JPH02144169A - 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〕

半導体装置の製造工程において５、ウェハ上にレジスト
を塗布する塗布装置として、特公昭５３３７１８９号公
報に示されているように、処理容器の内部に設けた回転
可能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。

このレジスト塗布袋：η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２にの内周
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、処理容器の内周面を下向きに傾斜させを形成せ
しめることによ１、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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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が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１、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よ１、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（Ｊζ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
。

〔課題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、その速度分布が全幅にわ
たって均一になる気流を発生させる気流発生装置と、こ
の気流発生装置からの気流を絞る可変絞り弁装置とを設
けたものである。

〔作用〕

前記した手段によれば、気流発生装置によりその流速分
布が全体にわたって均一・になるように発生され、被塗
布物に供給される気流は可変絞り弁によって、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
全体にわたっ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、風足が少ない周辺部が
風量が多い中央部の風足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１、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で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
す継断面図、第２図はそれに使用されている可変絞り弁
を示す斜視図、第３図および第４図はその作用を説明す
るための各膜Ｉ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１、この容器ｌは上下面がそれぞれ閉塞され
た略円筒形状に形成されている。

処理容器１は上丁二つ割りにされて上下に開閉するよう
に構成されてお１、下面が閉塞された略円筒形状の下側
カップ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１内における回転軸３の上端に
はスピン−・ノド５が水平回転し得るように配されて固
着されてお１、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。下側カップ２の回転軸３周りには排気ロアと排液口
８とが複数、気流および余分の塗布膜を排出し得るよう
にそれぞれ開設されている。

他方、処理容器１の上側カップ９は上面が閉塞された略
円筒形状に形成されてお１、その上面閉塞璧には給気口
ｌＯが同心円に配されて円形形状に大きく開設されてい
る。処理容器１の上側カップ９上には可変絞り弁】１を
構成する略円形リング形状の弁板１２が給気口１０と同
心的に配されて、適宜交換し得るように設備されている
。弁板１２には円形形状に形成されている弁口１３が開
設されてお１、弁口１３および給気口′１０には、塗布
材としてのレジスｌ−液１５を滴下するための滴下管１
４が同心的に配されて、垂直下向きに挿入されている。

本実施例において、可変絞り弁１１は複数枚の弁板１２
から構成されてお１、この弁板１２群−こは内径の異な
る弁口１３がそれぞれ開設されている。そして、後述す
るように、塗布条件に対応して適当な口径の弁口１３を
有する弁板１２が選定され、給気口ｌＯに取り付Ｇノら
れることによ１、弁口１３の絞り量が実質的に変更調整
されるようになっている。

処理容器１の真上には気流発生装置１６が給気口１０と
同心的に配されて設備されている。この気流発生装置１
６は送風器およびエアフィルタ（図示せず）等から成る
気流発生ユニット１７と、気流ガイド１８とを備えてお
１、清浄空気から成る気流を少なくとも給気口１０の全
面にわたってその流速が均一になるように供給する。

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１４からレジスト液１
５がウェハ６の中心上に滴下されると、レジスト液１５
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ｌ！１９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が、また、ウェハ６の表面において
は可変絞り弁１１の弁口１３から排気ロアの方向にウェ
ハ表面に緩やかに吹きつけられた後、径方向外向きに流
れる気流がそれぞれ形成されている。

ここで、気流発生装置１６における気流発生ユニット１
７からの吹出流は給気口ＩＯにガイド１８を通して気流
が供給されているため、弁口１３全面において流速およ
び流圧が全体的に均等化されるとともに、この弁口１３
が給気口１０よりも小さくなる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
絞り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燈等が全体に
わたって均等化されるため、ウェハ６上に形成される塗
布膜１９の膜厚分布は全体にわたって均一化されること
になる。

ウェハ６に対するレジスト膜】９の塗布作業が終了する
と、下側カップ２がウェハ６に対して相対的に下降され
、処理容器１の上側カップ９の下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の可変絞り弁が配
設されていない場合、処理容器の給気口から進入した気
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の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たっ
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１６１辺部へと流されて行くため、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着が大きいと
、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
におりる塗布膜の膜厚分布は第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。このように膜厚分
布が不均一になると、例えば、レジス１−膜の場合、現
像な弊害が発生ずる。

しかし、本実施例においては、ウェハ６の真上に可変絞
り弁１１が配設されてお１、この絞り弁１１がその弁口
１３からの吹出流の風ｌ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
＋１９１９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。

すなわら、第４図に示されているように、可変絞り弁１
１によって絞り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
景は、吹き当たった風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１、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１９１９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、塗布膜１９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。

そして、具体的な塗布条件は、ウェハの外径、塗布材の
粘度、ウェハの回転数等々の諸要因により異なるため、
給気口１０に取り付けるべき弁板１２を交換することに
よ１、各条件毎に最適の膜厚分布が得られる弁口１３の
口径が、実験等のような経験的手法により予めそれぞれ
選定される。

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発生２置および可変絞
り弁を配設し、可変絞り弁の絞り壇を各塗布条件毎に適
宜選定することによ１、各塗布条件の変更に対応して、
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によ
１、塗布膜の溶剤についての蒸発量を均等に制御させる
ことができるため、被処理物の大きさ、塗布材の粘度、
被処理物の回転数等々の諸要因による塗布条件の変更に
かかわらず、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
１、塗布膜の品質および信鎖性を高めることができるた
め、レジス（・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晴度を向上させるこよがで
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。

例えば、可変絞り弁としては弁口のＬ」径がそれぞれ異
なる弁板群によ／）構成されているものを使用するに限
らず、写真機のシャッター機構により構成されている可
変絞り弁や、第５図に示されているような可変絞り弁１
１Ａ等を使用してもよい。

第５図に示されている可変絞り弁１１△は処理容器１上
に一対の弁板１２Ａ、Ｌ２Ａがその給気口】０を閉塞す
るように左右対称に配されて１Ｓ動Ｑ在に取り付けられ
ているとともに、両弁板１２Ａ、１２Ａの先端部に互い
に協働して弁【コを構成する一対の弁口部１３Ａ、１３
Ａが直角三角形状に切設されてお１、両弁Ｖｉ１２Ａ、
Ｌ２Ａが左右方向に左右対称にそれぞれ）ＨεＪされる
ことによ１、弁口部１３Ａと１３Ａとによる開口量が変
更調整されるように構成されている。ちなみに、弁口の
形状が円形でなく正方形に形成されても、ウェハが回転
されているため、膜厚分布の均一化には何ら支障はない
。

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、マスクにレジス１−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
て得られる効果を節単に説明すれば、次の通りである。

被塗布物の真上に気流発生装置および可変絞り弁を配設
し、可変絞り弁の絞り覆を各塗布条件毎に適宜選定する
ことによ１、各塗布条件の変更に対応して、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によ１、塗布膜
の溶剤についての蒸発Ｍを均等に制御させることができ
るため、塗布条件の変更にかかわらず、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図はそれに使用されている可変絞り弁を示す斜視図
、 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。 第５図は可変絞り弁の変形例を示す平面図である。 １・・・処理容器、２・・・下側カップ、３・・・回転
軸、４・・・駆動装置、５・・・スピンヘッド、６・・
・ウェハ（被塗布物）、７・・・排気口、８・・・υＦ
液口、９・・・上側カンブ、１０・・・給気口、１１、
ＩＩＡ・・・可変絞り弁、１２、！２Ａ・・・弁板、１
３・・・弁口、１３Ａ・・・弁口部、１４・・・滴下管
、１５・・・レジスト液（塗布液）、１６・・・気流発
生装置、１７・・・気流発生ユニット、１８・・・気流
ガイド、１９・・・塗布膜。 第２図 第５図 第１図 第３図 蜘罎 ベヤ 月！　　バレ　イ七〜　々ト ４Ｐ 第４１：！ｉ 靜薄介斤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被塗布物の真上に、その速度分布が全幅にわたって
   均一になる気流を発生させる気流発生装置と、この気流
   発生装置からの気流を絞る可変絞り弁装置とを備えてい
   ることを特徴とする塗布装置。 ２、前記可変絞り弁が、内径の異なる弁口をそれぞれ開
   設された複数枚の弁板から構成されており、各弁板が前
   記気流発生装置と被塗布物との間に交換可能に介設され
   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、前記可変絞り弁が、弁口の開口量を無段階的に調整
   変更するシャッタ機構により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。