JPH10137667A - スピンコータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的容易に均一なコート膜（１２）を得る
ことのできるスピンコータ１０を提供する。 【解決手段】 表面に塗布液１２が供給される半導体ウ
エハ１１を支持するチャック面１３を有し、半導体ウエ
ハ１１を回転させる回転台１５と、半導体ウエハ１１上
に供給された塗布液１２の乾燥速度を調整する調整手段
１６とを含み、該調整手段が、チャック面１３上の半導
体ウエハ１１から間隔をおいて配置され、駆動回転され
る回転板１９と、該回転板に設けられ、該回転板の回転
に伴って半導体表面上の塗布液１２に乾燥のための空気
流を送給するフィン２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハに例
えばフォトレジストのようなコート液を均一に塗布する
のに好適なスピンコータに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣの製造技術に使用されるリソ
グラフィでは、半導体ウエハ上の被加工膜を全体的に覆
うフォトレジスト膜が形成され、このレジスト膜上に回
路パターンやデバイスパターンが転写される。パターン
が転写されたフォトレジスト膜は、現像により所定形状
にパターニングを受け、被加工膜がこのパターニングを
受けたフォトレジストをレジストマスクとして、エッチ
ングを受ける。従って、リソグラフィでは、先ず、半導
体ウエハ上の被加工膜を覆うように、半導体ウエハ上を
均一に覆うフォトレジスト膜を形成する必要がある。

【０００３】フォトレジスト膜の形成装置に、スピンコ
ータがある。このスピンコータでは、回転台のチャック
面に半導体ウエハが支持される。半導体ウエハ上のほぼ
中央部にレジスト液が供給され、このレジスト液が回転
台の回転に伴う遠心力によって、半導体ウエハ上に拡げ
られる。

【０００４】このとき、レジスト液が遠心力によって半
導体ウエハの縁部に到達する前に乾燥を受けると、レジ
スト液の乾燥によって形成されるレジスト膜は、半導体
ウエハの中央部での厚さ寸法が大きくなり、半導体ウエ
ハの周辺部に近づくに伴って厚さ寸法が漸減する。ま
た、これとは逆に、レジスト液の拡がりに比較して、レ
ジスト液の乾燥が遅れると、遠心力によってレジスト液
が半導体ウエハの縁部に集まることから、レジスト膜の
板厚寸法は、半導体ウエハの中央部で小さくなり、その
縁部へ向けて漸増する。

【０００５】いずれにしても、このような厚さ寸法の不
均一は、フォトレジスト膜として望ましいものではな
い。そこで、均一な厚さ寸法のフォトレジスト膜を得る
ために、従来のスピンコータでは、フォトレジスト液の
供給温度、レジスト液が供給される半導体ウエハの基板
温度、レジスト液が供給される半導体ウエハ表面の環境
温度および湿度等を多元的に制御することにより、レジ
スト液の乾燥を制御し、これにより、レジスト膜の均一
化を図っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな多元要素をパラメータとする制御方法は極めて困難
であることから、比較的容易に均一なコート膜を得るこ
とのできるスピンコータの出現が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。 〈構成〉本発明に係るスピンコータは、表面に塗布液が
供給される半導体ウエハを支持するチャック面を有し、
半導体ウエハを回転させる回転台と、半導体ウエハ上に
供給された塗布液の乾燥速度を調整する調整手段とを含
み、該調整手段が、チャック面上の半導体ウエハから間
隔をおいて配置され、駆動回転される回転板と、該回転
板に設けられ、該回転板の回転に伴って半導体表面上の
塗布液に乾燥のための空気流を送給するフィンとを備え
ることを特徴とする。

【０００８】〈作用〉本発明に係るスピンコートでは、
半導体ウエハから間隔をおいて配置されかつ駆動回転さ
れる回転板のフィンによって生じる空気流によって、半
導体ウエハ上の塗布液であるコート液の乾燥速度が制御
される。このことから、例えばコート液の粘度あるいは
それに使用される有機溶剤の揮発速度等に応じて、フィ
ンの形状あるいは形態等を適宜選択することにより、従
来のような多元的要素の組合せによる調整を必要とする
ことなく、空気流という単一要素の制御によって、半導
体ウエハ上のコート液の乾燥速度を適正に制御すること
ができる。

【０００９】コート液の乾燥速度を制御するためのフィ
ンによる空気流の調整形態として、例えば、フィンが設
けられた回転板の回転方向を半導体ウエハを支持する回
転台の回転方向と順方向および逆方向へ可逆とすること
ができ、これにより、空気流の速度すなわち風量の広範
囲に亘る調整が可能となる。

【００１０】また、空気流による風量を調整可能とする
ために、フィンが設けられた回転板と、回転台のチャッ
ク面との間隔を可変とすることができ、これにより風量
の一層微妙な調整が可能となる。

【００１１】回転板のフィンを回転板の材料からの部分
的な打ち抜き加工により構成することができ、フィン形
状に打ち抜かれた部分を回転板から立ち上げることによ
り、フィンが形成されると共に、フィンの立ち上げによ
り回転板に形成される開口部は空気取入口として作用す
ることから、風量の増大を図る上で、有利である。

【００１２】回転板から立ち上がるフィンの立ち上がり
角度は、風量に関連し、フィンの立ち上がり角度を選択
することによっても風量の制御が可能となる。このこと
から、フィンの立ち上がり角度を回転板の中央部から周
辺部へ向けて変化させることにより、半導体ウエハの中
央部と周辺部とで、コート液の乾燥速度を異ならせるこ
とができる。

【００１３】従って、コート液の種類あるいは回転台の
回転速度に応じて、中央部で板厚が小さくなり、周辺部
へ向けて板厚が漸増する傾向のある場合には、フィンの
立ち上がり角度を回転板の中央部で大きく設定し、周辺
部へ向けて漸減させることにより、コート液の乾燥によ
るコート層の均一化を図ることができる。また、逆に、
中央部で板厚が大きくなり、周辺部へ向けて板厚が漸減
する傾向のある場合には、フィンの立ち上がり角度を回
転板の中央部で小さく設定し、周辺部へ向けて漸増させ
ることにより、コート液の乾燥によるコート層の均一化
を図ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例の構成〉図１は、本発明に係るスピンコータを
概略的に示す正面図である。スピンコータ１０は、図示
の例では、半導体ウエハ１１の表面にフォトレジスト液
１２を塗布するのに使用されている。

【００１５】スピンコータ１０は、半導体ウエハ１１を
例えば負圧による吸着力により支持するチャック面１３
を有しかつ該チャック面を符号Ａで示される矢印方向へ
回転させるための、チャック面１３と直角な駆動軸１４
を有する回転台１５を含む。スピンコータ１０のチャッ
ク面１３に保持された半導体ウエハ１１上の中央部に
は、図示しないが従来よく知られた塗布液供給手段によ
り、塗布液としてフォトレジスト液１２が滴下される。
フォトレジスト液１２が滴下された半導体ウエハ１１
は、チャック面１３の回転に伴う遠心力により、中央部
からその周辺部へ向けて拡げられる。

【００１６】このとき、揮発性有機溶剤を含むフォトレ
ジスト液１２の乾燥速度を制御することにより、フォト
レジスト液１２を均一な厚さに拡げ、これにより均一な
厚さ寸法のレジスト膜を得るために、スピンコータ１０
には、フォトレジスト液１２の乾燥速度を調整するため
の調整手段１６が設けられている。

【００１７】調整手段１６は、可逆モータのような駆動
源１７により、回転方向を反転可能に駆動回転される回
転軸１８を有する円形の回転板１９と、該回転板に設け
られた複数のフィン２０とを備える。回転軸１８は、図
示しないフレームに支承される軸受け２１を介して、駆
動軸１４と同軸的に配置されている。また、回転板１９
はチャック面１３から間隔をおいてこれと平行に配置さ
れている。

【００１８】軸受け２１に、回転軸１８の長手方向への
位置を可変とする高さ調整機構を組み込むことができ
る。前記高さ調整機構は、回転軸１８を符号Ｂで示す該
回転軸の長手方向へ移動させることにより、フィン２０
が設けられた回転板１９と回転台１５のチャック面１３
との間隔を調整可能とする。

【００１９】図２は、フィン２０の斜視図である。図１
および図２に示すように、フィン２０は、回転板１９の
チャック面１３に向き合う面で、回転板１９の直径方向
へ相互に直交するように、十字状に配置されている。各
フィン２０は、回転板１９の中央部からその周辺部へ向
けてほぼ等しい高さ寸法を有し、かつ回転板１９からほ
ぼ直角な所定角度で立ち上がる。

【００２０】駆動源１７の作動により、符号Ａで示した
チャック面１３の回転方向と同一方向である符号Ｃで示
す方向へ回転軸１８が駆動回転されると、回転板１９に
設けられたフィン２０は、チャック面１３に保持された
半導体ウエハ１１上のフォトレジスト液１２へ向けての
空気流を発生させる。図１および図２に示したフィン２
０による空気流は、半導体ウエハ１１へ向けて、ほぼそ
の全域で均一な風量で送られる。

【００２１】このような半導体ウエハ１１の全域に均一
な風量で空気流を発生させる例は、フォトレジスト液１
２の揮発性が低く、あるいはその粘度が低く、比較的短
時間で半導体ウエハ１１の中央部に供給されたフォトレ
ジスト液１２が周辺部に拡がる傾向が強い場合に有効で
ある。すなわち、半導体ウエハ１１の全域にほぼ均一な
厚さ寸法で拡がったフォトレジスト液１２をその全域に
亘って瞬時に乾燥させることにより、均一な膜厚のフォ
トレジスト膜を確実に形成することができる。

【００２２】フィン２０による空気流の流量は、駆動源
１７の運転条件による回転軸１８の回転速度、フィン２
０の高さ寸法あるいは形状の選択により、フォトレジス
ト液１２の揮発性あるいは粘度のような特性に応じて適
宜適正に選択することができる。また、空気流の調整
に、軸受け２１に組み込まれた前記高さ調整機構を用い
ることができる。この高さ調整機構によれば、フィン２
０が設けられた回転板１９と回転台１５のチャック面１
３との間隔を調整することにより、フィン２０による半
導体ウエハ１１上への風量を微調整することができる。
従って、より微妙な風量調整を可能とする上で、前記し
た高さ調整機構を設けることが望ましい。

【００２３】より多量の風量が必要な場合、回転軸１８
の回転方向をチャック面１３のそれと反対方向とするこ
とができる。また、図３に示すようなフィン２０を用い
ることができる。

【００２４】図３に示すフィン２０は、金属板からなる
回転板１９の所定箇所にフィン２０形状の打ち抜き加工
を施し、打ち抜かれたフィン部分（２０）を回転板１９
から立ち上げるように折り曲げ、これにより得られた折
り曲げ部（２０）により、形成されている。このフィン
２０の折り曲げにより、これに対応する部分には開口部
２２が形成される。開口部２２は、回転板１９のフィン
２０が空気流を生じる際の空気取入口として作用する。
従って、開口部２２を設けることにより、同一回転数で
の回転板１９の運転によって、より滑らかで多量の空気
流を得ることが可能となる。

【００２５】打ち抜き加工により、フィン２０および開
口部２２を同時的に形成することに代えて、開口部２２
の形成とは別に、フィン２０を回転板１９に固着して形
成することができる。しかしながら、製造工程の簡素化
の上で、前記したとおり、打ち抜き加工により、フィン
２０および開口部２２を同時的に形成することが望まし
い。

【００２６】図１ないし図３に説明したところでは、半
導体ウエハ１１の全面にほぼ均等に空気流を供給する例
について説明したが、フィン２０の回転板１９からの立
ち上がり角度を変えることにより。空気流の速度すなわ
ち風量を部分的に変えることができる。図４は、フィン
２０の回転板１９からの立ち上がり角度θが回転板１９
の中央部から周辺部へ向けて漸増する例を示す。

【００２７】図４に示すフィン２０は、回転板１９の中
央部から周辺部へ向けて、図１〜図３に示す例における
と同様に、回転板１９の直径方向へ沿って伸びる。この
フィン２０は、その伸長方向へほぼ等しい幅寸法を有
し、回転板１９の中央部に位置するフィン２０の一端で
は、回転板１９からの立ち上がり角度θは、ほぼ零に等
しい。この立ち上がり角度θは、回転板１９の周辺部に
位置するフィン２０の他端へ向けて漸増し、図示の例で
は約４５度の立ち上がり角度で終端する。

【００２８】幅寸法が一定のフィン２０による空気流の
風量は、フィン２０の立ち上がり角度θに比例する。従
って、図４に示すフィン２０では、半導体ウエハ１１の
中央部よりも周辺部に多量の空気流を送給することがで
きる。従って、半導体ウエハ１１の中央部に供給された
フォトレジスト液１２は半導体ウエハ１１の中央部で比
較的少量の弱い空気流を受けるに過ぎず、この中央部で
乾燥を強く促進されることはない。他方、フォトレジス
ト液１２は、半導体ウエハ１１の周辺部で、多量の強い
空気流を受けることから、乾燥を促進される。

【００２９】このことから、図４に示すフィン２０は、
コート液の種類あるいは回転台の回転速度に応じて、中
央部で板厚が大きくなり、周辺部へ向けて板厚が漸減す
る傾向のあるレジスト液に有効であり、このような傾向
を示すフォトレジスト液１２に拘わらず、均一な厚さ寸
法のフォトレジスト層が得られる。

【００３０】半導体ウエハ１１の中央部で板厚が小さく
なり、周辺部へ向けて板厚が漸増する傾向のあるフォト
レジスト液１２の場合には、フィンの立ち上がり角度θ
を回転板の中央部で大きく設定し、周辺部へ向けて漸減
させることにより、コート液の乾燥によるコート層の均
一化を図ることができる。

【００３１】図５は、さらにフィン２０の他の例を示す
正面図である。図５に示すフィン２０は、図１〜図４に
示した例におけると同様に回転板１９の半径方向に沿っ
て、十字状に配置されている。各フィン２０は、その一
端から他端へ向けて、その長手方向へ一定の立ち上がり
角θで、回転板１９から立ち上がる。しかしながら、フ
ィン２０の幅寸法すなわち高さ寸法は、回転板１９の中
央部から周辺部へ向けて漸減する。従って、図５に示す
フィン２０によれば、半導体ウエハ１１の中央部に、そ
の周辺部よりも多量の空気流を送給することができるこ
とから、中央部で板厚が小さくなり、周辺部へ向けて板
厚が漸増する傾向のあるフォトレジスト液１２に有効で
ある。

【００３２】図６は、さらにフィン２０の他の例を示す
底面図である。図１〜図５では、フィン２０を回転板１
９の半径方向へ直線的に配置した例を示したが、図６に
示すように、曲線状のフィン２０を渦巻き状に配置する
ことができる。また、渦巻き状に限らず、フォトレジス
ト液１２の粘度等に応じて、半導体ウエハ１１上のフォ
トレジスト液１２を均一な厚さ寸法で乾燥させるため
に、種々の形態でフィン２０を配置することができる。

【００３３】また、本発明は、半導体ウエハ１１上にフ
ォトレジスト液１２を滴下した後、半導体ウエハ１１を
支持するチャック面１３を回転させるスタティク方式に
限らず、半導体ウエハ１１を回転させた状態でフォトレ
ジスト液１２を供給するダイナミック方式のスピンコー
タに適用することができる。さらに、本発明は、フォト
レジスト用スピンコータに限らず、例えばポリイミド液
のような種々のコート液用スピンコータに適用すること
ができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、前記したように、駆動
回転される回転板のフィンによって生じる空気流によっ
て、半導体ウエハ上のコート液の乾燥速度が制御される
ことから、例えばコート液の粘度あるいはそれに使用さ
れる有機溶剤の揮発速度等に応じて、フィンの形状ある
いは形態等を適宜選択することにより、従来のような多
元的要素の組合せによる調整を必要とすることなく、空
気流という単一要素の制御によって、半導体ウエハ上の
コート液の乾燥速度を適正に制御することができる。従
って、従来に比較して、容易に均一なコート膜を得るこ
とのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスピンコータを概略的に示す正面
図である。

【図２】図１に示した本発明に係るフィンを示す斜視図
である。

【図３】本発明に係るフィンの他の例を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明に係るフィンのさらに他の例を部分的に
拡大して示す斜視図である。

【図５】本発明に係るフィンのさらに他の例を示す正面
図である。

【図６】本発明に係るフィンのさらに他の例を示す底面
図である。

【符号の説明】

１０ スピンコータ １１ 半導体ウエハ １２ 塗布液（フォトレジスト液） １３ チャック面 １５ 回転台 １６ 調整手段 １９ 回転板 ２０ フィン ２２ 開口部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に塗布液が供給される半導体ウエハ
   を支持するチャック面を有し、前記半導体ウエハを回転
   させる回転台と、前記半導体ウエハ上に供給された前記
   塗布液の乾燥速度を調整する調整手段とを含み、該調整
   手段は、前記チャック面上の前記半導体ウエハから間隔
   をおいて配置され、駆動回転される回転板と、該回転板
   に設けられ、該回転板の回転に伴って前記半導体表面上
   の前記塗布液に乾燥のための空気流を送給するフィンと
   を備えることを特徴とするスピンコータ。
2. 【請求項２】 前記回転板は、回転方向が可逆であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のスピンコータ。
3. 【請求項３】 前記回転板と前記回転台の前記チャック
   面との間隔が、前記塗布液の乾燥速度の制御ために可変
   であることを特徴とする請求項１記載のスピンコータ。
4. 【請求項４】 前記フィンは前記回転板の打ち抜き加工
   による折り曲げ部により形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載のスピンコータ。
5. 【請求項５】 前記フィンの立ち上がり角度が、前記半
   導体ウエハ表面上の前記塗布液への必要な空気流速に応
   じて選択されていることを特徴とする請求項１記載のス
   ピンコータ。
6. 【請求項６】 前記フィンは前記回転板の中央部から周
   辺部へ向けて伸び、前記フィンの前記回転板からの立ち
   上がり角度は、前記回転板の中心部から周辺部へ向けて
   変化することを特徴とする請求項１記載のスピンコー
   タ。
7. 【請求項７】 前記フィンの前記立ち上がり角度は、前
   記回転板の中央部から周辺部へ向けて漸減することを特
   徴とする請求項６記載のスピンコータ。
8. 【請求項８】 前記フィンの前記立ち上がり角度は、前
   記回転板の中央部から周辺部へ向けて漸増することを特
   徴とする請求項６記載のスピンコータ。