトレジスト膜
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、半導体ウエハ、フォト
マスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、
光ディスク用の基板等の基板にフォトレジスト液などの
塗布液を塗布する方法に係り、特に、基板を所定の回転
数で低速回転させつつ、その回転中心付近に塗布液を供
給することによって塗布液を基板の表面に拡げ、その後
基板を所定の回転数で高速回転させることによって基板
表面に所望膜厚の塗布被膜を形成する塗布液塗布方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の塗布液塗布方法につい
て、図7に示す装置を例に採って説明する。この図は回
転式基板塗布装置の要部を示し、この装置は基板Wをほ
ぼ水平姿勢で吸引支持して回転させる吸引式スピンチャ
ック10と、そのほぼ回転中心の上方に、塗布液である
フォトレジスト液を基板Wの表面に供給するための吐出
ノズル30を備えている。
【0003】このように構成された装置では、図8のタ
イムチャートに示すように回転数制御を行なって基板W
の表面に所望の膜厚のフォトレジスト膜を得るようにな
っている。
【0004】すなわち、まず、吸引式スピンチャック1
0を図示しないモータによって回転駆動して、基板Wを
所定の回転数R1(例えば900rpm)で回転させ
る。その回転が安定した時点で、吐出ノズル30からほ
ぼ一定の流量でフォトレジスト液Rを吐出させ始め(図
8中の符号tS )、基板Wの回転中心付近にフォトレジ
スト液Rを供給し続ける。そしてフォトレジスト液Rの
供給開始時点tS から所定時間経過した時点(図8中の
符号tE )でフォトレジスト液Rの供給を停止する。そ
の後、吸引式スピンチャック10の回転数を、現在の回
転数R1よりも高い回転数R2(例えば3,000rp
m)に上げて所定時間これを保つことによって、基板W
の表面に供給された余剰のフォトレジスト液Rを振り切
り、基板Wの表面に所望する膜厚のフォトレジスト膜を
形成するようになっている。
【0005】上述したような従来の方法においては、図
9(a)〜図9(f)の模式図に示すようなフォトレジ
スト液Rの挙動によってフォトレジスト膜が形成され
る。なお、これらの図では、簡略的に基板Wを円で示
し、フォトレジスト液Rをハッチングした領域で示し、
各図における基板Wの回転数を矢印の大きさで模式的に
示している。
【0006】まず、基板Wを回転数R1で低速回転させ
つつ基板Wの表面にフォトレジスト液Rを供給し始めた
直後の状態では、フォトレジスト液Rは平面視で円形状
の塊Ra (以下、これをコアRa と称する)となって基
板Wの回転中心付近にある。さらにフォトレジスト液R
を供給し続けると、このコアRa の径は回転に伴う遠心
力が作用してほぼ円形状を保ったまま基板Wの周縁に向
かって同心円状に拡がっていく。
【0007】コアRa は暫くの間(数秒間)は円形状を
保っているが、その後に大きく形を変えていく。具体的
には、この円形状のコアRa の円周部から基板Wの周縁
部に向かって多数の細長いフォトレジスト液Rb の流れ
(以下、これをヒゲRb と称する)が放射状に伸び始め
る(図9(a))。この多数のヒゲRb は、遠心力によ
ってコアRa の径の拡大とともに基板Wの周縁部に向か
って伸び続けるが、ヒゲRb はコアRa に比べてその回
転半径が大きく、そのために遠心力が大きく加わるの
で、コアRa の径の拡大よりも速く基板Wの周縁部に向
かって伸びることになる(図9(b))。
【0008】さらに基板Wの回転を回転数R1で続ける
(このときフォトレジスト液Rも供給され続けている)
と、多数のヒゲRb の先端部は、基板Wの周縁部に到達
する(図9(c))。このように多数のヒゲRb が基板
Wの周縁部に到達すると、フォトレジスト液RはコアR
a からヒゲRb を通って基板Wの周縁部に達して飛散
(飛散フォトレジスト液Rc )する。さらにコアRa
径が大きくなるとともにヒゲRb の幅が拡がる(図9
(c)中の二点鎖線と図9(d))ことによって、フォ
トレジスト液Rで覆われていないヒゲRb 間の領域が次
第に少なくなって基板Wの全面がフォトレジスト液R
(コアRa ,ヒゲRb )によって覆われる(図9
(e))。なお、この時点で吐出ノズル30からのフォ
トレジスト液Rの吐出を停止する(図8中の符号tE
ように予め時間設定されている。
【0009】以上のように、フォトレジスト液Rで基板
Wの表面全体を覆った後に、基板Wの回転数を、現在の
回転数R1よりも高い回転数R2として、基板Wの表面
を覆っているフォトレジスト液Rの余剰分(余剰フォト
レジスト液Rd )を振り切ることによって、基板Wの表
面に所望の膜厚のフォトレジスト膜R’を形成する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法には、次のような問題点がある。すなわ
ち、図9(c)に示すように、多数のヒゲRb が基板W
の周縁部に到達すると、これ以降供給されるフォトレジ
スト液Rの大部分は、コアRa からヒゲRb を通って基
板Wの周囲に放出されて飛散する(飛散フォトレジスト
液Rc )ことになる。したがって、基板Wの表面全体が
フォトレジスト液Rによって覆われるまでに大量のフォ
トレジスト液Rを供給する必要があり、フォトレジスト
液の使用量が極めて多くなるという問題点がある。つま
り、所望膜厚のフォトレジスト膜を得る際のフォトレジ
スト液Rの利用効率が極めて低いという問題点がある。
因みに、このフォトレジスト液などの塗布液は、現像液
やリンス液などの有機溶剤を主成分とする処理液に比較
して非常に高価であるので、飛散する不要な塗布液の量
を少なくすることは半導体装置等の製造コストを低減す
る上で重要な課題である。
【0011】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、回転数制御を工夫することによって、
所望膜厚の塗布被膜を得るために供給する塗布液の量を
極めて少なくすることができる塗布液塗布方法を提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項1に記載の塗布液塗布方法は、基板を所定の
回転数で低速回転させつつ、その回転中心付近に塗布液
を供給することによって塗布液を基板の表面に拡げ、そ
の後基板を所定の回転数で高速回転させることによって
基板表面に所望膜厚の塗布被膜を形成する塗布液塗布方
法において、基板表面に供給された塗布液が基板の低速
回転によって拡がって基板の表面全体を覆う前に、基板
の回転数を上げてゆくことを特徴とするものである。
【0013】また、請求項2に記載の塗布液塗布方法
は、請求項1に記載の塗布液塗布方法において、基板の
回転数を上げ始めるタイミングは、基板の表面に供給さ
れて平面視でほぼ円形に拡がっている塗布液の周囲から
放射状に塗布液の流れが生じ始める時点よりも後であっ
て、かつ放射状に延びた塗布液の流れが基板の周縁に達
する時点よりも前である。
【0014】また、請求項3に記載の塗布液塗布方法
は、請求項1または請求項2に記載の塗布液塗布方法に
おいて、前記基板は、前記所定の回転数の低速回転か
ら、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数の高
速回転へと、その回転数が上げられてゆくものである。
【0015】また、請求項4に記載の塗布液塗布方法
は、請求項1または請求項2に記載の塗布液塗布方法に
おいて、前記基板は、前記所定の回転数の低速回転か
ら、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数より
も高い回転数へと、その回転数が上げられてゆき、その
後、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数に切
り換えられるものである。
【0016】また、請求項5に記載の塗布液塗布方法
は、請求項1または請求項2に記載の塗布液塗布方法に
おいて、前記基板は、前記所定の回転数の低速回転か
ら、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数より
も低い回転数へと、その回転数が上げられてゆき、その
後、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数に切
り換えられるものである。
【0017】また、請求項6に記載の塗布液塗布方法
は、請求項1ないし請求項5に記載の塗布液塗布方法に
おいて、前記基板は、7,500〜50,000rpm
/secの回転加速度で回転数が上げられてゆくもので
ある。
【0018】
【作用】請求項1に記載の発明の作用は、次のとおりで
ある。基板を所定の回転数で低速回転させつつ、その回
転中心付近に塗布液を供給し、低速回転時の回転数より
も高い所定の回転数で基板を高速回転させることによ
り、基板の表面に所望膜厚の塗布被膜を形成する。しか
し、上述したようにこれらの過程において、まず、円形
状の塗布液RのコアRa から多数の細長いヒゲRb が基
板Wの周縁に向かって放射状に伸び始め(図9(a),
(b)参照)、これらのヒゲRb が基板Wの周縁に到達
(図9(c)参照)すると、これらを通って塗布液が基
板Wの周囲に飛散塗布液Rc となって飛散する(図9
(c),(d)参照)ので、不要な塗布液の量が極めて
多くなる。そこで、基板Wの表面に供給された塗布液R
が基板Wの低速回転によって拡がって基板Wの表面全体
を覆う前に、すなわち、図9(a)に示すようにコアR
a が円形状を保った状態から、図9(e)に示すように
コアRa とヒゲRb が相殺されて塗布液Rが基板Wの表
面全体を覆う前に、基板Wの回転数を上げてゆく。
【0019】例えば、上記の条件を満たす、図9(b)
に示すようにコアRa からヒゲRbが伸びた状態におい
て回転数を低速回転から高速回転に上げた場合について
説明する。このように回転数制御を行なうと、塗布液
は、図4の模式図に示すような挙動をする。
【0020】まず、従来例のように回転数が低速の回転
数R1のままの場合は、図4中にハッチングで示す領域
コアRa /ヒゲRb の状態から、二点鎖線で示すように
コアRa /ヒゲRb が基板Wの周縁に向かって遠心力に
より拡大/伸長するが、ここで回転数を上げてゆく(加
速してゆく)と、ヒゲRb に慣性力、つまり回転方向と
は逆方向の力が作用する。したがって、遠心力と慣性力
との合力によりヒゲRb は周方向に曲げられるようにそ
の幅が拡大するとともに、遠心力によってその先端部が
周縁に向かって伸長し、コアRa の径も拡大することに
なる。
【0021】その結果、ヒゲRb は基板Wの周縁に向か
って伸長するだけでなく、周方向にその幅を拡大するの
で、ヒゲRb が基板Wの周縁部に達するまでにヒゲRb
間の隙間が急速に狭まり、塗布液が基板Wの表面全体を
覆うまでの時間(被覆所要時間)を短縮することができ
る。被覆所要時間が短いということは、塗布液の供給を
開始してから、塗布液が基板Wの全面を覆って塗布液の
供給が停止されるまで時間が短いことを意味する。換言
すれば、ヒゲRb が基板Wの周縁部に達してから塗布液
の供給が停止されるまでの時間が短くなり、それだけヒ
ゲRb を通って基板Wの周縁部から飛散する塗布液の量
が少なくなるので、所望膜厚の塗布被膜を得るのに要す
る塗布液の量を少なくすることができる。
【0022】また、請求項2に記載の発明によれば、基
板の表面に供給されて平面視でほぼ円形の状態(コアR
a )に拡がっている塗布液の周囲から放射状に塗布液の
流れが伸び始める時点、すなわち、図9(a)に示す状
態から後であって、その放射状に伸びた塗布液(ヒゲR
b )が基板の周縁に達する前、すなわち、図9(c)に
示す状態となる前に、基板の回転数を上げ始めるので、
ヒゲRb に対して効果的に慣性力を与えて、その幅を拡
大することができ、基板の周縁に到達したヒゲRb を通
して飛散する塗布液の量を少なくすることができる。
【0023】また、請求項3に記載の発明によれば、基
板は、塗布液の供給を受ける所定の回転数の低速回転か
ら、所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数の高速回
転へ移行するために、その回転数が上げられてゆく。基
板の回転数は、供給された塗布液(ヒゲRb )が基板の
周縁に達する前に上げられてゆくので、その回転数の上
昇過程で、放射状に伸びた塗布液(ヒゲRb )に慣性力
が作用して、ヒゲRbの幅が拡大されることにより、基
板の表面全体が塗布液で急速に覆われる。基板の表面全
体が塗布液で覆われた時点で塗布液の供給が停止される
ので、基板周縁に到達したヒゲRb を通じて飛散する塗
布液の量を少なくすることができる。そして、基板が所
定の高速回転数に達することにより、余剰の塗布液が振
り切られて所望膜厚の塗布被膜が形成される。
【0024】また、請求項4に記載の発明によれば、放
射状に伸びた塗布液(ヒゲRb )に慣性力を与えるため
に、所望膜厚の塗布被膜を形成する回転数よりも高い回
転数へと、基板の回転数が上げられてゆく。したがっ
て、この回転数の上昇過程で放射状に伸びた塗布液(ヒ
ゲRb )に大きな慣性力を与えることができ、ヒゲRb
の周方向の幅を速く拡大することができる。その結果、
基板の表面全体を塗布液で覆う時間をより短くすること
ができる。基板表面が塗布液で覆われた後、基板の回転
数は、所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数に切り
換えられることにより、余剰の塗布液が振り切られて所
望膜厚の塗布被膜が形成される。
【0025】また、請求項5に記載の発明によれば、放
射状に伸びた塗布液(ヒゲRb )に慣性力を与えるため
に、所望膜厚の塗布被膜を形成する回転数よりも低い回
転数へと、基板の回転数が上げられてゆく。この回転数
の上昇過程で、ヒゲRb に慣性力が作用して、その幅が
拡大されることにより、基板の表面全体が塗布液で急速
に覆われる。また、ヒゲRb に作用する遠心力は比較的
小さくなるので、ヒゲRb が基板周辺に到達するまでの
時間が長くなる。換言すれば、ヒゲRb が基板の周縁に
達してから、基板表面が塗布液で覆われて塗布液の供給
が停止されるまでの時間が短くなるので、ヒゲRb を通
って飛散する塗布液の量を抑制することができる。基板
表面が塗布液で覆われた後、基板の回転数は、所望膜厚
の塗布被膜を形成する所定回転数に切り換えられること
により、余剰の塗布液が振り切られて所望膜厚の塗布被
膜が形成される。
【0026】また、請求項6に記載の発明によれば、基
板の回転数を上げてゆく際の加速度を7,500〜5
0,000rpm/secの範囲に設定する。つまり、
回転数上昇過程の加速度が低すぎると慣性力が小さくな
り過ぎてヒゲの幅を拡大する作用を充分得られないが、
その一方、加速度が高すぎると慣性力が強くなり過ぎて
塗布液が基板表面から飛散したり、ヒゲの幅が拡大して
いく割合よりもヒゲが遠心力により基板の周縁に向かっ
て伸長する割合が多くなり、ヒゲを通って飛散する塗布
液の量が増える。したがって、上記のような範囲の加速
度でもって回転数を上げてゆくことによって、塗布液が
飛散することなく、またヒゲが基板の周縁に向かって伸
長するのを抑制して効果的にひげに慣性力を与えること
ができる。その結果、塗布液の飛散量を抑制することが
できる。
【0027】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は、本発明方法に基づく回転数制御を行な
う回転式基板塗布装置を示す縦断面図である。
【0028】図中、符号10は、吸引式スピンチャック
であって基板Wをほぼ水平姿勢で吸着支持するものであ
る。この吸引式スピンチャック10は、中空の回転軸1
1を介して回転モータ12によって回転駆動される。吸
引式スピンチャック10の周囲には、塗布液であるフォ
トレジスト液などの飛散を防止するための飛散防止カッ
プ13が配置されている。また、図示しない搬送手段が
未処理の基板Wを吸引式スピンチャック10に載置した
り、吸引式スピンチャック10から処理済みの基板Wを
受け取る際には、図示しない昇降手段が回転軸11と飛
散防止カップ13とを相対昇降させることによって、吸
引式スピンチャック10を飛散防止カップ13の上方へ
と移動させる(図中の二点鎖線)。
【0029】飛散防止カップ13は、上カップ14と、
円形整流板15と、下カップ17等から構成されてい
る。上カップ14は、上部に開口部14aと、基板Wの
回転によるフォトレジスト液などの飛沫を下方へ案内す
る傾斜面14bとを有する。
【0030】円形整流板15は、開口部14aから流入
して基板Wの周縁に沿って流下する気流を下カップ17
に整流して案内するとともに、上カップ14の傾斜面1
4bによって下方に案内されたフォトレジスト液などの
飛沫をこの気流に乗せて下カップ17に案内する。
【0031】下カップ17の底部には、排液口17aが
配設されている。この排液口17aは、排液タンク17
bに接続されており、回転振り切り後のフォトレジスト
液などを回収するようになっている。下カップ17の底
部には、さらにカップ排気口17cが配設されている。
このカップ排気口17cは、排気ポンプ17dに接続さ
れており、飛散防止カップ13内に滞留する霧状のフォ
トレジスト液などを空気とともに吸引して排気するよう
になっている。
【0032】円形整流板15の内側には、基板Wの裏面
に回り込んだフォトレジスト液や付着したミストを除去
するための洗浄液を基板Wの裏面に向けて吐出するため
のバックリンスノズル20が配設されている。このバッ
クリンスノズル20には、管継手18と供給配管18a
を介して洗浄液供給部18bから洗浄液が供給されるよ
うになっている。
【0033】さらに、飛散防止カップ13の開口部14
aの上方であって、基板Wのほぼ回転中心の上方には、
フォトレジスト液を吐出する吐出ノズル30が配設され
ている。また、吐出ノズル30へフォトレジスト液を所
定量だけ供給する図示しない塗布液供給手段と、吸引式
スピンチャック10と飛散防止カップ13とを相対昇降
する図示しない昇降手段と、回転モータ12とは、制御
部50によって制御されるように構成されている。な
お、制御部50は、メモリ51に格納された、後述する
タイムチャートに応じたプログラムによって上記各部の
制御を行なうようになっている。
【0034】次に、図2のタイムチャートおよび図3
(a)〜(f)を参照して、フォトレジスト塗布処理に
ついて説明する。なお、このタイムチャートに相当する
プログラムは、図1に示したメモリ51に格納されて制
御部50によって実行される。また、処理対象の基板W
は、既に吸引式スピンチャック10に載置されて吸引保
持され、さらに基板Wの回転中心付近の上方には、吐出
ノズル30が位置しているものとする。また、図3の模
式図は、簡略的に基板Wを円形で表し、フォトレジスト
液をハッチングした領域で表している。
【0035】まず、回転モータ12の回転駆動を開始す
る。具体的には、制御部50が回転モータ12を正転駆
動することによって基板Wを平面視で『反時計方向』に
回転する。このときの回転数R3は、この例では1,5
00rpmとしている。
【0036】次いで、基板Wの回転が回転数R3で安定
した後(数秒後)、時間tS の時点で吐出ノズル30か
らフォトレジスト液を基板Wの表面に吐出開始する。こ
の時点では、基板Wの回転中心付近には、フォトレジス
ト液は平面視で円形状の塊Ra (以下、これをコアRa
と称する)となっている(図3(a))。
【0037】さらに基板Wの回転中心付近にフォトレジ
スト液を供給し続けると、コアRaの径は回転に伴う遠
心力が作用してほぼ円形状を保ったまま基板Wの周縁に
向かって同心円状に拡大していく。
【0038】コアRa は暫くの間(数秒間)は円形状を
保っているが、その後つぎのように大きくその形状を変
えていく。この円形状のコアRa の円周部から基板Wの
周縁部に向かって多数の細長いフォトレジスト液Rb
流れ(以下、これをヒゲRb と称する)が放射状に伸び
始める(図3(a),(b))。この多数のヒゲR
b は、遠心力によってコアRaの径の拡大とともに基板
Wの周縁部に向かって伸び続けるが、ヒゲRb はコアR
a に比べて遠心力が大きく加わるので、コアRa の径の
拡大よりも速く基板Wの周縁部に向かって伸びることに
なる(図3(b))。
【0039】そこで、基板Wの表面に供給されたフォト
レジスト液Rによって基板Wの全面が覆われる前に、回
転数を回転数R3(1,500rpm)よりも高い回転
数R4に上げる。この例では、回転数R4を3,000
rpmとしている。なお、回転数R3(1,500rp
m)から回転数R4(3,000rpm)に回転数を切
り換える際には、約0.07secで完了するように制
御している。
【0040】このように回転数を回転数R3から回転数
R4に上げることにより、基板Wの周縁部に向かって直
線的に伸びていくはずのヒゲRb に、回転数上昇過程に
おける加速度によって慣性力が作用するとともに回転に
よる遠心力が作用し、ヒゲRb の伸びる方向がその合力
によって周方向に曲げられるようにしてその幅が拡大す
る。さらにコアRa の径も拡大する(図3(c),図
4)。
【0041】そして図3(c)に示すように、多数のヒ
ゲRb の先端部が基板Wの周縁に到達すると、それらか
ら基板Wの周囲にフォトレジスト液Rが飛散する(飛散
フォトレジスト液Rc )。しかしながら、加速度により
ヒゲRb が周方向に曲げられているので、基板Wの周縁
部に向かって拡大/伸長していくコアRa /ヒゲRb
一体となって、フォトレジスト液によって基板Wの表面
全体が覆われるまでの時間が従来に比較して大幅に短縮
される(図3(c),(d),(e))。このようにし
て基板Wの表面全体がフォトレジスト液Rによって覆わ
れた時点(図2の時間tE )において、制御部50は吐
出ノズル30からのフォトレジスト液Rの吐出を停止す
る。そして、回転数R4での回転を所定時間継続して基
板Wの表面全体を覆っているフォトレジスト液Rのうち
の余剰分(余剰フォトレジスト液Rd )を振り切ること
によって、基板Wの表面に所望膜厚のフォトレジスト膜
R’を形成することができる。
【0042】なお、フォトレジスト液Rの吐出を停止す
る時間tE は、基板Wにフォトレジスト液Rを吐出し
て、基板Wの表面全体がフォトレジスト液Rで覆われる
時間を実際に計測し、この結果に基づいて設定されるも
のである。そして、フォトレジスト液Rの吐出開始時間
S からの前記時間をメモリ51に記憶させておくかタ
イマー等に設定しておき、吐出開始からその時間後に吐
出が停止されるようにする。
【0043】このように基板Wを低速回転させながらフ
ォトレジスト液Rを供給し、基板Wの表面がフォトレジ
スト液Rで覆われるまでに、回転数を上げてヒゲRb
慣性力を与えることにより、基板Wの表面がフォトレジ
スト液Rによって覆われるまでの時間を短縮することが
できる。したがって、ヒゲRb が基板Wの周縁に達して
から、フォトレジスト液Rの供給が停止されるまでの時
間が短くなるので、ヒゲRb を通して基板Wの周囲に放
出・飛散するフォトレジスト液Rの量を少なくすること
ができる。その結果、所望膜厚のフォトレジスト膜を得
るために供給するフォトレジスト液の量を極めて少なく
することができる。
【0044】なお、基板は8インチ径のものであり、フ
ォトレジスト液は住友化学製i線レジストPFIを用い
た。さらに、フォトレジスト液の供給時間は3秒間(図
2のtS からtE までの時間)で流量は一定とし、回転
数は1,500rpm(回転数R3)から3,000r
pm(回転数R4)に切り換えるようにした。
【0045】実験の結果、回転数切換開始時間がほぼ
0.1〜0.6secの範囲において、被覆所要時間が
極小に近い値をとる。因みに、最初から回転数R4
(3,000rpm)で処理した場合や、回転数R3
(1,500rpm)を維持したままで処理した場合に
は、前記範囲に比較して被覆所要時間が長くなる。な
お、基板表面のフォトレジスト液の観察の結果、上記の
時間範囲は、図3(a)に示すようにコアRa の周囲に
ヒゲRb が発生した時点から、図3(c)に示すように
ヒゲRb が基板Wの周縁部に到達するまでの間に対応す
ることがわかっている。すなわち、ヒゲRb が発生した
時点からヒゲRb が基板の周縁部に到達するまでの間に
回転数を高くすれば、〔ヒゲRb に慣性力を与えること
ができるので〕基板表面をフォトレジスト液で覆うこと
ができる時間を短縮することができる。その結果、不要
なフォトレジスト液の量を極めて少なくすることができ
る。
【0046】実験より、被覆所要時間を短くするために
は急激に回転数を上げる方が好ましいが、急激すぎると
逆に被覆所要時間が長くなり、不要なフォトレジスト液
が増加することがわかった。なお、加速時間(加速度)
が短すぎると逆に被覆所要時間が長くなるのは、次に示
すようなフォトレジスト液の挙動によるものと考えられ
る。すなわち、コアRa から基板Wの周縁部に向けて伸
長しているヒゲRb は、急激な加速度により飛散してし
まうか、あるいは周方向に一旦は曲げられるが、その後
は遠心力によって基板Wの周縁部に向かって直線的に伸
長するため、ヒゲRb の周方向への幅の拡大が小さくな
るためと思われる。
【0047】上記のことから、好ましい加速度の範囲を
求めると、 最小加速度=(3,000rpm−1,500rpm)/0.2sec =7,500rpm/sec 最大加速度=(3,000rpm−1,500rpm)/0.03sec =50,000rpm/sec となる。すなわち、この場合の基板サイズやフォトレジ
スト種等の条件においては、回転数をあげるのは、7,
500〜50,000rpm/secの範囲で行なうこ
とが好ましいこととなる。
【0048】次に、図5のタイムチャートを参照して、
上記の回転数制御とは異なる回転数制御の例について説
明する。
【0049】この例では、図5に示すように、フォトレ
ジスト液の供給時に回転数R5(例えば1,500rp
m)とし、ヒゲRb に慣性力を与える際に回転数R7
(例えば、4,000rpm)とし、所望の膜厚にする
際に回転数R6(例えば3,000rpm)とする。す
なわち、ヒゲRb に慣性力を与える際の回転数R7は、
フォトレジスト液の供給時の回転数R5よりも高く、か
つ、所望の膜厚にする際の回転数R6よりも高く設定さ
れる。
【0050】このような回転数制御によると、放射状に
伸びたヒゲRb に大きな慣性力を与えることができ、ヒ
ゲRb の周方向の幅を速く拡大することができる。した
がって、基板の全面を塗布液で覆う時間をより短くする
ことができ、不要なフォトレジスト液の量をさらに少な
くすることができる。その結果、所望膜厚のフォトレジ
スト膜を得るために供給するフォトレジスト液の量を極
めて少なくすることができる。
【0051】次に、図6のタイムチャートを参照して、
回転数制御のもう一つの変形例について説明する。
【0052】この例では、図6に示すように、フォトレ
ジスト液の供給時に回転数R8(例えば1,500rp
m)とし、ヒゲRb に慣性力を与える際に回転数R9
(例えば2,000rpm)とし、所望の膜厚にする際
に回転数R10(例えば3,000rpm)とする。す
なわち、ヒゲRb に慣性力を与える際の回転数R9は、
フォトレジスト液の供給時の回転数R8よりも高く、か
つ、所望の膜厚にする際の回転数R10よりも低く設定
される。
【0053】このような回転数制御によると、放射状に
伸びたヒゲRb が遠心力により基板の周縁に到達する時
間を抑えることができ、フォトレジスト液が飛散する量
を抑制することができる。したがって、不要なフォトレ
ジスト液の量をさらに少なくすることができる。
【0054】図2、図5、図6のいずれの回転数制御を
採用するかは、基板の大きさやフォトレジスト液の特性
に合わせて、実験によって決定することができる。
【0055】次に、上述した本発明方法に係るフォトレ
ジスト液塗布方法と従来例に係る方法との比較を行な
う。従来例としては、フォトレジスト液供給時の低速回
転数(第1の回転数)を900rpmとし、所望膜厚を
得るための高速回転数(第2の回転数)を1,500r
pmとした場合、基板に供給する必要のあるフォトレジ
スト液の量は、3cc〜6ccであった。
【0056】一方、本発明に係る塗布方法では、以下の
とおりとなった。なお、第3の回転数は、ヒゲRb に慣
性力を与えるために回転数を上げていく際の目標となる
回転数である。 第1の回転数 第3の回転数 第2の回転数 フォトレジスト液量 1,500rpm 3,000rpm 3,000rpm 1.1cc 1,500rpm 4,000rpm 4,000rpm 1.0cc 2,000rpm 4,000rpm 4,000rpm 0.99cc 1,500rpm 3,000rpm 6,000rpm 0.81cc これらの塗布においては、フォトレジスト膜の膜厚均一
性はすべてほぼ良好な状態を得ることができた。このよ
うに本発明方法によれば、従来方法の1/3程度のフォ
トレジスト液の量で所望膜厚のフォトレジスト膜を得る
ことができ、塗布時に基板の周囲に飛散するフォトレジ
スト液の量を極めて少なくすることができる。したがっ
て、現像液や洗浄液などに比較して高価なフォトレジス
ト液の量が極めて少なくなり、半導体装置などの製造コ
ストを低減できるとともにスループットを向上させるこ
とができる。
【0057】なお、上述した各回転数は一例であり、基
板サイズあるいは基板の表面状態(酸化膜のみの場合や
種々のフォトリソグラフィ工程を経た後の微小凹凸な
ど)または塗布液の粘度あるいは塗布被膜の所望膜厚に
応じて決定されるものである。また、基板に塗布液が供
給された後であって、基板表面に供給された塗布液が基
板の表面全体を覆う前に、塗布液供給時の低速回転数よ
りも高い回転数を目標として基板の回転数を上げてゆく
のであれば、目標となる回転数は1種類に限られること
なく、例えば、〔塗布液供給時の回転数が1,500r
pmで、所望膜厚を得るための回転数が3,000rp
mの場合〕回転数を上げてゆく際の目標回転数を2,0
00rpm,2,500rpmのように2種類に設定す
るようにしてもよい。そして、所定の低速回転数で基板
を回転させつつ塗布液を供給し、2段階に基板の回転数
を上げてゆき、最終段階では所定の高速回転数で所望膜
厚の塗布液被膜を得るようにしてもよい。
【0058】また、上記の実施例および変形例では、塗
布液としてフォトレジスト液を例にとって説明したが、
本発明は、これに限定されることなく、例えば、パシベ
ーション膜形成用の塗布液などを塗布する場合にも適用
可能である。
【0059】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1に記載の発明によれば、基板表面に供給された塗布液
が基板の低速回転によって拡がって基板の表面全体を覆
う前に、基板の回転数を上げてゆくことにより、同心円
状の塗布液から放射状に伸びた塗布液の流れに慣性力を
与えることができ、各放射状の塗布液の流れの間の隙間
を急速に狭めることができる。したがって、塗布液が基
板の表面全体を覆うまでの時間を短縮することができ
る。その結果、放射状の塗布液の流れを通して基板の周
囲に飛散する塗布液の量を少なくすることができ、所望
膜厚の塗布被膜を得るのに要する塗布液の量を少なくす
ることができる。これにより現像液やリンス液などの有
機溶剤を主成分とする処理液に比較して高価な塗布液の
量を少なくすることができるので、半導体装置等の製造
コストを低減できるとともにスループットを向上させる
ことができる。
【0060】また、請求項2に記載の発明によれば、基
板の表面に供給されて平面視でほぼ円形に拡がっている
塗布液の周囲から放射状に塗布液の流れが生じ始める時
点よりも後であって、かつ放射状に伸び始めた塗布液の
流れが基板の周縁に達する時点よりも前に、基板の回転
数を上げ始めることにより、放射状に伸び始めた塗布液
の流れに効果的に慣性力を与えて、その幅を拡大するこ
とができ、基板の周縁に到達した塗布液の流れを通して
飛散する塗布液の量をより一層少なくすることができ
る。その結果、所望膜厚の塗布被膜を得るのに要する塗
布液の量を少なくすることができる。
【0061】また、請求項3に記載の発明によれば、基
板は、塗布液の供給を受ける所定の回転数の低速回転か
ら、所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回転数の高速回
転へ移行するために、その回転数が上げられてゆく。基
板の回転数は、供給された塗布液の放射状の流れが基板
の周縁に到達する前に上げられてゆくので、その回転数
の上昇過程で、放射状に伸びた塗布液の流れに慣性力が
作用して、その幅が拡大されることにより基板の表面全
体が急速に塗布液で覆われる。したがって、基板周縁に
到達した塗布液の放射状の流れを通して飛散する塗布液
の量を少なくすることができる。その結果、所望膜厚の
塗布被膜を得るのに要する塗布液の量を少なくすること
ができる。
【0062】また、請求項4に記載の発明によれば、放
射状に伸びた塗布液の流れに慣性力を与えるために、所
望膜厚の塗布被膜を形成する回転数よりも高い回転数へ
と基板の回転数が上げられてゆく。この回転数の上昇過
程で放射状に伸びた塗布液の流れに大きな慣性力を与え
ることができ、それらの流れの周方向の幅を速く拡大す
ることができる。したがって、基板の表面全体を塗布液
で覆う時間をより短くすることができるので、基板の周
縁に達した塗布液の放射状の流れを通して周囲に飛散す
る不要な塗布液の量を少なくすることができる。その結
果、所望膜厚の塗布被膜を得るのに要する塗布液の量を
少なくすることができる。
【0063】また、請求項5に記載の発明によれば、放
射状に伸びた塗布液の流れに慣性力を与えるために、所
望膜厚の塗布被膜を形成する回転数よりも低い回転数へ
と、基板の回転数が上げられてゆく。この回転数の上昇
過程で、塗布液の流れに慣性力が作用して、その幅が拡
大されることにより、基板の表面全体が塗布液で急速に
覆われる。この際、塗布液の流れに作用する遠心力は比
較的小さくなるので、塗布液の流れが基板周縁に到達す
るまでの時間が長くなる。すなわち、塗布液の流れが基
板の周縁に到達してから、基板表面が塗布液で覆われる
までの時間が短くなるので、基板の周囲に飛散する塗布
液の量を少なくすることができる。その結果、所望膜厚
の塗布被膜を得るのに要する塗布液の量を少なくするこ
とができる。
【0064】また、請求項6に記載の発明によれば、こ
のような範囲の加速度でもって回転数を上げてゆくこと
により、塗布液が飛散することなく、また塗布液の放射
状の流れが基板の周縁に向かって伸長するのを抑制して
効果的に慣性力を与えることができる。したがって塗布
液の飛散量を抑制することができ、その結果、所望膜厚
の塗布被膜を得るのに要する塗布液の量をより少なくす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を適用した回転式基板塗布装置の縦
断面図である。
【図2】フォトレジスト液塗布方法を示すタイムチャー
トである。
【図3】フォトレジスト液塗布方法の説明に供する図で
ある。
【図4】フォトレジスト液の挙動を示す模式図である。
【図5】変形例を示すタイムチャートである。
【図6】変形例を示すタイムチャートである。
【図7】従来例に係る回転式基板塗布装置の要部を示す
図である。
【図8】従来例に係る塗布液塗布方法を示すタイムチャ
ートである。
【図9】従来例に係る塗布液塗布方法の説明に供する図
である。
【符号の説明】
10 … 吸引式スピンチャック 30 … 吐出ノズル 50 … 制御部 51 … メモリ W … 基板 R … フォトレジスト液(塗布液) Ra … コア(円形状の塗布液) Rb … ヒゲ(放射状の塗布液の流れ) Rc … 飛散フォトレジスト液 Rd … 余剰フォトレジスト液

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を所定の回転数で低速回転させつ
    つ、その回転中心付近に塗布液を供給することによって
    塗布液を基板の表面に拡げ、その後基板を所定の回転数
    で高速回転させることによって基板表面に所望膜厚の塗
    布被膜を形成する塗布液塗布方法において、 基板表面に供給された塗布液が基板の低速回転によって
    拡がって基板の表面全体を覆う前に、基板の回転数を上
    げてゆくことを特徴とする塗布液塗布方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の塗布液塗布方法におい
    て、基板の回転数を上げ始めるタイミングは、基板の表
    面に供給されて平面視でほぼ円形に拡がっている塗布液
    の周囲から放射状に塗布液の流れが生じ始める時点より
    も後であって、かつ放射状に延びた塗布液の流れが基板
    の周縁に達する時点よりも前である塗布液塗布方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の塗布液
    塗布方法において、前記基板は、前記所定の回転数の低
    速回転から、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
    転数の高速回転へと、その回転数が上げられてゆく塗布
    液塗布方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の塗布液
    塗布方法において、前記基板は、前記所定の回転数の低
    速回転から、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
    転数よりも高い回転数へと、その回転数が上げられてゆ
    き、その後、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
    転数に切り換えられる塗布液塗布方法。
  5. 【請求項5】 請求項1または請求項2に記載の塗布液
    塗布方法において、前記基板は、前記所定の回転数の低
    速回転から、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
    転数よりも低い回転数へと、その回転数が上げられてゆ
    き、その後、前記所望膜厚の塗布被膜を形成する所定回
    転数に切り換えられる塗布液塗布方法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項5に記載の塗布液
    塗布方法において、前記基板は、7,500〜50,0
    00rpm/secの回転加速度で回転数が上げられて
    ゆく塗布液塗布方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7754619B2 (en) 2007-01-19 2010-07-13 Fujitsu Microelectronics Limited Method for forming a coating with a liquid, and method for manufacturing a semiconductor device
US8580340B2 (en) 2009-12-07 2013-11-12 Sokudo Co., Ltd. Substrate processing apparatus and substrate processing method
CN112015052A (zh) * 2020-09-18 2020-12-01 江苏星浪光学仪器有限公司 一种用于光学玻璃表面的改善型匀胶方法

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