(57)【要約】【課題】本発明は、使用量が極わずかで溶媒が蒸発しやすいレジスト噴霧塗布方法において、レジストの均一塗布が可能となるようなレジスト塗布装置を提供することを課題とする。  【解決手段】(a)  搭載したウェハー基板(1)との接触部位(2)を通じてウェハー基板(1)を加熱するマイカヒータ(3)を備えたウェハー搭載部(4)と、(b)  レジスト液(L)を霧状にし、且つ該霧状レジスト(M)の周囲にエアカーテン(71)を形成してウェハー基板(1)上に噴霧する超音波スプレーノズル(7)と、(c)  超音波スプレーノズル(7)から霧状レジスト(M)をスカート状に噴出させ、且つ相隣り合う超音波スプレーノズル(7)の噴霧移動軌跡(S1)(S2)…における霧状レジスト(M)のスカート状裾部分(m)が互いに重なり合うように超音波スプレーノズル(7)をウェハー基板(1)に対して相対移動させるアクチュエータ(30)とを備えていることを特徴とする。 【選択図】図２
2010087198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)  搭載したウェハー基板との接触部位を通じてウェハー基板を加熱するマイカヒータを備えたウェハー搭載部と、
(b)  レジスト液を霧状にし、且つ該霧状レジストの周囲にエアカーテンを形成してウェハー基板上に噴霧する超音波スプレーノズルと、
(c)  超音波スプレーノズルから霧状レジストをスカート状に噴出させ、且つ相隣り合う超音波スプレーノズルの噴霧移動軌跡における霧状レジストのスカート状裾部分が互いに重なり合うように超音波スプレーノズルをウェハー基板に対して相対移動させるアクチュエータとを備えていることを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項２】
請求項１の超音波スプレーノズルにおいて、レジスト噴出ノズル口を取り巻くようにエアカーテンガス噴出口が形成されていることを特徴するレジスト塗布装置。
【請求項３】
(a)  請求項１又は２に記載のレジスト塗布装置を使用してウェハー基板上にレジストを塗布するレジスト塗布方法において、
(b)  エアカーテンが形成されるように気体を噴出させ、エアカーテンの内側に設けられたレジスト噴出ノズル口から霧状レジストをスカート状に噴出させながら超音波スプレーノズルをウェハー基板に対して相対移動させ、
(c)  相隣り合う超音波スプレーノズルの噴霧移動軌跡における霧状レジストのスカート状裾部分が互いに重なり合うようにウェハー基板上にレジスト液を塗布するレジスト塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程のレジスト塗布工程において使用されるレジスト塗布装置とその塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロエレクトロメカニカルシステムが急速に伸展しており、更なる微細化や複雑化に対応したシリコン基板エッチング加工におけるレジスト液が開発され盛んに使用されている。このような用途に使用されるレジスト液は非常に高価であり、微細凹凸が無数にあるウェハー基板の表面に凹凸に関係なく、出来る限り全体に均一にしかも無駄なくウェハー基板に塗布することが要求されるようになってきている。
【０００３】
その方法として、レジスト塗布後、レジスト液を素早く乾燥させると凹凸の山の部分のレジスト液が谷側に流れ込む前に固化し、以って微細凹凸のあるウェハー基板の表面に凹凸に関係なく、出来る限り全体に均一にしかも無駄なくウェハー基板に塗布することが出来る。その方法の一例として特許文献１に記載のように、スピンチャックのウェハー基板載置台上にウェハー基板を載置し、上から超音波ノズルでレジスト液を噴霧して均一に塗着し、ウェハー基板載置台を加熱して噴霧塗着されたレジスト液を前述のような液ダレが発生する前に加熱乾燥固化するという方法が提案されている。
【０００４】
しかしながらこの方法では超音波ノズルから噴射されたスプレーの噴霧形状が制御されていないため、ノズル直下の部分では大量の微細液滴レジストが塗着されることになるが、ノズルから離れた部分では気流に乗ってスカート状に広がることになる。したがって微細液滴レジストの密度が小さい噴霧が塗着することになり、ノズルとの位置関係により濃淡が生ずる。換言すれば、レジストの均一塗布ができないという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−８７９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、使用量が極わずかで溶媒が蒸発しやすいレジスト噴霧塗布方法において、霧状レジストの噴霧形状を制御し、相隣り合う噴霧移動軌跡における霧状レジストのスカート状裾部分が互いに重なり合うようにウェハー基板上にレジストを塗布することによりウェハー基板全面に亘ってレジストの均一塗布が可能となるようなレジスト塗布方法と同装置を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレジスト塗布装置(A)は、
(a)  搭載したウェハー基板(1)との接触部位(2)を通じてウェハー基板(1)を加熱するマイカヒータ(3)を備えたウェハー搭載部(4)と、
(b)  レジスト液(L)を霧状にし、且つ該霧状レジスト(M)の周囲にエアカーテン(71)を形成してウェハー基板(1)上に噴霧する超音波スプレーノズル(7)と、
(c)  超音波スプレーノズル(7)から霧状レジスト(M)をスカート状に噴出させ、且つ相隣り合う超音波スプレーノズル(7)の噴霧移動軌跡(S1)(S2)…における霧状レジスト(M)のスカート状裾部分(m)が互いに重なり合うように超音波スプレーノズル(7)をウェハー基板(1)に対して相対移動させるアクチュエータ(30)とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２は、請求項１の超音波スプレーノズル(7)の具体例で、レジスト噴出ノズル口(72)を取り巻くようにエアカーテンガス噴出口(73)が形成されていることを特徴する。
【０００８】
請求項３のレジスト塗布方法は、
(a)  請求項１又は２に記載のレジスト塗布装置(A)を使用してウェハー基板(1)上にレジスト液(L)を塗布するレジスト塗布方法であって、
(b)  エアカーテン(71)が形成されるように気体を噴出させ、エアカーテン(71)の内側に設けられたレジスト噴出ノズル口(72)から霧状レジスト(M)をスカート状に噴出させながら超音波スプレーノズル(7)をウェハー基板(1)に対して相対移動させ、
(c)  超音波スプレーノズル(7)の相隣り合う噴霧移動軌跡(S1)(S2)…における霧状レジスト(M)のスカート状裾部分(m)が互いに重なり合うようにウェハー基板(1)上にレジスト液(L)を塗布するである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、霧状レジスト(M)の周囲にエアカーテン(71)を形成しているので、霧状レジスト(M)がエアカーテン(71)に遮られてその形が整形され、従って超音波スプレーノズル(7)をウェハー基板(1)に対して相対移動させ、相隣り合う噴霧移動軌跡(K)における霧状レジスト(M)のスカート状裾部分(m)が互いに重なり合うようにウェハー基板(1)上にレジスト液(L)を塗布すれば、重なり部分もノズル直下部分とほぼ同程度の濃度で塗布され、これによってウェハー基板(1)全面において均一液滴状態で塗布できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。レジスト塗布装置(A)のウェハー搭載部(4)は回転式のスピンチャック或いは固定式で超音波スプレーノズル(7)を装着したアクチュエータ(30)をＸ−Ｙ方向に移動させてレジスト塗布を行う方法があるが、ここではスピンチャックをウェハー搭載部(4)の代表例として説明する。スピンチャック(4)は、載置台(8)とその下面中心に垂設された回転軸(10)とで構成されており、回転軸(10)は装置本体(図示せず)に取り付けられたベアリング(11)に回転可能に取り付けられている。載置台(8)は円板状で、回転軸(10)が設けられ、その上面にヒータ収納凹所が形成された本体部(8a)と、搭載したウェハー基板(1)との接触部位(2)を構成するヒータ収納凹所を閉塞するウェハー基板載置蓋(8b)とで構成されており、ヒータ収納凹所の内部にマイカヒータ(3)が内蔵され、ウェハー基板載置蓋(8b)およびヒータヒータ収納凹所に接触している。載置台(8)そのものは熱容量の小さいアルミニウムで形成されている(勿論、これに限られず熱容量の小さい材料であればよい。また、材料は金属に限られず耐薬品性があれば樹脂でもよい。)。
また、ウェハー基板載置蓋(8b)にはウェハー基板(1)を吸着するための吸着孔(図示せず)あるいは吸着孔が形成された吸着溝(図示せず)が形成されており、載置されたウェハー基板(1)を吸着固定するようになっている。勿論、吸着以外の方法でウェハー基板(1)を固定することも可能である。
【００１１】
マイカヒータ(3)はジグザグの帯状に形成した、例えばステンレス箔製の発熱体(3a)を上下からマイカ板(3b)にてサンドイッチしたもので、高ワット密度、厚みが１ｍｍ程度と非常に薄くしかも熱容量が著しく小さい面状発熱体である。面状発熱体であるため接触する載置台(8)、特に接触部分であるウェハー基板載置蓋(8b)に対する加熱効率が優れている。
【００１２】
スピンチャック(4)の回転軸(10)は隣接して設けられたスピンモータ(20)によりタイミングベルト(21)を介して回転駆動されている。(22)(23)はタイミングベルト(21)が取り付けられるプーリである。
【００１３】
給電装置(6)はリモートシステム(6a)(6b)とヒータコントローラ(6c)とが含まれ、一対で構成されるリモートシステム(6a)(6b)が回転軸(10)と同軸にて設置されている。リモートシステム(6a)(6b)は回転トランスの一種で、一方(6a)が回転軸(10)の軸端に一体的に装着されて回転軸(10)と共に回転する。他方(6b)は非接触で且つ近接して固定されており、給電装置(6)からの電力を回転軸側のリモートシステム(6a)に非接触で給電するようになっている。
【００１４】
また、給電装置(6)にはヒータコントローラ(6c)が設置されており、マイカヒータ(3)の温度調節を行うようになっている。マイカヒータ(3)の温度検出は載置台(8)内に内蔵された温度計測部(5)の一部である温度検出器の白金側抵抗体によって検出され、その検出信号によりヒータコントローラ(6c)がマイカヒータ(3)の温度調節を行っている。
【００１５】
超音波スプレーノズル(7)はアクチュエータ(30)に取り付けられ、下方に設置されているスピンチャック(4)上を往復移動する。超音波スプレーノズル(7)の構造は図２に示す通りで、超音波振動するノズルボディ(7a)、ノズルボディ(7a)を収納し、これを支持するハウジング(7b)、ハウジング(7b)の下部に接続して設けられた不活性ガス供給部(7e)とで構成されている。不活性ガス供給部(7e)には下面に開口する下面開口部(74)が形成されており、その内周に形成された雌ネジ部にキャリヤガス噴出ノズル(75)が突出・没入方向に進退可能に螺装されている。そしてキャリヤガス噴出ノズル(75)の中心にはキャリヤガス噴出孔(7d)が穿設されており、該キャリヤガス噴出孔(7d)の中心にノズルボディ(7a)のノズルステム(7a1)が配設されていてキャリヤガス噴出孔(7d)とノズルステム(7a1)との間に間隙(この部分をキャリアガス噴出口(7d1)とする。)が設けられ、これを進退させることによりキャリアガス噴出口(7d1)の間隙を調整することが出来る。
【００１６】
更にキャリヤガス噴出ノズル(75)とは別体にてキャリヤガス噴出ノズル(75)の細く絞り込まれた下部(75a)を取り囲むようにして下面開口部(74)にエアカーテンガス噴出ノズル(76)が突出・没入方向に進退可能に螺装され、キャリヤガス噴出ノズル(75)の外周面との間に間隙(この部分をエアカーテンガス噴出口(76a)とする。)が設けられ、これを進退させることによりエアカーテンガス噴出口(76a)の間隙を調整することが出来る。そして、エアカーテンガス噴出ノズル(76)の下面の内周縁には全体に気流の流れを整える気流ガイド突条部(76b)が突設されている。
【００１７】
不活性ガス供給部(7e)内の上半部分にはキャリヤガス噴出孔(7d)に連通し、ノズルステム(7a1)の基部が直接収納されるデフュージョンチャンバ(7c1)と、これと別個に不活性ガス供給部(7e)内の下半部分にエアカーテン用チャンバ(7c2)が設けられ、それぞれに不活性ガス供給インレット(7f1)(7f2)が設けられ、個別に窒素が供給されるようになっている。そして、エアカーテン用チャンバ(7c2)とエアカーテンガス噴出口(73)とは連通しており、供給された窒素がエアカーテンガス噴出ノズル(76)に供給され前記エアカーテンガス噴出口(73)からキャリヤガス噴出ノズル(75)全周を取り囲むようにエアカーテン形成用窒素が噴出されるようになっている。なお、本実施例ではキャリヤガス噴出ノズル(75)とエアカーテンガス噴出ノズル(76)とを別体で構成するようにしたが、勿論、一体形成することも可能である。また、使用ガスも窒素としたが、清浄空気或はＡｒのような他の不活性ガスの使用も可能である。
【００１８】
前記ノズルボディ(7a)のセンターには前述のノズルステム(7a1)の先端に開口する貫通孔(7a2)が穿設されており、この貫通孔(7a2)にレジスト供給継手(7h)が接続されている。
【００１９】
本実施例ではエアカーテンガス噴出口(73)が1重で形成されている例を示したが、勿論、これに限られず２重以上としてもよい。また、エアカーテンガス噴出口(73)の外側にてウェハー基板(1)直上で噴出されたエアカーテンガス(71)の裾の部分を吸引してエアカーテンガス(71)が周囲に流れないようにしてもよい。なお、噴出される窒素はいずれも層流となるように制御される。
【００２０】
また、本実施例ではエアカーテンガス(71)として供給される窒素やキャリヤガス噴出孔(7d)から噴出する窒素は個別の系統にし、それぞれに流量制御弁を設けるなどしてその流量や噴出強さを制御することも出来る。なお、ここでは窒素を使用したが、当然清浄エアやＡｒなど他の不活性ガスを使用することも出来る。
【００２１】
前記レジスト供給継手(7h)には開閉弁(35)を介してレジスト液(L)が充填されたレジスト袋(37)が接続されており、レジスト袋(37)の出口には脈動防止用の液溜め部(39)が設けられていて、一定のレジスト液がここから流出するようになっている。液溜め部(39)の出口にはさらに微小流量圧送ポンプ(40)が接続され、微小流量圧送ポンプ(40)と開閉弁(35)との間に流量制御弁(42)が設けられている。
【００２２】
また、超音波スプレーノズル(7)のハウジング(7b)には超音波発生装置(9)が接続されており、ノズルステム(7a1)を超音波振動させるようになっている。
【００２３】
アクチュエータ(30)はスピンチャック(4)の上方にて水平に設置されており、取り付けられた超音波スプレーノズル(7)をスピンチャック(4)上を横断するように移動させる機能のもので、このような機能を有する装置であればどのようなものでもよく、例えばモータ(30a)にてボールネジ(図示せず)を回動させ、ボールネジに螺着され、超音波スプレーノズル(7)が装着されたボールナット(図示せず)を往復させるようにしてもよいし、シリンダー装置のようなものを利用してもよい。ただし、スプレー塗布時にはピンチャック(4)は回転しているので、スピンチャック(4)の外周縁から中心に向かって超音波スプレーノズル(7)が移動するとき、塗布量が一定になるように外周縁付近では遅く、中心に向かって次第に移動速度を高めるように設定する。
【００２４】
しかして、スピンチャック(4)上に中心を合わせてウェハー基板(1)をセットし、スピンモータ(20)を回転させる。これと同時に(或いはこれと前後して)マイカヒータ(3)に給電し、マイカヒータ(3)を加熱する。マイカヒータ(3)および載置台(8)は熱容量が小さいため且つマイカヒータ(3)の高加熱効率により、載置台(8)とこれに密着して固定されているウェハー基板(1)とが急速に所定温度迄昇温する。これを温度計測部(5)により検出し、ウェハー基板(1)が所定の温度になったことを確認してアクチュエータ(30)を作動させ、超音波スプレーノズル(7)がウェハー基板(1)の外周縁に入る直前で開閉弁(35)を開くと共に微小流量圧送ポンプ(40)並びに超音波発生装置(9)を作動させ、ノズルステム(7a1)を超音波振動させてレジスト液(L)を霧化し、その周囲で吹き出すキャリアガスに乗せて超音波スプレーノズル(7)の先端から霧状レジスト(M)を脈動なしの状態で噴出させ、霧状レジスト(M)のスプレー塗布を行う。この時、霧状レジスト(M)を担持したキャリアガスは一定の幅で吹き出され、ある程度下った処の周囲ではスカート状にある程度拡散する。従って、中心部分のある一定の範囲内は霧状レジスト(M)の密度の高い部分(P)となっているが、前記スカート状に拡散した部分は密度の低い部分(m)となる。
【００２５】
本発明ではこの時、霧状レジスト(M)を担持したキャリアガスの周囲はエアーカーテン(71)で取り囲まれているために、スカート状に拡散した部分である密度の低い部分(m)は、エアカーテン(71)でその拡散が阻止され、密度の高い部分(P)よりは低密度となるものの図２のようにエアカーテン(71)の範囲内にその拡散が抑制される。
【００２６】
このような形態におけるスプレー塗布方法は、周囲からエアカーテン(71)が形成されるように窒素をエアカーテンガス噴出口(73)から噴出させ、この状態でレジスト噴出ノズル口(72)から霧状レジスト(M)をスカート状に整形噴出させながら超音波スプレーノズル(7)をウェハー基板(1)に対して相対移動させる。この時、相隣り合う噴霧移動軌跡(S1)(S2)…における霧状レジスト(M)のスカート状裾部分(m)が互いに重なり合うようにウェハー基板(1)上にレジスト(LS')が形成される。重なり合う部分(m)の交差部分が超音波スプレーノズル(7)の直下部分の高濃度部分(p)の略半分の濃度のところであることが均一塗布を実現できて好ましい。図３において、(LS')は高密度部分(P)と重なり合ったスカート状裾部分(m)とが交互に位置しつつ均一に塗布された状態を示し、(LS)は溶媒が蒸発して固化した状態を示す。
【００２７】
本実施例では前述のように回転スピンチャック(4)によるスプレー塗布であるから、ウェハー基板(1)の外周縁付近では超音波スプレーノズル(7)の移動量は遅く、中心に近づくにつれて次第に速度を増し、中心に至るとスプレー噴霧を停止する。
【００２８】
この間、温度検出器によりウェハー基板(1)或いは載置台(8)の温度を常時検出してウェハー基板(1)周縁から立ち昇る温度がスプレー噴霧の溶媒を蒸発させない程度の温度に保たれ、スプレー噴霧がウェハー基板(1)の上面に均一に塗布されるように制御される。温度制御はヒータコントローラ(6c)により行われる。マイカヒータ(3)が収納されている載置台(8)の熱容量は非常に小さいので、マイカヒータ(3)のオン・オフによる温度変化に追従していくことができ、温度ドリフトを大幅に抑制することができる。これにより前述のような問題点を解決することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明装置の概略正面図
【図２】図１で使用される超音波スプレーノズルの断面図
【図３】図１で使用されるマイカヒータの分解斜視図
【符号の説明】
【００３０】
(A)    レジスト塗布装置
(L)    レジスト液
(M)    霧状レジスト
(m)    霧状レジストのスカート状裾部分
(S1)(S2)…    噴霧移動軌跡
(1)    ウェハー基板
(2)    接触部位
(3)    マイカヒータ
(4)    ウェハー搭載部
(5)    温度計測部
(6)    給電装置
(7)    超音波スプレーノズル
(71)   エアカーテン
(72)   レジスト噴出ノズル口
(30)   アクチュエータ
【図１】
2010087198.tif 000003
【図２】
2010087198.tif 000004
【図３】
2010087198.tif 000005