WO2008041625A1 - Appareil de revêtement en film - Google Patents

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coated
coating
coating film
gas
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Tadahiro Ohmi
Ryoichi Ohkura
Osamu Nakamura
Takaaki Matsuoka
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National University Corporation Tohoku University
Tokyo Electron Limited
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    • GPHYSICS
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Definitions

  • the present invention relates to a coating film coating apparatus for coating an organic film or the like on a precision substrate such as a semiconductor substrate, a liquid crystal glass substrate, or a magnetic disk.
  • a conventional coating film coating apparatus includes a table 52 for holding a substrate 51 to be coated, a rotating mechanism 53 for rotating the table 52, and a coating surface of the substrate 51 to be coated.
  • the resist nozzle 54 for supplying the resist solution to the substrate, the cylindrical first cup 55 provided so as to surround the substrate 51, and the first force cup 55 are provided to be positioned below the substrate 51 to be coated.
  • the substrate to be coated 51 is held on the table 52.
  • the table 52 is, for example, a vacuum chuck, and holds the substrate 51 to be processed by suction.
  • the vacuum chuck is evacuated through the rotating mechanism 53 as indicated by the downward arrow.
  • a resist solution is supplied to the center of the surface of the substrate 51 to be coated from the resist nozzle 54 as indicated by a downward arrow, and the table 52 is rotated by a rotating mechanism.
  • the substrate 51 to be coated rotates, and the resist solution supplied to the surface spreads toward the edge (periphery direction) of the substrate 51 to be coated by centrifugal force, and covers the entire surface of the substrate 51 to be coated. Become a film.
  • the resist film formed as described above tends to be thicker around the edge.
  • an edge cleaning solution or the like is supplied to remove a part of the resist film so as to have a predetermined thickness.
  • the resist that has sneak around the back surface of the substrate 51 to be coated is removed by ejecting a solvent in a direction indicated by an arrow pointing upward obliquely from the cleaning nozzle 58.
  • a resist film is formed on the surface of the substrate 51 to be coated using a conventional coating film coating apparatus.
  • the film thickness distribution of the formed resist film is not uniform.
  • the conventional coating film coating apparatus has a problem that the back surface must be cleaned because the resist solution spreads to the back surface of the substrate to be coated.
  • the conventional coating and coating apparatus has a problem that if the wafer is rotated at a high speed, fluttering occurs in the outer periphery of the wafer, and the wafer cannot be increased in diameter.
  • the conventional coating film coating apparatus has a problem that pulsation occurs in the resist when the resist is applied.
  • the conventional coating film coating apparatus has a problem that the formed resist film may be etched by the etching process after exposure. This The problem can be solved to some extent by increasing the film thickness. However, increasing the film thickness adversely affects the depth of focus during exposure, causing another problem that makes miniaturization difficult.
  • the present invention provides a coating film coating apparatus that can achieve both simplification of the process and uniform thickness distribution of the resist film, and can cope with an increase in the wafer diameter. With the goal.
  • the coating film coating apparatus is a means for uniformly supplying a portion force gas facing the non-application surface of the substrate to be coated, and rotates while holding the substrate to be coated in a horizontal state.
  • Any one of means for supplying a gas to the rotation holding mechanism that enables this and gas supply means for controlling the atmosphere of the coating liquid spraying mechanism that sprays the coating liquid toward the coated surface of the substrate to be coated It comprises at least one means.
  • the coating film coding apparatus includes a rotation holding mechanism that holds and rotates the substrate to be coated in a horizontal state, and the rotation holding mechanism directly or indirectly holds the substrate to be coated. And a gas supply means having a gas discharge hole for supplying gas to the back surface of the substrate to be coated.
  • the coating film coating apparatus according to the third configuration of the present invention is the coating film coating apparatus according to the second configuration, wherein the table directly contacts the substrate to be coated with a part of the back surface thereof. It has a chuck to hold.
  • the coating film coating apparatus according to the fourth configuration of the present invention is different from the coating film coating apparatus according to the third configuration, and the chuck is a vacuum chuck or an electrostatic chuck.
  • the coating film coating apparatus according to the fifth configuration of the present invention is the coating film coating apparatus according to the second configuration, wherein the table is non-contacting at least a part of the back surface of the substrate to be coated. It has a Bernoulli chuck for holding it.
  • the coating film coating apparatus has a rotation holding mechanism that holds and rotates the substrate to be coated in a horizontal state, and the rotation holding mechanism indirectly holds the substrate to be coated.
  • a gas discharge hole for supplying gas between the substrate to be coated and the table, and the gas supplied from the gas discharge hole It is characterized by discharging from the outer periphery of the substrate to be coated at a flow rate that is faster than the flow velocity of the gas in a portion other than the outer periphery of the back surface of the substrate to be coated.
  • a coating film coating apparatus is the coating film coating apparatus according to any one of the second to sixth configurations, wherein the gas discharge hole is disposed upstream of the gas.
  • the ejection passage is smaller in diameter than the passage.
  • the coating film coating apparatus according to the eighth configuration of the present invention is the coating film coating apparatus according to any of the fifth and sixth configurations, wherein the table clamps the substrate to be coated at an outer peripheral portion. It is characterized by having a plurality of pins.
  • the coating film coating apparatus according to the ninth configuration of the present invention is the coating film coating apparatus according to any of the fifth and sixth configurations, wherein the clamp pin causes the table to rotate the substrate to be coated.
  • the upper surface of the substrate to be coated is the same as or higher than the coating surface of the substrate to be coated.
  • the present invention by using the gas flow, it is possible to prevent the resist solution from entering the back surface and to make the film thickness distribution uniform. This eliminates the need for a backside cleaning process and a film thickness uniformity process by EBR.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a coating film coating apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a main part of a coating film coating apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A In order to explain the loading / unloading state of the coating film coating apparatus of FIG. FIG.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining a state when a resist is applied by the coating film coating apparatus of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a coating film coating apparatus according to a third embodiment of the present invention. 5] A schematic configuration diagram of a main part of a conventional coating film coating apparatus.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a coating film coating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a coating film coating apparatus 10 in FIG. 1 includes a table 12 that holds a substrate 11 to be coated, a rotation mechanism 13 that rotationally drives the table 12, a resist nozzle 14 that supplies a resist solution to the surface of the substrate 11 to be coated, A cylindrical first cup 15 provided so as to surround the substrate 11 to be coated, a second cup 16 provided so as to be positioned below the substrate 11 inside the first cup 15, and on the back surface of the substrate 11 to be coated It has a gas supply nozzle for ejecting gas toward it, for example, a sonic nozzle 17 and a casing (not shown) for housing these.
  • the substrate 11 to be coated is a precision substrate such as a semiconductor substrate, a liquid crystal glass substrate, or a magnetic disk.
  • the table 12 is a vacuum chuck or an electrostatic chuck, and holds the substrate 11 to be coated in direct contact. In the case of a vacuum chuck, exhaust is performed by rotating the rotating mechanism 13 as indicated by the downward arrow. Done through.
  • the rotation mechanism 13 and the table 12 constitute a rotation holding mechanism.
  • the rotation mechanism 13 moves the table 12 up and down in order to load / unload the substrate 11 to be coated, and also rotates the substrate 11 held on the table 12 around its central axis as a rotation axis.
  • the table 12 is driven to rotate.
  • the resist nozzle 14 supplies a resist solution as indicated by a downward arrow at the center of the surface of the substrate to be coated (the surface to be coated).
  • the first cup 15 collects the resist solution that is supplied to the surface of the substrate 11 to be coated and scatters around as the substrate 11 to be coated rotates.
  • the second cup 16 is a flow of a gas (an inert gas such as N) supplied from below the substrate to be coated.
  • a gas an inert gas such as N
  • the sonic nozzle 17 has a gas discharge hole having a smaller discharge passage than the upstream passage to which gas is supplied, and is directed to the back surface (non-application surface) of the substrate to be coated 11 as indicated by an upward arrow.
  • a gas with a constant flow rate is ejected with high accuracy.
  • the table 12 is raised by the rotating mechanism 13 to hold the substrate 11 to be coated on the table 12.
  • the rotating mechanism 13 lowers the table 12 to the processing position, and the resist solution is supplied from the resist nozzle 14 to the center of the surface of the substrate 11 to be coated held on the table 12.
  • the table 12 is rotated by the rotating mechanism 13 and gas is ejected from the sonic nozzle 17.
  • the resist liquid supplied to the surface of the substrate to be coated 11 spreads to the edge portion of the substrate to be coated 11.
  • the gas ejected from the sonic nozzle 17 strikes the back surface of the substrate 11 to be coated and then travels toward the edge (outer peripheral side) along the back surface of the substrate 11 to be coated.
  • the upper edge portion of the second cup 16 is close to the back surface side of the edge portion of the substrate 11 to be coated, and the gas flow path is narrowed.
  • the edge portion of the substrate 11 to be coated is held (indirectly) by Bernoulli's law. That is, a Berne Ichuck is provided at the edge portion.
  • a Berne Ichuck is provided at the edge portion.
  • coated The flutter of the substrate 11 can be suppressed and high-speed rotation is possible.
  • the synergistic effect of high-speed rotation and gas flow improves the resist film thickness distribution and prevents the resist from wrapping around the back surface.
  • the EBR process and the back surface cleaning process which were conventionally required, are no longer necessary, and the EBR device and the back surface cleaning nozzle are not required.
  • the rotation since the rotation is given by the central chuck having a small inertia moment, it can be rotated at a high speed of 6000 to 7000 rpm in a short time (for example, 1 second).
  • the accompanying fluttering at the outer periphery can be suppressed with a Bernoulli chuck.
  • a coating film coating apparatus 20 in FIG. 2 includes a table 22 that holds a substrate to be coated 21, a rotation mechanism 23 that rotationally drives the table 22, a resist nozzle 24 that supplies a resist solution to the surface of the substrate to be coated 21, A cylindrical cup 25 is provided so as to surround the substrate 21 to be coated, and a casing (not shown) for storing these cups.
  • the table 22 includes a disk-shaped main table 221, a gas supply nozzle provided at the center thereof, for example, a sonic nozzle 222, and a ring-shaped protrusion 223 provided on the upper peripheral edge of the main table 221. And a plurality of clamp pins 224 provided on the outer peripheral side of the ring-shaped protrusion 223. As will be described later, the table 22 holds the substrate 21 to be coated without contacting the back surface thereof. Gas is supplied to the sonic nozzle 222 through the rotating mechanism 23 as indicated by an upward arrow.
  • the rotation mechanism 23 constitutes a rotation holding mechanism together with the table 22.
  • the rotation mechanism 23 moves the sonic nozzle 222 up and down in order to load / unload the substrate to be coated 21, and to rotate the substrate to be coated 21 held by the pin 224 around its central axis as a rotation axis.
  • Table 22 is driven to rotate.
  • the resist nozzle 24 supplies a resist solution to the center of the surface of the substrate to be coated 21 as indicated by a downward arrow.
  • the cup 25 is supplied to the surface of the substrate to be coated 21, and collects the resist solution that scatters to the surroundings as the substrate to be coated 21 rotates.
  • FIG. 3A a (partial) enlarged view of the Berne Ichuck parts 31 and 32 is shown.
  • the sonic nozzle 222 is raised by the rotation mechanism 23, and the substrate 21 to be coated is positioned above the sonic nozzle 222.
  • the gas discharge holes of the sonic nozzle 222 are regularly arranged and formed with a plurality of gas discharge holes having a discharge passage smaller in diameter than the upstream passage.
  • the sonic nozzle 222 has a constant flow of gas (N) as shown by the upward arrow in the enlarged view.
  • the gas ejected from the sonic nozzle 222 collides with the back surface of the substrate to be coated 21 and flows toward the edge of the substrate to be coated 21 along the back surface as shown by the right-pointing arrow in the enlarged view.
  • the flow rate of the gas ejected from the gas ejection holes is appropriately set based on the weight of the substrate 21 to be coated, the gas ejected from the plurality of gas ejection holes merges at the peripheral edge of the sonic nozzle 222.
  • the flow rate is increased (for example, flow rate of about 5 m / sec), and the substrate to be coated 21 can be fixed (adsorbed and held) in a non-contact manner according to Bernoulli's law. That is, the sonic nose 222 functions as the Berne Ichach 31.
  • the sonic nozzle 222 is lowered by the rotating mechanism 23 so that the upper surface of the sonic nozzle 222 and the upper surface of the main table 221 coincide with each other as shown in FIG. 3B.
  • the crank pin 224 contacts the outer peripheral surface of the substrate to be coated 21 and guides the substrate to be coated 21.
  • the gas ejected from the sonic nozzle 222 forms a space between the substrate 21 to be coated and the main table 221 on the outside of the substrate to be coated 21 as indicated by a right-pointing arrow in the enlarged view. It flows toward the lap.
  • the gas flow path formed by the substrate to be coated 21 and the main table 221 is narrowed by a ring-shaped protrusion 223 formed on the upper surface of the main table 221, where the gas flow rate is increased (for example, a flow rate of about 7 m / sec).
  • the gas is discharged from the outer peripheral portion of the substrate to be coated 21 at a flow rate faster than the flow rate of the other portions.
  • the coated substrate 21 is fixed (adsorbed and held) to the main table 221 in a non-contact manner at least on the back surface of the coated substrate 21 according to Bernoulli's law.
  • the outer peripheral portion of the table 221 functions as the Berne Ichuck 32.
  • a resist solution is supplied from the resist nozzle 24 to the center of the surface of the substrate to be coated 21, and the table 221 is rotated by the rotating mechanism 23 to rotate the substrate to be coated 21.
  • the resist solution supplied to the surface of the substrate to be coated 21 spreads to the edge portion of the substrate to be coated 21 to form a resist film.
  • the coating film coating apparatus As described above, also in the coating film coating apparatus according to the present embodiment, it is possible to suppress the fluttering of the substrate 21 to be coated, so that the resist film thickness distribution is caused by the synergistic effect of high-speed rotation and gas flow. As a result, the resist does not wrap around the back surface. This eliminates the need for the EBR process and backside cleaning process that were previously required, and eliminates the need for an EBR gun and backside cleaning nozzle.
  • the coating film coating apparatus 40 in FIG. 4 supplies a resist solution to the resist nozzle by a table (not shown) that holds the substrate 41 to be coated, a casing 42 that accommodates a resist nozzle that supplies the resist solution, and the like. , A deaeration film 44 for removing oxygen contained in the resist solution, a resist supply pipe 45 for connecting them, a gas supply unit 46 for introducing gas into the casing 42, and the casing 42 And a gas exhaust unit 47 for exhausting the gas.
  • a material having a low permeation gas coefficient is used for the resist supply pipe 45, and a degassing film 44 is provided in front of the pump 43, so that oxygen and moisture contained in the resist solution are removed. I have to.
  • the atmosphere in the casing 42 is controlled by exhausting while introducing a gas from which oxygen and moisture have been removed into the casing 42, for example, N. That is
  • the atmosphere for forming the resist film on the surface of the substrate 41 is set to a state where oxygen and moisture are extremely low. That is, the gas supply unit 46 for introducing gas into the casing 42 has a function of controlling the spraying atmosphere of the coating liquid.
  • the gas supply unit 46 for introducing gas into the casing 42 has a function of controlling the spraying atmosphere of the coating liquid.
  • the 1S coating film described when the coating film is a resist film may be a polyimide film or an interlayer insulating film formed of SOG or SOD material. Good.

Description

明 細 書
塗布膜コーティング装置
技術分野
[0001] 本発明は、半導体基板、液晶ガラス基板、あるいは磁気ディスクなどの精密基板に 有機被膜などを塗布するための塗布膜コーティング装置に関する。
背景技術
[0002] 半導体デバイス、液晶ディスプレイ、磁気ディスクなどの製造にお!/、て、回路パター ンを形成するために露光技術が用いられている。露光工程に必須であるレジスト材 料の塗布を精密基板に均一に、かつ可能な限り薄くすることは、精密基板素子の微 細化、半導体をはじめとしたデバイス製造の高品質化、高歩留化を実現するために 不可欠で重要な因子である。したがって、従来から露光工程においてレジスト材料の 塗布を精密基板に均一に、かつ可能な限り薄くするため、コーティング装置の改良が 行われてきた。
[0003] また、半導体をはじめとした各デバイスの高集積化、高精度化にともない、問題とな る汚染因子も一層厳しくなつてきており、重金属汚染はもとより、環境からのパーティ クル汚染、製造装置からの汚染も問題となり、これらを改善することが必要となってい
[0004] そして、露光工程後のエッチング工程時に、レジスト中に含まれる水分や酸素など の不純物が、レジスト材料にダメージを与えてしまうため、上述のレジスト材料の塗布 を精密基板に均一に、かつ可能な限り薄くするためには、レジスト塗布時に水分や酸 素などの原子'分子レベルの汚染防止が求められている。
[0005] 従来の塗布膜コーティング装置は、図 5に示すように、被塗布基板 51を保持するた めのテーブル 52、テーブル 52を回転駆動する回転機構 53、被塗布基板 51の被塗 布面にレジスト液を供給するレジストノズル 54、被塗布基板 51を囲うように設けられ た円筒形の第 1カップ 55、第 1力ップ 55の内側で被塗布基板 51の下方に位置する よう設けられた第 2カップ 56、 EBR装置 57、洗浄ノズル 58、及びこれらを収納するケ 一シング(図示せず)を有している。 [0006] 図 5の装置を用いて被塗布基板 51表面にレジスト液を塗布するには、まず、被塗 布基板 51をテーブル 52に保持させる。テーブル 52は、例えば真空チャックであって 、被処理基板 51を吸着保持する。真空チャックの排気は、下向き矢印で示すように 回転機構 53を通して行われる。
[0007] 次に、被塗布基板 51の表面中心にレジストノズル 54より下向き矢印で示すようにレ ジスト液を供給し、回転機構によりテーブル 52を回転させる。これにより被塗布基板 5 1が回転し、その表面に供給されたレジスト液は、遠心力により被塗布基板 51のエツ ジ (外周方向)へ向かって拡がり、被塗布基板 51の表面全体を覆うレジスト膜となる。
[0008] 以上のようにして形成されたレジスト膜は、エッジ周辺において膜厚が厚くなりやす い。エッジ周辺部の膜厚が厚くなつた場合には、 EBR装置 57より下向き矢印で示す ようにエッジ洗浄液等を供給してレジスト膜を一部除去し、所定の厚みとなるようにす る。また、被塗布基板 51の裏面に回りこんだレジストは、洗浄ノズル 58より斜め上向 き矢印で示す方向へ溶剤を噴出させて除去する。
[0009] 以上のようにして、従来の塗布膜コーティング装置を用い、被塗布基板 51の表面 にレジスト膜が形成される。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 従来の塗布膜コーティング装置では、形成したレジスト膜の膜厚分布が均一でなく
(特に、エッジ部において厚くなりやすく)、 EBR装置等を用いて膜厚を均一にする処 理を行わなければならな!/ヽとレ、う問題点がある。
[0011] また、従来の塗布膜コーティング装置では、被塗布基板裏面にまでレジスト液が回 りこむため、裏面洗浄を行わなければならないという問題点がある。
[0012] さらに、従来の塗布コーティング装置では、ゥエーハを高速回転させるとゥエーハ外 周部にバタツキが発生し、ゥエーハの大口径化に対応できないという問題点がある。
[0013] また、従来の塗布膜コーティング装置では、レジスト塗布時にレジストに脈動が生じ るという問題点がある。
[0014] さらにまた、従来の塗布膜コーティング装置では、形成したレジスト膜が露光後のェ ツチングプロセスによってエッチングされてしまうことがあるという問題点がある。この 問題は、膜厚を厚くすることによりある程度解決できるが、膜厚を厚くすると露光時の 焦点深度に悪影響を与え、微細化を困難にするという別の問題を引き起こす。
[0015] そこで、本発明は、工程の簡略化とレジスト膜の膜厚分布の均一化とを両立するこ とができ、ゥエーハの大口径化にも対応できる塗布膜コーティング装置を提供するこ とを目的とする。
課題を解決するための手段
[0016] 本発明の第 1の構成に係る塗布膜コーティング装置は、被塗布基板の非塗布面に 対向した部位力 ガスを均一に供給する手段、被塗布基板を水平状態で保持すると ともに回転することを可能とする回転保持機構にガスを供給する手段、および被塗布 基板の被塗布面に向けて塗布液を噴射する塗布液噴射機構の雰囲気を制御するた めのガス供給手段のいずれか一つ以上の手段を具備することを特徴とする。
[0017] 本発明の第 2の構成に係る塗布膜コーディング装置は、被塗布基板を水平状態で 保持するとともに回転させる回転保持機構を有し、前記回転保持機構は前記被塗布 基板を直接又は間接に保持するテーブルを有し、前記被塗布基板の裏面にガスを 供給するためのガス吐出孔を有するガス供給手段を具備することを特徴とする。
[0018] 本発明の第 3の構成に係る塗布膜コーティング装置は、第 2の構成に係る塗布膜コ 一ティング装置において、前記テーブルは、前記被塗布基板をその裏面の一部で直 接接触保持するチャックを有することを特徴とする。
[0019] 本発明の第 4の構成に係る塗布膜コーティング装置は、第 3の構成に係る塗布膜コ 一ティング装置にぉレ、て、前記チャックは真空チャックまたは静電チャックであること を特徴とする。
[0020] 本発明の第 5の構成に係る塗布膜コーティング装置は、第 2の構成に係る塗布膜コ 一ティング装置において、前記テーブルは、前記被塗布基板をその裏面の少なくとも 一部で非接触保持するべルヌーイチャックを有することを特徴とする。
[0021] 本発明の第 6の構成に係る塗布膜コーティング装置は、被塗布基板を水平状態で 保持するとともに回転させる回転保持機構を有し、前記回転保持機構は前記被塗布 基板を間接に保持するテーブルを有し、前記被塗布基板と前記テーブルとの間にガ スを供給するためのガス吐出孔を有し、前記ガス吐出孔から供給する前記ガスを前 記被塗布基板の外周から、前記被塗布基板裏面の外周以外の部分における前記ガ スの流速よりも早い流速で排出することを特徴とする。
[0022] 本発明の第 7の構成に係る塗布膜コーティング装置は、第 2乃至 6のいずれかの構 成に係る塗布膜コーティング装置において、前記ガス吐出孔を、前記ガスが供給さ れる上流側通路よりも噴出通路を小径としたことを特徴とする。
[0023] 本発明の第 8の構成に係る塗布膜コーティング装置は、第 5または 6のいずれかの 構成に係る塗布膜コーティング装置において、前記テーブルは、前記被塗布基板を 外周部でクランプするクランプピンを複数本備えたことを特徴とする。
[0024] 本発明の第 9の構成に係る塗布膜コーティング装置は、第 5または 6のいずれかの 構成に係る塗布膜コーティング装置において、前記クランプピンは、前記テーブルが 前記被塗布基板を回転させつつ保持するときに、その上面が前記被塗布基板の塗 布面と同じかそれより上になるようにされていることを特徴とする。
発明の効果
[0025] 本発明によれば、ガス流を利用することで、裏面へのレジスト液の回り込みを防ぐと ともに、膜厚分布を均一化することができる。これにより、裏面洗浄工程及び EBRに よる膜厚均一化工程を不要にすることができる。
[0026] また、本発明によれば、高速回転に伴うゥエーハのばたつきを抑えることができ、大 口径化に対応することができる。
[0027] さらに、本発明によれば、レジスト液の脈動を抑えることができる。
[0028] さらにまた、本発明によれば、レジスト膜への不純物の進入を防ぎ、露光後のエッチ ングプロセスによるレジストのエッチングを抑制することができる。これにより、より一層 の薄膜化が可能で、微細化を可能にするとともに、連続プロセスが可能になる。 図面の簡単な説明
[0029] [図 1]本発明の第 1の実施の形態に係る塗布膜コーティング装置の主要部の概略構 成図である。
[図 2]本発明の第 2の実施の形態に係る塗布膜コーティング装置の主要部の概略構 成図である。
[図 3A]図 2の塗布膜コーティング装置のロード/アンロード時の状態を説明するため の図である。
[図 3B]図 2の塗布膜コーティング装置のレジスト塗布時の状態を説明するための図で ある。
園 4]本発明の第 3の実施の形態に係る塗布膜コーティング装置の概略構成図であ 園 5]従来の塗布膜コーティング装置の主要部の概略構成図である。
符号の説明
10 塗布膜コーティング装置
11 被塗布基板
12 テープノレ
13 回転機構
14 レジストノズノレ
15 第 1のカップ
16 第 2のカップ
17 音速ノズル
20 塗布膜コーティング装置
21 被塗布基板
22 テープノレ
221 主テープノレ
222 音速ノズル
223 リング状突起
224 クランプピン
23 回転機構
24 レジストノズノレ
25 カップ
31 , 32 ベルヌ一イチャック
40 塗布膜コーティング装置
41 被塗布基板 42 ケーシング
43 ホノフ
44 脱気膜
45 レジスト供給配管
46 ガス供給部
47 ガス排気部
51 被塗布基板
52 テープノレ
53 回転機構
54 レジストノズノレ
55 第 1のカップ
56 第 2のカップ
57 EBR装置
58 裏面洗浄ノズル
発明を実施するための最良の形態
[0031] 以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
[0032] 図 1に、本発明の一実施の形態に係る塗布膜コーティング装置の概略構成図を示 す。
[0033] 図 1の塗布膜コーティング装置 10は、被塗布基板 11を保持するテーブル 12、テー ブル 12を回転駆動する回転機構 13、被塗布基板 11の表面にレジスト液を供給する レジストノズル 14、被塗布基板 11を囲うように設けられた円筒形の第 1カップ 15、第 1 カップ 15の内側で基板 11の下方に位置するよう設けられた第 2カップ 16、被塗布基 板 11の裏面に向かってガスを噴出するガス供給ノズル、例えば音速ノズル 17、及び これらを収納するケーシング(図示せず)を有している。
[0034] 被塗布基板 11は、例えば、半導体基板、液晶ガラス基板、あるいは磁気ディスクな どの精密基板である。
[0035] テーブル 12は、真空チャックゃ静電チャックなどであって、被塗布基板 11を直接接 触保持する。真空チャックの場合、排気は、下向き矢印で示すように回転機構 13を 通して行われる。
[0036] 回転機構 13は、テーブル 12とともに回転保持機構を構成する。回転機構 13は、被 塗布基板 11をロード/アンロードするためにテーブル 12を上下に移動させ、また、 テーブル 12に保持された被塗布基板 11をその中心軸を回転軸として回転させるた めにテーブル 12を回転駆動する。
[0037] レジストノズル 14は、被塗布基板の表面 (被塗布面)中央に下向き矢印で示すよう にレジスト液を供給する。
[0038] 第 1カップ 15は、被塗布基板 11の表面に供給されて、被塗布基板 11の回転に伴 つて周囲へ飛散するレジスト液を回収する。
[0039] 第 2カップ 16は、被塗布基板の下方から供給されるガス(N等の不活性ガス)の流
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路を規定し、第 1カップ 15によるレジスト液の回収を促進する。
[0040] 音速ノズル 17は、ガスが供給される上流側通路よりも噴出通路を小径としたガス吐 出孔を有し、上向き矢印で示すように被塗布基板 11の裏面(非塗布面)へ向かって、 高い精度で一定の流量のガスを噴出させる。複数の音速ノズル 17を規則的に配列 することで、被塗布基板 11の裏面に向かって均一にガスを供給する。
[0041] 次に、図 1の塗布膜コーティング装置の動作について説明する。
[0042] まず、回転機構 13によりテーブル 12を上昇させて、被塗布基板 11をテーブル 12 に保持させる。
[0043] 次に、回転機構 13によりテーブル 12を処理位置まで下降させ、レジストノズル 14よ り、テーブル 12に保持された被塗布基板 11の表面中央へレジスト液を供給する。
[0044] 続いて、回転機構 13によりテーブル 12を回転させるとともに、音速ノズル 17よりガ スを噴出させる。テーブル 12の回転により、被塗布基板 11の表面に供給されたレジ スト液は、被塗布基板 11のエッジ部へと拡がる。このとき、音速ノズル 17より噴出した ガスは、被塗布基板 11の裏面に突き当たった後、被塗布基板 11の裏面に沿ってェ ッジ (外周側)へ向かう。被塗布基板 11のエッジ部裏面側には、第 2のカップ 16の上 縁部が近接しており、ガスの流路が狭められている。この部分でガスの流速が速めら れるので、被塗布基板 11のエッジ部は、ベルヌーィの法則により(間接的に)ホール ドされる。つまりエッジ部にベルヌ一イチャックが設けられている。その結果、被塗布 基板 11のバタツキを抑えることができ、高速回転が可能となる。また、高速回転とガス 流の相乗効果により、レジストの膜厚分布がよくなり、裏面へのレジストの回り込みも 無くなる。これにより、従来必要であった EBR工程及び裏面洗浄工程が不要となり、 EBR装置及び裏面洗浄ノズルが不要になる。この実施の形態では、回転は慣性モ 一メントの少ない中央部のチャックで与えられるので、低速から短時間(例えば、 1秒) で、 6000〜7000rpmもの高速に回転させることができ、高速回転に伴う外周部のバ タツキをべルヌーイチャックで抑えることができる。
[0045] 次に、図 2を参照して、本発明の第 2の実施の形態について説明する。
[0046] 図 2の塗布膜コーティング装置 20は、被塗布基板 21を保持するテーブル 22、テー ブル 22を回転駆動する回転機構 23、被塗布基板 21の表面にレジスト液を供給する レジストノズル 24、被塗布基板 21を囲うように設けられた円筒形のカップ 25、及びこ れらを収納するケーシング(図示せず)を有している。
[0047] テーブル 22は、円板状の主テーブル 221と、その中心に設けられたガス供給ノズ ル、例えば音速ノズル 222と、主テーブル 221の上面周縁部に設けられたリング状突 起 223と、リング状突起 223の外周側に設けられた複数のクランプピン 224とを有し ている。テーブル 22は、後述するように、被塗布基板 21を、その裏面に接触すること なく保持する。音速ノズル 222には、上向き矢印で示すように回転機構 23を通してガ スが供給される。
[0048] 回転機構 23は、テーブル 22とともに回転保持機構を構成する。回転機構 23は、被 塗布基板 21をロード/アンロードするために音速ノズル 222を上下に移動させ、また 、ピン 224に保持された被塗布基板 21をその中心軸を回転軸として回転させるため にテーブル 22を回転駆動する。
[0049] レジストノズル 24は、被塗布基板 21の表面中央に下向き矢印で示すようにレジスト 液を供給する。
[0050] カップ 25は、被塗布基板 21の表面に供給されて、被塗布基板 21の回転に伴って 周囲へ飛散するレジスト液を回収する。
[0051] 次に、図 2の塗布膜コーティング装置の動作について、図 3A及び 3Bをも参照して 説明する。各図の右側には、ベルヌ一イチャック部 31 , 32の(部分)拡大図を示す。 [0052] まず、回転機構 23により、図 3Aに示すように、音速ノズル 222を上昇させ、被塗布 基板 21をその上方に位置させる。音速ノズル 222のガス吐出孔は、上流側通路より も噴出通路を小径としてある複数のガス吐出孔カ 規則的に配列され形成されてい る。音速ノズル 222は、一定流量のガス(N )を拡大図に上向き矢印で示すように上
2
方に向かって噴出する。音速ノズル 222から噴出したガスは、被塗布基板 21の裏面 にぶつかり、拡大図に右向き矢印で示すようにその裏面に沿って被塗布基板 21のェ ッジへ向かって流れる。ここで、ガス吐出孔から噴出させるガスの流量を被塗布基板 21の重さに基づいて適切に設定しておけば、複数のガス吐出孔から噴出したガスが 音速ノズル 222の周縁部で合流して流速が速められ(例えば、流速約 5m/sec)、ベ ルヌーィの法則により、非接触で被塗布基板 21を位置固定 (吸着保持)することがで きる。つまり、音速ノズノレ 222は、ベルヌ一イチャック 31として働く。
[0053] 次に、回転機構 23により音速ノズル 222を下降させ、図 3Bに示すように、音速ノズ ル 222の上面と主テーブル 221の上面とを一致させる。このとき、クランクピン 224が 、被塗布基板 21の外周面に接触し、被塗布基板 21を案内する。
[0054] 図 3Bの状態において、音速ノズル 222から噴出したガスは、被塗布基板 21と主テ 一ブル 221との間の空間を、拡大図に右向き矢印で示すように被塗布基板 21の外 周へ向かって流れる。被塗布基板 21と主テーブル 221とによって形成されるガス流 路は、主テーブル 221の上面に形成されたリング状突起 223によって狭められ、ここ においてガスの流速が速められる(例えば、流速約 7m/sec)。その結果、ガスは、 被塗布基板 21の外周部から、それ以外の部分の流速よりも速い流速で排出される。 そして、被塗布基板 21は、ベルヌーィの法則により、少なくとも被塗布基板 21の裏面 に非接触で主テーブル 221に対して位置固定 (吸着保持)される。つまり、リング状突 起 223の存在によりテーブル 221の外周部は、ベルヌ一イチャック 32として働く。この 結果、本実施の形態に係る塗布膜コーティング装置においても、第 1の実施の形態 に係る装置と同様に、被塗布基板 21のバタツキを抑えることができ、高速回転が可 能となる。
[0055] この後、レジストノズル 24より、被塗布基板 21の表面中央へレジスト液を供給し、回 転機構 23によりテーブル 221を回転させて、被塗布基板 21を回転させる。これにより 、被塗布基板 21の表面に供給されたレジスト液は、被塗布基板 21のエッジ部へと拡 がり、レジスト膜が形成される。
[0056] 上述したように、本実施の形態に係る塗布膜コーティング装置においても、被塗布 基板 21のバタツキを抑えることができるので、高速回転とガス流の相乗効果により、 レジストの膜厚分布がよくなり、裏面へのレジストの回り込みも無くなる。これにより、従 来必要であった EBR工程及び裏面洗浄工程が不要となり、 EBR銃及び裏面洗浄ノ ズノレが不要になる。
[0057] 次に、図 4を参照して、本発明の第 3の実施の形態に係る塗布膜コーティング装置 について説明する。
[0058] 図 4の塗布膜コーティング装置 40は、被塗布基板 41を保持するテーブル(図示せ ず)と、レジスト液を供給するレジストノズル等を収容するケーシング 42と、レジストノズ ルにレジスト液を供給するポンプ 43と、レジスト液に含まれる酸素等を除去する脱気 膜 44と、これらを接続するレジスト供給配管 45と、ケーシング 42内にガスを導入する ためのガス供給部 46と、ケーシング 42内のガスを排気するガス排気部 47とを備えて いる。
[0059] 本実施の形態では、レジスト供給配管 45に低透過ガス係数を有する材料を用い、 ポンプ 43の前段に脱気膜 44を設けることにより、レジスト液に含まれる酸素、水分を 除去するようにしている。
[0060] これに加え、本実施の形態では、ケーシング 42内に酸素、水分を除去したガス、例 えば Nを導入しつつ、排気を行うことで、ケーシング 42内の雰囲気を制御する。即ち
2
、被塗布基板 41の表面にレジスト膜を形成する際の雰囲気を、酸素及び水分の極 めて低い状態とする。即ち、ケーシング 42内に、ガスを導入するためのガス供給部 4 6は、塗布液の噴射雰囲気を制御する機能を備えている。この結果、被塗布基板 41 の表面にレジスト膜を形成する際、レジスト膜への不純物(酸素、水分)の混入を抑制 すること力 Sでき、露光工程後の RIEの際、不純物によるレジスト膜のエッチングを抑制 できる。その結果、レジスト膜の薄膜化が可能となり、微細化、連続プロセス化が可能 になる。また、レジスト塗布時の脈動を抑制することができる。
[0061] 以上、本発明についていくつかの実施の形態に即して説明した力 本願発明はこ れら実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態にぉレ、ては塗布膜がレジスト膜の場合につ!/、て説明した 1S 塗布膜はポリイミド膜、あるいは SOGまたは SOD材料で形成される層間絶縁膜 であってもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 被塗布基板の非塗布面に対向した部位からガスを均一に供給する手段、被塗布基 板を水平状態で保持するとともに回転することを可能とする回転保持機構にガスを供 給する手段、および被塗布基板の被塗布面に向けて塗布液を噴射する塗布液噴射 機構の雰囲気を制御するためのガス供給手段のいずれか一つ以上の手段を具備す ることを特徴とする塗布膜コーティング装置。
[2] 被塗布基板を水平状態で保持するとともに回転させる回転保持機構を有し、前記 回転保持機構は前記被塗布基板を直接又は間接に保持するテーブルを有し、前記 被塗布基板の裏面にガスを供給するためのガス吐出孔を有するガス供給手段を具 備することを特徴とする塗布膜コーティング装置。
[3] 前記テーブルは、前記被塗布基板をその裏面の一部で直接接触保持するチャック を有することを特徴とする請求項 2に記載の塗布膜コーティング装置。
[4] 前記チャックは真空チャックまたは静電チャックであることを特徴とする請求項 3に 記載の塗布膜コーティング装置。
[5] 前記テーブルは、前記被塗布基板をその裏面の少なくとも一部で非接触保持する ベルヌ一イチャックを有することを特徴とする請求項 2に記載の塗布膜コーティング装 置。
[6] 被塗布基板を水平状態で保持するとともに回転させる回転保持機構を有し、前記 回転保持機構は前記被塗布基板を間接に保持するテーブルを有し、前記被塗布基 板と前記テーブルとの間にガスを供給するためのガス吐出孔を有し、前記ガス吐出 孔から供給する前記ガスを前記被塗布基板の外周から、前記被塗布基板裏面の外 周以外の部分における前記ガスの流速よりも早い流速で排出することを特徴とする 塗布膜コーティング装置。
[7] 前記ガス吐出孔を、前記ガスが供給される上流側通路よりも噴出通路を小径とした ことを特徴とする請求項 2乃至 6のいずれか一つに記載の塗布膜コーティング装置。
[8] 前記テーブルは、前記被塗布基板を外周部でクランプするクランプピンを複数本備 えたことを特徴とする請求項 5または 6に記載の塗布膜コーティング装置。
[9] 前記クランプピンは、前記テーブルが前記被塗布基板を回転させつつ保持すると きに、その上面が前記被塗布基板の塗布面と同じかそれより上になるようにされてい ることを特徴とする請求項 8に記載の塗布膜コーティング装置。
[10] 前記テーブルは、前記基板をべルヌーィ効果により外周部で保持できるように基板 外周部裏面との間隔が他の部分での間隔より狭くなるように構成されていることを特 徴とする請求項 2乃至 9のいずれか一つに記載の塗布膜コーティング装置。
[11] 被塗布基板を裏面において直接保持するとともに前記被塗布基板を水平状態で 回転させる回転保持機構と、前記非塗布基板をべルヌーィ効果により外周部で間接 的に保持する間接保持機構とを有することを特徴とする塗布膜コーティング装置。
[12] 前記間接保持機構は、基板裏面に設けられ基板外周部裏面との間隔が前記基板 裏面の他の部分での間隔より狭くなるように構成されたテーブルと、前記基板裏面と 前記テーブルとの間にガスを供給するためのガス吐出孔とを含み、前記ガス吐出孔 から供給する前記ガスを前記被塗布基板の外周から、前記基板裏面の外周以外の 部分における前記ガスの流速よりも早い流速で排出することを特徴とする請求項 11 に記載の塗布膜コーティング装置。
[13] 塗布液を供給する配管部材に、酸素透過係数が 5 X 106 [個 ·
Figure imgf000015_0001
以 下である樹脂配管を用いることを特徴とする請求項 1乃至 12のいずれか一つに記載 の塗布膜コーティング装置。
[14] 塗布液を供給するポンプの前段に、塗布液中の気体を除去する脱気装置を備えた 塗布液供給システムにより塗布液を供給することを特徴とする請求項 1乃至 12のい ずれか一つに記載の塗布膜コーティング装置。
[15] 被塗布基板を前記テーブルの上部に搬入し前記テーブル上部から搬出する搬送 機構を更に備え、前記搬送機構は、前記搬送機構内雰囲気と前記テーブル上部を 含む塗布膜コーティング部分とを遮断することが可能な遮断機構を介して配置されて おり、前記搬送機構内雰囲気を制御するためのガス供給手段及びガス排気手段が 具備されていることを特徴とする請求項 1乃至 14のいずれか一つに記載の塗布膜コ 一ティング装置。
[16] 被塗布基板の搬送または保管を行う専用ケースを任意に着脱可能な接続機構が 前記搬送機構を介して接続されていることを特徴とする請求項 15に記載の塗布膜コ 一ティング装置。
[17] 塗布膜のコーティング前または後に被塗布基板を乾燥させることのできる乾燥機構 が前記搬送機構を介して接続されており、前期乾燥機構内部の雰囲気を制御するた めのガスを供給し排気する手段が具備されていることを特徴とする請求項 15または 1 6に記載の塗布膜コーティング装置。
[18] 請求項 1乃至 17のいずれか一つに記載の塗布膜コーティング装置を用いて塗布 膜コーティングを行うことを特徴とする塗布膜コーティング方法。
[19] 請求項 18に記載の塗布膜コーティング方法を用いて感光性樹脂膜を基板に塗布 する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
[20] 請求項 18に記載の塗布膜コーティング方法を用いて記録用膜または保護膜をディ スク基板に塗布する工程を含むことを特徴とするデータ記録用ディスクの製造方法。
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