JPH04145617A

JPH04145617A - 塗布装置

Info

Publication number: JPH04145617A
Application number: JP2269987A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Goto; 一幸後藤; Takashi Yoshinaga; 吉永　隆; Takahiro Furukawa; 孝弘古川; Masami Akumoto; 正巳飽本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1990-10-08
Publication date: 1992-05-19

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、塗布装置に関する。

（従来の技術）従来から半導体デバイスの製造工程等においては、半導
体ウェハ等の表面に塗布液を塗布する工程例えばレジス
ト膜を形成して精密写真転写技術により、回路パターン
の転写が行われており、このようなレジスト膜の形成に
レジスト塗布装置か用いられている。

半導体ウェハにレジスト膜を形成するレジスト塗布装置
では、レジスト液を半導体ウェハに供給した後、半導体
ウェハを高速回転させ、遠心力によってレジスト液を半
導体ウェハ全面に均一に塗布するいわゆるスピンコータ
か一般的である。

ところで、近年半導体デバイスは、高集積化される傾向
にあり、これにともない、半導体デバイスの回路パター
ンは、益々微細化される傾向にあるか、このような半導
体デノ・イスの微細な回路パターンを正確に転写するた
めには、レジスト膜厚を正確に制御することが要求され
る。このため、従来からレジスト塗布装置においては、
レジスト温度の調節、半導体ウェハ温度の調節、回転速
度の調節温調された気体の導入等によって、レジスト膜
の絶対膜厚の精度および膜厚の面内均一性を改善するた
めの努力がなされている。

また、従来は解放雰囲気下でレジスト塗布を行っていた
が、半導体ウェハを気密性を有するチャンバ内に収容し
、このチャンバ内を例えば所定の溶媒カス雰囲気として
レジスト塗布を行うコーティング装置が提案されている
。このような気密雰囲気下でレジスト塗布を行うコーテ
ィング装置では、解放雰囲気下でレジスト塗布を行う場
合に較べて低速回転で塗布を実施することかでき、例え
ば、段差付きウェハ等に対称にレジスト塗布を行えると
いう特徴を有している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、気密雰囲気下でレジスト塗布を行う場合
、チャンバの温度により雰囲気中の溶媒温度が変化し、
膜厚に変動をきたすという問題があった。。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べて塗布膜厚を正確に制御することのできる
塗布装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、被処理基板に塗布液を供給し、該被
処理基板を回転させて前記塗布液を前記被処理基板面上
に膜状に塗布する塗布装置において前記被処理基板を収
容するチャンバと、このチャンバ壁内に設けられた温度
を調節する温度調節機構とを具備したことを特徴とする
。

（作　用）本発明者等か詳査したところ、従来のレジスト塗布装置
では、前述したレジスト温度、半導体ウェハ温度、回転
速度等の他に、雰囲気温度の変動かレジスト膜厚に大き
な影響を与えていることか判明した。すなわち、レジス
ト塗布装置は、通常温度コントロールされたダウンフロ
ーか形成されたクリーンルーム内に配置されているが、
このクリーンルームにおいても若干の温度変動かあり、
この温度変動がレジスト膜厚に大きな影響を与えている
ことが判明した。

そこで、本発明の塗布装置では、被処理基板を収容する
チャンバと、このチャンバ内の温度を調節する温度調節
機構を設けることにより、被処理基板周囲の雰囲気温度
を正確に調節し、従来に較べて塗布膜厚を正確に制御で
きるようにしたちのである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、レジスト塗布装置には、例えばア
ルミニウムあるいはステンレス等から円筒状に形成され
、内部を気密に保持可能に構成されたチャンバ１が設け
られている。このチャンバ１は、上部カバー１ａと、外
カップ１ｂと、内カップ１ｃとから構成されており、こ
れらは、図示しない昇降機構により、相対的に上下動可
能に構成されている。

第１図に示す状態は、これらを互いに当接させて内部を
気密に保持し、レジスト液の塗布処理を実施する状態を
示している。この状態では、外カップ１ｂと、内カップ
ＩＣとの間に、所望の液体を貯留可能な液溜め１ｄが形
成され、外カップ１ｂに接続された液体導入配管２から
所望の液体例えば溶媒Ｓを液溜め１ｄへ導入可能に構成
されている。

なお、この状態から外カップ１ｂに対して上部カバー１
ａか上昇するようこれらを相対的に上下に移動すると、
これらの間に半導体ウェハ３をロド・アンロードするた
めの空隙が形成される。

また、外カップ１ｂに対して内カップ１ｃが下降するよ
うこれらを相対的に上下に移動すると、液溜め１ｄ内の
溶媒Ｓが内カップｌｃ内に流れ落ち、ここから図示しな
いドレイン配管により導出されてチャンバ１外に排出さ
れるよう構成されている。

上記チャンバ１内には、半導体ウェハ３を例えば真空チ
ャック等により吸着保持して高速回転可能に構成された
スピンチャンク４が設けられている。また、スピンチャ
ック４の中央部上方には、図示しないレジスト収容容器
に接続されたレジスト供給ノズル５が設けられており、
例えば高圧窒素等のガス圧でレジスト収容容器内のレジ
スト液を送り、レジスト供給ノズル５からスピンチャッ
ク４上に保持された半導体ウェハ３に供給するよう構成
されている。さらに、スピンチャック４とチャンバ１　
（内カップｌｃ）との間には、これらの間を気密に閉塞
し、さらにスピンチャックの上下動を可能にするための
機構として例えば蛇腹機構６が設けられている。

また、上記チャンバ１内のスピンチャック４上方には、
半導体ウェハ３の回転によって生じるチャンバ１内の気
流を調整し、レジスト膜厚の面内均一性を向上させるた
めの気流調整板７か設けられている。この気流調整板７
は、例えばアルミニウムあるいはステンレス等からなり
、形状は例えば三角形状に形成されている。

この実施例の場合、６インチ径の半導体ウニノλ３にレ
ジスト塗布可能な如く、チャンバ１内径（図中符号りで
示す）がほぼ１６０ｎ＋ａ＋とされており、塗布中にお
ける半導体ウェハ３表面からチャンバ１天井部までの高
さ（図中符号Ｈで示す）がほぼ８０ＩＩｌｆｆｌとなる
よう設定されている。このため、上記気流調整板７の形
状および寸法は、チャンバ１の形状および寸法に合せて
設定されている。この気流調整板７は、第２図に示すよ
うに複数例えば三角形状の板が気流に対して直行する如
く　４枚配置されている。

なお、本実施例では、チャンバ１内に三角形状の気流調
整板７を、半導体ウニノ＼３表面に対してほぼ垂直にな
るよう　４投設（九たが、気流調整板７の形状、寸法、
枚数、配置位置、配置角度等は変更可能であり、また、
塗布条件、例えば、半導体ウェハ３の回転数、回転時間
、レジスト液の種類等の条件との組合せによって、成膜
状態は変化するので、これらを最適に選択することによ
り、よりレジスト膜厚の面内均一性を向上させることが
できる。

さらに、上記チャンバ１には、温度調節機構が設けられ
ている。この温度調節機構は、例えば所定温度に制御さ
れた温度調節媒体、例えば水を循環させる循環恒温槽１
０と、チャンバ１の各部位、例えば外カップ１ｂに設け
られた温度調節媒体流路１１とから構成されている。上
記循環恒温槽１０は、チャンバ１の温度調節媒体流路１
１内に設けた温度センサ１２の温度検出信号を参照信号
として温度制御を行うよう構成されている。

なお、温度調節媒体流路１１は、外カツプ１ｂ以外、例
えば上部カバー１ａ、内カツプＩＣ等に設けてもよく、
複数設けてもよい。また、スピンチャック４には、駆動
用モータの熱等か半導体ウェハ３に伝わらないようにし
て、半導体ウニノＸ３を所定温度に保つ図示しない温度
調節機構が設けられており、レジスト液供給系にも、レ
ジスト液の温度を調節するための図示しない温度調節機
構が設けられている。

上記構成のこの実施例のレジスト塗布装置では、前述し
た如く、第１図に示す状態から外カップ１ｂに対して上
部カバー１ａが上昇するようこれらを相対的に上下に移
動し、これらの間に半導体ウェハ３をロード・アンロー
ドするための空隙を形成する。そして、ここから、自動
搬送装置等によりチャンバ１内のスピンチャック４上に
半導体ウェハ３をロードする。なお、半導体ウニｌ＼３
は予め所定温度に設定しておくことが好ましい。

次に、上記空隙を閉として、チャンバ１内を気密状態と
し、レジスト供給ノズル５から、所定量のレジスト液を
半導体ウェハ３のほぼ中央部に滴下する。この後、スピ
ンチャック４によって半導体ウェハ３を所定の回転数で
所定時間、例えば回転数２０００ｒｐｍで３０秒回転さ
せ、遠心力により、レジスト液を半導体ウニｔＸ３のほ
ぼ全面に均一に塗布する。

この時、循環恒温槽１０により、温度調節媒体流路１１
内に所定温度の水を循環させてチャンバ１内の雰囲気温
度を所定温度に制御する。また、スピンチャック４の温
度調節機構（図示せず）により、半導体ウェハ３の温度
を所定温度に制御し、レジスト液供給系の温度調節機構
（図示せず）により、半導体ウニ／Ｘ３に供給されるレ
ジスト液の温度を所定温度に制御する。

上述したように、本実施例のレジスト塗布装置では、チ
ャンバ１内の気密雰囲気下でレジスト塗布を実施するの
で、解放雰囲気下で塗布する場合に較べて低速回転で塗
布を実施することかでき、例えば大口径ウェハや、段差
付きウニノー等へのフォトレジスト塗布に好適である。

特に段差付きつエバに塗布した場合には、対称に塗布で
きる特徴を有している。この時、必要に応じてチャンバ
１内を減圧したり、液体導入配管２から所望の液体例え
ば溶媒Ｓを液溜め１ｄへ導入し、チャンバ１内を溶媒雰
囲気を制御しても良い。

ここで、第３図にチャンバ１内の温度と半導体ウェハに
形成されたレジスト膜の絶対膜厚との関係を調査した結
果を２例示す。このグラフに示されるように、常温付近
では、温度が１℃変化すると、絶対膜厚か１００オング
ストローム程度変化する。ところが、一般にクリーンル
ーム内の温度は１℃程度変化することがある。このため
、従来のレジスト塗布装置では、このような温度変化に
よって膜厚が変化してしまう。また、チャンバ特に外カ
ップ１６に付着したレジストの溶媒か蒸発することによ
る外カップ１６の壁面の温度が低下することも考えられ
る。

これに対して本実施例のレジスト塗布装置では、スピン
チャック４の温度調節機構による半導体ウェハ３の温度
制御、レジスト液供給系の温度調節機構によるレジスト
液の温度制御に加えて、チャンバ１内の雰囲気温度を所
定温度に制御しているので、レジスト膜の絶対膜厚の精
度および面内均一性を向上させることができ、従来に較
べてレジスト膜厚を正確に制御することができる。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明のレジスト塗布装置によれ
ば、レジスト膜の絶対膜厚の精度および膜厚の面内均一
性を向上させることかでき、従来に較べてレジスト膜厚
を正確に制御することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のレジスト塗布装置の構成を
示す図、第２図は第１図のレジスト塗布装置の横断面を
示す図、第３図は温度とレジスト膜の絶対膜厚との関係
を示すグラフである。１・・・・・・チャンバ、２・・・・・・・・液体導入
配管、３・・・・・・半導体ウェハ　４・・・・・・ス
ピンチャック、５・・・・・・フォトレジスト供給ノズ
ル、６・・・・・・蛇腹機構、７・・・・・・気流調整
板、１０・・・・・・循環恒温槽、１１・・・・・・温
度調節媒体流路、２・・・・・温度センサ。出願人　　東京エレクトロン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理基板に塗布液を供給し、該被処理基板を回
転させて前記塗布液を前記被処理基板面上に膜状に塗布
する塗布装置において、前記被処理基板を収容するチャンバと、このチャンバ壁
内に設けられた温度を調節する温度調節機構とを具備し
たことを特徴とする塗布装置。