JPS63229169A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塗布技術、特に、被塗布物を処理容器内に収
容した状態で塗布材を塗布する技術に関し、例えば、電
子装置の製造において、ウェハ上にレジストを塗布する
のに利用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

電子装置の製造において、ウェハ上にレジストを塗布・
する塗布装置として、処理容器の内部に設けた回転可使
なスピンヘッド上にウェハを載せて保持せしめ、ウェハ
を回転させながらレジスト液をウェハの表面上に供給し
てレジストを塗布するように構成されているものがある
（特公昭５３−３７１８９号公報参照）。

このレジスト塗布袋ｆｉにおいては、高速回転時にレジ
スト液がウェハの周方に飛散した後、処理容器の内周面
に衝突して、はね返ることによりウェハに再付着する危
険がある。

そこで、ウェハの内周面を下向きに傾斜させるとともに
、ウェハの周辺空間に下向きの排気流を形成せしめるこ
とにより、はね返った飛沫がウェハに再付着しないよう
に排出させている。

なお、スピンナ塗布技術を述べである例としては、株式
会社工業調査会発行「電子材料１９８６年１１月号別冊
」昭和６１年１１月１８日発行Ｐ９７〜Ｐ１００．があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなレジスト塗布装置においては、ウェハ上方か
らの気流については何らの配慮もなされずに、排気力に
よって生成される自然気流力１ウェハに接触することに
なるため、ウェハの中央部での接触風量が少なく、周辺
部でのそれが多くなり、その結果、周辺部での塗布材の
溶剤蒸発が促進されることにらり、周辺部の膜厚が厚く
なるという問題点があることが、本発明者によって明ら
かにされた。

本発明の目的は、塗布膜の膜厚分布を中央部から周辺部
にわたって全体的に均一化することができる塗布技術を
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
。

〔問題点を解決するための手段〕

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
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、被塗布物の真上に気流制御用フィルタを配設
するとともに、このフィルタは制御風量がその中央部で
大きく、周辺部で小さくなるように構成したものである
。

〔作用〕

前記した手段によれば、被塗布物に供給される気流はフ
ィルタによって、その流量が中央部で大きく、周辺部で
小さくなるように制御されるため、被塗布物に塗布され
た塗布膜に接触する流量は全体にわたつて略均等化され
ることになる。なぜなら、中央部に供給された風量の大
部分は周辺部を通過して被塗布物の外方へ流れて行くた
め、風量が少ない周辺部が風量が多い中央部の風量によ
り補充されることになるからである。

塗布膜に接触する風量が均等化されることにより、塗布
材中の溶剤蒸発量も全体にわたって均等化されるため、
塗布膜の膜厚分布は全体にわたって均一化されることに
なる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるレジスト塗布装置を示
す縦断面図、第２図は気流制御用フィル７タを示す平面
図、第３図および第４図はその作用を説明するための各
膜厚分布図である。

本実施例において、このレジスト塗布装置は処理容器１
を備えており、この容器ｌは上下面がそれぞれ開口され
た略円筒形状に形成されている。

処理容器１の下側開口には、上面が閉塞された略円筒形
状の底板２が同心円に配設されており、底板２にはサー
ボモータ等のような適当な駆動装置４によって回転され
る回転軸３が、中心線上に配されて挿入されている。処
理容器ｌ内における回転軸３の上端にはスピンヘッド５
が水平回転し得るように配されて固着されており、スピ
ンヘッド５は被塗布物としてのウェハ６を真空吸着によ
って保持し得るように構成されている。底板２の回転軸
３周りには給気ロアが複数、スピンヘッド５の裏面に向
けて気流を供給し得るように開設されており、底板２の
円筒形状部外問と、処理容器１内周との間には円形環帯
中空形状の排気口８が実質的に構成されている。

他方、処理容１１の上側開口部には傾斜面部９が上方す
ぼまりに形成されており、この傾斜面部９の傾斜角度は
後述するようにウェハ６の周縁から飛来したレジスト液
の飛沫がウェハ６の方向へはね返らさないように設定さ
れている。

処理容器ｌの上側開口には略円形リング形状に形成され
たカバーＩＯが同心的に配されて、相対的に上下移動し
得るように設備されている。カバー１０には略円盤形状
の中空体に形成されているフィルタユニット１２が嵌入
されており、フィルタユニット１２には、塗布材として
のレジスト液１７を滴下するための滴下管１６が同心的
に配されて、垂直下向きに挿入されている。このユニッ
ト１２における中空部はバッファ部１３を実質的に形成
するようになっており、その下壁には気流制御用フィル
タ１１が構成されている。

すなわち、ユニット１２の上壁には給気口１４が複数個
、上方空間とバッファ部１３とを連通させるように開設
されており、ユニット１２の下壁には吹出口１５が複数
個、バッファ部１３と下方空間とを連通させるように開
設されている。第２図に示されているように、この気流
制御用フィルタ１１における吹出口１５群は互いに同径
の円形小孔に形成されており、これら小孔群は周辺部に
行くしたがってそのピッチが次第に大きくなって行く同
心円上において、周方向に略等間隔放射状に配されて開
設されている。したがって、吹出口１５群の開口面積は
中央部で大きく、周辺部で小さくなるように設定されて
いる。つまり、吹出口１５群から吹き出される気流の風
量は中央部で大きく、周辺部で小さく制御されることに
なる。

次に作用を説明する。

被塗布物としてのウェハ６はスピンヘッド５上に載せら
れて真空吸着等のような適当な手段により保持された後
、駆動装置４により回転軸３を介して回転される。この
回転が安定したところで、滴下管１６からレジスト液１
７がウェハ６の中心上に滴下されると、レジスト液１７
は遠心力によって放射方向に拡散するため、ウェハ６の
表面には塗布１ｆｆ１８が形成されることになる。

このとき、第１図に実線矢印でそれぞれ示されているよ
うに、ウェハ１の周方においては排気口８の方向に垂直
下向きに流れる気流Ａ１が、ウェハ６の裏面においては
給気ロアから排気口８の方向にウェハ６の裏面に沿うて
径方向外向きに流れる気流Ａ！が、また、ウェハ６の表
面においてはフィルタユニット１２の吹出口１５群から
排気口８の方向にウェハ表面に緩やかに吹きつけられた
後、径方向外向きに流れる気流Ａ３がそれぞれ形成され
ている。

ここで、フィルタユニット１２における吹出口１５群か
らの吹出流は、吹出口１５群にバッファ部１３を通して
気流が供給されているため、吹出口１５群全体において
流速および流圧が全体的に均等化されるとともに、吹出
口１５群が前記したように構成されているため、流量が
中央部で大きく、周辺部で小さくなるように制御されて
吹き出されることになる。その結果、後述するように、
塗布されたレジスト液の乾燥等が全体にわたって均等化
ささるため、ウェハ６上に形成される塗布１１９１８の
膜厚分布は全体にわたって均一化されることになる。

レジスト液１７が滴下されて遠心力によって放射方向に
拡散されると、飛沫１９がウェハ６の外周縁から外方向
に放射状に飛散する。

ところで、処理容器の内周面が垂直面に形成されていた
場合、レジスト液の飛沫はその垂直面ではね返って、そ
の垂直面に対する入射角および気流の方向によっては飛
んで来た元の方向へ戻るため、ウェハ上に再付着するこ
とになる。このようにして飛沫がウェハに再付着すると
、レジスト塗布面が実質的に損傷されることになるため
、リソグラフィー処理が不通正になる。

しかし、本実施例においては、処理容器１の上部に傾斜
面９が形成されていることによりウェハ６から飛んで来
た飛沫１９がウェハ６に戻るようにはね返ることは防止
されるため、飛沫１９のウェハ６への再付着は未然に回
避されることになる。

すなわち、第１図に示されているようにレジスト液の飛
沫１９が傾斜面９に衝突すると、飛沫１９は傾斜角によ
って規定される入射角と反射角との関係によって常に下
向きに反射されるため、飛んで来チ体の方向へ戻ること
はない。

ウェハ６に対するレジスト液の塗布作業が終了すると、
カバー１０が処理容ＳＬに対して相対的に上昇され、処
理容器ｌの上面開口から塗布膜形成済みのウェハ６が取
り出される。

ところで、ウェハの真上に気流制御用フィルタが配設さ
れていない場合、処理容器の上側開口から進入した気流
は、第３図に示されているようにウェハ６の表面に対し
て全体的に等速および等圧の太い束になって吹き当たる
ため、ウェハ６表面に吹き当たる風量は全体にわたって
略均等になる。

ところが、ウェハ表面に吹き当った気流は、第３図に示
されているようにウェハ表面に沿って周辺部へと流れて
行くため、ウェハ表面に接触する風量は周辺部において
大きく、中央部において小さくなる。そして、周辺部に
おける接触風量が大きいと、ウェハにスピンナ塗布され
た塗布膜における溶剤は周辺部において早く蒸発される
ことになるため、この場合における塗布膜の膜圧分布は
第３図に示されているように周辺部で厚く、中央部で薄
くなる。このように膜圧分布が不均一になると、例えば
、レジスト膜の場合、現像時に周辺部の厚い部分におい
て現像残り等のような弊害が発生する。

しかし、本実施例においては、ウェハ６の真上に気流制
御用フィルタ１１が配設されており、このフィルタ１１
がその吹出口１５群からの吹出流の風量を中央部で大き
く、周辺部で小さくなるべく制御するように構成されて
いるため、塗布Ｗｉｔ　１８の膜厚分布は周辺部から中
央部にかけて全体的に略均−化されることになる。

すなわち、第４図に示されているように、気流制御用フ
ィルタ１１に制御されているため、ウェハ６の表面に吹
き当たる風量は中央部で大きく、周辺部で小さくなるが
、ウェハ表面に吹き当たった気流はウェハ表面に沿って
周辺部へと流れて行くため、ウェハ表面に接触する風量
は、吹き当たったｆ＠量が周辺部で小さくなった分だけ
周辺部での増加が抑制されることにより、中央部から周
辺部にかけて全体的に略均等化されることになる。

そして、ウェハ６表面に塗布された塗布膜１８に対する
接触風量が全体的に均等であると、その溶剤の蒸発量も
均等化されるため、塗布１ｉｔ１８の膜厚分布は第４図
に示されているように周辺部から中央部にかけて全体的
に均一になる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）　　被塗布物の真上に気流制御用フィルタを配設
し、このフィルタは気流をその風量が中央部で大きく、
周辺部で小さくなるべく制御するように構成することに
より、被塗布物表面に塗布された塗布膜に対する接触風
量を中央部から周辺部にかけて全体的に均等化させるこ
とができるため、塗布膜の溶剤についての蒸発量を均等
に制御させることにより、塗布膜の膜厚分布を全体にわ
たって均一させることができる。

（２）塗布膜の膜厚分布を全体的に均一化することによ
り、塗布膜の品質および信頼性を高めることができるた
め、レジスト膜においては現像時における現像残り箇所
や現像過多箇所の発生等を防止することができ、リソグ
ラフィー処理全体としての精度を向上させることができ
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、その要旨を過膜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。

例えば、気流制御用フィルタにおける吹出口群の開口面
積を中央部で大きく、周辺部で小さく設定する構成は、
第２図に示されている構造を使用するに限らず、第５図
または第６図に示されている構造等を使用してもよい。

第５図に示されている気流制御用フィルタ１１Ａは、径
の相異する円形の小孔１５Ａが複数個開設されており、
これら小孔１５Ａ群は等ピッチの同心円上において周方
向に略等間隔放射状に配されているとともに、中央部か
ら周辺部にかけてその径が次第に小径になって行くよう
に整列されている。

第６図に示されている気流制御用フィルタ１１Ｂは、同
一内径を有する円形の小孔１５Ｂ群と、略十字形状の窓
孔２０ａが開設されているマスク２０とを備えている。

小孔１５１３は等ピッチの同心円上において周方向に略
等間隔放射状に配されて開設されており、その開口面積
は全体的に均一になるように設定されている。マスク２
０の窓孔２０ａは十字形中央の基端部で大きく開口し、
十字形の先端部で細く開口するように形成されている。

したがって、マスク２０により小孔１５Ｂ群が被覆され
ると、窓孔２０ａによって開放される小孔１５Ｂ群の開
口面積は中央部で大きく、周辺部で小さくなる。

また、気流制御用フィルタにおける制御風量を中央部で
大きく、周辺部で小さくなるように構成する手段として
は、吹出口群の開口面積を中央部で大きく、周辺部で小
さく設定して成る構成を使用するに限らず、吹出流速が
中央部で早く、周辺部で遅くなるように制御する構成、
または、吹出時間が中央部で長く、周辺部で短くなるよ
うに制御する構成等を使用してもよい、吹出時間の制御
は断続的に実行して総計により相異させるように構成し
てもよい。

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上にレジスト
を塗布する装置に通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、マスクにレジストを塗布
する場合等にも適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。

被塗布物の真上に気流制御用フィルタを配設し、このフ
ィルタは気流をその風量が中央部で大きく、周辺部で小
さくなるべく制御するように構成することにより、被塗
布物表面に塗布された塗布膜に対する接触風量を中央部
から周辺部にかけて全体的に均等化させることができる
ため、塗布膜の溶剤についての蒸発量を均等に制御させ
ることにより、塗布膜の膜厚分布を全体にわたって均一
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるレジスト塗布装置を示
す縦断面図、 第２図は気流制御用フィルタを示す平面図、第３図およ
び第４ｒＩ！Ｊはその作用を説明するため形例を示す各
平面図である。 １・・・処理容器、２・・・底板、３川回転軸、４・・
・駆動装置、５・・・スピンヘッド、６・・・ウェハ（
被塗布物）、７．１４・・・給気口、８・・・排気口、
９・・・傾斜面、１０・・・カバー、１１、ＩＩＡ、Ｉ
ＩＢ・・・気流制御用フィルタ、１２・・・フィルタユ
ニット、１３・・・バッファ部、１５．１５Ａ、１５Ｂ
・・・吹出口（小孔）、１Ｇ・・・滴下管、１７・・・
レジスト液（塗布液）、１８・・・塗布膜、１９・・・
飛沫、２０・・・マスク、２０ａ・・・窓孔。 第　　１　　図 第　　３　　　図 第　　５　　図 第　　４　　図 第　　６　　図 ２必シ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被塗布物の真上に気流制御用フィルタが配設されて
   おり、このフィルタは制御風量がその中央部で大きく、
   周辺部で小さくなるように構成されていることを特徴と
   する塗布装置。 ２、気流制御用フィルタは、吹出口の開口面積が中央部
   で大きく、周辺部で小さくなるように構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の塗布装置。 ３、気流制御用フィルタは、流速が中央部で早く周辺部
   で小さくなるように構成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、気流制御用フィルタは、吹出時間が中央部で長く、
   周辺部で短くなるように構成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。