JPS6053675B2 - 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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JPS6053675B2
JPS6053675B2 JP53115368A JP11536878A JPS6053675B2 JP S6053675 B2 JPS6053675 B2 JP S6053675B2 JP 53115368 A JP53115368 A JP 53115368A JP 11536878 A JP11536878 A JP 11536878A JP S6053675 B2 JPS6053675 B2 JP S6053675B2
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    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/136—Coating process making radiation sensitive element

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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し、特に基板の全
面にわたつて均一な厚さに塗布液をコーティングするス
ピンコーティング方法に関する。
従来、半導体装置製造分野では、基板（例えば金属導膜
を有するガラス板から成るフォトマスクブランク、シリ
コンウェーハ−等）の上に有機溶媒を塗布溶媒とするフ
ォトレジストをスピンコーティング方法により塗布する
ことが行なわれてきた。この場合、人手によつてフォト
レジスト塗布液を塗布する方法と自動フォトレジスト塗
布機によつて塗布する方法とが知られている。
人手によつて塗布する場合は、基板を停止したスピンナ
ーのターンテーブルの上に乗せ、人間の手で例えばピペ
ットに塗布液をとり、基板の略中心部に滴下し、次いで
ターンテーブルを回転するのである。
ピペットから塗布液を基板上に滴下すると、塗布液は中
心部にのみ広がる。そこで、ピペットから基板の中心部
に塗布液を供給した後、ターンテーブルを低速で回転し
て遠心力によつて塗布液を基板の全面に広げ、次いで高
速で回転して余分の液をふり飛ばして希望の膜厚を得て
いる。自動塗布機の場合は、ターンテーブルの上方に塗
布液供給用のノズルが配置されており、基板がターンテ
ーブルの上に乗せられると、ノズルから基板の中心部に
一定量の塗布液が供給される。
次いで、低速でターンテーブルが回転されて、塗布液は
基板の全面に広がる。続いて、ターンテーブルが高速で
回転され、希望の厚さの塗膜が得られるのである。基板
のサイズが小さいとき（例えば３〜４インチまで）、及
び／あるいはある種のフオトレジス”ト塗布液を用いる
場合は、上述のような方法で全く問題がない。
ところが、基板サイズが５インチ、６インチと大きくな
ると、また、ある種の塗布液では基板サイズが小さくて
も、上述のような方法では全面にわたつて均一な厚さに
塗布出来な、いことが判明した。例えば、塗布液がゼラ
チンをバインダーとするハロゲン化銀乳剤の場合とか塗
布溶媒がアセトンの如き速乾性の場合は、ノズルから塗
布液を中心部に供給し、次いで低速で回転して全面に塗
布液を拡げ、さらに高速で回転して希望の膜厚を得よう
としても、はじめに塗布液が供給された部分の膜厚（特
に該部分の境界の膜厚）が、その外側のターンテーブル
の回転によつて拡げられた部分の膜厚と明瞭に異なる現
象を生じたのである。
この現象は基板上にハロゲン化銀乳剤を塗布する場合に
特に顕著である。この様に塗布後の膜厚が部分的に異な
つてくると、該異なつた部分の感度や現像速度が違い、
その結果、得られる像の線幅が部分的に異つてくるので
好ましくない。例えば得られた像を用いて半導体装置を
形成した場合に、得られる特性が異なつてくるのである
。以下、これを図面を参照して説明する。
第１図は従来のスピンコーティング方法を示す。基板１
０をターンテーブル（図示せず）の上に乗せ、基板の中
心部上方のノズル１１から塗布液を滴下すると、基板の
中心部１２に塗布液が拡がり境界１３が形成される。次
いでターンテーブルを低速（普通数１００〜１０００ｒ
ｐｍ）で回転すると塗布液は遠心力によつて外方に拡が
り基板の全面を覆う。次に高速（普通２０００〜６００
０ｒｐｍ）で規定の時間だけ回転すると余分の塗布液が
遠心力により除去されて、希望の均一な厚さの塗膜が得
られる。多くのフォトレジスト塗布液はこの方法により
ほぼ均一に塗布できるが、ある種のフォトレジスト塗布
液（例えばアセトンの如き速乾性の溶剤が塗布溶媒の場
合）とか、ゼラチンハロゲン化銀乳剤をこの．方法によ
り塗布しようとすると全面にわたつて均一な厚さに塗布
することができない。例えばゼラチンハロゲン化銀乳剤
を第１図のように供給した後、ターンテーブルを低速で
回転すると、基板上の乳剤は一様に外方に拡がらずに、
第２図に示す！ように、いくつかの放射状の道に沿つて
外方に拡がつてしまうのである。その結果、放射状の道
２０が形成されなかつた部分には全く乳剤が塗布されな
いのである。このような現象が起るのはハロゲ７化銀乳
剤の基板への濡れが悪いためであると・考えられる。多
くのフォトレジスト塗布液は塗布溶媒が有機溶剤であり
、基板への濡れが非常に良いのでこのような現象が起り
にくいと考えられる。フォトレジストでは第２図のよう
な現象が起ることは殆んど経験しないが、しかし、塗布
溶媒が非常に揮発性大であると、第１図の境界１３のマ
ークが塗布後の塗膜に現われることがしばしばである。
本発明者等は以上の欠点をなくするために水平な基板上
に塗布液を供給した後、該基板を鉛直な回転軸を中心に
回転させて該基板上に塗膜を得るスピンコーティング方
法において、あらかじめ基板のほぼ全面にほぼ均一に塗
布液を塗布した後、Ｌ該基板を回転させることを特徴と
するスピンコーティング方法を先に提案した。
（特開昭５３−４９９５５号）かかる方法によれば、基
板を回転させる以前に、基板のほぼ全面にほぼ均一に塗
布液が塗布されるのであり、しかる後該基板を回転させ
て塗膜が形成されるのであるから、いかなる種類の塗布
液を用いても基板の全面にわたつて塗膜の厚さを均一に
することができ、大きな基板へも均一な厚さに塗布でき
るという顕著な効果を奏し、特に塗布液がゼラチンハロ
ゲン化銀乳剤の場合には、基板上に放射状の道に沿つて
乳剤が外方に拡がつてしまうという致命的欠点を生じる
ことなく均一に塗布することができるという著大な効果
を奏するのである。
しかしながら、かかる方法を用いた場合にも今だに問題
は残る。
即ち、基板を回転させる以前に基板のほぼ全面に均一に
塗布液を供給する手段として、パーコーターあるいはギ
ーサー等の塗布装置を用いた場合には、一回の塗布毎に
これらの装置を洗浄しなければならないという欠点があ
る。特にかかる塗布法を自動塗布機に適用しようとする
と、塗布装置の他に洗浄のための装置を付加しなければ
ならず、従つて装置が非常に複雑で高価にならざるを得
ない。又、塗布液を供給する手段として、上記の塗布装
置を用いずに、塗布液供給ノズルの走査のみによつて塗
布液を基板のほぼ全面に供給する場合には、上記の塗布
装置を用いた時に比して極めて多量の塗布液を基板に供
給しなければならないという欠点を有する。そして、基
板上に供給された塗布液の多くはその後の回転によつて
基板からふり飛ばされ、且つふり飛ばされた塗布液は多
くの場合再使用が不可能となるのであるから極めて不経
済となる。本発明者等は、あらかじめ基板のほぼ全面に
ほぼ均一に塗布液を塗布する手段として、基板を低速（
５０〜１５０ｒ′Ｐｍ）で回転しながら塗布液供給ノズ
ルを回転する基板の半径方向に移動させる手段を用いた
ところ、上記の諸欠点のないスピンコーティングが行な
えることを見い出した。
従つて、本発明の目的はいかなる種類の塗布液を用いて
も、基板の全面にわたつて塗膜の厚さが均一になるよう
なスピンコーティング方法を提供することにある。
本発明の他の目的は大きな基板へも均一な厚さに塗布で
きるスピンコーティング方法を提供することにある。
本発明に更に他の目的は自動化に適したスピンコーティ
ング方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は自動化に適し、且つ塗布液の無
駄が少ないスピンコーティング方法を提供することにあ
る。
本発明のこれらの目的は、水平に配置された基板上に塗
布液を供給した後、該基板を鉛直な回転軸を中心に回転
させ、その回転速度を調節することにより該基板上に所
望する膜厚の塗膜を形成させるスピンコーティング方法
において、該基板を５０乃至１５０ｒｐｍの低速で回転
しながら塗布液供給ノズルを回転する基板の半径方向に
移動させて塗布液を供給して基板のほぼ全面にほぼ均一
に塗布した後、該基板を所望する膜厚の塗膜を形成させ
るために回転させることを特徴とするスピンコーティン
グ方法によつて達成される。
以下、第３図及ひ第４図に基いて本発明方法を更に詳細
に説明する。
第３図は、本発明の一具体例を示すものであり、３０は
軸３１を中心に回転し得るターンテーブルを示す。
このターンテーブル３０は例えば図示せぬ吸引機構によ
つて基板１０を吸着保持して基板１０を回転させる。タ
ーンテーブル３０に保持された基板１０はまず低速（５
０〜１５０ｒ′Ｐｍ）で回転される。基板１０が低速て
回転されると、基板１０の回転中心上方に位置するノズ
ル１１から塗布液の供給が開始され始める。
滴下された塗布液は基板１０の回転により遠心力によつ
て基板の周囲に拡がる。一方ノズル１１は回転する基板
１０の半径方向に移動しながら塗布液を供給し続け、第
４図の１「の位置（回転する基板１２の終端）まで移動
して基板のほぼ全面に塗布液を供給するのである。この
様に５０〜１５０ｒ′Ｐｍの低速で回転している基板１
０の中心に塗布液を供給し、且つ回転している基板１０
の半径方向に塗布液を供給しながらノズル１１を移動さ
せることによつて、例えば塗布液としてゼラチンハロゲ
ン化銀乳剤を基板１０上に塗布する場合においても、第
２図に示す如く、いくつかの放射状の道に沿つて外方に
拡がつたり、第１図の境界１３のマークが塗布後の塗膜
に現われることなく、基板１０全面に塗布液を供給する
ことが可能となる。
そして、基板１０に供給された塗布液は基板１０の回転
による遠心力によつて外方に拡げられながら回転する基
板の半径方向に移動するノズル１１から更に塗布液の補
充を受けるのであるから、前記した従来技術における停
止した基板を走査するノズルによつて塗布液を基板のほ
ぼ全面に塗布液を供給する場合に比して、基板上に供給
される塗布液の量は著しく少なくすることができる。本
発明者等の実験によれば、本発明の方法において供給さ
れる塗布液の量は上記の従来技術に比して約１１２の供
給量で基板の全面に塗布液を塗布することができたので
ある。このようにして基板の全面に塗布液が塗布される
のであるがこのままでは所望する膜厚が得られないし、
又基板の全面にわたつて塗布液が十分均一な厚さに存在
していないので、次にターンテーブルを高速に回転して
余分の液を除去すると同時”に塗膜の厚さを全面にわた
つて均一にする。
余分の液を除去すると同時に塗膜の厚さを全面にわたつ
て均一にするために行なわれる基板の回転速度としては
一般的には１，０００〜６，０００ｒ″Ｐｍの回転数が
用いられるが、これらの速度は所望する塗膜の厚さ、塗
布液の粘度及び固型分の量などに従つて変動するのでこ
れらの速度以外の回転速度であつても良い。特に塗布液
がゼラチンハロゲン化銀乳剤である場合にはこの回転速
度は２００〜２，０００ｒ′Ｐｍｌ好ましくは２００〜
１，０００ｒｐｍが用）いられる。必要ならば、これら
の回転を行なつた後、更に高速の回転を短時間行なつて
も良い。基板１０が低速（５０〜１５０ｒｐｍ）て回転
している間に行なわれるノズル１１の移動速度は特に制
限されないが、基板１０に供給された塗布液が遠心力に
よつて基板１０上を同心円状に拡がる速度とほぼ同じか
あるいはそれ以下であることが望ましい。ノズルの移動
速度が余り速くなると基板上に均一に塗布液を塗布する
ことが不可能となる。一方、ノズルの移動速度が遅い場
合には基板上に均一に塗布液を塗布することは可能であ
るが余り遅くなると塗布液が無駄に使われてしまうこと
となる。従つて最も好ましくはノズル１１の移動速度は
基板１０に供給された塗布液が遠心力によつて基板１０
上を同心円状に拡がる速度とほぼ同じかあるいはそれよ
りも少し遅いことが望ましい。又、ノズル１１からの塗
液の供給量は特に制限されない。供給量を多くした場合
には基板上に供給された塗布液が拡がる速度が早くなる
のでノズルの移動速度をこれに伴つて早くすれば良いし
、一方供給量を少なくした場合にはノズルの移動速度を
これに伴つて遅くすれば良いのである。以上の説明にお
いては矩型状の基板にスピンコーティングを行なう方法
について述べたが、基板はこれに限られず例えば丸形の
如き基板上にスピンコーティングを行なうことができる
ことは勿論である。更にノズルの移動方向も基板の回転
中心から縁部に向つて移動する方法について述べたが、
例えばノズルを第４図とは全く逆に基板の周縁（第４図
の１「に示す位置）から基板の回転中心に向つて移動さ
せても良い。かかる場合においては第４図に示す場合に
比して多少塗布液の供給量は多くなるが、本発明の効果
を十分奏し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の方法を示す斜視図、第２図は第１図に示
す方法を用いてゼラチンハロゲン化銀乳剤を塗布した状
態を示す平面図、第３図及ひ第４図は本発明の一実施例
を示す正面図及び平面図である。 １０：基板、１１，１「：ノズル、１２：塗布液、１３
：境界、２０：放射状塗膜、３０：ターンテーブル、３
１：回転軸。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 水平に配置された基板上に塗布液を供給した後、該
    基板を鉛直な回転軸を中心に回転させ、その回転速度を
    調節することにより該基板上に所望する膜厚の塗膜を形
    成させるスピンコーティング方法において、該基板を５
    ０乃至１５０ｒｐｍの低速で回転しながら塗布液供給ノ
    ズルを回転する基板の半径方向に移動させて塗布液を供
    給して基板のほぼ全面にほぼ均一に塗布した後、該基板
    を所望する膜厚の塗膜を形成させるために回転させるこ
    とを特徴とするスピンコーティング方法。
JP53115368A 1978-09-20 1978-09-20 スピンコ−テイング方法 Expired JPS6053675B2 (ja)

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