JP5514667B2 - Spin coating method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ(FPD)用基板などを回転させつつ塗布液を塗布する回転塗布方法に関する。 The present invention relates to a spin coating method for coating a coating liquid while rotating a semiconductor wafer, a flat panel display (FPD) substrate, or the like.
半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ(FPD)用ガラス基板などの基板にレジスト液等の塗布液を塗布してレジスト膜等を形成するため、回転塗布装置が利用されている。回転塗布装置は、一般に、基板の裏面のほぼ中央部を保持して基板を回転するチャックと、チャックに保持される基板にレジスト液等を滴下するディスペンサと、基板の回転により基板の表面から飛散するレジスト液等を受けるカップ部とを備えている。チャックで基板を保持し、回転させつつ又は静止させたまま基板上にレジスト液等を滴下し、所定の回転速度で基板を回転することにより、回転速度に応じた膜厚を有するレジスト膜等が基板上に形成される。このとき、基板上のレジスト液等はかなりの速度で飛散してカップ部に衝突するため、レジスト液等の溶剤や固形分などによるミストが発生する。発生したミストがカップ部内を浮遊し、基板表面に付着すると、レジスト膜等の膜厚に局所的なバラツキが生じて後続の工程において欠陥が生じたり、パーティクルが発生したりするため、カップ部の下部に排気口を設け、これを通してカップ部内が排気されている。欠陥やパーティクルを低減するため、この排気を制御する方法および装置が提案されている(たとえば特許文献1および2)。
In order to form a resist film or the like by applying a coating solution such as a resist solution to a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a flat panel display (FPD), a spin coater is used. In general, the spin coater is a chuck that rotates the substrate while holding the substantially central portion of the back surface of the substrate, a dispenser that drops a resist solution or the like onto the substrate held by the chuck, and is scattered from the surface of the substrate by the rotation of the substrate. And a cup portion for receiving a resist solution or the like. Holding the substrate with a chuck, dropping a resist solution or the like onto the substrate while rotating or standing still, and rotating the substrate at a predetermined rotation speed, a resist film having a film thickness corresponding to the rotation speed is obtained. Formed on a substrate. At this time, since the resist solution or the like on the substrate is scattered at a considerable speed and collides with the cup portion, mist due to a solvent such as the resist solution or a solid content is generated. When the generated mist floats in the cup part and adheres to the substrate surface, local variations occur in the film thickness of the resist film, etc., resulting in defects in subsequent processes, and particles are generated. An exhaust port is provided in the lower part, and the inside of the cup part is exhausted through this. In order to reduce defects and particles, methods and apparatuses for controlling the exhaust have been proposed (for example,
回転塗布装置において、カップ部内に浮遊するミストを十分に吸引するため、カップ部内排気の排気量を過剰に大きくすると、基板の回転による遠心ポンプ効果と相俟って、特に基板の周縁近くの領域にてレジスト液等の溶剤が蒸発し易くなる。この結果、レジスト膜等の膜厚が周縁近くの領域において厚くなってしまうこととなる。このような傾向は基板のサイズの増大とともに顕著になってきている。また、本発明の発明者らの検討によれば、基板サイズの増大によって基板の周縁近くの領域において乱流が生じ易くなり、乱流が生じると、レジスト膜等にストリエーション(筋状の模様)、すなわち膜厚のむらが生じることが判明した。 In the spin coater, in order to sufficiently suck the mist floating in the cup part, if the exhaust amount of the exhaust inside the cup part is excessively increased, the centrifugal pump effect due to the rotation of the substrate is combined, especially in the region near the periphery of the substrate. The solvent such as the resist solution easily evaporates. As a result, the film thickness of the resist film or the like is increased in a region near the periphery. Such a tendency becomes more prominent as the size of the substrate increases. Further, according to the study of the inventors of the present invention, turbulent flow is likely to occur in the region near the peripheral edge of the substrate due to the increase in the substrate size. ), That is, it has been found that unevenness in film thickness occurs.
本発明は、上記の事情により為され、特に基板周縁近くの領域でのレジスト膜等の膜厚を均一に維持することが可能な回転塗布方法を提供する。 The present invention is made by the above circumstances, and provides a spin coating method capable of maintaining a uniform film thickness of a resist film or the like particularly in a region near the periphery of the substrate.
本発明の一態様によれば、
基板回転保持部に保持される直径450mmの基板に形成する膜の原料薬液を該基板に滴下し、当該基板の周囲を囲むカップ部を排気しつつ、当該基板を500〜900rpmの範囲内の所定の回転速度で回転することにより前記膜を形成する回転塗布方法であって、
前記カップ部を第1のカップ排気量で排気しつつ、前記所定の回転速度で直径450mmの第1の基板に前記膜を形成するステップと、
前記カップ部を第2のカップ排気量で排気しつつ、前記所定の回転速度で直径450mmの第2の基板に前記膜を形成するステップと、
前記第1のカップ排気量、前記第1の基板に形成された前記膜の膜厚、前記第2のカップ排気量、および前記第2の基板に形成された前記膜の膜厚に基づいて、前記カップ部のカップ排気量に対する前記膜の膜厚の変化率を取得するステップと、
取得した前記変化率に基づいて、目標カップ排気量を決定するステップと、
決定した前記目標カップ排気量にて前記カップ部を排気しつつ、前記所定の回転速度で前記膜を直径450mmの第3の基板上に形成するステップと
を含み、
前記第1の基板に形成された前記膜の膜厚が当該第1の基板における中央よりも周縁に近い領域での膜厚であり、前記第2の基板に形成された前記膜の膜厚が当該第2の基板における、前記第1の基板の前記領域に対応した領域での膜厚である、回転塗布方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
A raw material chemical solution for a film formed on a substrate having a diameter of 450 mm held by the substrate rotation holding unit is dropped onto the substrate, and the cup is surrounded by a predetermined portion within a range of 500 to 900 rpm while exhausting the cup portion surrounding the substrate A spin coating method for forming the film by rotating at a rotational speed of
And forming the film using the cup portion while exhausting the first cup emissions, the first substrate having a diameter of 450mm at the predetermined rotational speed,
Forming the film on a second substrate having a diameter of 450 mm at the predetermined rotational speed while evacuating the cup portion with a second cup displacement;
Based on the first cup displacement, the film thickness of the film formed on the first substrate, the second cup displacement, and the film thickness of the film formed on the second substrate, Obtaining a rate of change of the film thickness with respect to the cup displacement of the cup portion;
Determining a target cup displacement based on the obtained rate of change;
While exhausting the cup portion at the determined the target cup emissions, see containing and forming the film at the predetermined rotational speed to a third substrate with a diameter of 450 mm,
The film thickness of the film formed on the first substrate is a film thickness in a region closer to the periphery than the center of the first substrate, and the film thickness of the film formed on the second substrate is A spin coating method is provided which is a film thickness in a region corresponding to the region of the first substrate in the second substrate .
本発明の実施形態によれば、特に基板周縁近くの領域でのレジスト膜等の膜厚を均一に維持することが可能な回転塗布方法が提供される。 According to the embodiment of the present invention, there is provided a spin coating method capable of maintaining a uniform film thickness of a resist film or the like particularly in a region near the periphery of the substrate.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らして決定されるべきである。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In all the accompanying drawings, the same or corresponding members or parts are denoted by the same or corresponding reference numerals, and redundant description is omitted. Also, the drawings are not intended to show the relative ratio between members or parts. Accordingly, specific thicknesses and dimensions should be determined in light of the following non-limiting embodiments.
図1を参照しながら、本発明の実施形態による回転塗布方法の実施に好適な回転塗布装置の一例を説明する。この回転塗布装置は塗布現像装置に組み込まれたものであって良い。 An example of a spin coater suitable for carrying out the spin coat method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This spin coating apparatus may be incorporated in a coating and developing apparatus.
図示のとおり、回転塗布装置10は、ウエハWをほぼ水平に保持し回転するスピンチャック11と、このスピンチャック上のウエハWを囲むように配置されるカップ12と、スピンチャック11の上方に水平移動可能に配置され、スピンチャック11に保持されるウエハWに塗布液を供給するディスペンサ13とを備える。
As shown in the figure, the
スピンチャック11はシャフト10aを介して回転駆動部14に結合され、回転駆動部14によって昇降可能であり、鉛直軸周りに回転可能である。スピンチャック11には、その上面に開口する吸引導管(図示せず)が設けられており、この吸引導管は、シャフト10a内を通して真空機構(図示せず)に接続され、これにより、スピンチャック11の上面に載置されるウエハWが吸引されて保持される。 The spin chuck 11 is coupled to the rotation drive unit 14 via the shaft 10a, can be moved up and down by the rotation drive unit 14, and can be rotated around the vertical axis. The spin chuck 11 is provided with a suction conduit (not shown) opened on the upper surface thereof, and this suction conduit is connected to a vacuum mechanism (not shown) through the shaft 10a. The wafer W placed on the upper surface of the substrate is sucked and held.
カップ12は、概ね、有底の円筒形状を有し、その上部の開口部12aはウエハWの直径よりも大きい直径を有している。カップ12の内周壁には、内向きに突出する円環状の突出部12bが設けられている。突出部12bは、カップ12内の気流を制御するために設けられ、突出部12bの上面は、スピンチャック11に保持されるウエハWの表面と同じ高さにあり、突出部12bの内周端と、スピンチャック11に保持されるウエハWのエッジとの間は所定の間隔に維持されている。また、カップ12は、スピンチャック11に保持されるウエハWの裏面側に配置されるガイド部12cを有している。ガイド部12cは、ウエハWの裏面に近接し環状に延びる頂上部12cAと、ここから外側に下方へ傾斜する傾斜部12cSとを有している。この傾斜部12cSは、ウエハW上に供給される塗布液や、ウエハWの裏面に回り込んだ塗布液を洗浄するリンス液等を、カップ12の外側かつ下方へガイドする。また、傾斜部12cSは、上述の突出部12bとともにカップ12内を流れる気流の気流路を提供する。
The
さらに、カップ12の底部には廃液管12dが接続されており、ここを通して、塗布液やリンス液等が排出される。また、カップ12の底部には、廃液管12dよりも内側において2つの排気管12eが接続されている。これらの排気管12eは、下流側において合流しており、排気量調整器15を介して排気システム(図示せず)に接続されている。排気量調整器15は、ダンパー15aを有し、このダンパー15aの開度によって排気管12eを流れる気流の流量が調整される。この構成により、図1中に実線の矢印で示すように、カップ12の開口部12aから、突出部12bとウエハWとの間の隙間を通して排気管12eへ流れ込む、排気量が制御された気流がカップ12内に形成される。
Further, a waste
ディスペンサ13は、図示しない駆動機構により、カップ12の上方かつ外側のホーム位置と、スピンチャック11に保持されるウエハWの上方かつ略中央のディスペンス位置との間を往復運動することができる。図示の例では、ディスペンサ13はディスペンス位置にある。また、ディスペンサ13には、たとえばレジスト液などの塗布液を供給する塗布液供給システムが接続されている。このような構成により、ディスペンサ13は、ウエハWの搬入出の際にはホーム位置に退避し、ウエハWがスピンチャック11に保持された後、ウエハWの上方かつ略中央へ移動して、ウエハWに塗布液を供給する。
The
スピンチャック11、カップ12、およびディスペンサ13等は、筐体16に収められている。この筐体16にはウエハWの搬送口16aが設けられており、図示しない搬送アームによりこの搬送口16aを介してウエハWの搬入出が行われる。また、搬送口16aには、開閉可能なシャッター16bが設けられている。シャッター16bは、搬送機構によって筐体16の内外にウエハWが搬入出される場合以外は閉じられ、筐体16内にはほぼ密閉された空間が形成される。また、筐体16の内側上部には、ファンフィルタユニット(FFU)16cが設けられている。このFFU16cは気体供給路16dを介して清浄気体供給システムに接続されており、これにより、清浄気体供給システムからの清浄気体が下降流として筐体16内に供給され、よって筐体16内は清浄環境に維持される。
The spin chuck 11, the
また、回転塗布装置10には制御部17が設けられている。制御部17は、回転駆動部14、スピンチャック11、および流量調整部15などと電気的に接続され、これらを制御する。制御部17はコンピュータで構成され、塗布液の塗布動作を行うためのコンピュータプログラムに従って、回転塗布装置10の各構成部品または部材を制御する。コンピュータプログラムは、フレキシブルディスク、携帯型のハードディスク、メモリーカード、コンパクトディスク(CD)、デジタルヴァーサタイルディスク(DVD)等の記憶媒体17aを介して記憶部17bに格納され、制御部17へインストールされる。また、制御部17にはユーザインタフェース17cが接続されており、これを通して、コンピュータプログラムを選択したり、コンピュータプログラムを更新したり、レシピのパラメータ(塗布条件)等を入力したりすることができる。
The
図2は、塗布回転装置10におけるウエハW(スピンチャック11)の回転速度のタイムチャートである。図2に示すように、ウエハWがスピンチャック11に保持されてから所定の時間(図示の例では15秒)が経過した後、回転駆動部14によってスピンチャック11を介してウエハWが所定の回転速度で回転し、塗布液がウエハW上に供給される(塗布液供給ステップ)。供給後、ウエハWの回転速度は一時的に低減され、いわゆるリフローステップが実施される。これは、配線、コンタクトホール、ビア、絶縁層などデバイス要素が形成されてウエハWの表面に凹凸がある場合に、その凹凸を塗布液で平坦に覆うために行われる。その後、ウエハWの回転速度を高くし、塗布液の乾燥ステップが行われる(図示の例では約35秒間)。このステップにおいて、ウエハWの回転に伴う遠心力によってウエハW上の塗布液が広がるとともに、塗布液中の溶剤が乾燥することにより、回転速度に応じた厚さを有する膜がウエハW上に形成される。次いで、ウエハWの回転速度が下げられ、ウエハWの裏面に回り込んだ塗布液をリンス液等で洗浄する裏面洗浄(BSR)と、ウエハWの表面周縁部の塗布液をリンス液等で洗浄するエッジ洗浄(EBR)とを含む洗浄ステップが行われ、最後に、再び回転速度を上げて、洗浄ステップで使用されたリンス液等を乾燥する乾燥ステップが行われる。以上で、ウエハW上への膜形成が終了し、ウエハWが塗布回転装置10から搬出される。
FIG. 2 is a time chart of the rotation speed of the wafer W (spin chuck 11) in the
乾燥ステップにおける回転速度は、例えば同じ塗布液を用いて同じ膜厚を有する膜を得る場合であっても、ウエハのサイズによって異なる。具体的には、同じ膜厚を有する膜を得ようとした場合、ウエハのサイズが大きいほどウエハの回転速度は低くなる傾向がある。これは、ウエハの直径の増大とともに、ウエハ上に供給された塗布液には大きな遠心力が働くためである。 The rotation speed in the drying step varies depending on the size of the wafer even when, for example, films having the same film thickness are obtained using the same coating solution. Specifically, when trying to obtain a film having the same film thickness, the wafer rotation speed tends to decrease as the wafer size increases. This is because a large centrifugal force acts on the coating liquid supplied onto the wafer as the diameter of the wafer increases.
本発明者らの検討によると、たとえば直径450mmを有するウエハ上にレジスト膜を形成する場合、ウエハの回転速度を低くしてもウエハの周縁での線速度が比較的大きいため、ウエハの周縁近くの領域において乱流が生じ易くなることが分かった。図3(a)に示すように、ウエハWが回転すると、遠心ポンプ効果が生じ、ウエハWの上方からウエハWの表面に吸引されるとともにウエハWの表面に沿って外向きに流れる気流AFが生じる。このような気流AFは、ウエハWの回転中心Cに近い領域では層流となって流れるが、ウエハWの周縁近くの領域に近づくに従って流速が大きくなり、乱流となって流れる。その結果、ウエハWの上方においては、層流領域と、乱流領域と、層流から乱流へと徐々に変化する遷移領域とが形成される。ここで、乱流領域においては、乱流による不均一な空気抵抗の影響により、ウエハW上の塗布液が不均一に広がるおそれがあり、そのような不均一性によって、ウエハWの周縁近くの領域には、図3(a)に模式的に示すようにストリエーションSが生じる。これは、塗布膜の干渉色の相違により認識され得る(干渉色が周囲と異なる筋状の模様が観測される)。 According to the study by the present inventors, for example, when a resist film is formed on a wafer having a diameter of 450 mm, the linear velocity at the periphery of the wafer is relatively large even if the rotation speed of the wafer is lowered, so that it is close to the periphery of the wafer. It was found that turbulent flow is likely to occur in the region. As shown in FIG. 3A, when the wafer W is rotated, a centrifugal pump effect is generated, and an airflow AF that is attracted to the surface of the wafer W from above the wafer W and flows outward along the surface of the wafer W is generated. Arise. Such airflow AF flows as a laminar flow in the region near the rotation center C of the wafer W, but the flow velocity increases as it approaches the region near the periphery of the wafer W and flows as a turbulent flow. As a result, a laminar flow region, a turbulent flow region, and a transition region that gradually changes from laminar flow to turbulent flow are formed above the wafer W. Here, in the turbulent flow region, the coating liquid on the wafer W may spread non-uniformly due to the influence of non-uniform air resistance due to the turbulent flow. In the region, a striation S is generated as schematically shown in FIG. This can be recognized by the difference in the interference color of the coating film (a streak pattern having a different interference color from the surroundings is observed).
乱流が発生しないようなウエハの回転速度について、シミュレーションによって本発明者らが検討した結果によれば、図4に示すように、直径200mmの直径を有するウエハの場合には、回転速度は約2000から約3500回転毎分(rpm)までの範囲にあり、直径300mmのウエハの場合には、回転速度は約1000から1800rpmまでの範囲にあり、直径450mmのウエハの場合には、回転速度は約500から900rpmまでの範囲の回転速度にあると好ましい。 According to the results of the study by the inventors on the rotation speed of the wafer that does not generate turbulent flow, as shown in FIG. 4, in the case of a wafer having a diameter of 200 mm, the rotation speed is about In the range of 2000 to about 3500 revolutions per minute (rpm), for a 300 mm diameter wafer, the rotational speed is in the range of about 1000 to 1800 rpm, and for a 450 mm diameter wafer, the rotational speed is Preferably, the rotational speed is in the range of about 500 to 900 rpm.
ところが、このような回転速度でウエハを回転し、ストリエーションの発生を抑えることができたとしても、特に直径450mmのウエハの周縁近くの領域においては、膜厚が厚くなってしまうという問題がある。この理由としては、ウエハのサイズが大きいために、ウエハ上に供給された塗布液が広がるのに比較的時間がかかることとなり、塗布液が広がる間に塗布液中の溶剤が蒸発し、実質的な固形成分濃度が高くなるためと考えられる。また、溶剤の蒸発は、比較的大きな遠心ポンプ効果によってウエハの周縁近くの領域での気流が速くなるために促進されるし、カップ内の排気によっても促進される。 However, even if the wafer is rotated at such a rotational speed and the occurrence of striation can be suppressed, there is a problem that the film thickness is increased particularly in a region near the periphery of the wafer having a diameter of 450 mm. . The reason for this is that since the size of the wafer is large, it takes a relatively long time for the coating solution supplied on the wafer to spread, and the solvent in the coating solution evaporates while the coating solution spreads, which is substantially This is thought to be because the concentration of solid components increases. Further, the evaporation of the solvent is promoted because the air flow in the region near the periphery of the wafer becomes faster due to the relatively large centrifugal pump effect, and is also promoted by the exhaust in the cup.
以下、図1と図5を参照しながら、上記の検討に基づく本発明の実施形態による回転塗布方法を説明する。この説明においては、上述の回転塗布装置10が用いられることとし、また、ウエハWとして直径450mmのシリコンウエハが用いられ、塗布液としてレジスト液が用いられる場合について説明する。
Hereinafter, a spin coating method according to an embodiment of the present invention based on the above examination will be described with reference to FIGS. 1 and 5. In this description, the case where the above-described
まず、一枚のウエハ(便宜上、ウエハW1と記す)を用い、このウエハW1上にレジスト膜を形成する(ステップS501)。具体的には、先端にフォークを有する搬送アーム(図示せず)を用い、回転塗布装置10の筐体16の搬送口16aを通して、回転塗布装置10内へウエハW1を搬入し、ウエハW1をスピンチャック11の上方に保持する。次いで、スピンチャック11を回転駆動部14により持ち上げて、スピンチャック11によりウエハW1を受け取り、吸引することによりウエハW1を保持する。次いで、スピンチャック11を下方に下げてウエハW1をカップ12内に収容する。制御部17からの指示信号により、流量調整器15のダンパー15aの開度が調整され、排気管12eを流れる気流の排気量が第1のカップ排気量(本例では1.25m3/分)に設定される。次に、スピンチャック11によりウエハW1を所定の回転速度で回転するとともに、ディスペンサ13をウエハWの上方中央へ移動させて、ウエハW1上に所定量のレジスト液を供給する。続けて、図2を参照しながら説明したリフローステップ、乾燥ステップ、および洗浄ステップに従ってウエハW1上に所定の膜厚を有するレジスト膜が形成される。
First, a single wafer (referred to as a wafer W1 for convenience) is used, and a resist film is formed on the wafer W1 (step S501). Specifically, using a transfer arm (not shown) having a fork at the tip, the wafer W1 is loaded into the
次に、このレジスト膜の膜厚を測定する(ステップS502)。この測定は、たとえば光の干渉を利用した膜厚計により行うことができる。測定したレジスト膜の膜厚分布の一例を図6(a)に示す。図6(a)においては、ウエハW1(直径450mm)の周縁から50mmまでの範囲の膜厚を平均膜厚で規格化して示している。図示のとおり、ウエハW1の周縁に近づくにつれてレジスト膜の膜厚が厚くなることがわかる。特にウエハW1の周縁から数mmの点では、平均膜厚に比べて約25nmも厚くなっている。
Next, the film thickness of this resist film is measured (step S502). This measurement can be performed by, for example, a film thickness meter using light interference. An example of the measured thickness distribution of the resist film is shown in FIG. In FIG. 6A, the film thickness in the range from the periphery of the wafer W1 (
次いで、他のウエハ(便宜上、ウエハW2と記す)を用いて、このウエハW2上にレジスト膜を形成する(ステップS503)。このとき、カップ12の排気量を第2のカップ排気量(本例では0.9m3/分)に設定する点以外は、ステップS501においてウエハW1にレジスト膜を形成したのと同一の条件および手順でレジスト膜を形成する。
Next, a resist film is formed on this wafer W2 using another wafer (for convenience, referred to as wafer W2) (step S503). At this time, except that the exhaust amount of the
そして、ステップS503と同様にしてウエハW2上に形成したレジスト膜の膜厚を測定する(ステップS504)。その結果を図6(b)に示す。図示のとおり、ウエハW1上に形成したレジスト膜に比べると、ウエハの周縁近くの領域での膜厚増大が抑えられている。これは、カップ12の排気量を低減したことにより、レジスト液中の溶剤の蒸発が抑えられたため、すなわち、レジスト液中の固形成分濃度が大幅に増加することなく、レジスト液がウエハW2の周縁まで広がったためと考えることができる。
Then, the thickness of the resist film formed on the wafer W2 is measured in the same manner as in step S503 (step S504). The result is shown in FIG. As shown in the drawing, compared with the resist film formed on the wafer W1, an increase in film thickness in the region near the periphery of the wafer is suppressed. This is because the evaporation of the solvent in the resist solution is suppressed by reducing the displacement of the
続いて、上記の結果から、カップ排気量に対するウエハの周縁近くの領域での膜厚の変化率を計算する(ステップS505)。具体的には、ウエハW1とウエハW2とにおける同一の点でのレジスト膜の膜厚の差を求め、カップ排気量の差で除算する。膜厚として図6の各グラフの一番右の点(ウエハの周縁から約3mmの点)の値を用いることとすると、膜厚の差は23.1−12.3=10.8nmであり、カップ排気量の差は1.25−0.9=0.35m3/分となる。したがって、膜厚の変化率は約30.9nm/(m3/分)となる。 Subsequently, from the above result, the rate of change of the film thickness in the region near the periphery of the wafer with respect to the cup displacement is calculated (step S505). Specifically, the difference in resist film thickness at the same point between wafer W1 and wafer W2 is obtained and divided by the difference in cup exhaust amount. Assuming that the value of the rightmost point (about 3 mm from the wafer edge) in each graph of FIG. 6 is used as the film thickness, the difference in film thickness is 23.1-12. The difference in the cup displacement is 1.25-0.9 = 0.35 m 3 / min. Therefore, the change rate of the film thickness is about 30.9 nm / (m 3 / min).
次に、この結果に基づいてカップ排気量を決定する(ステップS506)。たとえばウエハ上のデバイス形成領域が、ウエハの周縁から5mmよりも内側であり(エッジエクスクルージョン5mm)、その領域内でのレジスト膜の膜厚の許容値がたとえば15nmであるとすれば、カップ排気量は約0.76m3/分と決定すれば良い。
Next, the cup exhaust amount is determined based on this result (step S506). For example, if the device formation region on the wafer is inside 5 mm from the periphery of the wafer (
以上のようにしてカップ排気量を決定した後、そのカップ排気量で1または2以上のウエハ(たとえば集積回路(IC)製造用のウエハ)上にレジスト膜を形成する(ステップS507)。たとえばユーザインタフェース17c(図1)を使用してレシピ中のカップ排気量パラメータを変更すると、レシピに従って制御部17から流量調整器15に対し指示信号が送信され、決定したカップ排気量が実現される角度にダンパー15aが設定される。
After determining the cup exhaust amount as described above, a resist film is formed on one or more wafers (for example, a wafer for manufacturing an integrated circuit (IC)) with the cup exhaust amount (step S507). For example, when the cup exhaust amount parameter in the recipe is changed using the
以上のとおり、本発明の実施形態による回転塗布方法によれば、カップ排気量に対する、特にウエハの周縁近くの領域での膜厚の変化率を求め、これに基づいてカップ排気量を決定してウエハの周縁近くの領域での膜厚を制御するようにしているので、均一な膜を形成することが可能となる。 As described above, according to the spin coating method according to the embodiment of the present invention, the change rate of the film thickness with respect to the cup exhaust amount, particularly in the region near the periphery of the wafer, is obtained, and the cup exhaust amount is determined based on this Since the film thickness in the region near the periphery of the wafer is controlled, a uniform film can be formed.
なお、膜厚の変化率を求めるのに利用する膜厚は、上記の例ではウエハの周縁から約3mmの位置で測定したが、これに限らず、たとえばウエハの中心よりも周縁に近い領域にて測定すれば良い。具体的には、たとえばウエハの中心と周縁の中点よりも周縁側の領域であって、ウエハ上の膜の平均膜厚よりも厚い膜厚となる領域で膜厚を測定すると好ましい。また、膜厚の測定位置は、エッジエクスクルージョンを考慮して決定すると好ましい。さらに、膜厚の測定点は1点に限らず、たとえばウエハの周縁から7mm内側の円に沿った複数点で膜厚を測定し、これらの平均値を、膜厚の変化率の計算に利用しても良い。ただし、ウエハW1とウエハW2とで同一位置で測定すべきことは言うまでもない。 The film thickness used to determine the rate of change in film thickness is measured at a position about 3 mm from the periphery of the wafer in the above example. However, the present invention is not limited to this. For example, in the region closer to the periphery than the center of the wafer. To measure. Specifically, for example, it is preferable to measure the film thickness in a region on the peripheral side from the midpoint of the center and peripheral edge of the wafer, which is thicker than the average film thickness of the film on the wafer. Further, it is preferable that the measurement position of the film thickness is determined in consideration of edge exclusion. Furthermore, the number of film thickness measurement points is not limited to one point. For example, the film thickness is measured at a plurality of points along a circle 7 mm inside from the periphery of the wafer, and the average value is used for calculating the change rate of the film thickness. You may do it. However, it goes without saying that the wafer W1 and the wafer W2 should be measured at the same position.
また、上記の例では、ウエハW1とW2を用いてレジスト膜形成および膜厚測定を2回行ったが、3枚目のウエハW3を用いてレジスト膜形成および膜厚測定を行って、これらの結果を用いて膜厚の変化率を計算しても良い。このようにすれば、より精度良く膜厚を均一化することが可能となる。 In the above example, the resist film formation and the film thickness measurement were performed twice using the wafers W1 and W2, but the resist film formation and the film thickness measurement were performed using the third wafer W3. The change rate of the film thickness may be calculated using the result. In this way, it becomes possible to make the film thickness more accurate.
また、上記のステップS501からS506までは、ステップS507の膜形成ごとに行う必要はなく、ステップS507においては、たとえば1ロット分のウエハのすべてに対して膜形成を行って良い。 Further, the above steps S501 to S506 need not be performed every time the film is formed in step S507. In step S507, for example, the film may be formed on all the wafers for one lot.
次に、カップ排気量の測定方法について説明する。
図7を参照すると、カップ12のガイド部12cの裏面であって、排気管12eの開口と対向する位置に圧力センサ18aが取り付けられている。圧力センサとしては、半導体ダイヤフラム型、静電容量型、弾性体ダイヤフラム型、圧電型(半導体ピエゾ型を含む)、振動型、ブルドン管型、およびベローズ型のいずれかの圧力センサを利用することができる。取り付け位置を考慮すると、半導体ピエゾ型または半導体ダイヤフラム型の圧力センサが好ましい。圧力センサ18aが図示の位置に取り付けられる場合、突出部12bとガイド部12cとにより形成される気流路を通って排気管12eへ流れ込む気流により圧力センサ18aに加わる圧力が測定される。また、圧力センサ18aは制御器18bに電気的に接続されている。制御器18bは、圧力センサ18aからの信号を入力して、この信号の大きさを圧力値に換算して表示する。一方、排気管12eには、流量制御器15の下流に流量計(図示せず)が設けられている。この流量計としては、たとえばマスフローメータを使用することができる。そして、予備実験として、制御部17から流量制御器15へ出力される指示信号を変数として種々に変更し、変更のたびに圧力センサ18aにより測定される圧力と、流量計により測定される排気量とを記録する。これにより、排気量と圧力との間の換算表(グラフ)が取得される。この換算表を用意しておけば、流量計を使用することなく、圧力センサ18aによりカップ排気量を測定することが可能となる。
Next, a method for measuring the cup displacement will be described.
Referring to FIG. 7, a
また、図8に示すように、風速測定治具19を用い、風速測定治具19により測定される風速と、上述の流量計により測定される流量との換算表を求めておけば、風速測定治具19により測定した風速からカップ排気量を求めることが可能となる。風速測定治具19は、図示のとおり、カップ12の開口部12aを塞ぐことができる直径を有しており、また、中央の開口に測定部19aを有している。測定部19aはたとえば羽根車を有している。カップ12上に載置された風速測定治具19の中央の開口を気流が通過すると、その気流によって羽根車が回転し、回転速度に応じて気流の風速が制御部19cにより測定される。
Moreover, as shown in FIG. 8, if the conversion table of the wind speed measured with the wind
なお、カップ12の排気量は、これらの圧力センサ18aや流速測定治具19により測定されるものに限られない。排気管12e内に設けた上述の流量計を使用して測定しても構わない。もちろん、カップ12の排気量は絶対量である必要もなく、排気量を示す指標値(代替値)であって良い。たとえば、制御部17から流量調整器15へ出力される指示信号に対する膜厚の変化率を求め、これに基づいて指示信号の大きさを調整し、膜厚の均一化を図っても良い。
The displacement of the
また、主としてレジスト膜を形成する場合を説明したが、反射防止膜やスピンオン誘電体(SOD)膜(スピンオングラス膜を含む)などのように、原料塗布液をウエハに供給してウエハを回転することにより膜を形成する場合であれば、本発明を適用することができる。また、半導体ウエハに限らず、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板を用いる場合にも本発明を適用することができる。 Further, although the case where a resist film is mainly formed has been described, a raw material coating solution is supplied to the wafer, such as an antireflection film or a spin-on dielectric (SOD) film (including a spin-on glass film), and the wafer is rotated. In the case where a film is formed by this, the present invention can be applied. Further, the present invention can be applied not only to a semiconductor wafer but also to a glass substrate for a flat panel display.
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲から逸脱することなく種々に変形し、変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
10・・・回転塗布装置、11・・・スピンチャック、12・・・カップ、12d・・・廃液管、12e・・・排気管、13・・・ディスペンサ、15・・・排気量調整器、15a・・・ダンパー、16・・・筐体、16a・・・搬送口、16c・・・ファンフィルタユニット(FFU)、17・・・制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記カップ部を第1のカップ排気量で排気しつつ、前記所定の回転速度で直径450mmの第1の基板に前記膜を形成するステップと、
前記カップ部を第2のカップ排気量で排気しつつ、前記所定の回転速度で直径450mmの第2の基板に前記膜を形成するステップと、
前記第1のカップ排気量、前記第1の基板に形成された前記膜の膜厚、前記第2のカップ排気量、および前記第2の基板に形成された前記膜の膜厚に基づいて、前記カップ部のカップ排気量に対する前記膜の膜厚の変化率を取得するステップと、
取得した前記変化率に基づいて、目標カップ排気量を決定するステップと、
決定した前記目標カップ排気量にて前記カップ部を排気しつつ、前記所定の回転速度で前記膜を直径450mmの第3の基板上に形成するステップと
を含み、
前記第1の基板に形成された前記膜の膜厚が当該第1の基板における中央よりも周縁に近い領域での膜厚であり、前記第2の基板に形成された前記膜の膜厚が当該第2の基板における、前記第1の基板の前記領域に対応した領域での膜厚である、回転塗布方法。 A raw material chemical solution for a film formed on a substrate having a diameter of 450 mm held by the substrate rotation holding unit is dropped onto the substrate, and the cup is surrounded by a predetermined portion within a range of 500 to 900 rpm while exhausting the cup portion surrounding the substrate A spin coating method for forming the film by rotating at a rotational speed of
And forming the film using the cup portion while exhausting the first cup emissions, the first substrate having a diameter of 450mm at the predetermined rotational speed,
Forming the film on a second substrate having a diameter of 450 mm at the predetermined rotational speed while evacuating the cup portion with a second cup displacement;
Based on the first cup displacement, the film thickness of the film formed on the first substrate, the second cup displacement, and the film thickness of the film formed on the second substrate, Obtaining a rate of change of the film thickness with respect to the cup displacement of the cup portion;
Determining a target cup displacement based on the obtained rate of change;
While exhausting the cup portion at the determined the target cup emissions, see containing and forming the film at the predetermined rotational speed to a third substrate with a diameter of 450 mm,
The film thickness of the film formed on the first substrate is a film thickness in a region closer to the periphery than the center of the first substrate, and the film thickness of the film formed on the second substrate is A spin coating method , which is a film thickness in a region corresponding to the region of the first substrate in the second substrate .
前記変化率を取得するステップにおいて、前記第1のカップ排気量、前記第1の基板に形成された前記膜の膜厚、前記第2のカップ排気量、および前記第2の基板に形成された前記膜の膜厚に加えて、前記第3のカップ排気量および前記第4の基板に形成された前記膜の膜厚に基づいて、前記変化率が取得される、請求項1に記載の回転塗布方法。 Forming the film on a fourth substrate having a diameter of 450 mm at the predetermined rotational speed while evacuating the cup portion with a third cup displacement;
In the step of obtaining the rate of change , the first cup displacement, the film thickness of the film formed on the first substrate, the second cup displacement, and the second substrate are formed. 2. The rotation according to claim 1, wherein the rate of change is acquired based on the third cup displacement and the thickness of the film formed on the fourth substrate in addition to the thickness of the film. Application method.
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