JPH1022220A - 基板への塗布液塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の表面に形成されたパターンの微細凹部
への塗布液の埋め込み性が良好で、かつ、塗布液の使用
量が少なく済む塗布方法を提供する。 【解決手段】 基板を高速で回転させながら基板表面へ
塗布液を吐出し、基板の表面全体が塗布液で被覆される
までの間基板の高速回転を継続した後、基板を低速で回
転させもしくは停止させて所定時間その状態に保持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
液晶表示装置（ＬＣＤ）用或いはフォトマスク用のガラ
ス基板版などの基板の表面にＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ
ｇｌａｓｓ）材やドーパント材、フォトレジスト液など
の塗布液を塗布する基板への塗布液塗布方法、並びに、
その方法を実施するのに使用される基板への塗布液塗布
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ等の基板の表面に塗布液、
例えばＳＯＧ材を塗布する方法としては、スタティック
塗布方法及びダイナミック塗布方法とそれぞれ呼ばれて
いる２つの方法がある。前者のスタティック塗布方法
は、基板を停止させた状態で基板の表面へ塗布液を吐出
し、基板を低速で回転させて塗布液を基板の表面全体に
拡げた後に高速回転を用いてスピンドライする方法であ
る。また、後者のダイナミック塗布方法は、基板を回転
させながら基板の表面へ塗布液を吐出し、基板の表面全
体に塗布液が拡がって基板表面が塗布液で完全に被覆さ
れた後、引き続き基板を回転させてスピンドライする方
法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スタテ
ィック塗布方法及びダイナミック塗布方法には、それぞ
れ一長一短がある。すなわち、スタティック塗布方法で
は、基板を停止させた状態で基板の表面へ塗布液を吐出
し、基板を低速で回転させ基板の表面全体に塗布液を拡
げた後に高速回転を用いてスピンドライする方法である
ので、基板表面へ吐出された塗布液は、比較的ゆっくり
と基板の表面全体に拡がる。このため、基板の表面に形
成されたパターンの微細凹部への塗布液の埋め込み性が
良いが、停止状態及び低速回転で基板の表面全体に拡が
る程度の量の塗布液を基板表面へ吐出する必要があるの
で、塗布液の使用量が多くなり、特に、塗布液の粘度が
高くなると、その使用量も多くなってしまう、といった
問題点がある。

【０００４】一方、ダイナミック塗布方法では、基板を
回転させながら基板の表面へ塗布液を吐出するので、基
板表面へ吐出された塗布液は、速やかに基板の表面全体
に拡がる。このため、塗布液の使用量が少なくて済むこ
とになるが、基板の表面に形成されたパターンの微細凹
部へ入り込む塗布液の量が少なくなり、また、微細凹部
に一旦入った塗布液も、基板の回転に伴って一部が微細
凹部から振り出されるので、パターンの微細凹部への塗
布液の埋め込み性が悪い、といった問題点がある。

【０００５】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、基板の表面に形成されたパターンの
微細凹部への塗布液の埋め込み性が良好で、かつ、塗布
液の使用量が少なく済む基板への塗布液塗布方法を提供
すること、並びに、そのような方法を好適に実施するこ
とができる基板への塗布液塗布装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
基板の表面へ塗布液を吐出し基板の表面全体に塗布液を
塗布する塗布液塗布方法において、基板を高速で回転さ
せながら基板の表面へ塗布液を吐出する工程と、基板の
表面全体が塗布液で被覆されるまでの間、基板の高速回
転を継続する工程と、基板の表面全体が塗布液で被覆さ
れた後、基板を低速で回転させもしくは停止させて所定
時間その状態に保持する工程とを順次経ることを特徴と
する。

【０００７】請求項２に係る発明は、基板を水平姿勢に
保持して鉛直軸回りに回転させる基板保持・回転手段
と、この基板保持・回転手段に保持された基板の表面へ
塗布液を吐出する吐出ノズルと、この吐出ノズルへ塗布
液を供給する塗布液供給手段と、前記基板保持・回転手
段の回転動作を制御し、前記塗布液供給手段の塗布液供
給動作を制御する制御手段とを備えた塗布液塗布装置に
おいて、前記塗布液供給手段を、液貯留槽に貯留された
塗布液を吸引しその吸引した塗布液を送出する圧電ポン
プを備えて構成したこと、並びに、前記制御手段により
前記基板保持・回転手段及び塗布液供給手段を制御し
て、基板を高速で回転させながら基板の表面へ塗布液を
吐出し、基板の表面全体が塗布液で被覆されるまでの
間、基板の高速回転を継続し、基板の表面全体が塗布液
で被覆された後、基板を低速で回転させもしくは停止さ
せて所定時間その状態に保持するようにすることを特徴
とする。

【０００８】上記構成の請求項１に係る発明の塗布液塗
布方法では、基板を高速で回転させながら基板の表面へ
塗布液が吐出されるので、基板表面へ吐出された塗布液
は、速やかに基板の表面全体に拡がって基板の表面が塗
布液で被覆される。従って、基板の表面へ吐出される塗
布液の量を少なくすることができる。そして、基板の表
面全体が塗布液で被覆された後、基板を低速で回転させ
もしくは停止させて所定時間その状態に保持されるの
で、その間に、基板の表面に形成されたパターンの微細
凹部へ塗布液が入り込むことになる。従って、パターン
の微細凹部への塗布液の埋め込み性が良好になる。

【０００９】請求項２に係る発明の塗布液塗布装置で
は、まず、基板は、基板保持・回転手段により水平姿勢
に保持されて鉛直軸回りに高速で回転させられ、この状
態で吐出ノズルから基板の表面へ塗布液が吐出される。
このように、基板を高速で回転させながら基板の表面へ
塗布液が吐出されるので、基板表面へ吐出された塗布液
は速やかに基板の表面全体に拡がり、このため、基板の
表面へ吐出される塗布液の量が少なくて済むことにな
る。この塗布液の吐出は、圧電ポンプ内へ液貯留槽に貯
留された塗布液を吸引しその吸引した塗布液を圧電ポン
プが送出して吐出ノズルへ供給することにより行なわれ
る。

【００１０】ここで、吐出ノズルへ塗布液を供給する塗
布液供給手段としては、従来は一般に、図３に概略図を
示すように、密閉された加圧容器１の内部に塗布液３を
貯留した液貯留槽２を収容し、加圧容器１内へ窒素（Ｎ
₂）ガスや圧縮空気などを送り込んで、液貯留槽２内の
塗布液３の液面を加圧し、一端部が液貯留槽２内の塗布
液３中に浸漬させられた液供給管４を通して、液供給管
４の先端部に接続された吐出ノズル５へ塗布液を供給す
るように構成されたガス圧送方式の塗布液供給装置が用
いられている。しかしながら、ガス圧送方式の塗布液供
給装置では、加圧容器１内へ送給する窒素ガスや圧縮空
気などのガス圧の変動により、吐出ノズル５へ圧送され
吐出ノズル５から吐出される塗布液の量にばらつきを生
じ、吐出量の厳密な再現性が得られない。このため、基
板の表面へ所定量の塗布液が確実に吐出されるようにす
るためには、吐出量の誤差を考慮して塗布液を所定量よ
りも多めに吐出する必要がある。このように、この種の
用途に従来一般に使用されているガス圧送方式の塗布液
供給装置を用いた場合には、上記したように基板を高速
で回転させながら基板の表面へ塗布液を吐出することに
よって折角塗布液の吐出量を少なくしようとしても、そ
の効果が減殺されることになる。これに対し、請求項２
に係る発明の装置では、圧電ポンプを使用して吐出ノズ
ルへ塗布液を供給するようにしており、圧電ポンプは、
それへ印加する交流電圧の電圧値や周波数を調節するこ
とにより、少量の塗布液であっても正確に再現性良く所
定量の塗布液を吐出ノズルへ供給することができる。従
って、基板を高速回転させながら基板表面へ塗布液を吐
出して塗布液の吐出量を少なくしようとしたときに、そ
の効果が十分に得られることとなる。

【００１１】そして、基板の表面全体が塗布液で被覆さ
れると、制御手段によって基板保持・回転手段が制御さ
れ、基板が低速で回転させられもしくは停止させられ
る。この状態で基板が所定時間保持される間に、基板の
表面に形成されたパターンの微細凹部へ塗布液が入り込
むことになるので、パターンの微細凹部への塗布液の埋
め込み性が良好になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の最良の実施形態
について図面を参照しながら説明する。

【００１３】最初に、一部を縦断面で示し他の部分を模
式的に示した図２により、この発明に係る基板への塗布
液塗布方法を実施するのに使用される塗布液塗布装置の
構成の１例について説明する。この塗布液塗布装置（ス
ピンコータ）は、基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチ
ャック１０を有し、スピンチャック１０に保持された基
板Ｗは、スピンチャック１０を支持する回転支軸１２に
連結されたスピンモータ１４によって鉛直軸回りに回転
させられる。基板Ｗの周囲には、上面が開口しスピンチ
ャック１０に保持された基板Ｗの側方及び下方を取り囲
むような容器状に形成されたカップ１６が配設されてい
る。また、スピンチャック１０に保持された基板Ｗの上
方には、基板Ｗの表面へ塗布液、例えばＳＯＧ材を吐出
する吐出ノズル１８が配設されている。

【００１４】吐出ノズル１８は、液供給管２０によって
圧電ポンプ２２の液送出部２４に流路接続されている。
また、圧電ポンプ２２の液吸引部２６には液吸引管２８
が接続されており、液吸引管２８の末端部は、液貯留槽
３０に貯留されたＳＯＧ材３２中へ浸漬させられ、その
末端の吸引口が液貯留槽３０の内底面近くに配置されて
いる。圧電ポンプ２２は、ケーシング３４に圧電振動子
３６の周縁部を固定し、圧電振動子３６の上面とケーシ
ング３４の内面との間にポンプ室３８が形設された構成
を有する。ポンプ室３８にそれぞれ連通する液送出部２
４及び液吸引部２６には、ＳＯＧ材の逆流を防止するた
めの逆止弁４０、４２がそれぞれ設けられている。圧電
振動子３６は、例えばセラミックス系や高分子系の２枚
の圧電膜４４、４４を、その間に薄膜状電極４６を挾む
ようにして互いに貼り合わせ、その両面にそれぞれ薄板
状電極４８、４８を接合した積層構造を有している。薄
板状電極４６、４８は、電圧・周波数調節部５２に電気
接続されており、電圧・周波数調節部５２は、制御部５
４に接続されている。また、制御部５４は、スピンモー
タ１４にも接続している。尚、図示例のような積層型の
圧電振動子３６に代えて、圧電膜の両面にそれぞれ薄膜
状電極を接合した単層型の圧電振動子を用いるようにし
てもよい。また、圧電振動子３６のポンプ室３８側の面
には、薬液による腐食などを防止するためにフッ素樹脂
の薄膜５０がコーティングされている。さらに、ケーシ
ング３４、液吸引部２６及び液送出部２４は、薬液によ
る腐食などの防止のためにニフ化ピニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）やポリプロピレン（ＰＰ）などで形成されている。

【００１５】上記したような構成を有する圧電ポンプ２
２は、電圧・周波数調節部５２から圧電振動子３６の薄
板状電極４６、４８に交流電圧が印加されることによっ
て圧電振動子３６が二点鎖線で示すように上下方向に振
動することにより、ＳＯＧ材を液吸引部２６からポンプ
室３８内へ吸引して、その吸引したＳＯＧ材をポンプ室
３８内から液送出部２４を通って送出する。すなわち、
圧電振動子３６が下方側へ変位すると、液送出部２４の
逆止弁４０が閉じるとともに液吸引部２６の逆止弁４２
が開き、ポンプ室３８の内部が負圧になって、液貯留槽
３０内からＳＯＧ材３２が液吸引管２８を通り液吸引部
２６へ吸引されて液吸引部２６からポンプ室３８内へ流
入する。一方、圧電振動子３６が上方側へ変位すると、
液吸引部２６の逆止弁４２が閉じるとともに液送出部２
４の逆止弁４０が開き、ポンプ室３８の内部が正圧にな
って、ポンプ室３８内に吸入されたＳＯＧ材が液送出部
２４を通り液供給管２０へ送出される。そして、これら
の動作が繰り返し行なわれることにより、圧電ポンプ２
２から液供給管２０を通って吐出ノズル１８へＳＯＧ材
が供給され、吐出ノズル１８から基板Ｗの表面へＳＯＧ
材が吐出される。

【００１６】また、圧電ポンプ２２では、圧電振動子３
６の薄板状電位４６、４８に印加される交流電圧の電圧
値又は周波数、或いは必要に応じてその両方が電圧・周
波数調節部５２で調節されるようになっている。電圧・
周波数調節部５２における電圧値や周波数の調節は、制
御部５６からの制御信号に基づいて行なわれる。そし
て、圧電振動子３６の薄板状電極４６、４８に印加され
る交流電圧の電圧値や周波数が変わると、圧電振動子３
６の振動周期などが変化し、圧電ポンプ２２の供給流量
や供給圧力が変わることになる。制御部５４は、塗布条
件に応じて吐出ノズル１８から基板Ｗの表面へ所定量の
ＳＯＧ材が吐出されるように電圧・周波数調節部５２を
制御する。尚、塗布条件に応じたＳＯＧ材の吐出量の設
定は、図示しない設定部やスイッチなどによって行なわ
れ、その設定値が制御部５４へ入力される。また、制御
部５４は、スピンモータ１４へ制御信号を送り、スピン
チャック１０に保持された基板Ｗを処理プログラムに従
って高速回転させたり低速回転させ或いは停止させたり
する制御を行なう。

【００１７】次に、図１に示したタイムチャートに基づ
いて、基板ＷへのＳＯＧ材の塗布動作を説明する。ま
ず、基板Ｗを高速、例えば２，０００〜４，０００ｒ．
ｐ．ｍ．で回転させる。そして、基板Ｗを高速回転させ
ながら、圧電ポンプ２２を作動させて吐出ノズル１８か
ら基板Ｗの表面へＳＯＧ材を吐出する。ＳＯＧ材の吐出
後数秒間、そのまま基板Ｗの高速回転を継続し、基板Ｗ
の表面全体にＳＯＧ材が拡がって基板Ｗの表面がＳＯＧ
材で完全に被覆されると、基板Ｗの回転を停止させ、或
いは、基板Ｗの回転速度を低速に切り換える。そして、
暫くの間、例えば５秒間程度、基板Ｗをそのまま停止さ
せ或いは低速回転させる。この間に、基板Ｗの表面に形
成されたパターンの微細凹部へＳＯＧ材が埋め込まれ
る。以後は、従来のスタティック塗布方法やダイナミッ
ク方法における場合と同様に、例えば、１５秒間程度基
板Ｗを２，０００〜４，０００ｒ．ｐ．ｍ．の高速で回
転させてスピンドライ処理した後、基板Ｗの回転数を下
げて５秒間程度エッジクリーニング、バックリンス処理
し、その後再び基板Ｗを高速回転させて１０秒間程度ス
ピンドライ処理し、膜溶解液やリンス液を基板Ｗ上から
飛散させて除去する。

【００１８】

【発明の効果】請求項１に係る発明の基板への塗布液塗
布方法によると、基板の表面に形成されたパターンの微
細凹部へのＳＯＧ材等の埋め込み性が良好で、塗布品質
が高く保持されるとともに、塗布液の使用量が少なく済
み、経済的である。

【００１９】請求項２に係る発明の基板の塗布液塗布装
置を使用すると、少量の塗布液であっても正確に所定量
の塗布液を基板の表面へ供給することができるため、塗
布液の使用量が少なく済んで経済的である、といった請
求項１に係る発明の上記効果が確実に奏されるととも
に、基板の表面に形成されたパターンの微細凹部への塗
布液の埋め込み性が良好になって、塗布品質が高く保持
されることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板への塗布液塗布方法の実施
形態の１例を示すタイムチャートである。

【図２】この発明に係る基板への塗布液塗布方法を実施
するのに使用される塗布液塗布装置の構成の１例を示す
図であって、一部を縦断面で、他の部分を模式的にそれ
ぞれ示す図である。

【図３】基板への塗布液塗布装置において吐出ノズルへ
塗布液を供給するのに従来一般に使用されているガス圧
送方式の塗布液供給装置の概略図である。

【符号の説明】

１０ スピンチャック １２ 回転支軸 １４ スピンモータ １８ 吐出ノズル ２０ 液供給管 ２２ 圧電ポンプ ２８ 液吸引管 ３０ 液貯留槽 ３２ ＳＯＧ材（塗布液） ３６ 圧電振動子 ３８ ポンプ室 ５２ 電圧・周波数調節部 ５４ 制御部 Ｗ 基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面へ塗布液を吐出し基板の表面
   全体に塗布液を塗布する基板への塗布液塗布方法におい
   て、 基板を高速で回転させながら基板の表面へ塗布液を吐出
   する工程と、 基板の表面全体が塗布液で被覆されるまでの間、基板の
   高速回転を継続する工程と、 基板の表面全体が塗布液で被覆された後、基板を低速で
   回転させもしくは停止させて所定時間その状態に保持す
   る工程とを順次経ることを特徴とする基板への塗布液塗
   布方法。
2. 【請求項２】 基板を水平姿勢に保持して鉛直軸回りに
   回転させる基板保持・回転手段と、 この基板保持・回転手段に保持された基板の表面へ塗布
   液を吐出する吐出ノズルと、 この吐出ノズルへ塗布液を供給する塗布液供給手段と、 前記基板保持・回転手段の回転動作を制御し、前記塗布
   液供給手段の塗布液供給動作を制御する制御手段とを備
   えた基板への塗布液塗布装置において、 前記塗布液供給手段を、液貯留槽に貯留された塗布液を
   吸引しその吸引した塗布液を送出する圧電ポンプを備え
   て構成し、 前記制御手段により前記基板保持・回転手段及び塗布液
   供給手段を制御して、基板を高速で回転させながら基板
   の表面へ塗布液を吐出し、基板の表面全体が塗布液で被
   覆されるまでの間、基板の高速回転を継続し、基板の表
   面全体が塗布液で被覆された後、基板を低速で回転させ
   もしくは停止させて所定時間その状態に保持するように
   することを特徴とする基板への塗布液塗布装置。