JPS5819350B2 - スピンコ−テイング方法 - Google Patents

スピンコ−テイング方法

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JPS5819350B2
JPS5819350B2 JP51039690A JP3969076A JPS5819350B2 JP S5819350 B2 JPS5819350 B2 JP S5819350B2 JP 51039690 A JP51039690 A JP 51039690A JP 3969076 A JP3969076 A JP 3969076A JP S5819350 B2 JPS5819350 B2 JP S5819350B2
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coating
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coating liquid
spin
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正倫 佐藤
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/40—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C1/00—Photosensitive materials
    • G03C1/74—Applying photosensitive compositions to the base; Drying processes therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/162—Coating on a rotating support, e.g. using a whirler or a spinner
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C1/00—Photosensitive materials
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスピンコーティング方法に関するものであり、
特に基板の裏側及び側端面に塗布液が付着して塗膜が形
成しないように工夫したスピンコ・−ティング方法に関
するものである。
半導体装置等の製造の分野においては、基板の上にスピ
ンコーティング法によって有機溶媒を塗布溶媒とするフ
ォトレジストを塗布することが広く行なわれている。
例えばスピンナーのターンテーブルの上に塗布されるべ
き基板（例えば金属薄膜を有するガラス板、シリコーン
ウェーハー等）を載せ、その士にフォトレジスト塗布液
を滴下し、次いでターンテーブルを高速で回転（普通は
２．０００〜６．００ Ｏｒｐｍ）させることにより基
板子にフォトレジストの均一な厚さの塗膜を得る方法で
ある。
ところがゼラチンハロゲン化銀乳剤をスピンコーティン
グ法によって基板（例えばガラス板、金属薄膜を有する
ガラス板）の上に塗布しようとすると次の如き問題が生
ずる。
即ち、ゼラチンハロゲン化銀乳剤塗布液の固形分はフォ
トレジスト塗布液のそれよりも非常に小さいので、乾燥
後のノ＼ロゲン化銀乳剤層の厚さは塗布直後の厚さより
非常に小さく１７５０程度に低下するのが普通である。
従ってフォトレジストの塗布と同様に高速で・スピンコ
ードすると、乾燥後のハロゲン化銀乳剤層の厚さが極端
に小さく（数分の１μｍ程度）なってしまう。
また高速でスピンコードすると乳剤が遠心力で周囲に拡
がるときに微細な泡をまき込むために多数のコメットが
発生する。
更に、ゼラチンハロゲン化銀乳剤は温度が室温程度に低
下するとセットするものであるから回転数が大きいと回
転の途中で塗布液がセットしてしまうことが多い。
一方セットした塗膜の周辺部には大きな遠心力が働いて
いるので周辺部の塗膜が飛ばされてしまうことがある。
均一に飛ばされて基板表面が均一な幅で露出すればよい
のであるが、飛ばされる場所及び領域の大きさは不均一
なのである。
しかるにこれらの欠点を無くするために乳剤中の固形分
を多くすると、一層セットしやすくなるので好ましくな
い。
従ってハロゲン化銀乳剤をスピンコーティング方法によ
って基板子に塗布するときには前記フォトレジストの塗
布よりも遥かに低速回転（１００〜１．００ Ｏｒ ｐ
ｍ）にて行なわれなければならない。
更に前記の如くフォトレジストを基板上に塗布する場合
にも例えば塗布液の粘度が小さいときや塗布液の固形分
が少ないとき、あるいは例えばプリント配線用銅積層板
にフォトレジストを塗布する場合のように５〜２０μｍ
程度の厚い塗膜を必要とするときには低速回転のスピン
コーティングを行なわなければならない。
ところが、このように基板を低速で回転させて（特に１
００〜５００ｒｐｍの低速回転で）スピンコードすると
、塗布液が基板の側端面に伝わってしまい、更に基板の
裏面にもまわり込んでしまう。
特にこの現象は基板が正方形あるいは長方形であるよう
にコーナ一部分を有する時には、該コーナ一部分の側端
面あるいは裏面に顕著に生じるこのように塗布液が基板
の側端面あるいは裏面に付着すると乾燥後にかかる塗膜
が削られて微細なかけらが発生し、これが基板表面の塗
膜に付着してピンホールなどの欠陥の原因となる。
これは半導体装置の製造の如き微細な画像を得る必要の
ある技術においては非常に大きな問題となる。
更にスピンコーティングの回転数が小さいと、支持体の
周辺部で塗膜に働らく遠心力が小さいので基板の周辺部
及び側端に塗液が溜り、従ってこの部分の塗膜の厚さが
大きくなってしまう。
これはスピンコーティング法によってフォトレジストを
塗布する際にも生じるがゼラチンハロゲン化銀乳剤塗布
液は基板（例えばガラス基板、表面に金属薄膜を有する
ガラス基板）への濡れが有機溶媒より悪いのでフォトレ
ジストに比べてこの効果は特に大きい。
この欠点を除去するために乳剤中に界面活性剤を添加し
て濡れを改良することが考えられるが、これでも尚不十
分である。
また界面活性剤を多量に添加すると基板との密着が悪く
なったり写真特性が悪くなるので多量に加えることはで
きない。
このように周辺部の膜厚が大きくなる理由は乳剤と基板
との濡れが悪いことと、乳剤が回転中に温度が低下して
非常に高粘度になったためと考えられる。
基板の周辺部の膜厚が大きいと塗膜に例えばフォトマス
クを重ねて密着露光する場合には、フォトマスクと塗膜
との間に不均一なギャップが発生するので好ましくない
。
又、この塗膜にプロジェクションプリンティングを行な
う場合でも正確な焦点が得られなくなるので好ましくな
い。
従って本発明の目的は塗布液が基板の側端面及び裏面に
付着しないようにしたスピンコーティング方法を提供せ
んとすることにある。
更に本発明の他の目的は十記目的と共に基板の周辺部に
塗膜の盛り土がりを少なくより望ましくは該部分の塗膜
を除去するスピンコーティング方法を提供せんとするこ
とにある。
即ち本発明は、基板の表面に塗布液をスピンコーティン
グする方法において、表面に塗布液が供給された基板が
回転している間にその裏面に該塗布液と相溶する液体あ
るいはその蒸気を供給して、基体の裏面あるいは側端面
にまわり込んだ塗布液を除去することを特徴とするスピ
ンコーティング方法である。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は一般的なスピンコーティング方法の態様を示す
側断面図である。
図中１０は乳剤を塗布すべき基板１２を保持して回転軸
１１を軸として回転されるターンテーブルである。
基板１２を保持する手段としてはターンテーブル１０の
基板保持面に設けられた通孔から基板１２を吸着して保
持するものが一般的であるが、他に適当な手段を用いる
ことができる。
このようにしてターンテーブル１０上に保持された基板
１２表面に塗布液が供給され、しかる後ターンテーブル
１０が回転されて所望の厚さの塗膜が基板１２表面に形
成されるのである。
１３は基板１２の表面に形成された塗膜を示し、１４は
基板１２の側端面にまわり込んだ塗布液１５は基板１２
の裏面にまわり込んだ塗布液、１６は基板１２の周辺部
に形成された厚い塗膜部分を各々示す。
第２図は第１図の方法によってスピンコーティングされ
た基板１２の裏面を示す正面図である。
塗布液は基板１２が例えば正方形のようにコーナ一部分
を有する場合には特に該コーナ一部分での裏まわり１５
が顕著となる。
これは基板１２を低速（１００〜５００ｒｐｍ）で回転
させてスピンコーティングを行なうと、遠心力によって
飛散しきれなかった塗布液が特に基板のコーナ一部分に
溜まり、これが側端面を伝って裏面にまわり込むことに
よって生じたものと推定される。
第１図において、塗膜１３の厚い塗膜部分１６の厚さは
中心部の厚さの２〜１０倍程度またこの幅は２〜６ｍｍ
程度になるのが普通であり、基板１２の周辺に現われ特
にコーナ一部分に顕著に現われる。
これは乳剤と基板との濡れが悪いことと乳剤が基板の回
転中に温度が低下することによって非常に高粘度となっ
たために周辺部で盛り上がったためと考えられる。
第３図はこれらの欠点を除去するために工夫された本発
明のスピンコーティング方法を示すものである。
図中３０は基板に塗布された塗布液と相溶する液体３１
を回転する基板１２の裏面に供給するためのノズルであ
る。
このノズル３０は先端が回転する基板１２の外周方向に
向くように曲げられ、基板裏面に前記液体を噴出する。
しかしながらノズル３０から噴出されて回転する基板１
２に接触した液体３１は遠心力によって外方に飛散する
刀を受けるので、ノズル３０の先端は必ずしも外方に向
うように曲げられている必要はない。
基板１２の裏面に達した液体３１は基板１２の裏面に付
着している塗布液及び側端面に付着している塗布液と共
に遠心力により液滴３２となって飛散し、除去される。
第４図は本発明の方法を更に詳しく説明するためのもの
であり、４１は基板１２の表面、４２は同裏面、４３は
同側端面である。
４０は側端面４３の外側に形成された液だまりである。
ノズル３０から供給された液体３１は基板の裏面４２に
達し、遠心力及びノズルから出る時の速度成分によりこ
の部分に付着している塗布液を伴なって外方に向って流
れ、更に、液体の表面張力により側端面４３の表面にも
まわり込み、ここに付着している塗布液と相溶して塗布
液を薄める。
このようにして側端面４３の外側に液たまり４０が形成
されるが、遠心力のために液だまり４０から液滴３２が
次々に形成され外方に飛散していく。
かくして、ある時間経過すると基板１２の全周にわたっ
てこの現象が起こり、液だまり４０中の塗布液固形分は
殆んどなくなる。
この状態でノズルからの液体供給を停止し、更に基板の
回転（好ましくは更に大きな回転数で）を続ければ、基
板の裏側及び側端面に塗布液の付着がない塗膜１３が得
られる。
ここで特筆すべきことは、ノズル３０から溶剤３１を供
給することによって単に基板１２の裏面及び側端面に付
着した塗布液が除去されるのみではなく、塗布面の状態
も良好にすることが可能となることである。
即ち、基板１２の周辺部に形成される厚い塗膜部分１６
は塗布液と基板との濡れが悪いこと及び塗布液が高粘度
化することによって回転する基板の遠心力によって飛散
されなくなることによって発生したものと考えられるが
、基板１２の側端面４３の外方に形成された液たまり４
０の液体により上記部れが改良されかつ高粘度が軽減さ
れることにより、塗膜の盛り上がりも軽減されることが
判明した。
更に次の方法によるとこの効果は一層良好となる。
以下これを第５図に基いて説明する。図中３３は基板１
２表面に形成された塗膜を示し、５０は基板の周辺部を
示す。
即ち、この方法はノズル３０からの液体の供給速度を大
きくするかあるいは／及び基板の回転速度を小さくする
ことにより、供給された液体を基板１２の周辺部５０に
もまわり込ませ、該部分５０の塗膜を溶解するかあるい
は塗布液を薄める。
かかる手段によって該部分５０の塗膜を除去するか厚さ
を減少させるのである。
このような条件が得られるのはノズル３０からの液体３
１の供給速度と基板１２の回転数との間にある関係が満
されたときのみであるが、この関係を数量的に規定する
ことは難しい。
その理由は上記の条件は液体の種類、塗布液の種類（粘
度及び濡れ易さ等の相違）、基板の濡れ易さ、基板の側
端の形状、基板の厚さ等によって違うので、その都度最
適条件を選ぶ必要がある。
しかし、これは極めて簡単であり、基板の回転数あるい
は／及び液の供給速度を調節することにより容易に決め
られる。
このようにして基板１２の表面にまわり込んだ液体は主
に基板１２の周囲に形成された厚い塗膜部分を溶解する
かあるいはその部分の塗布液を薄める。
しかる後、基板１２の回転数を増すか、あるいは／及び
ノズル３０からの液供給を停止すれば基板１２の周辺部
に形成された厚い塗膜部分が除去されるかあるいはその
厚さが十分に減少されるのである。
基板の周囲の厚い塗膜を除去するための他の方法として
、基板の裏面に液体を供給するノズルに加えて、基板表
面の周辺部に液体を供給するノズルを設けて該部分に液
体を供給し、該部分の塗布液を除去する方法がある。
第６図はかかる方法の好ましい実施例を示すものである
。
即ち、基板１２の裏面にノズル３０によって液体を供給
して基板１２の裏面及び側端面にまわり込んだ塗布液を
除去すると共に、表面の塗膜の周辺部を一定の幅に除去
するためのものつまり残る塗膜が正方形になるようにす
るためのものである。
第６図ａは正方形の基板１２のよまたは上方に中空のピ
ラミッド状のカバー６０を配置した様子を示す。
ピラミッドの中心と支持体の中心とが略一致するように
置かれている。
また、ピラミッドと支持体は一体となって回転するよう
に配置される。
第６図すはピラミッドの上方に配置された液溜７０から
液体を流下７１し、周辺部の盛上った部分の塗膜を溶解
除去している様子を示す。
この方法により、第６図Ｃに示すように、周辺部の支持
体表面が均一な幅に露出した部分７３と正方形のシ塗膜
７２とが得られる。
この方法によれば、例えば基板１２が正方形である場合
にこれに対応するように正方形の塗膜を得ることができ
るが、塗膜の形状は必ずしも基板の形状に対応させる必
要はなく、従って基板１２ユが正方形である場合にも塗
膜を円形に形成しても良い。
かかる際には基板１２の裏面に液体を供給するノズルと
同様のノズルを配し、基板表面の周辺部に液体を供給す
ることによって行ない得る。
本発明に用いられる液体としては、基板上にフ。
オドレジスト塗布する場合には例えばアセトン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサ
ノン、ジイソブチルケトンなどの如きケトン類、例えば
酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸−ｎ−アミル、蟻酸メチ
ル、プロピオン酸エチ。
ル、フタル酸ジメチル、安息香酸エチルなどの如きエス
テル類、例工ばトルエン、キシレン、ベンゼン、エチル
ベンゼンなどの如き芳香族炭化水素。
例えば四塩化炭素、トリクロルエチレン、クロロホルム
、１ 、１ 、１−１リクロルエタン、七ツク。
ロルベンゼン、クロルナフタリンなどの如きハロゲン化
炭化水素、例えばテトラヒドロプラン、ジエチルエーテ
ル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレン
グリコールモノエチルエーテルアセテートなどの如きエ
ーテル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキサ
イドなどのフォトレジストの溶媒として一般的なものは
全て用いることができる。
又、かかる溶媒以外にも塗布液を溶解しあるいは塗布液
と混和しうるものであれば全て用いることができる。
更に、基板上にハロゲン化銀乳剤を塗布する場合に用い
られる液体は代表的には３０〜６０℃の温湯である。
更にメタノール、エタノール、プロパツール等の低級ア
ルコール及びアセトンなどを用いることもできる。
またこれらの液体中には基板との濡れを良くするために
界面活性剤が添加されても良い。
更にはこれらの溶媒の蒸気も用いることができる。
ここで液体と蒸気の効果を比較すると、液体の方が容易
にかつ完全に基板の裏面及び側端面にまわり込んだ塗布
液を除去でき、かつ基板の周辺に形成された厚い塗膜部
分の厚みが減少させあるいは除去できるので一層好まし
い。
基板への液体あるいは蒸気の供給は塗布液が基板表面に
供給された後の基板の回転中であればどの時期でも良い
。
すなわち、回転により塗膜及び回り込んだ塗布液が乾燥
してからでも乾燥前でも良い。
しかし、乾燥前に行なう方が液体あるいは蒸気の供給に
よって基板裏面及び側端面にまわり込んだ塗布液が容易
に除去されるし、かつ基板周辺部の塗膜を有効に改良す
ることができるので乾燥前の方が好ましい。
特に塗布液がハロゲン化銀乳剤である場合には乳剤がセ
ットした状態の時に供給することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のスピンコーティング法の態様を示す側断
面図、第２図は従来のスピンコーティング法によって正
方形基板に塗布したときの基板の裏面を示す平面図、第
３図は本発明塗布方法の態様を示す側断面図、第４図は
第３図の部分拡大図。 第５図は本発明の他の態様を示す部分拡大図、第６図ａ
、ｂは本発明の更に他の態様を示す斜視図及び側断面図
、第６図Ｃはそれによって正方形基板に塗布したものを
示す平面図である。 １０：ターンテーブル、１２：基板、１３゜３３．７２
：塗膜、３０：ノズル、３１：液体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 基板の表面に塗布液をスピンコーティングスる方法
    において、表面に塗布液が供給された基板が回転してい
    る間にその裏面に該塗布液と相溶する液体あるいはその
    蒸気を供給して、基板の裏面あるいは側端面にまわり込
    んだ塗布液を除去することを特徴とするスピンコーティ
    ング方法。 ２ 基板の表面に塗布液をスピンコーティングする方法
    において、表面に塗布液が供給された基板が回転してい
    る間にその裏面に該塗布液と相溶する液体あるいはその
    蒸気を供給して、基板の裏面あるいは側端面にまわり込
    んだ塗布液を除去すると共に、塗布液と相溶する液体を
    基板表面の周辺部にも供給して該部分の塗膜を減少ある
    いは除去することを特徴とするスピンコーティング方法
    。
JP51039690A 1976-04-08 1976-04-08 スピンコ−テイング方法 Expired JPS5819350B2 (ja)

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JP51039690A JPS5819350B2 (ja) 1976-04-08 1976-04-08 スピンコ−テイング方法
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JPS52123172A JPS52123172A (en) 1977-10-17
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