JP4145468B2

JP4145468B2 - 円形塗布膜および環状塗布膜の形成方法

Info

Publication number: JP4145468B2
Application number: JP2000213639A
Authority: JP
Inventors: 卓也横山
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP2001310155A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に円形塗布膜あるいは環状塗布膜を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば、略円形のウエハ上に略円形にレジスト液を塗布する方法として、スピンコータによる塗布方法がある。しかしながら、この方法は、塗布液の大部分（約９５％）が再利用されることなく廃棄されるので歩留りが非常に悪いという課題を有する。
【０００３】
また、ダイコータによる塗布方法として、ダイ本体のスリット内にスリットの長手方向に進退可能なシム（閉塞板）を設け、塗布時に前記シムを連続的に進退させるとともにダイ本体もしくはウエハ（基板）を水平移動させ、ウエハ上にレジスト液を円形に塗布する方法が特開平１０−９９７６４号公報で提案されている。
【０００４】
しかし、この方法は、シムとスリットとの間から塗布液の漏れを防止するためにシムをスリット内に精密に、かつ、スムーズに移動できるように保持しなければならず、シムとスリットの製作および取付けに際して非常に高度な精度が要求されるばかりか、それだけ磨耗が激しいため頻繁にシムを交換しなければならなくなる。また、シムの移動によりスリット内の幅方向での供給圧が不均一になるため、幅方向における塗布膜厚を均一に形成できなくなるという課題を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、近年、ダイ本体のスリット長さを、ウエハの半径とほぼ同一長さとし、スリットの一端をウエハの中心に位置させ、他端をウエハの端部に合わせ、ウエハを回転することにより、塗布液を無駄なく塗布することが提案されているが、この方法ではウエハの中心にスリットの重複部が形成されるのでこの部分の塗布膜厚が厚くなり、均一な塗布膜厚が形成されないという課題を有する。
【０００６】
また、前述の塗布方法では環状塗布膜を形成できないという課題を有する。
【０００７】
したがって、本発明は簡単な構成で、塗布液を無駄にすることなく均一な膜厚の円形塗布膜あるいは環状塗布膜を形成することのできる円形塗布膜の形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、基板を水平に吸引保持する回転可能なテーブルと、このテーブルに対して昇降可能に垂直に配置され、かつ、先端部に吐出孔を備えた水平移動可能なノズルとで構成される塗布装置を用いて、前記テーブルを回転させるとともに、前記ノズルをこの回転するテーブルに保持した基板の上方に保持した状態でテーブルの回転中心とこの回転中心からテーブルの径方向に離れた位置との間を前記テーブルが１回転する間に前記ノズルの吐出孔の幅以上の距離を一方向に移動させながら前記吐出孔から塗布液を線状態で前記基板上に供給し、前回の回転で形成した塗布膜の側面と吐出孔から供給する線状の塗布液の側面との間に隙間が形成されるようにすることにより、塗布液のレベリング性により前記基板上に均一な厚みの円形塗布膜を形成した後、前記テーブルを停止するようにしたものである。
【０００９】
また、基板を水平に吸引保持する回転可能なテーブルと、このテーブルに対して昇降可能に垂直に配置され、かつ、先端部に吐出孔を備えた水平移動可能なノズルとで構成される塗布装置を用いて、前記テーブルを回転させるとともに、前記ノズルをこの回転するテーブルに保持した基板の上方に保持した状態でテーブルの回転中心からテーブルの径方向に異なる距離だけ離れた２つの位置の間を前記テーブルが１回転する間に前記ノズルの吐出孔の幅以上の距離を一方向に移動させながら前記吐出孔から塗布液を線状態で前記基板上に供給し、前回の回転で形成した塗布膜の側面と吐出孔から供給する線状の塗布液の側面との間に隙間が形成されるようにすることにより、塗布液のレベリング性により前記基板上に均一な厚みの環状塗布膜を形成した後、前記テーブルを停止するようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図にしたがって説明する。
図は、本発明を実施するための塗布装置Ａを示す。
この塗布装置Ａは、図１に示すように大略、テーブル１とノズル１０とからなる。前記テーブル１は、図２に示すように、基台６を貫通して設けた中空軸４の一端に固定されており、前記基台６の貫通部に設けた軸受５を介して前記中空軸４とともに回転自在に保持されている。また、前記中空軸４の他端はロータリジョイント７を介して図示しない真空ポンプに接続されている。さらに、前記中空軸４の基台６下面側の突出部にはギヤ８が設けられ、このギヤ８と螺合するギヤ９をモータＭ₁で駆動することにより、前記テーブル１を回転できるようになっている。
【００１１】
なお、前記テーブル１は、その表面が所定の平面度、たとえば２μｍ以下の平面度を有するとともに、その内部には前記中空軸４の空間４ａと連通するヘッダ２が放射状に設けてあり、各ヘッダ２からテーブル１の表面に貫通する多数の吸引孔３が設けてある。このため、前記真空ポンプを駆動することにより基板Ｗをテーブル１表面に吸引保持して基板Ｗの有するそりやうねりを矯正することができる。
【００１２】
さらに、図１ないし２に示すように、前記基台６の幅方向両側部に前記テーブル１を挟んで対向配置したレールＲ上へ図示しない水平移動機構により進退する架台１１を載置し、この架台１１上にステッピングモータＭ₂とノンバックラッシュのボールネジ１２とからなる昇降機構１３を介してこの昇降機構１３に両側部を支持された梁１４を設ける。そして、この梁１４の所定位置、すなわち、前記架台１１の進退によりノズル１０の吐出孔１０ａが前記テーブル１の回転中心上部に位置することができる位置にノズル１０を保持する。
これにより、ノズル１０の吐出孔１０ａは前記テーブル１表面から所定高さを維持したままテーブル１の回転中心と外方の所定位置との間を一方向に進退することができる。
【００１３】
なお、前記ノズル１０の吐出孔１０ａは、図３に示すように、前記テーブル１上に吸引保持されている基板Ｗに対して塗布液を線状に供給するよう形成してある。
【００１４】
つぎに、前記構成の塗布装置Ａの使用方法を説明する。
まず、図示しない水平移動機構により架台１１を移動して、前記ノズル１０を図１に示すように基台６の一端側に位置させたのち、たとえば、ウエハからなる基板Ｗをテーブル１上に載置し、真空ポンプを駆動してテーブル１上に前記基板Ｗを吸引保持する。
【００１５】
その後、モータＭ₁を駆動してテーブル１を回転させる一方、前記架台１１を水平移動機構により移動させて、図４に仮想線で示すようにノズル１０の吐出孔１０ａをテーブル１の回転中心上方に位置させる。
【００１６】
ついで、前記ステッピングモータＭ₂、Ｍ₂を駆動してノズル１０を下降させ、ノズル１０の先端とテーブル１の表面とが予め設定された所定距離（基準ギャップ）となるように調節する。
【００１７】
その後、図示しない塗布液供給装置を駆動してノズル１０に塗布液を供給し、塗布を開始するとともに前記架台１１（ノズル１０）を図４に示すように基板Ｗの外方の所定位置まで移動させる。
このとき、ノズル１０の移動量は、テーブル１が１回転する間にノズル１０の吐出孔１０ａの幅分（吐出された塗布液の幅分）だけ移動することを基本とするが、塗布液の性状により吐出孔１０ａの幅（吐出された塗布液の幅）以上の距離を移動してもよい。
【００１８】
たとえば塗布液の性状としてレベリング性について見てみると、レベリング性の悪い塗布液を塗布する場合、塗布液が慣らされ難い（広がり難い）のでテーブル１が１回転する間に吐出孔１０ａの幅分だけ移動するようにし、前回の回転で形成した塗布膜の側面に吐出孔１０ａから供給する線状の塗布液の側面が接するようにすれば良いし、また、レベリング性の良い塗布液を塗布する場合、塗布液が慣らされ易い（広がり易い）のでテーブル１が１回転する間に吐出孔１０ａの幅以上の距離を移動するようにし、前回の回転で形成した塗布膜の側面と吐出孔１０ａから供給する線状の塗布液の側面との間に隙間が形成されるようにすれば良い。
【００１９】
なお、塗布液のレベリング性とは塗布液自体の流動性のことであり、塗布液のレベリング性が良ければ基板へ塗布を施したのち、所定時間が経過すると形成された塗布膜が塗布液自体の流動性で慣らされ、スジ、ムラのない良好な塗布状態となる。このため、一般的には、塗布液の粘度が低いほどレベリング性は高いということになる。しかし、塗布液の粘度が低くても、たとえば揮発性の非常に高い溶剤を用いた塗布液を塗布したような場合、塗布膜が塗布液自体の流動性で慣らされる前に溶剤が揮発して乾燥してしまい、スジ、ムラ等が発生することがある。このような塗布液は粘度が低くてもレベリング性は良くないということになる。
【００２０】
このように、吐出孔１０ａから流下する線状の塗布液は、基板Ｗが回転しているため、あたかもレコード面の溝に相当する部分のように流下し、基板Ｗの回転に基づく遠心力と塗布液のレベリング性により基板Ｗ上に円形の均一な厚みの塗布膜を形成することになる。
【００２１】
前記のようにして、所望の円形塗布膜の半径分だけノズル１０を水平移動したら、塗布液の供給を停止するとともに、次にテーブル１の回転を停止し、その後、ステッピングモータＭ₂、Ｍ₂を回転させてノズル１０を所定位置まで上昇させるとともに、水平移動機構を駆動してノズル１０を基台６の所定位置に後退させ、次の工程に備える（図１）。
【００２２】
前述のようにして基板Ｗ上に円形塗布膜が形成されると、真空ポンプを停止し、図示しない手段で基板Ｗを次工程に移送し、つぎの基板Ｗをテーブル１に載置し、再び前記塗布工程を行うものである。
【００２３】
なお、前記説明では基板Ｗを円形のウエハとしたが、基板Ｗはウエハに限定するものではなく、かつ、基板の形状も円形に限定するものではない。また、吐出孔１０ａの断面形状は、円形、方形のいずれでも良い。
【００２４】
さらに、前記説明では、ノズル１０をテーブル１の回転中心から基板Ｗの外方に向って直線的に移動させたが、逆に、基板Ｗ外方の所定位置から回転中心に向って移動させても良い。
【００２５】
また、前記塗布工程において、ノズル１０の位置がテーブル１の中心から外方に、あるいは外方から中心に移動するにつれて、吐出孔１０ａ下の基板Ｗの周速が変化するため、この周速の変化に合わせて塗布液の供給量を徐々に増加あるいは減少しても良いし、テーブル１の回転数を変化させて塗布位置での周速が常に一定となるようにしてもよい。
【００２６】
ところで、前述の説明では、塗布膜の形状を円形としたが、テーブルの回転中心と外方所定位置との間の所定区間を一方向に移動させながら前記吐出孔から塗布液を線状態で前記基板上に供給することにより、環状の塗布膜を形成することができる。さらに、同一基板上に任意の間隔で環状塗布膜を形成することにより、縞状の塗布膜を形成することもできる。
【００２７】
実施例
以下の条件の下で、本発明に係る方法を適用した結果、膜厚１０μｍの良好な塗布膜が形成された。

【００２８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、塗布装置に複雑な機構を設けることなく、回転する基板に対してノズルを直線移動させるだけで基板の形状に関係なく、円形塗布膜あるいは環状塗布膜を形成することができる。しかも、塗布液の無駄も殆どない等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する塗布装置の平面図。
【図２】図１のII−II線断面図。
【図３】図２のIII−III線矢視図。
【図４】塗布装置のノズルの移動を示す側面図。
【符号の説明】
１〜テーブル、３〜吸引孔、４〜中空軸、６〜基台、１０〜ノズル、１０ａ〜吐出孔、１１〜架台、１３〜昇降装置、Ｍ１〜モータ、Ｍ２〜ステッピングモータ、Ｒ〜レール、Ｗ〜基板。

Claims

基板を水平に吸引保持する回転可能なテーブルと、このテーブルに対して昇降可能に垂直に配置され、かつ、先端部に吐出孔を備えた水平移動可能なノズルとで構成される塗布装置を用いて、前記テーブルを回転させるとともに、前記ノズルをこの回転するテーブルに保持した基板の上方に保持した状態でテーブルの回転中心とこの回転中心からテーブルの径方向に離れた位置との間を前記テーブルが１回転する間に前記ノズルの吐出孔の幅以上の距離を一方向に移動させながら前記吐出孔から塗布液を線状態で前記基板上に供給し、前回の回転で形成した塗布膜の側面と吐出孔から供給する線状の塗布液の側面との間に隙間が形成されるようにすることにより、塗布液のレベリング性により前記基板上に均一な厚みの円形塗布膜を形成した後、前記テーブルを停止することを特徴とする円形塗布膜の形成方法。
基板を水平に吸引保持する回転可能なテーブルと、このテーブルに対して昇降可能に垂直に配置され、かつ、先端部に吐出孔を備えた水平移動可能なノズルとで構成される塗布装置を用いて、前記テーブルを回転させるとともに、前記ノズルをこの回転するテーブルに保持した基板の上方に保持した状態でテーブルの回転中心からテーブルの径方向に異なる距離だけ離れた２つの位置の間を前記テーブルが１回転する間に前記ノズルの吐出孔の幅以上の距離を一方向に移動させながら前記吐出孔から塗布液を線状態で前記基板上に供給し、前回の回転で形成した塗布膜の側面と吐出孔から供給する線状の塗布液の側面との間に隙間が形成されるようにすることにより、塗布液のレベリング性により前記基板上に均一な厚みの環状塗布膜を形成した後、前記テーブルを停止することを特徴とする環状塗布膜の形成方法。