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発明の名称 塗布液塗布方法及び塗布液塗布装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−7920
公開日 平成9年(1997)1月10日
出願番号 特願平7−153125
出願日 平成7年(1995)6月20日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高月 亨
発明者 篠原 啓二
要約 目的
塗布液の再付着による膜厚の不均一化を防止し、膜厚むらの発生を防止して、膜厚むらによる被塗布体製品の歩留り低下を防止した塗布液塗布方法及び塗布液塗布装置を提供する。

構成
レジスト液等の塗布液4が滴下されて載置されたウエハー等の被塗布体1を回転させ、この塗布液4中の溶媒を蒸発させて被塗布体1の表面に塗布膜を形成する際、塗布液飛散防止手段7を設け、該塗布液飛散防止手段7の表面にガス流れ10を作る。
特許請求の範囲
【請求項1】塗布液が載置された被塗布体を回転させ、前記塗布液中の溶媒を蒸発させて被塗布体の表面に塗布膜を形成する塗布液塗布方法において、塗布液の飛散を防止する手段を設けるとともに、該塗布液飛散防止手段の表面にガス流れを作る構成としたことを特徴とする塗布液塗布方法。
【請求項2】塗布液が載置された被塗布体を回転させ、前記塗布液中の溶媒を蒸発させて被塗布体の表面に塗布膜を形成する塗布液塗布装置において、被塗布体の周辺部に塗布液飛散防止手段を設けるとともに、該塗布液飛散防止手段の表面にガス流れを作るガス供給装置を備えたことを特徴とする塗布液塗布装置。
【請求項3】請求項2に記載の塗布液塗布装置において、被塗布体の周辺部を塗布液の溶媒により洗浄し、周辺部の塗布膜を除去するための塗布液溶媒供給装置を備えたことを特徴とする塗布液塗布装置。
【請求項4】請求項2に記載の塗布液塗布装置において、前記ガス供給装置を接続するとともに、ガス排気口を設けたことを特徴とする塗布液塗布装置。
【請求項5】請求項2に記載の塗布液塗布装置において、前記ガス供給装置により供給されるガスが、塗布液の成分を含有していることを特徴とする塗布液塗布装置。
【請求項6】請求項4に記載の塗布液塗布装置において、ガス排気口とガス供給口との間に不純物除去装置を有し、かつガス排気口から排出されたガスをガス供給側へ戻すガス循環装置を介装したことを特徴とする塗布液塗布装置。
【請求項7】請求項2に記載の塗布液塗布装置において、被塗布体が回転する雰囲気中のガスの成分を計測するセンサーと、このセンサー及びガス供給装置に接続され、前記雰囲気ガスの成分を調節する雰囲気ガス成分制御装置とを備えたことを特徴とする塗布液塗布装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塗布液塗布方法及び塗布液塗布装置に関する。特に、滴下等により塗布液が載置された被塗布体を回転させ、この塗布液中の溶媒を蒸発させて被塗布体の表面に塗布膜を形成する構成の塗布液塗布方法及び塗布液塗布装置に関するものである。本発明は、各種分野の塗布液塗布について利用でき、例えば、電子材料(半導体ウエーハ等)に各種の塗布液を塗布する場合に利用することができる。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】従来、半導体ウエハー(以下、これを単にウエハーという場合もある)等の被塗布体上に塗布液膜、特に膜厚の均一な薄膜を形成する手法として、回転塗布がある。これは、例えば代表的には、フォトリソグラフィーによる加工を行うべくレジスト液が塗布されたウエハーを高速回転させ、レジスト液をウエハー上に遠心力によって広げるとともに、レジスト液中の溶媒を蒸発させてレジスト膜を形成する場合に利用される(これについての文献としては、例えば、株式会社工業調査会、昭和63年12月13日発行、「電子材料」1989年12月号別冊、P78−83参照)。
【0003】図2に従来のこの種の装置であるスピンコーターの概略構成図を示した。同図において、符号1はウエハー等の被塗布体、2はこの被塗布体1を真空吸着等の方法によって固定するチャックで、このチャック2は一般にモーター3等の駆動手段によって高速回転されるように構成されている。符号4はレジスト等の塗布液、5は塗布液4を被塗布体1上に供給するためのノズルである。また、被塗布体1の周辺部の塗布液を除去するため、符号6で示す溶媒供給ノズルが備えられている。被塗布体1を回転させながら、ノズル6より溶媒を供給することで、被塗布体周辺部の塗布膜は溶解し除去される。また、被塗布体1の周辺には、塗布液、及び溶媒が飛散するのを防止するための飛散防止板7が設置されている。
【0004】このように構成された従来のスピンコーターによって被塗布体1上にレジスト膜等の薄膜を形成するには、先ず、被塗布体1をチャック2上に固定し、塗布液4をノズル5から被塗布体1に滴下させる。ついで、モーター3を駆動させて被塗布体1をチャック2と共に一定時間高速回転させる。このように被塗布体1を高速回転させると塗布液4が遠心力により被塗布体1の上面に全面に渡って拡がり、塗布液4の厚みが減少する。その後、塗布液4に含まれる溶媒が蒸発することによる膜減りが著しくなるが、同時に塗布液4の粘性が増加し、膜減りに関して遠心力の寄与は更に少なくなる。最後には液相内拡散係数の減少により膜中での溶媒の移動が困難になり、気液界面から蒸発できなくなって膜厚減少が停止する。一般に、上記のようにして被塗布体1上に薄膜が形成されると考えられている。この時、被塗布体1のエッジ部での薄膜を除去するために、溶媒供給ノズ6より、被塗布体の溶媒を滴下することで、エッジ部の塗布は粘性が減少し、遠心力により被塗布体1の外周側へ飛ばされる。
【0005】この時、飛ばされた塗布液4の殆どは、飛散防止板7に衝突し、図示されない排出口より、排出される。
【0006】ところが、極く一部であるが塗布液4は飛散防止板7の表面で反射し、被塗布体1上、すなわち、塗布液薄膜上に付着する。付着することによって、その部分の膜厚むらが発生する。これが製品の不良を生じさせる場合があって、例えば半導体装置の歩留りを低下させる等の問題を発生させていた。
【0007】この問題の解決のため、飛散防止板7の形状等も工夫されているが、完全では無く、程度の差はあれ、上記のような問題は発生していた。
【0008】
【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、塗布液の再付着による膜厚の不均一化を防止し、膜厚むらの発生を防止して、かかる膜厚むらによる被塗布体製品の歩留り低下をも防止した塗布液塗布方法及び塗布液塗布装置を提供することを目的としている。
【0009】
【問題点を解決するための手段】本発明においては、下記構成の塗布液塗布方法及び塗布液塗布装置によって、上記目的を達成した。
【0010】即ち、本発明の塗布液塗布方法は、塗布液が載置された被塗布体を回転させ、前記塗布液中の溶媒を蒸発させて被塗布体の表面に塗布膜を形成する塗布液塗布方法において、塗布液の飛散を防止する手段を設けるとともに、該塗布液飛散防止手段の表面にガス流れを作る構成としたことによって、上記目的を達成するものである。
【0011】また、本発明の塗布液塗布装置は、塗布液が載置された被塗布体を回転させ、前記塗布液中の溶媒を蒸発させて被塗布体の表面に塗布膜を形成する塗布液塗布装置において、被塗布体の周辺部に塗布液飛散防止手段を設けるとともに、該塗布液飛散防止手段の表面にガス流れを作るガス供給装置を備えた構成としたことによって、上記目的を達成するものである。
【0012】本発明の塗布液塗布技術は、塗布液が滴下された被塗布体を回転させ、前記塗布液中の溶媒を蒸発させて被塗布体の表面に塗布液膜を形成する塗布液塗布技術において、被塗布体の周辺部に設置した塗布液飛散防止板の表面にガス流れを作るガス供給装置を備えた構成とすることができる。
【0013】本発明の塗布液塗布装置は、被塗布体の周辺部を塗布液の溶媒によって洗浄し、周辺部の塗布膜を除去するための塗布液溶媒を供給する装置を備えた構成の態様で実施することができる。
【0014】本発明の塗布液塗布装置は、前記ガス供給装置を接続するとともに、ガス排気口を設けた構成の態様で実施することができる。
【0015】また、前記ガス供給装置により供給されるガスが、塗布液の成分を含有している構成の態様で実施することができる。
【0016】また、ガス排気口側とガス供給口との間に不純物除去装置を有し、かつガス排気口から排出されたガスをガス供給側へ戻すス循環装置を介装した構成の態様で実施することができる。
【0017】また、被塗布体が回転する雰囲気中のガスの成分を計測するセンサーと、このセンサー及びガス供給装置に接続され、前記雰囲気ガスの成分を調節する雰囲気ガス成分制御装置とを備えた構成の態様で実施することができる。
【0018】
【作用】本発明によれば、塗布液が載置された被塗布体を回転させ、この塗布液中の溶媒を蒸発させて被塗布体の表面に塗布膜を形成する場合に、塗布液飛散防止段の表面にガス流れを作る構成としたので、該ガス流により塗布液飛沫を所定方向に飛ばして排出することができ、被塗布体への再付着を防止できる。
【0019】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施例により限定を受けるものではない。
【0020】実施例1この実施例は、半導体ウエハーを被塗布体とし、この上にレジスト液を塗布液として塗布して、レジスト膜を形成する場合に、本発明を適用したものである。
【0021】図1を参照する。本実施例においては、塗布液4(ここではレジスト液)が滴下されて載置された被塗布体1(ここではウエハー)を回転させ、この塗布液4中の溶媒を蒸発させて被塗布体1の表面に塗布膜(ここではレジスト膜)を形成する際、塗布液飛散防止手段7(具体的には飛散防止板)を設けるとともに、該塗布液飛散防止手段7の表面にガス流れ(矢印10で示す)を作る構成とした塗布液塗布方法を行う。
【0022】また、本実施例の塗布装置は、図1に示すとおり、塗布液4が載置された被塗布体1を回転させ、この塗布液4中の溶媒を蒸発させて被塗布体1の表面に塗布膜を形成するものであって、被塗布体1の周辺部に塗布液飛散防止手段7を設けるとともに、該塗布液飛散防止手段7の表面にガス流れ(矢印10で示す)を作るガス供給装置(ガス供給管8、ガス供給口9及びガス供給部13から構成)を備えた塗布液塗布装置である。
【0023】本実施例の塗布液塗布装置においては、被塗布体1の周辺部を塗布液の溶媒により洗浄し、周辺部の塗布膜を除去するための塗布液溶媒供給装置(溶媒供給ノズル6)を備えている。
【0024】本実施例の塗布液塗布装置においては、前述のガス供給装置を接続するとともに、ガス排気口11を設けてある。
【0025】本実施例の塗布液塗布装置においては、ガス供給装置により供給されるガスが、塗布液の成分(ここでは溶媒)を含有している構成とした。
【0026】本実施例の塗布液塗布装置においては、ガス排気口11側から排気されて再びガス供給口9に至る循環系の間に不純物除去装置を有し、かつガス排気口から排出されたガスをガス供給側へ戻すガス循環装置を介装する構成にすることができる。
【0027】本実施例の塗布液塗布装置においては、被塗布体1が回転する雰囲気中のガスの成分を計測するセンサーと、このセンサー及びガス供給装置に接続され、前記雰囲気ガスの成分を調節する制御装置が設けられている。具体的には図示のガス調整装置12が、濃度測定センサーと、ガス成分調節機能を備えている。
【0028】即ち、本実施例の塗布液塗布装置は、塗布液飛散防止手段7である飛散防止板の表面に気流の流れを形成するガス供給装置を備えたものである。この構成によれば、飛散防止板7からの被塗布体1への塗布材料の再付着を防止することができる。
【0029】以下、本実施例を更に詳細に説明する。図1は本実施例の塗布液塗布装置を示す概略構成図を示している。
【0030】図1において、符号1はウエハーである被塗布体、2はこの被塗布体1を真空吸着等の方法によって固定する被塗布体支持部をなすチャックで、このチャック2は駆動手段であるモーター3によって高速回転されるように構成されている。4はレジスト液等の塗布液、5は該塗布液4を被塗布体1上に供給するためのノズルである。また、被塗布体1の周辺部の塗布液を除去するため、符号6で示す溶媒供給ノズルが備えられている。
【0031】本実施例においては、被塗布体1を回転させながら、ノズル6より溶媒を供給することで、被塗布体1の周辺部の塗布膜は溶解し除去される。飛散防止板7の上には、ガス供給口9が設定されており、ガス供給部13より、ガス供給管8を通してガスが供給され、矢印10の方向に気流の流れが形成される。また、気流の下流側には、ガス排出口11が設置されており、ガスの排出が可能になっている。
【0032】また排出されたガスにはガス調整装置12が接続されており、ガスはここを経由してガス供給部13に再供給される。ガス調整装置12には、排出したガス中の塗布液溶媒の濃度を測定する機能を有するセンサーが設けられ、また、溶媒を気体として供給して、濃度を調整する機能を有している。更に本実施例では、このガス調整装置12に、不純物を除去する不純物除去装置を組み込むようにした。
【0033】本実施例においては、ガス供給口9よりガスとして空気を噴出させ、図中の矢印10の方向に気流の流れを形成するようにした。
【0034】本実施例においては、具体的には先ず、被塗布体1をチャック2上に固定し、塗布液4をノズル5から被塗布体1に滴下させる。ついで、モーター3を駆動させて被塗布体1をチャック2とともに一定時間高速回転させる。このように被塗布体1を高速回転させると塗布液4が遠心力により被塗布体1の上面に全面に渡って広がり、前述のようなメカニズムにより、塗布液の薄膜の形成が可能である。
【0035】この時、塗布液4の過剰な部分は被塗布体1の遠心力によって飛ばされ、飛散防止板7に衝突するが、気流の流れ(矢印10参照)により、効果的に下流側に押し流され、反動によって被塗布体1上に飛び散って付着することが防止される。また、表面に塗布液薄膜を形成後、被塗布体1の周辺部の塗布膜を除去するため、溶媒供給ノズル6より、被塗布体1の周辺部に溶媒を滴下する。この時該溶媒により、被塗布体1のエッジ部の塗布液4は粘性が減少し、遠心力により被塗布体1の外周側へ飛ばされる。
【0036】飛ばされた塗布液及び溶媒は、飛散防止手段7である飛散防止板に衝突するが、気流の流れにより効果的に下流側に押し流され、反動による被塗布体1上への再付着は生じない。
【0037】また、溶媒の一部はガス排出口11に入ること無く、下部に流れるが、図示されない排出口より飛散防止板7の囲いの外に排出される。この時、飛散防止板7の囲い全体を排気する手段を下部に設けることで、更に効果を高めることが可能となる。
【0038】以上説明したように、本実施例によれば、被塗布体1が回転する外周部の飛散防止板7上に、飛散防止板7に沿った気流の流れ(矢印10)を形成するガス供給装置(ガス供給口9、ガス供給管8、ガス供給13)を備えたため、被塗布体1より遠心力で飛ばされた塗布液を効果的に下流側に押し流すことができる。従って、塗布液の再付着を防止することができる。よって、歩留りを向上させて、加工費、材料費等を低く抑えることができる効果がある。
【0039】実施例2以下本発明の第2の実施例について、同じく図1を用いて説明する。前述の第1の実施例においては、ガスとして空気を用いたが、本発明の第2実施例においては、窒素ガスに塗布液の溶媒を混合し、混合ガスとして用いた。
【0040】先ず、被塗布液体1をチャック2上に固定し、塗布液4をノズル5から被塗布体1に滴下させる。ついで、モーター3を駆動させて被塗布体1をチャック2とともに一定時間高速回転させる。このように被塗布体1を高速回転させると塗布液4が遠心力により被塗布体1の上面に全面に渡って広がり、前述のようなメカニズムにより、塗布液の薄膜が形成可能である。
【0041】表面に薄膜を形成後、被塗布体1の周辺部の塗布膜を除去するため、溶媒供給ノズル6より、被塗布体1の周辺部に溶媒を滴下する。この時、エッジ部の塗布体1は粘性が減少し、遠心力により被塗布体の外周側へ飛ばされる。
【0042】飛ばされた塗布液及び溶媒は、飛散防止板7に衝突するが、溶媒を含有する窒素がガス供給口9より噴出しているため、被塗布体1上部へは再付着すること無く、ガス排出口11より、あるいは図示されない排出口より系外に排出される。
【0043】この場合、ガス供給口9より溶媒を含有する窒素ガスが供給されるので、飛散防止板7の部分で気流の流れが形成されている領域で、塗布液の溶媒が蒸発することにより塗布薄膜が形成されることが防止でき、溶液の状態で押し流される。従って、塗布膜が厚く堆積することを防止することが可能となった。
【0044】また本実施例においては、ガス供給口9より供給されるガスの溶媒濃度をガス調整装置12(実施例1におけると同様、濃度測定機能と濃度調節機能を有する)によって制御するため、安定した効果を得ることが可能となった。また、ガス供給部13においてここからのガス供給量を変化させることが可能である。更に各塗布液に対して、最適なガス供給量の設定が可能である。
【0045】本実施例によれば、ガス供給装置から供給されるガスに特に塗布液の溶媒を含有させ、その濃度を制御する機能を第1実施例に加えたため、飛散防止板に付着した塗布溶液が膜を形成する前に、下流側へ押し流すことができる。従って、塗布液の薄膜が堆積して、厚く形成されることを防止することができる。このため、飛散防止板上に形成される薄膜を除去するメンテナンス回数を減少することができるので、装置のダウンタイムを減少させ、生産性を向上できる効果がある。
【0046】
【発明の効果】上述したように、本発明の塗布液塗布方法及び塗布液塗布装置によれば、塗布液の塗布に際して、塗布液の再付着による塗布膜厚の不均一化を防止でき、膜厚むらの発生を防止して、かかる膜厚むらによる被塗布体製品の歩留り低下をも防止することができた。




 

 


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