(57)【要約】      （修正有）【課題】表面に凹凸のあるウエハへのレジスト塗布時におけるレジスト膜の膜厚の不均一性、とくに凹凸部のエッジ部における膜厚の不均一性の防止。【解決手段】凹凸のあるレジスト塗布面を下向きにしてウエハＷを把持するウエハチャック１０と、該チャック１０の下方に設けたレジスト液Ｒを収容したレジスト槽２１と、該レジスト槽２１を水中で保持し、水中に設けた超音波振動子３０による超音波を伝播させ、前記レジスト槽２１内のレジスト液を霧化して前記ウエハＷの塗布面に供給する。前記レジスト槽２１の先端面と前記ウエハチャック１０に把持したウエハＷの凹凸面との間隙ｇ1を所定間隔に保ち、該間隙ｇ1内に電極４０を臨設して、該ミストを細分化し負の静電荷に帯電させ、前記ウエハチャック１０を接地して、正の静電荷に帯電させて、前記ミストを前記ウエハＷの凹凸面に吸着させて、均一な膜厚のレジスト膜を前記ウエハＷ面に形成する。【選択図】図１
2010114245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸のあるレジスト塗布面を下向きにしてウエハを把持するウエハチャックと、
該ウエハチャックの下方に設けたレジスト液を収容したレジスト槽と、
該レジスト槽を水中で保持し、水中に設けた超音波振動子により発生した超音波を水中で伝播させ、前記レジスト槽内のレジスト液を霧化してミスト状にして、該ミストを前記ウエハのレジスト塗布面に供給する作用槽と、からなり、
前記レジスト槽の先端面と前記ウエハチャックに把持したウエハの凹凸面との間隙を所定間隔に保つとともに、該間隙内に電極を臨設して、前記ミストを細分化し、かつ、負の静電荷に帯電させ、他方前記ウエハチャックを接地して、正の静電荷に帯電させて、前記ミストを前記ウエハの凹凸面に吸着させて、均一な膜厚のレジスト膜を前記ウエハ面に形成するようにしたことを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項２】
前記レジスト槽の上面に、中央部に突出して設けたノズル筒を有するカバーを覆せ、該ノズル筒の先端部と前記ウエハの凹凸面との間隙を所定の間隔に保って、前記ノズル筒の先端部から霧化したレジスト液のミストを、前記ウエハのレジスト塗布面に向って供給することを特徴とする請求項１に記載のレジスト塗布装置。
【請求項３】
前記レジスト槽の上面を全面的に開放して開口を形成し、該開口の上端部と前記ウエハの凹凸面との間隙を所定の間隔に保って、前記開口から霧化したレジストのミストを前記ウエハのレジスト塗布面に向って供給することを特徴とする請求項１に記載のレジスト塗布装置。
【請求項４】
前記ウエハチャックにヒータを内蔵し、前記ウエハチャックで把持するウエハの温度を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載のレジスト塗布装置。
【請求項５】
凹凸のあるレジスト塗布面を下向きにしてウエハを把持するウエハチャックと、
該ウエハチャックの下方に設けたノズルカバーと、
該ノズルカバーの下端部に設けられ、レジスト液を前記ノズルカバー内にスプレーしてミスト化するスプレーノズルと、からなり、
前記ウエハの凹凸面と前記ノズルカバーの上端部との間隙を所定の間隔に保ってミストと外気との接触を回避するとともに、前記ノズルカバーの長さを変えることにより、レジストのウエハ表面への塗着状態を変え、かつ、前記ノズルカバーの高さ方向でミストを異なった大きさ毎に分級することを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項６】
前記ノズルカバーの下端部にレジスト回収管路を接続し、レジスト液を排出し、回収、再利用することを特徴とする請求項５に記載のレジスト塗布装置。
【請求項７】
前記ウエハチャックにヒータを内蔵し、前記ウエハの温度を調整できるようにしたことを特徴とする請求項５に記載のレジスト塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハへのレジスト塗布装置に関し、とくにウエハの表面にキャビティ、ビアホール等の多数の凹凸のあるウエハ（以下、“凹凸のあるウエハ”と称する）の表面に均一な膜厚のレジストを塗布する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のウエハへのレジスト塗布装置（スピンコータ）４０は、図５に示すように、内部を閉鎖可能としたケーシング１４０ａを有し、このケーシング１４０ａ内の中央部には、レジストを塗布するウエハＷを吸着保持して回転させるスピンチャック１４１が設けられている。このスピンチャック１４１は、水平に保たれた上面を有し、この上面には、例えば、ウエハＷを吸引して吸着する吸引口が設けられている。
【０００３】
また、スピンチャック１４１は、例えば、モータ等を備えたチャック駆動機構１４２により、所定の速度で回転できるようになっている（例えば、２０００回転／分）。
【０００４】
また、チャック駆動機構１４２には、例えば液圧シリンダ等の昇降駆動源が設けられていて、スピンチャック１４１は、回転自在であるとともに、上下動自在にしてある。
【０００５】
さらに、スピンチャック１４１の周囲には、レジスト塗布時に、ウエハＷから飛散あるいは落下するレジスト液を受け止めて、回収するカップ１４３が設けられ、カップ１４３の底部には、回収したレジスト液をレジスト塗布装置の外部に排出する排出管１４４と、カップ１４３内の雰囲気を排気する排気管１４５とが接続され、カップ１４３内を強制的に排気できるように構成されている。
【０００６】
またさらに、スピンチャック１４１に保持されたウエハＷの上方には、レジスト液をウエハＷに向って吐出するノズル１４６が水平方向及び上下方向に移動自在に設けられている。また、制御部１３０がチャック駆動機構１４２に接続されてウエハＷの回転数等を制御するようになっている。
【０００７】
しかしながら、このような従来の回転するスピンチャックを用いたレジスト塗布装置では、ビアホールやキャビティ等の凹凸があるウエハＷの表面に、図６に示すように、ノズル１４６からレジスト液を直接スプレーして塗布する工程を用いているので、図６のＡ矢視部の拡大図である図７に示すように、ノズル１４６あるいはウエハＷを上下あるいは水平方向に移動させてレジスト液をウエハＷの表面に塗布しても、スプレーするレジストの粒径のバラツキ、塗布方向等により、ウエハＷに形成したキャビティあるいはビアホールＣのエッジ部Ｅに他の部分に比して、レジストＲの塗布が十分にできずウエハＷの面内全体にわたって均一なレジスト膜厚を形成することが極めて困難であった。
【特許文献１】特開２００７−３１１４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、表面に凹凸のあるウエハへのレジスト塗布時におけるレジスト膜の膜厚の不均一性、とくに凹凸部のエッジ部における膜厚の不均一性の防止である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するため本発明のレジスト塗布装置は、凹凸のあるレジスト塗布面を下向きにしてウエハを把持するウエハチャックと、該ウエハチャックの下方に設けたレジスト液を収容したレジスト槽と、該レジスト槽を水中で保持し、水中に設けた超音波振動子により発生した超音波を水中で伝播させ、前記レジスト槽内のレジスト液を霧化してミスト状にして、該ミストを前記ウエハのレジスト塗布面に供給する作用槽と、からなり、前記レジスト槽の先端面と前記ウエハチャックに把持したウエハの凹凸面との間隙を所定間隔に保つとともに、該間隙内に電極を臨設して、該ミストを細分化し、かつ、負の静電荷に帯電させ、他方前記ウエハチャックを接地して、正の静電荷に帯電させて、前記ミストを前記ウエハの凹凸面に吸着させて、均一な膜厚のレジスト膜を前記ウエハ面に形成するようにしたことを特徴とする。これにより、凹凸のあるウエハの面内全体にわたって、ほぼ均一な所定厚のレジスト膜が形成できる。
【００１０】
また、本発明のレジスト塗布装置は、前記レジスト槽の上面に、中央部に突出して設けたノズル筒を有するカバーを覆せ、該ノズル筒の先端部と前記ウエハの凹凸面との間隙を所定の間隔に保って、前記ノズル筒の先端部から霧化したレジスト液のミストを、前記ウエハのレジスト塗布面に向って供給することを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記レジスト槽の上面を全面的に開放して開口を形成し、該開口の上端部と前記ウエハの凹凸面との間隙を所定の間隔に保って、前記開口から霧化したレジストのミストを前記ウエハのレジスト塗布面に向って供給することを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、前記ウエハチャックにヒータを内蔵し、前記ウエハチャックで把持するウエハの温度を調整可能としたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のレジスト塗布装置は、凹凸のあるレジスト塗布面を下向きにしてウエハを把持するウエハチャックと、該ウエハチャックの下方に設けたノズルカバーと、該ノズルカバーの下端部に設けられ、レジスト液を前記ノズルカバー内にスプレーしてミスト化するスプレーノズルと、からなり、前記ウエハの凹凸面と前記ノズルカバーの上端部との間隙を所定の間隔に保ってミストと外気との接触を回避するとともに、前記ノズルカバーの長さを変えることにより、レジストのウエハ表面への塗着状態を変え、かつ、前記ノズルカバーの高さ方向でミストを異なった大きさ毎に分級することを特徴とする。
【００１４】
また、前記ノズルカバーの下端部にレジスト回収管路を接続し、レジスト液を排出し、回収、再利用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
表面に凹凸のあるウエハに、ウエハ面内全体にわたって、ほぼ均一な所定厚のレジスト膜を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のレジスト塗布装置の実施例を添付した図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施例）
まず、本発明のレジスト塗布装置の第１実施例を、その縦断面を示す図１に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明の第１実施例のレジスト塗布装置１は、水を収容し底部に制御系３１に接続された超音波振動子３０を設けた作用槽２０と、この作用槽２０の水の中に浸漬して設置し、内部にフォトレジストに用いるレジスト液（ポジレジスト）を収容したレジスト槽２１と、上面にノズル筒２２ａを突出し、レジスト槽２１の上面に覆せたカバー２２とからなる。
【００１９】
さらに、レジスト槽２１の上方には、ヒータを内蔵しＸ−Ｙテーブルとして機能し、かつ低速で回転・昇降自在なウエハチャック１０を設け、このウエハチャック１０の下面に吸着等の手段により、レジストを塗布するウエハ面内に凹凸のあるウエハＷが、凹凸面を下にして、カバー２２のノズル筒２２ａの先端から所定の間隙ｇ1を保つように保持されている。
【００２０】
また、この間隙ｇ1には、レジストの霧化により発生したミストに負の静電荷を帯電させ、かつ、静電霧化現象によりミストをさらに細分化してレジストの粒径を小さくする電極４０が設けられるとともに、他方、ウエハチャック１０は、ウエハＷに正の電荷を帯電させるように接地されている。また、ウエハチャック１０にヒータが内蔵されて、ウエハチャック１０で把持するウエハＷの温度を、温度コントロールできるようにしてある。
【００２１】
なお、ここで、超音波振動子３０は、制御系３１に接続され、所定の超音波振動を発生するように構成され、洗浄し易いように水を収容した作用槽２０の底部に設けられている。しかし、洗浄の手間等を問題にしなければ、直接レジスト槽２１内に設けてもよい。
【００２２】
本発明の第１実施例のレジスト塗布装置１を用いて、表面に凹凸のあるウエハＷの面内にレジストを塗布する時には、ウエハチャック１０の下面にウエハＷを凹凸面を下向きにして、吸着等の手段により保持し、レジスト槽２１のカバー２２の中央部に突出して設けたノズル筒２２ａの先端とウエハＷのレジスト塗布面との間隙ｇ1をウエハチャック１０を昇降させて所定の間隔に保つようにする。
【００２３】
一方、ウエハチャック１０の下方に設けた作用槽２０を、レジスト槽２１内のレジスト液Ｒの気化を防止するために、室温（例えば、２５℃）に保ちつつ、制御系３１を作動させて、超音波振動子３０を動作させると、作用槽２０の水の中を超音波振動が伝播し、レジスト槽２１内のレジスト液Ｒに超音波振動を付与して霧化させて、レジスト液Ｒをミスト化（微粒子）させる。そして、レジスト槽２１内でミスト化されたレジスト液の微粒子ｍは、レジスト槽２１に覆せてカバー部２２の中央上面に設けたノズル筒２２ａで絞られつつ、上昇する。
【００２４】
この際、本発明者の知見によると、ノズル筒２２ａから放出されたレジスト液の微粒子ｍの大きさが５μｍ以下の場合には、ウエハＷの面内に付着し難く、また、微粒子ｍの大きさが過大（例えば、１６μｍ以上）であると、ウエハＷのレジスト塗布面が粗くなってしまう傾向がある。
【００２５】
そこで、本発明では、ウエハＷのレジスト塗布面とノズル筒２２ａの先端との間隙ｇ1を調節して塗布に用いるレジストの微粒子ｍの大きさを所定の大きさ、例えば、１０μｍ程度、に調節する。さらに、ウエハＷとノズル筒２２ａの先端との間隙ｇ1を調節することにより、レジストのウエハＷへの付着厚みを調整できるようにしてある。
【００２６】
さらに、本発明の第１実施例では、電極４０により発生した負の静電荷をミスト（微粒子）ｍに帯電させると、ミストｍがさらに細分化されて小さくなるとともに、他方、ウエハＷには、正の静電荷が帯電させてあるから、所定の大きさの電荷がかかった微粒子ｍがウエハＷの面内に吸着させられて、均一な膜厚のレジスト膜がウエハＷ面に形成されることになる。
【００２７】
レジスト塗布時には、ウエハＷを吸着したウエハチャック１０をゆっくり（例えば、１回転／１秒）回転あるいはＸ−Ｙ方向に移動させるようにする。
【００２８】
ここで、ウエハＷを吸着して、保持したウエハチャック１０は、内蔵したヒータにより所定温度に加熱され温度コントロールされているから、塗布したレジスト（ミスト）は、急速に乾燥されて凹凸のエッジ部からだれることなく、レジスト塗布の速度が促進されることになる。
【００２９】
本発明者の解析によると、本発明の第１実施例のレジスト塗布装置１を用いることにより、凹凸のあるウエハＷであっても、図４に示すように、ウエハWの凹凸面内全体にわたって、均一（例えば、６μｍ程度）な膜厚のレジスト膜Ｒを形成することができた。
【００３０】
（第２実施例）
次に、本発明のレジスト塗布装置の第２実施例を、その縦断面を示す図２に基づいて説明する。
【００３１】
図２に示すように、本発明の第２実施例のレジスト塗布装置１ａは、前出の第１実施例と同様に、制御系３１に接続された超音波振動子３０を設けた作用槽２０と、この作用槽２０の水の中に浸漬して設置したレジスト槽２１と、このレジスト槽２０の上方に設けたウエハチャック１０を設け、このウエハチャック１０の下面にレジストを塗布する表面に凹凸のあるウエハＷが吸着等の手段により、凹凸面を下向きにして保持されている。
【００３２】
ここで、本発明の第２実施例のレジスト塗布装置１ａでは、前出した第１実施例のレジスト塗布装置１と異なり、レジスト槽２１の上面が全面的に開放され、ウエハＷの下面とレジスト槽２１の上端との間隙ｇ2が所定の間隔に保たれるとともに、この間隙ｇ2に電極４０により負の静電荷が付与されるので、レジスト槽２１で発生したミストｍが細分化されるとともに、負の静電荷が帯電されるようになっている。
【００３３】
この本発明の第２実施例のレジスト塗布装置１ａでは、レジスト槽２１の上面が全面的にウエハＷに向って開放されているので、蒸着のイメージでウエハＷ面内に一気にレジストの微粒子ｍが付着され、より完全かつ均一なレジスト膜が形成されるようになる。
【００３４】
（第３実施例）
さらに、本発明のレジスト塗布装置の第３実施例を、その縦断面を示す図３に基づいて説明する。
【００３５】
図３に示すように、本発明の第３実施例のレジスト塗布装置１ｂは、ウエハ温調用ヒータを内蔵した水平方向及び上下方向に移動自在で回転自在な、かつ、凹凸のあるウエハＷをその下面に凹凸面を下向きにして吸着して保持可能な、ウエハチャック１０と、このウエハチャック１０の下方に設けた、レジスト液をウエハＷにスプレーするスプレーノズル５０と、このスプレーノズル５０のスプレー端を覆った筒状のノズルカバー５１と、このノズルカバー５１の下端部に接続されたレジスト回収管路５２と、から構成されている。
【００３６】
とくに、本発明の第３実施例のレジスト塗布装置１ｂでは、ウエハチャック１０を昇降させて、ウエハＷの下面とノズルカバー５１の上端部との間隙ｇ3を所定の間隔（例えば、１０ｍｍ）に保ってミストｍと外気との接触を回避して、レジストミストが外気の影響を極力受けないようにしてある。これによりレジストミストの粒径のバラツキがなくなる。
【００３７】
さらに、この第３実施例では、ノズルカバー５１の長さを変えることによりレジストのウエハＷ表面への塗着状態（例えば、膜厚）を変えることができるとともに、ノズルカバー５１のレジストのミスト（微粒子）は、重力の影響でノズルカバー５１の高さ方向に異なった大きさ毎に分級されて、所定の大きさのミストｍのみがウエハＷの表面に塗着され、大きな微粒子は、ウエハＷに付着せずに落下して、レジスト回収管路５２から系外に排出・回収され、濾過・粒度調整後、レジストとして再利用されるように構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のレジスト塗布装置は、水晶片のみならず、広範にすべてのウエハへのレジスト塗布に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のレジスト塗布装置の第１実施例であって、レジスト槽のカバーにノズル筒に形成し、かつ水を収容した作用槽内の底に超音波振動子を配設するとともに、レジスト槽を作用槽内の水中に浸漬したレジスト塗布装置を示す。
【図２】本発明のレジスト塗布装置の第２実施例であって、レジスト槽の上面にカバー部を設けずに、全面的に開放したレジスト塗布装置を示す。
【図３】本発明のレジスト塗布装置の第３実施例であって、レジストを塗布するウエハの真下にスプレーノズルを設け、かつ、高さ方向の長さが可変なノズルカバーをスプレーノズルに設けて、ウエハの下面とノズルカバー先端との隙間を変えることによりミストを分級するとともに、レジストのウエハへの塗着状態を変えるようにしたレジスト塗布装置を示す。
【図４】ウエハの凹凸部（キャビティあるいはビアホール形成部）の部分拡大図であって、本発明のレジスト塗布装置によるレジストのウエハへの塗着状態を示す。
【図５】従来のウエハへのレジスト塗布に用いるスピンコータ（レジスト塗布装置）の縦断面図を示す。
【図６】図５に示したスピンコータのウエハのスピンチャックとスプレーノズル部の拡大縦断面図を示す。
【図７】図５に示した従来のスピンコータによるレジストのウエハへの塗着状態を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１，１ａ，１ｂ  レジスト塗布装置
１０  ウエハチャック
２０  作用槽
２１  レジスト槽
２２  カバー
２２ａ  ノズル筒
３０  超音波振動子
３１  制御系
４０  電極
５０  スプレーノズル
５１  ノズルカバー
５２  レジスト回収管路
Ｗ  ウエハ
ｇ1，ｇ2，ｇ3  間隙
【図１】
2010114245.tif 000003
【図２】
2010114245.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010114245.tif 000006
【図５】
2010114245.tif 000007
【図６】
2010114245.tif 000008
【図７】
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