JPS61235833A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、塗布技術、特に、半導体装置の製造において
、ウェハにフォトレジストを塗布する工程に適用して有
効な技術に関する。

［背景技術］ 半導体装置の製造においては、たとえばシリコンなどか
らなる半導体基板、すなわちウェハに所定の半導体素子
を形成する過程で、通常光蝕刻法が用いられる。

この場合、ウェハに感光剤であるフォトレジスト溶液を
塗布する装置としては、次のようなものが考えられる。

すなわち、ウェハを水平に保持して回転させ、回転され
るウェハの中央部にフォトレジスト溶液を所定量だけ滴
下させ、遠心力によってフォトレジスト溶液をウェハの
全面にわたって分散させることにより、ウェハ表面に所
定の厚さのフォトレジスト膜を形成させるものである。

しかしながら、上記のフォトレジストの塗布においては
、回転されるウェハの中央部と周辺部で雰囲気に対する
相対的な速度が異なるため、粘性を調整するなどの目的
でフォトレジストに含まれる有機溶媒などの揮散速度が
、ウェハの中央部と周辺部で不均一となることは避けら
れない。

すなわち、フォトレジスト中の有機溶媒の揮散速度は、
雰囲気に対する相対的な速度のより大なウェハの周辺部
の方がウェハの中央部よりも大となり、ウェハの周辺部
に塗布されたフォトレジストの粘性がウェハの中央部の
フォトレジストの粘性よりも大となって、ウェハに形成
されるフォトレジストの膜厚が、ウェハの中央部が周辺
部に比較して薄くなりやすい。

この結果、後の、たとえば露光工程において、ウェハに
塗布されたフォトレジストに形成されるパターンの寸法
が、不均一なフォトレジストの膜厚に影響されてウェハ
の各部でばらつきを生じ、製品の歩留り低下の原因とな
るなどの不具合があることを本発明者は見いだした。

なお、ウェハに対するフォトレジストの塗布技術につい
て説明されている文献としては、株式会社工業調査会、
昭和５６年１１月ＩＯ日発行「電子材料Ｊ　１９８１年
別冊、Ｐ９５〜Ｐ１０２がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、均一な塗布膜を得ることが可能な塗布
技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、つぎの通りである。

すなわち、回転台上に着脱自在に固定されて回転される
被塗布物に溶液を滴下することによって塗布を行う塗布
装置において、回転台上に位置される被塗布物の中央部
近傍に排気手段を設けることにより、回転される被塗布
物の中央部における溶液中の溶媒蒸気の揮散速度を制御
し、被塗布物の中央部と周辺部とにおける溶媒蒸気の揮
散速度を均一化することを可能にして、溶媒蒸気の揮散
速度のばらつきに起因して塗布膜厚が不均一となること
を防止したものである。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例である塗布装置の断面図であ
り、第２図は、第１図において線■−■で示される方向
から見た図である。

塗布カップ１の中央部には、スピンチャック２（回転台
）が水平に位置され、このスピンチャック２の上には、
ウェハ３（被塗布物）が、たとえば真空吸着の方法で着
脱自在に固定され、スピンチャック２とともに回転され
るように構成されている。

さらに、スピンチャック２の上に位置されるウェハ３の
上方近傍には、ウェハ３に平行に遮風板４が設けられて
いる。

そして、前記遮風板４を貫通して滴下ノズル５がウェハ
３の中央部上方に突出され、所定量のフォトレジスト（
溶液）が、スピンチャック２に固定されて回転されるウ
ェハ３の中央部に滴下され、遠心力によってウェハ３の
全面に分散される構造とされている。

また、ウェハ３の中央部上方には、遮風板４を貫通する
複数の排気ノズル６　（ｙＦ気気膜段が、滴下ノズル５
の周囲に等間隔で配設され、ウェハ３の中央部の雰囲気
が外部に排出されるように構成されている。

この場合、複数の排気ノズル６は、たとえば真空ポンプ
などからなる排気制御機構（図示せず）に接続され、排
気ノズル６を通じて外部に排出される、ウェハ３の中央
部における雰囲気の量が所定の値に調整されるものであ
る。

このように、スピンチャック２の上に位置されるウェハ
３の中央部上方に排気ノズル６が設けられているため、
回転されつつあるウェハ３にフォトレジストが滴下され
、遠心力によってウェハ３の全面にわたって分散される
際に、排気ノズル６を通じてウェハ３の中央部の雰囲気
を適宜排気することにより、ウェハ３の中央部に塗布さ
れたフォトレジストからの有機溶媒蒸気の揮散速度を高
めることができ、雰囲気に対する相対的な速度の差に起
因して、ウェハ３の周辺部よりも中央部における有機溶
媒蒸気の揮散速度が低下することが防止される。

この結果、ウェハ３に塗布されたフォトレジストからの
有機溶媒蒸気の揮散速度の差、従ってフォトレジストの
粘性の差によってウェハ３の中央部と周辺部におけるフ
ォトレジストの膜厚が不均一になることが防止される。

また、ウェハ３の上方近傍に遮風板４を設けることによ
り、塗布カップ１の底部に設けられたダクト７を通じて
塗布カップ１内の排気が行われる際に、塗布カップ１の
上部開放端から塗布カップ１内に流入される外気がウェ
ハ３の表面に直接衝突してウェハ３の表面に形成される
フォトレジスト膜にしわなどが発生されることが防止さ
れる。

さらに、スピンチャック２は塗布カップｌの底部を貫通
する回転軸８を介してサーボモータ９（駆動部）に接続
され、所定の回転数で回転されるように構成されている
。

前記サーボモータ９は、たとえば数値制御機構（図示せ
ず）などによって制御され、回転数や、所定の回転数に
達するまでの時間などが任意に調゛整可能なものである
。

この場合、回転軸８の全長の一部には、たとえばゴムな
どの比較的熱伝導性の低い物質を介在させることによっ
て回転軸８の軸方向に熱の移動を妨げる断熱継手１０が
設けられ、サーボモータ９の動作時に発生される熱が回
転軸８を通じてスピンチャック２に伝達されることが防
止されるように構成されている。

このように、スピンチャック２が、このスピンチャック
２を回転させるサーボモータ９から熱的に絶縁されるこ
とにより、スピンチャック２の上に位置されるウェハ３
がサーボモータ９の熱に影響されて温度分布が不均一に
なることが防止され、ウェハ３内の不均一な温度分布に
起因してウェハ３に形成されるフォトレジストの膜厚に
ばらつきを生じることが防止される。

また、遮風板４は、この遮風板４を貫通する滴下ノズル
５および複数の排気ノズル６とともに昇降自在に構成さ
れ、塗布カップ１の上部開放端からスピンチャック２上
へのウェハ３の装着および取り出しが自在におこなわれ
る構造とされている。

以下、本実施例の作用について説明する。

始めに、遮風板４は上昇され、塗布カップ１の上部から
ウェハ３がスピンチャック２の上に位置され、真空吸着
の方法で固定される。

次に、遮風板４は降下され、スピンチャック２の上に固
定されるウェハ３の上方近傍の所定位置に停止される。

そして、滴下ノズル５から所定量のフォトレジストがウ
ェハ３の表面に滴下される。

所定時間経過後、塗布カップ１の底部に設けられたダク
ト７を通じて塗布カップ１内の排気が行われるとともに
、ウェハ３が固定されたスピンチャック２は回転軸８を
介してサーボモータ９によって所定の回転数で回転され
、ウェハ３の上に滴下されたフォトレジストは遠心力に
よってウェハ３の全面にわたって分散される。

このとき、ウェハ３の中央部上方に設けられた複数の排
気ノズル６を通じてウェハ３の中央部の雰囲気が所定の
排気流量で外部に排出される。

このように、回転されつつあるウェハ３にフォトレジス
トが滴下され、遠心力によってウェハ３の全面にわたっ
て分散される際に、ウェハ３の中央部上方に設けられた
排気ノズル６を通じてウェハ３の中央部の雰囲気を適宜
排気することにより、ウェハ３の中央部に塗布されたフ
ォトレジストからの有機溶媒蒸気の揮散速度を高めるこ
とができ、雰囲気に対するウェハ３の各部の相対的な速
度の差に影響されることなく、ウェハ３の周辺部および
中央部における有機溶媒蒸気の揮散速度が均一化される
。

この結果、ウェハ３に塗布されたフォトレジストからの
有機溶媒蒸気の揮散速度の差、従ってフォトレジストの
粘性の差によってウェハ３の中央部と周辺部におけるフ
ォトレジストの膜厚が不均一になることが防止され、ウ
ェハ３の表面には、均一な膜厚のフォトレジスト膜が形
成される。

また、ウェハ３の上方近傍に遮風板４が位置されている
ことにより、塗布カップ１の底部に設けられたダクト７
を通じて行われる塗布カップｌ内の排気操作によって、
塗布カップ１の上部開放端から塗布カップ１内に流入さ
れる外気がウェハ３の表面に直接衝突してウェハ３の表
面に形成されるフォトレジスト膜にしわなどが発生され
ることが防止される。

さらに、ウェハ３を固定して回転させるスピンチャック
２は、スピンチャック２にサーボモータ９の回転を伝達
する回転軸８の途中に設けられた断熱継手ｌＯによって
サーボモータ９から熱的に絶縁されており、スピンチャ
ック２の上に位置されるウェハ３がサーボモータ９の動
作時に発生される熱に影響されて温度分布が不均一にな
ることが防止され、ウェハ３内の不均一な温度分布に起
因してウェハ３に形成されるフォトレジストの膜厚にば
らつきを生じることが防止される。

所定の時間経過後、スピンチャック２の回転は停止され
、真空吸着によるウェハ３のスピンチャック２に対する
固定状態が解除されるとともに、遮風板４は上昇され、
フォトレジスト膜が全面にわたって均一に形成されたウ
ェハ３は塗布カップ１の外部に取り出される。

上記の一連の操作を繰り返すことによって、多数のウェ
ハ３に均一なフォトレジスト膜が形成される。

なお、上記の説明では、ウェハ３の中央部に設けられた
排気ノズル６の排気量を、ウェハ３に形成されるフォト
レジストの膜厚が全面にわたって均一になるように制御
する場合について説明したが、それに限らず、たとえば
、試験研究等のために、故意に排気ノズル６からの排気
量を所定の値だけ過大または過小に設定して、ウェハ３
の表面に任意の膜厚分布を有するフォトレジスト膜を形
成するようにすることも可能である。

［効果］ （１）、駆動部によって回転される回転台上に着脱自在
に固定されて回転される被塗布物に溶液を滴下すること
によって塗布を行う塗布装置の、回転台上に位置される
被塗布物の中央部近傍に排気手段が設けられているため
、回転される被塗布物の中′　　　央部における溶液中
の溶媒蒸気の揮散速度を制御することによって、被塗布
物の中央部と周辺部とにおける溶媒蒸気の揮散速度を均
一化することが可能となり、溶媒蒸気の揮散速度のばら
つきに起因して塗布膜厚が不均一となることを防止し、
被塗布物に均一な厚さの塗布膜を得ることができる。

（２）、被塗布物の近傍に、被塗布物に平行な遮風板が
設けられていることにより、被塗布物に対する溶液の塗
布の際に行われる排気操作によって形成される気流が被
塗布物に直接衝突することが防止され、被塗布物の表面
に形成される溶液の膜にしわなどが発生することが防止
される。

（３）０回転台を回転させる駆動部と回転台との間が熱
的に絶縁されていることにより、駆動部の動作時に発生
される熱が回転台に伝達されることが防止され、回転台
上に位置される被塗布物の温度分布が不均一になること
が回避でき、被塗布物における不均一な温度分布に起因
する溶液の塗布膜厚のばらつきの発生が防止される。

（４）、前記＋１１〜（３）の結果、ウェハに均一なフ
ォトレジスト膜が形成され、製品の歩留りが向上される
。

（５）、前記＋１１の結果、被塗布物に形成される溶液
の塗布膜厚の分布を任意に制御でき、塗布技術に関する
試験研究が容易に行える。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、排気ノズルは複数に限らず、一つであっても
よい。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるウェハのフォトレジ
スト塗布技術に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、板状の物品に溶液の均一な
塗布膜を形成することが必要とされる技術に広く適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である塗布装置の断面図、 第２図は第１図において線■−■で示される方向から見
た図である。 ｌ・・・塗布カップ、２・・・スピンチャック（回転台
）、３・・・ウェハ（被塗布物）、４・・・遮風板、５
・・・滴下ノズル、６・・・排気ノズル（排気手段）、
７・・・ダクト、８・・・回転軸、９・・・サーボモー
タ（駆動部）、１０・・・断熱継手。 ↓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動部によって回転される回転台上に着脱自在に固
   定されて回転される被塗布物に溶液を滴下することによ
   って塗布を行う塗布装置であって、回転台上に位置され
   る被塗布物の中央部近傍に排気手段が設けられているこ
   とを特徴とする塗布装置。 ２、前記被塗布物の近傍に、該被塗布物に平行な遮風板
   が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の塗布装置。 ３、前記回転台を回転させる駆動部と回転台との間が熱
   的に絶縁されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の塗布装置。 ４、前記溶液がフォトレジストであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の塗布装置。 ５、前記被塗布物がウェハであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の塗布装置。