JPS63283131A - 半導体用回転塗布機 - 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〕 本発明は半導体回転塗布機に係り、特に回転するウェハ
上にレジスト膜を均一に形成するのに好適な半導体用回
転塗布機に関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体用回転塗布機を第５図に示す０図において
、ウェハ１はモータ２に連結された吸着部３に吸着・固
定されており、モータ２により回転するようになってい
る。４はモータ２と吸着部３を接続する回転軸である。

ウェハ１の中心部上方にはウェハ１上にレジスト液を滴
下するノズル５が配設され、ノズル５の他端は配管６を
介して図示していないレジスト液供給源に接続されてい
る。ウェハ１は天板７、外側板８および底板９からなる
容器１０内に収納され、天板７の中央には容器１０内に
空気を取入れる空気取入口１１が穿設されている。容器
１０の周縁下部には外側板８の下部と底板９の外周に固
着された内側板１２で形成された排出部１３が設けられ
ている。排出部１３はその下部に連結された配管１４を
介してポンプ１５に接続されている。したがって、ポン
プ１５が駆動されると、容器１０内の空間部１６には、
ポンプ１５の作用により空気流Ａが形成されるようにな
っている。

以上のように構成された半導体用回転塗布機においては
、ウェハ１が一定の角速度で回転すると、表面に沿って
中心から外向きの空気流Ｂを生じ、その流量Ｑは次式で
与えられる。

Ｑ’！２　Ｘ　Ｏ，８８５ｙｃ　Ｒ２ｆｉここで　　Ｒ
：ウェハの半径 ω：ウェハの回転角速度 シ：空気の動粘性係数 上式で２を乗じているのは、ウェハ１の上面と下面につ
いて考えているからである。また、このような空気流Ｂ
は、ウェハ１のごく近傍で、ウェハ１面よりおよそ０５
［Ｚ；のオーダの距離（回転数３０００ｒｐｍで約０．
２ｍ）に形成される。この空気流Ｂの形成される領域を
境界層と呼ぶ。

そして、ノズル５からウェハ１上に滴下されたレジスト
液ａは、ウェハ１の回転により遠心力を受けて広がり、
ウェハ１上にレジスト膜を形成する。なお、このレジス
ト膜形成の際には、その゛膜厚はウェハ１の両面に形成
される境界層を流れる空気の流量Ｑの大きさに左右され
る。またウェハ１上でレジスト膜とならなかった余分の
レジスト液ａは、ウェハ１の外周よりレジスト飛沫すと
なって飛散し、外側面８に衝突し、その近傍で細かいミ
ストＣを生じる。このミストＣは空間１６内を浮遊して
いるので、ウェハ１上に飛来し、ウェハ１に付着し易い
。従来はこのミストＣがウェハ１に付着するのを防ぐた
め、空間部１６の空気流Ａを十分に大きくし、この空気
流ＡによりミストＣを排気部１３に導くようにしていた
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、ウェハ１上にレジスト膜を形成する場合、次
の２つの点が重要である。すなわち、１つはレジスト膜
の膜厚を均一にすること、もう１つはウェハ１より脱離
した飛沫すがウェハ１に付着しないようにすることの２
点である１以上のことは、近年半導体の集積度の向上に
伴って半導体のパターンが微細化されてきたために、そ
の重要性は益々高まってきている。

しかしながら、前述したように、ミストＣを排出するた
めに空気流Ａを大きくすると、第６図に示すように、当
該空気流Ａは、ウェハ１の周縁部においてその垂直成分
が大きくなってくる。このためにウェハ１の周縁部では
、ウェハ１自身の回転による空気流Ｂの境界層の厚さが
薄くなってしまう。レジスト液はレジスト膜を形成する
固形成分を溶剤に溶かしたものであるから、回転車布の
過程においては、レジスト液中の溶剤は蒸発して、レジ
スト液の粘性は次第に大きくなる。また、溶剤の蒸発量
は空気流Ｂの境界層の厚さに依存し。

当該境界層が薄い程、その蒸発量は大きい。したがって
、ウェハの周縁部では、レジスト液の溶剤の蒸発量が、
他の部分に比べて大きくなり、それだけ周縁部ではレジ
スト膜の膜厚が厚くなり過ぎてしまうという問題があっ
た。この実験結果を第６図に示す。図は蒸気圧１．５ｍ
Ｈｇ、溶剤蒸気の空気内拡散係数０．０７ａＩｆ／ｓの
溶剤を用いて、６インチウェハを４５００ｒｐ＋ｍで回
転させた場合のレジスト膜（乾燥後）の膜厚と溶剤蒸発
フラッグス速度の関係を示したものである。この図から
もウェハの周縁部でレジスト膜の膜厚が厚くなっている
ことが分かる。

本発明の目的は、ウェハ面近傍の空気流を、ウェハが回
転することにより生じるものだけとし、その空気流境界
層を乱さず、かつウェハ周縁より飛散したレジスト飛沫
をウェハに戻さないようにした半導体用回転塗布機を提
供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の半導体用回転塗布
機は、被塗布液が塗布されるウェハを水平に回転させる
回転駆動部と、前記ウェハの上方に設けられ、回転中の
ウェハ上に前記被塗布液を滴下する被塗布液供給部と、
前記ウェハの周縁部から飛散する前記被塗布液を回収さ
せるポンプとを備えた半導体用回転塗布機において、前
記容器を内側板と外側板とからなる環状の円筒体で形成
するとともに、該円筒体を前記ウェハの外側近傍に配設
し、前記内側板に前記ウェハの周縁部に対向してスリッ
トを形成し、かつ該スリットの下側近傍に前記内側板か
ら前記外側板に向って水平に突出した流れ制御板を設け
たものである。

〔作用〕

上記構成によれば、回転しているウェハ上に被塗布液が
滴下されると、被塗布液は遠心力を受けてウェハ上に広
がり、レジスト膜を形成する。この時、ウェハ近傍の空
気の流れは、ウェハの回転によって生じるものだけであ
るから、その境界層の厚みは均一となる。しかも、スリ
ットの下側近傍には流れ制御板が配置されているので、
スリットを通る空気流をウェハ面に平行にすることがで
き、ウェハ周縁部の境界層は乱れることがなく、ウェハ
全面に均一なレジスト膜が形成される。

また、余分の被塗布液はウェハ周縁部より離脱し、スリ
ットを介して容器内に飛び込み、その一部は外側板の内
面に衝突してミストとなるが、スリットが狭く形成され
ているため、このミストがウェハ上に戻るようなことは
防止され、ウェハ上に均一に形成されたレジスト膜にミ
ストが付着することはない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお
、従来の技術と同一の箇所には同一符号を記す。

本発明に係る半導体用回転塗布機を第１図乃至第３図に
示す０図において、ウェハ１はモータ２の回転軸４に取
付けられた吸着部３に固定され、モータ２により水平に
回転するようになっている。

ウェハ１の上方には配管６に接続されたノズル５が配置
され、ウェハ１上にはノズル５から例えば被塗布液とし
てレジスト液ａが滴下される。ウェハ１の周縁部外側に
は環状の円筒体で形成された容器２０が配置されている
。容器２ｏは、ウェハ１周縁部を取囲む内側板２１と、
該内側板２１に対向してその外側に配設された外側板２
２と、前記内・外側板２１．２２の上部に設けられた天
板２３と、天板２３と外側板２２との間に傾斜して設け
られた斜板２４と、天板２３の内周側に固着された上部
内側板２５とから構成されている。また、天板２３には
孔２６が穿設され、上部内側板２５と内側板２１との間
にはウェハ１の周縁部に対向したスリット２７が設けら
れている。スリット２７の下側近傍には内側板２１から
外側板２２に向って水平に突出した流れ制御板２８が設
けられている。容器２０の下部には配管１４が連結され
、配管１４の他端はポンプ１５に接続されている。

スリット２７近傍の詳細を第３図に示す０本実施例では
、上部内側板２５の下端部とウェハ１上面との乗置距離
ｈ工はＩＩとし、また内側板２１の上端部とウェハ１上
面との垂直距離ｈ２も１ｍとしている。さらに、内側板
２１とウェハ１周縁部との水平距離Ｑを設けているが、
これは回転塗布においては、ウェハ１の周縁部でウェハ
１の上面から下面に至るレジスト溜りが生じることが多
く、このレジスト溜りによって内側板２１の上端部を汚
染することを防ぐためである。本実施例では上記水平距
離Ｑを５１としている。

なお、本実施例では、モータ２、吸着部３および回転軸
４は回転駆動部を、ノズル５および配管６は被塗布液供
給部を構成している。

次に本実施例の作用について説明する。

ウェハ１をモータ２により一定速で回転させ、ウェハ１
の中央部にノズル５よりレジスト液を滴下すると、レジ
スト液は遠心力を受け、ウェハ１の周縁部に向って広が
り、ウェハ１上にレジスト膜が形成される。ウェハ１の
回転と同時にポンプ１５を作動させると、天板２３の孔
２６とスリット２７を介して容器２０内に外気が導入さ
れ、容器２０内には空気流Ｃが形成される。

そして、ウェハ１の周縁部から飛散するレジスト飛沫す
はスリット２７を通過して容器２ｏ内に入り、斜板２４
に衝突してミストＣとなる。容器２０内には空気流Ｃが
形成されているので、ミストＣはその空気流Ｃにより下
方向に流出する。斜板２４に衝突しなかった微小な飛沫
も、やはり空気流Ｃにより下方向に流出する。また、前
述したように、スリット２７の幅（ｈ工に相当）は充分
に小さく形成され、しかもウェハ１が回転することによ
り生じる空気流Ｂがスリット２７に流入するため、容器
２０内に浮遊するミストＣがスリット２を介してウェハ
１上に逆流することは防止できる。

また、流れ制御板２８により、スリット２７を介して容
器２０内に流入される空気は、図で横向きに整流され、
流れ制御板２８に垂直な成分を持たなくなるので、ウェ
ハ１の周縁部の境界層は乱れることがない、このために
、ウェハ１上の境界層は一様となり、ウェハ１に均一な
レジスト膜を形成することが可能となる。

第４図は本発明の他の実施例を示している１本実施例が
前述したものと違うところは、ウェハ１の下面側に孔３
１が穿設された整一板３２を設けたことである。ウェハ
１の下面では、ウェハ１の回転により生じる空気流Ｂが
、装置下部の構造によって乱され易い、このためにスリ
ット２７近傍の流れも乱れてしまうことがあり、これを
防ぐために整流板３１が取付けられている。

なお、本発明はレジスト膜を形成する場合だけでなく、
溶剤に溶かされた固形成分を遠心力を利用して塗布する
装置に応用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ウェハの周縁部
外側に設けられた環状円筒体の容器の内側面にスリット
を設け、このスリットの下側近傍に水平な流れ制御板を
配置したので、ウェハ上面の一様な境界層が確保され、
ウェハに均一なレジスト膜を形成することができるとと
もに、レジスト飛沫によるウェハの汚染を防止すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体用回転塗布機の概略構成図
、第２図は第１図の要部断面図、第３図は第２図のｍ部
の詳細図；第４図は他の実施例の要部断面図、第５図は
従来の半導体用回転塗布機の概略構成図、第６図は第５
図のｍ部の詳細図、第７図は従来の半導体用回転塗布機
による溶剤フラックス分布およびレジスト膜の膜厚分布
を示す線図である。 １・・・ウェハ、　　　　　　２・・・モータ、５・・
・ノズル、　　　　　　１５・・・ポンプ、２０・・・
容器、　　　　　　２１・・・内側板。 ２２・・・外側板、　　　　　２３・・・天板、２４・
・・斜板、　　　　　　２５・・・上部内側板、２７・
・・スリット、　　　　２８・・・流れ制御板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被塗布液が塗布されるウェハを水平に回転させる回転駆
   動部と、前記ウェハの上方に設けられ、回転中のウェハ
   上に前記被塗布液を滴下する被塗布液供給部と、前記ウ
   ェハの周縁部から飛散する前記被塗布液を回収する容器
   と、該容器に接続され、容器内に空気を流通させるポン
   プとを備えた半導体用回転塗布機において、前記容器を
   内側板と外側板とからなる環状の円筒体で形成するとと
   もに、該円筒体を前記ウェハの外側近傍に配置し、前記
   内側板に前記ウェハの周縁部に対向してスリットを形成
   し、かつ該スリットの下側近傍に前記内側板から前記外
   側板に向って水平に突出した流れ制御板を設けたことを
   特徴とする半導体用回転塗布機。