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課題

塗布膜膜厚均一性を維持しつつ、塗布液消費量を削減することができる塗布方法を提供する。

解決手段

基板上に塗布液を供給し、基板を回転させることにより塗布液を基板表面に広げて基板上に塗布膜を形成する塗布方法において、基板を高速回転させて基板上への塗布液の供給を開始し、塗布液の供給中に回転速度を減速して基板を低速回転させ、その後基板が低速回転中に塗布液の供給を停止する。

概要

背景

従来のレジスト塗布方法では、図6に示すように、図示しないスピンチャックウエハ(基板)22を吸着させ、ウエハ22上に設けられたノズル21により、ウエハ22のほぼ中心部にレジスト液塗布液)23を必要量滴下し、ウエハ22の回転の遠心力によりウエハ22の周辺部に広げることにより、ウエハ22表面全体所望膜厚レジスト膜塗布膜)を形成している。その方法として、図8に示すように、ウエハを回転させる前にウエハ上にレジスト液を供給するスタティック塗布法と称される方法と、図9に示すように、ウエハの回転中にウエハ上にレジスト液を供給するダイナミック塗布法と称される方法とが知られている。

概要

塗布膜の膜厚均一性を維持しつつ、塗布液の消費量を削減することができる塗布方法を提供する。基板上に塗布液を供給し、基板を回転させることにより塗布液を基板表面に広げて基板上に塗布膜を形成する塗布方法において、基板を高速回転させて基板上への塗布液の供給を開始し、塗布液の供給中に回転速度を減速して基板を低速回転させ、その後基板が低速回転中に塗布液の供給を停止する。

目的

本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、塗布膜の膜厚の均一性を維持しつつ、塗布液の消費量を削減することができる塗布方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

基板上に塗布液を供給し、前記基板を回転させることにより前記塗布液を前記基板表面に広げて前記基板上に塗布膜を形成する塗布方法において、前記基板を高速回転させて前記基板上への前記塗布液の供給を開始し、該塗布液の供給中に回転速度を減速して前記基板を低速回転させ、その後前記基板が低速回転中に前記塗布液の供給を停止することを特徴とする塗布方法。

請求項2

前記高速回転は4000回転/分以上であり、前記低速回転は4000回転/分未満であることを特徴とする請求項1記載の塗布方法。

請求項3

前記基板が前記高速回転中に前記塗布液が前記基板周縁に到達する前に回転速度を減速して前記基板を前記低速回転させることを特徴とする請求項1又は2記載の塗布方法。

請求項4

前記基板が前記高速回転中に前記塗布液が前記基板周縁に到達した直後に回転速度を減速して前記基板を前記低速回転させることを特徴とする請求項1又は2記載の塗布方法。

請求項5

前記塗布膜の膜厚は、前記低速回転の回転数を調整することにより調整することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一に記載の塗布方法。

技術分野

0001

本発明は、塗布方法に関し、より詳しくは、基板回転による遠心力を利用してレジストなどの塗布液基板表面に広げ、塗布膜を形成する塗布方法に関する。

0002

従来のレジスト塗布方法では、図6に示すように、図示しないスピンチャックウエハ(基板)22を吸着させ、ウエハ22上に設けられたノズル21により、ウエハ22のほぼ中心部にレジスト液(塗布液)23を必要量滴下し、ウエハ22の回転の遠心力によりウエハ22の周辺部に広げることにより、ウエハ22表面全体所望膜厚レジスト膜(塗布膜)を形成している。その方法として、図8に示すように、ウエハを回転させる前にウエハ上にレジスト液を供給するスタティック塗布法と称される方法と、図9に示すように、ウエハの回転中にウエハ上にレジスト液を供給するダイナミック塗布法と称される方法とが知られている。

背景技術

0003

スタティック塗布法では、ウエハの停止時にレジスト液の供給開始と停止を行い、ダイナミック塗布法では、ウエハの等速回転時にレジスト液の供給開始と停止を行っている。

0004

ところで、上述したレジスト塗布方法では、膜厚の薄いレジスト膜を形成する場合には、ウエハの高速回転によりウエハ上に塗布されたレジスト液をウエハ表面に広げて、均一な膜厚のレジスト膜を形成することができる。この場合、均一な膜厚のレジスト膜を形成するためのレジストの使用量は回転速度などの調整により多少削減することが可能である。

0005

一方、膜厚2μm以上のレジスト膜を形成するには、レジスト液の供給量を増やし、ウエハを低速回転によりレジスト液を塗布するか、粘度の高いレジスト液を選択し、高速回転にて塗布する必要がある。

0006

しかしながら、低速回転によりレジスト液を塗布する場合、低速回転による弱い遠心力の作用によって、図7に示すように、ノズルから滴下されることによりウエハ22中心部にできた円形状のレジスト液23溜まりからウエハ22周縁に向かって相互に分離した多数のレジスト液の流路24が生じてしまう。この場合、遠心力が弱いため、その流路24以外にはレジスト液23は供給されにくく、そのため、レジスト液23の供給を続けてもレジスト液23はその流路24に沿って流れ、ウエハ22外へと飛散してしまう。

0007

一方、高速回転で粘度の高いレジスト液を塗布する場合、レジスト液の粘度が高いためレジスト液がウエハ表面を流れにくく、そのため、ウエハ中心部に供給したレジスト液が周縁まで到達できないか、又は、高速回転による大きな遠心力によりウエハに供給されたレジスト液の大半がウエハ外に飛散してしまう。

0008

以上のように、従来のレジストの塗布方法では、低速回転でも高速回転でも、ウエハ上に均一に塗布膜を形成することが困難であり、均一な膜厚の塗布膜を得るためにはレジスト液の供給量を増やす必要がある。

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、塗布膜の膜厚の均一性を維持しつつ、塗布液の消費量を削減することができる塗布方法を提供するものである。

0010

上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、塗布方法に係り、基板上に塗布液を供給し、前記基板を回転させることにより前記塗布液を前記基板表面に広げて前記基板上に塗布膜を形成する塗布方法において、前記基板を高速回転させて前記基板上への前記塗布液の供給を開始し、該塗布液の供給中に回転速度を減速して前記基板を前記低速回転させ、その後前記基板が低速回転中に前記塗布液の供給を停止することを特徴とし、
請求項2記載の発明は、請求項1記載の塗布方法に係り、前記高速回転は4000回転/分以上であり、前記低速回転は4000回転/分未満であることを特徴とし、
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の塗布方法に係り、前記基板が前記高速回転中に前記塗布液が前記基板周縁に到達する前に回転速度を減速して前記基板を前記低速回転させることを特徴とし、
請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の塗布方法に係り、前記基板が前記高速回転中に前記塗布液が前記基板周縁に到達した直後に回転速度を減速して前記基板を前記低速回転させることを特徴とし、
請求項5記載の発明は、前記塗布膜の膜厚は、請求項1乃至4の何れか一に記載の塗布方法に係り、前記低速回転の回転数を調整することにより調整することを特徴としている。

0011

以下に、上記本発明の構成により奏される作用を説明する。

0012

本発明の塗布方法においては、塗布液の供給中に、基板の回転数を例えば4000回転/分(rpm)以上の高速回転から4000rpm未満の低速回転へ減速している。

0013

基板を高速回転で回転させつつ、基板表面の中央部付近に塗布液を供給しているので、基板表面の塗布液は基板の周辺部に急激に広がる。そして、最初の塗布液が基板の周縁に到達する前に或いは到達した直後に、基板の回転数を低速回転に減速し、低速回転中に塗布液の供給を停止している。

0014

高速回転により先に形成された薄い被膜により、その後の塗布液の流れがよくなるため、低速回転により後に形成される所望の膜厚の被膜形成において膜厚の均一性をより一層向上させることができる。また、低速回転により、減速後に新たに基板表面の中央部付近に供給された塗布液が基板外へ飛散するのを抑制することができる。塗布膜の膜厚は、例えば、低速回転の回転数を調整することにより可能である。

0015

このように、塗布液の供給中に、基板の回転数を高速回転から低速回転へ減速することにより、高速回転による塗布液が広がり易い作用と、低速回転による基板外への飛散量を抑制する作用とが相まって、必要最少限の塗布液の量により基板表面全体にわたり均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。

0016

特に、基板を高速回転させつつ、塗布液を基板中央部付近に供給し、高速回転により基板の周縁に塗布液が到達する前に低速回転へと減速させることにより、高速回転時の基板外への飛散がより一層抑制されるため、塗布液の使用量をより一層削減することができる。

課題を解決するための手段

0017

また、基板を高速回転させつつ、塗布液を基板中央部付近に供給し、基板の周縁に塗布液が到達した直後に低速回転へと減速させることにより、高速回転で形成された薄い被膜により塗布液の流れが良くなり、低速回転で形成される塗布膜に対して膜厚の均一性をより一層向上させることができる。

0018

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

0019

(レジスト塗布方法に用いられるレジスト塗布装置の構成)
まず、この発明の実施の形態であるレジスト塗布方法に用いられるレジスト塗布装置の構成について図面を参照して説明する。

0020

図5は、この発明の実施の形態に係る塗布方法に用いられるレジスト塗布装置の構成について示す模式図である。

0021

そのレジスト塗布装置は、図5に示すように、ウエハ(基板)2を真空チャック或いは静電チャック3により保持し、排気管を兼ねた回転軸5を中心にウエハ2を回転させる基板保持具と、基板保持具の回転軸5を回転させるモータ6と、基板保持具の上方に設けられたレジスト液(塗布液)を吐出するノズル1と、基板保持具の周辺部に設けられ、ウエハ2表面から飛散する余剰のレジスト液を回収するカップ4と、排気管10を通してカップ4に接続された、レジスト液から気化した溶媒排気/回収する排気タンク8と、配管9を通してカップ4に接続された、余剰のレジスト液を回収するレジスト液回収タンク7とを備えている。

0022

また、レジスト塗布装置は、レジスト液の供給開始/供給停止、モータ6の回転数、及びモータ6のオンオフを制御する図示しない制御装置を有する。その制御装置により、ウエハ2を4000回転/分(rpm)以上で高速回転させてウエハ2上にレジスト液の供給を開始し、レジスト液の供給中にウエハ2の回転速度を4000rpm未満の低速回転に減速し、その後、低速回転中にレジスト液の供給を停止し、最後にモータ6の回転を停止することができるようになっている。塗布膜の膜厚は、例えば、低速回転の回転数を調整することにより可能である。

0023

ここで、高速回転とは、約1秒間にレジスト液が基板の周縁まで広がる回転数以上の回転数とする。回転数4000rpmを高速回転と低速回転の境界値としている理由は、通常用いる低粘度のレジスト液(7cp程度)において、直径6インチベアウエハを用いたときに、回転数4000rpm以上が高速回転にあたるためである。なお、粘度が高いレジスト液では、ウエハ表面をレジスト液が流れにくくなるため、高速回転にあたる回転数は4000rpm以上となる。調査によれば、粘度の高いレジスト液(69cp程度)では、直径6インチのベアウエハを用いたときに、回転数6500rpm以上が高速回転にあたる。

0024

また、ウエハ2が高速回転中にレジスト液がウエハ2周縁に到達する前にウエハ2を低速回転に減速することができるようになっている。或いは、ウエハ2が高速回転中にレジスト液がウエハ2周縁に到達した直後にウエハ2を低速回転に減速することができるようになっている。

0025

このようなウエハ2の回転数の制御は、ウエハ2表面の状態、レジスト液の粘度、ウエハ2表面の温度やレジスト液の温度、モータ6の回転速度など、ウエハ2表面でのレジスト液の広がり速度に影響を与えるデータに基づき予測されるウエハ2表面でのレジスト液の広がり具合を考慮して、モータ6の回転時間を設定することにより行う。或いは、ウエハ2周縁に設置されたレジスト液の飛散を検出する手段、例えば基板保持具に保持されたウエハ2面に対して上側に設けられたレーザ光などの光照射手段と、光照射手段と対面するように、ウエハ2面に対して下側に設けられた光検出手段とにより、レジスト液の塗布中にウエハ2表面から飛散するレジスト液の量を検出することにより行う。又は、それらの両方の方法を用いて行う。

0026

以上のように、この発明の実施の形態の塗布装置によれば、制御装置により、最初の4000回転/分以上の高速回転中にレジスト液を供給し、レジスト液がウエハ2の周縁に到達する前に或いは到達した直後に、ウエハ2の回転数を4000rpm未満の低速回転に減速することができる。

0027

即ち、高速回転により先に形成された薄い被膜により、その後のレジスト液の流れがよくなるため、低速回転により後に形成される所望の膜厚の被膜形成において膜厚の均一性をより一層向上させることができる。また、低速回転により、減速後に新たにウエハ2表面の中央部付近に供給されたレジスト液がウエハ2外へ飛散するのを抑制することができる。

0028

このように、レジスト液の供給中に、ウエハ2の回転数を高速回転から低速回転へ減速することにより、高速回転によるレジスト液が広がり易い作用と、低速回転によるウエハ2外への飛散量を抑制する作用とが相まって、必要最少限のレジスト液の量によりウエハ2表面全体にわたり均一な膜厚のレジスト膜を形成することができる。

0029

(レジスト塗布装置を用いたレジスト塗布方法)
次に、この発明の実施の形態に係るレジスト塗布装置を用いたレジスト塗布方法について図1図2図3及び図5を参照して説明する。

0030

図1は、ウエハの回転の開始時期と、レジスト液の供給開始時期と、ウエハの回転数(rpm)の切り換え時期と、レジスト液の供給停止時期と、ウエハの回転の停止時期とを時間経過とともに示したタイムチャートである。

0031

以下に図1のタイムチャートに従ってその塗布方法を説明する。

0032

まず、図5に示す基板保持具のチャック3にウエハ2を吸着し、固定した後、基板保持具を4000回転/分以上の高速回転、この場合回転数6500rpm(R1)で回転させ、ウエハ2の回転を開始する。ノズル1によりウエハ2表面のほぼ中心部にレジスト液を供給する。これにより、ウエハ2表面の状態、レジスト液の粘度、ウエハ2表面の温度やレジスト液の温度、モータ6の回転速度など、ウエハ2表面でのレジスト液の広がり速度に影響を与える因子に従って、レジスト液はウエハ2表面を所定の広がり速度で広がる。

0033

次いで、レジスト液の供給中に、レジスト液がウエハ2周縁に到達する前に、或いはレジスト液がウエハ周縁に到達した直後に、ウエハを4000rpm未満の低速回転R2に減速する。なお、低速回転での回転数R2による膜厚制御性を調査するため、R2を1000、1200、1500、2000rpmの4条件で変化させた。

0034

図2は、レジスト液がウエハ2周縁に到達する前に回転数を切り換えた直後のウエハ2表面の様子を示す断面図である。なお、図中、符号11aは高速回転により形成されたレジスト膜であり、12aは低速回転中に供給された塗布液である。この方法によれば、高速回転時のウエハ2外への飛散がより一層抑制されるため、レジスト液の使用量をより一層削減することができる。

0035

また、図3は、レジスト液がウエハ2周縁に到達した直後に回転数を切り換えた直後のウエハ2表面の様子を示す断面図である。なお、図中、符号11bは高速回転により形成されたレジスト膜であり、12bは低速回転中に供給された塗布液である。この方法によれば、高速回転で形成された薄い被膜によりレジスト液の流れが良くなり、低速回転で形成されるレジスト膜に対して膜厚の均一性をより一層向上させることができる。

0036

次に、回転数R2で低速回転中にレジスト液の供給を停止する。この実施の形態の場合、レジスト液の供給開始から停止までの期間はR2=1000rpmの場合で約2秒以内であった。レジスト液の供給停止後、レジスト液がウエハ2周縁に到達するまで回転数R2を維持する。これにより、ウエハ2表面にはより厚い膜厚のレジスト膜が形成される。

0037

レジスト液がウエハ2周縁に到達した後、ウエハ2の回転数をR3に切り換える。この場合、R3は回転数R2と同じか、或いは少し高い回転数とする。この回転によりウエハ2表面にはより均一なレジスト膜が形成される。

0038

所定時間の後、ウエハ2の回転を停止させる。これにより、所定の膜厚のレジスト膜がウエハ2表面に形成される。

0039

次に、上記のようにして形成されたレジスト膜のウエハ2内での膜厚分布について調査した結果について説明する。

0040

直径6インチのベアウエハを用い、粘度69cpのレジスト液を用い、常温中でレジスト液を塗布した。回転数R1を6500rpmとして、約1秒間、ウエハを高速回転させた後、回転数R2をパラメータとし、1000、1200、1500、2000rpmの4条件で各20秒間、ウエハを低速回転させた。低速回転後の回転数R3は低速回転時の回転数と同じとした。高速回転から低速回転に移る期間に1.5秒間、続けてレジスト液を吐出した。この場合、低速回転中の吐出時間は0.5秒であった。

0041

このようにして形成した、直径6インチのベアウエハ2内でのレジスト膜の膜厚分布を調査した。その調査結果を図4に示す。図4は、低速回転での回転数R2をパラメータとしてウエハ2内でのレジスト膜の膜厚分布について調査した結果を示すグラフである。左の図がウエハ2内横方向の分布を示し、右の図がウエハ2内縦方向の分布を示す。ともに、横軸がウエハ2内の位置(ウエハの直径を等間隔で分割したときの位置を通し番号で示した。)を示し、縦軸がレジスト膜の膜厚(nm)を示す。

0042

図4によれば、R2=1000rpmで膜厚約5.3μm、R2=1200rpmで膜厚約5μm、R2=1500rpmで膜厚約4.6μm、R2=2000rpmで膜厚約4μmのレジスト膜が得られた。回転数R2の調整により、相当の範囲でレジスト膜の膜厚制御を行えることが分かった。

0043

また、各回転数で、ウエハ2内でのレジスト膜の膜厚分布はばらつきが少なく、良好な結果が得られた。

0044

以上のように、この発明の実施の形態のレジスト塗布方法によれば、ウエハ2を4000回転/分(rpm)以上の高速回転で回転させつつ、ウエハ2表面の中央部付近にレジスト液を供給しているので、ウエハ2表面の塗布液はウエハ2の周辺部に急激に広がる。そして、レジスト液がウエハ2の周縁に到達する前に或いは到達した直後に、ウエハの回転数を4000rpm未満の低速回転に減速している。

0045

高速回転により先に形成された薄い被膜により、その後に供給されるレジスト液の流れがよくなるため、低速回転により後に形成される所望の膜厚の被膜形成において膜厚の均一性をより一層向上させることができる。また、低速回転により、減速後に新たにウエハ2表面の中央部付近に供給されたレジスト液がウエハ2外へ飛散するのを抑制することができる。レジスト膜の膜厚は、例えば、低速回転の回転数を調整することにより可能である。

0046

このように、レジスト液の供給中に、ウエハ2の回転数を高速回転から低速回転へ減速することにより、高速回転によるレジスト液が広がり易い作用と、低速回転によるウエハ2外への飛散量を抑制する作用とが相まって、必要最少限のレジスト液の量によりウエハ2表面全体にわたり均一な膜厚のレジスト膜を形成することができる。

0047

以上、実施の形態によりこの発明を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。

0048

例えば、実施の形態では、塗布液としてレジスト液を用いているがこれに限られない。エッチング、前処理、又は後処理等のための他の薬液に対してこの発明を適用してもよい。

0049

また、高速回転と低速回転の境界の回転数を4000rpmとしているが、これに限られない。塗布液の種類等により適宜変更可能である。

0050

また、高速回転での回転数R1を6500rpmとし、低速回転での回転数R2を1000、1200、1500、2000rpmとしているが、これに限られない。塗布液の種類等により適宜変更可能である。

0051

また、塗布液の供給継続時間を2秒以内としているが、適宜変更可能である。

発明を実施するための最良の形態

0052

また、基板として円形状のウエハを用いているが、これに限られない。四角形状のガラス基板その他を用いることができる。

0053

以上のように、本発明の塗布方法によれば、塗布液の供給中に、基板の回転数を4000回転/分(rpm)以上の高速回転から4000rpm未満の低速回転へ減速することにより、高速回転による塗布液が広がり易い作用と、低速回転による基板外への飛散量を抑制する作用とが相まって、必要最少限の塗布液の量により所定の膜厚の塗布膜を形成することができる。

発明の効果

0054

また、高速回転により先に形成された薄い被膜により、その後の塗布液の流れがよくなるため、低速回転により後に形成される所望の膜厚の被膜形成において膜厚の均一性をより一層向上させることができる。

図面の簡単な説明

0055

以上により、本発明の塗布方法によれば、塗布液使用量を削減することができるとともに、基板表面全体にわたり均一な膜厚の被膜形成が可能となる。

図1
本発明の実施の形態である塗布方法におけるウエハの回転開始時期、レジスト液の供給開始時期、回転数の切り換え時期、レジスト液の供給停止時期及びウエハの回転停止時期を示すタイムチャートである。
図2
本発明の実施の形態である塗布方法を示す断面図である。
図3
本発明の実施の形態である他の塗布方法を示す断面図である。
図4
本発明の実施の形態である塗布方法により形成されたレジスト膜のウエハの低速回転の回転数による膜厚依存性及びウエハ内での膜厚分布を示すグラフである。
図5
本発明の実施の形態である塗布方法に用いられる塗布装置の構造を示す模式図である。
図6
従来例である塗布方法を示す模式図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
図7
従来例である塗布方法により形成されたレジスト膜のウエハ内の塗布状態を示す平面図である。
図8
従来例であるスタティック法によるレジスト液の塗布方法を示すタイムチャートである。
図9
従来例であるダイナミック法によるレジスト液の塗布方法を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1ノズル
2 ウエハ(基板)
基板保持部(チャック部)
4カップ
5回転軸
6モータ
7 レジスト液回収タンク
8排気タンク
9配管
10排気管
11a、11b高速回転により形成されたレジスト膜
12a、12b 低速回転により形成途中のレジスト液

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