(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の表面に高粘度の液体を均一に塗布することができる塗布装置および方法を提供する。【解決手段】シリコンウェハーＷの塗布面と直交した回転軸３の回転対称軸Ｃと鉛直軸Ｖとが角度θを有しているので、回転対称軸Ｃと直交するシリコンウェハーＷの塗布面も水平面１０１、上面２００、下面２０１と角度θを有し、０度より大きく０．５度以下でわずかに傾いている。滴下された回転中心０から遠心力によって広がろうとする高粘度のレジストＲは、スピンヘッド１がわずかに傾いて回転していることにより、重力による力とレジストＲの表面張力とのバランスによって、力を回転中心０に向かって受け、高粘度のレジストＲを均一に塗布できるレジスト塗布装置１０を得ることができる。また、回転軸３の回転対称軸Ｃと鉛直軸Ｖとの角度θが固定されているので構造の簡単なレジスト塗布装置１０を得ることができる。【選択図】図１
2011173034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を吸着固定するスピンヘッドと、
前記スピンヘッドに接続され、前記基板の塗布面と直交し、鉛直軸との角度が０度より大きく０．５度以下である回転対称軸を備えた回転軸と、
高粘度の液体を前記基板の回転中心に滴下するノズルとを備えた
ことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布装置において、
前記液体の濃度が、２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下である
ことを特徴とする塗布装置。
【請求項３】
基板の塗布面に直交する軸と鉛直軸との角度を０度より大きく０．５度以下として、前記基板を固定する基板固定工程と、
前記基板を回転させながら、前記基板の回転中心に高粘度の液体を滴下する液体滴下工程とを含む
ことを特徴とする塗布方法。
【請求項４】
請求項３に記載の塗布方法において、
前記液体の濃度が、２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下である
ことを特徴とする塗布方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の塗布方法において、
前記基板の回転は、前記液体を滴下するとき、第１の回転数で第１の時間回転させる第１回転工程と、
前記第１の時間経過後、前記第１の回転数より少ない第２の回転数で、前記第１の時間より長い第２の時間回転させる第２回転工程とを含む
ことを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板へ粘度の高い液体を塗布する塗布装置および塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を塗布する技術として、フォトリソグラフィー技術において、基板であるシリコンウェハーにレジストを塗布する装置、方法が知られている。例えば、レジスト塗布装置としてのスピンコーターを用いたレジストのスピン塗布方法がある。スピン塗布は、シリコンウェハーを真空吸着する構造のスピンヘッドに、シリコンウェハーを水平に真空吸着しスピンヘッドを回転させ、シリコンウェハー上にレジストを滴下することによりレジストを均一に塗布する。
レジストを均一に塗布するために、スピンヘッドを任意の方向へ複数回傾斜させて、レジストが重力方向へ流れることを利用し、シリコンウェハー全面にレジストを行き渡らせる装置および方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この時、スピンヘッドを回転させながら任意の方向へ複数回傾斜させてもよい。シリコンウェハー全面にレジストが行き渡った後、シリコンウェハーを水平に保ち、任意の時間放置してレジストの厚みを均一にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４３９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レジストの粘度が高い場合、レジストが重力方向へ容易に流れないので、スピンヘッドを任意の方向へ複数回傾斜させても、シリコンウェハー全面にレジストが行き渡らない。したがって、高粘度の液体を均一に塗布することが困難である。
また、スピンヘッドを回転させながら任意の方向へ複数回傾斜させるためには、装置の構造が複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題のうち少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
基板を吸着固定するスピンヘッドと、前記スピンヘッドに接続され、前記基板の塗布面と直交し、鉛直軸との角度が０度より大きく０．５度以下である回転対称軸を備えた回転軸と、高粘度の液体を前記基板の回転中心に滴下するノズルとを備えたことを特徴とする塗布装置。
【０００７】
この適用例によれば、基板の塗布面と直交した回転軸の回転対称軸と鉛直軸とが角度を有しているので、回転対称軸と直交する基板の塗布面も水平面と角度を有し、０度より大きく０．５度以下でわずかに傾いている。滴下された回転中心から遠心力によって広がろうとする高粘度の液体は、スピンヘッドがわずかに傾いて回転していることにより、重力による力と液体の表面張力とのバランスによって、力を回転中心に向かって受け、高粘度の液体を均一に塗布できる塗布装置が得られる。
また、回転軸の回転対称軸と鉛直軸との角度が固定されているので構造の簡単な塗布装置が得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記塗布装置であって、前記液体の濃度が、２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下であることを特徴とする塗布装置。
この適用例では、液体の濃度が、２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下の場合、液体が受ける重力による力に対し適切な表面張力が得られ、高粘度の液体をより均一に塗布できる塗布装置が得られる。
【０００９】
［適用例３］
基板の塗布面に直交する軸と鉛直軸との角度を０度より大きく０．５度以下として、前記基板を固定する基板固定工程と、前記基板を回転させながら、前記基板の回転中心に高粘度の液体を滴下する液体滴下工程とを含むことを特徴とする塗布方法。
【００１０】
この適用例によれば、基板の塗布面も水平面と角度を有し、０度より大きく０．５度以下でわずかに傾いている。回転中心から遠心力によって広がろうとする高粘度の液体は、スピンヘッドがわずかに傾いて回転していることにより、重力による力と液体の表面張力とのバランスによって、力を回転中心に向かって受け、高粘度の液体を均一に塗布することができる塗布方法が得られる。
【００１１】
［適用例４］
上記塗布方法であって、前記液体の濃度が、２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下であることを特徴とする塗布方法。
この適用例では、液体の濃度が、２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下の場合、液体が受ける重力による力に対し適切な表面張力が得られ、高粘度の液体をより均一に塗布することができる塗布方法が得られる。
【００１２】
［適用例５］
上記塗布方法であって、前記基板の回転は、前記液体を滴下するとき、第１の回転数で第１の時間回転させる第１回転工程と、前記第１の時間経過後、前記第１の回転数より少ない第２の回転数で、前記第１の時間より長い第２の時間回転させる第２回転工程とを含むことを特徴とする塗布方法。
この適用例では、液体滴下時の第１回転工程における第１の回転数より少ない回転数で、第１の時間より長い第２の時間の第２回転工程を第１回転工程の後に行うことで、液体が均一に広がり、高粘度の液体をより均一に塗布できる塗布方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における塗布装置の概略断面図。
【図２】塗布方法を表すフローチャート図。
【図３】塗布方法の基板固定工程および第１回転工程を表す塗布装置の概略断面図。
【図４】塗布方法のレジスト滴下工程を表す塗布装置の概略断面図。
【図５】塗布方法の第２回転工程を表す塗布装置の概略断面図。
【図６】変形例における塗布装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、実施形態における塗布装置としてのレジスト塗布装置１０の概略断面図である。
レジスト塗布装置１０は、スピンヘッド１と本体２と回転軸３と保護カバー４と高粘度のレジストＲを滴下するノズル５とを備えている。
回転軸３は本体２に取り付けられており、回転軸３の片端がスピンヘッド１に接続されている。また、スピンヘッド１を取り囲むように保護カバー４が設けられている。
【００１５】
スピンヘッド１の形状は、円盤状で、図示しない真空チャックを備え、例えば、シリコンウェハーＷを真空吸着して固定する。
スピンヘッド１の形状は回転対称な形状であればどのような形状でもよい。スピンヘッド１は、スピンヘッド１の回転対称軸Ｃと回転軸３の回転対称軸Ｃとを一致させて、回転軸３に取り付けられている。
【００１６】
本体２は、定盤１００の水平面１０１に設置されており、本体２の上面２００および下面２０１は水平面１０１と平行になっている。
また、回転軸３は、その回転対称軸Ｃと鉛直軸Ｖとが角度θをなすように、本体２に取り付けられている。角度θは０度より大きく、０．５度以下とする。角度θは可変であってもよいが、スピンヘッド１が回転中は固定されている。
【００１７】
ノズル５は、シリコンウェハーＷの回転中心０上に位置するように配置されている。ノズル５は、図示しないアームによって本体２に取り付けられ、上下左右に可動可能となっている。ノズル５からは、高粘度のレジストＲがシリコンウェハーＷの回転中心０に向けた滴下される。
なお、ノズル５は、別装置に取り付けられていてもよいが、ノズル５自体は、レジスト塗布装置１０に含まれるものとする。
【００１８】
以下に、実施形態におけるレジスト塗布装置１０を用いた塗布方法であるレジスト塗布方法について、図２〜図６を参照して説明する。図２は、レジスト塗布方法を表すフローチャート図であり、図３〜図５は、レジスト塗布方法を表すレジスト塗布装置１０の概略断面図である。
【００１９】
図２において、レジスト塗布方法は、基板固定工程としてのステップ１（Ｓ１）と、第１回転工程としてのステップ２（Ｓ２）と、レジスト滴下工程としてのステップ３（Ｓ３）と、第２回転工程としてのステップ４（Ｓ４）とを含む。
図３は基板固定工程（Ｓ１）および第１回転工程（Ｓ２）を、図４はレジスト滴下工程（Ｓ３）を、図５は第２回転工程（Ｓ４）を表している。
【００２０】
図３において、基板固定工程（Ｓ１）では、基板としての例えば６インチのシリコンウェハーＷの塗布面Ｗ１に直交する回転対称軸Ｃと鉛直軸Ｖとが角度θをなすように、シリコンウェハーＷをスピンヘッド１に吸着固定する。ここで、θは、０度より大きく０．５度以下にする。
第１回転工程（Ｓ２）では、シリコンウェハーＷをスピンヘッド１に吸着固定後、回転軸３を例えば第１の回転数４０００ｒｐｍで回転させる。
【００２１】
図４において、レジスト滴下工程（Ｓ３）では、回転軸３を例えば第１の回転数４０００ｒｐｍ回転させたまま、シリコンウェハーＷの塗布面Ｗ１に、ノズル５からレジストＲを滴下する。レジストＲは、粘度が２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下までのものを用いる。滴下は、シリコンウェハーＷの回転対称軸Ｃと塗布面Ｗ１とが交わる回転中心０に行なう。
レジストＲがシリコンウェハーＷの塗布面Ｗ１に達してから、例えば、回転軸３を回転数４０００ｒｐｍで第１の時間１秒間回転させる。
【００２２】
図５において、第２回転工程（Ｓ４）では、例えば、回転軸３を第２の回転数２０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍで第２の時間２０秒間回転させて、塗膜であるレジストＲの安定を図る。
基板固定工程（Ｓ１）から第２回転工程（Ｓ４）までの工程は、回転対称軸Ｃと鉛直軸Ｖとの角度θを固定したまま行なう。
【００２３】
レジストＲで膜厚１μｍの膜を形成する際に、角度θの値が０度のときは、シリコンウェハーＷの中心部に深さ５０ｎｍ〜３００ｎｍの凹部が生じていたが、角度θの値を０．１度として塗布を行なうと、塗膜の厚みのばらつきは３０ｎｍ以内に収まった。
【００２４】
このような実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）シリコンウェハーＷの塗布面Ｗ１と直交した回転軸３の回転対称軸Ｃと鉛直軸Ｖとが角度θを有しているので、回転対称軸Ｃと直交するシリコンウェハーＷの塗布面Ｗ１も水平面１０１、上面２００、下面２０１と角度θを有し、０度より大きく０．５度以下でわずかに傾いている。滴下された回転中心０から遠心力によって広がろうとする高粘度のレジストＲは、スピンヘッド１がわずかに傾いて回転していることにより、重力による力とレジストＲの表面張力とのバランスによって、力を回転中心０に向かって受け、高粘度のレジストＲを均一に塗布できるレジスト塗布装置１０を得ることができる。
また、回転軸３の回転対称軸Ｃと鉛直軸Ｖとの角度θが固定されているので構造の簡単なレジスト塗布装置１０を得ることができる。
【００２５】
（２）レジストＲの濃度が、２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下の場合、レジストＲが受ける重力による力に対し適切な表面張力を得ることができ、高粘度のレジストＲをより均一に塗布できるレジスト塗布装置１０を得ることができる。
【００２６】
（３）シリコンウェハーＷの塗布面Ｗ１も水平面１０１、上面２００、下面２０１と角度θを有し、０度より大きく０．５度以下でわずかに傾いている。回転中心０から遠心力によって広がろうとする高粘度のレジストＲは、スピンヘッド１がわずかに傾いて回転していることにより、重力による力とレジストＲの表面張力とのバランスによって、力を回転中心０に向かって受け、高粘度のレジストＲを均一に塗布することができるレジスト塗布方法を得ることができる。
【００２７】
（４）レジストＲの濃度が、２０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下の場合、レジストＲが受ける重力による力に対し適切な表面張力を得ることができ、高粘度のレジストＲをより均一に塗布することができるレジスト塗布方法を得ることができる。
【００２８】
（５）レジストＲ滴下時の第１回転工程における第１の回転数４０００ｒｐｍより少ない第２の回転数２０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍで、第１の時間１秒間より長い第２の時間２０秒間の第２回転工程を第１回転工程の後に行うことで、レジストＲが均一に広がり、高粘度のレジストＲをより均一に塗布できるレジスト塗布方法を得ることができる。
【００２９】
（変形例）
図６は、変形例における塗布装置としてのレジスト塗布装置２０の概略断面図である。
図６において、レジスト塗布装置２０は、スピンヘッド２１と本体２２と回転軸２３と保護カバー２４と高粘度のレジストＲを滴下するノズル２５とを備えている。
実施形態と異なるのは、本体２２の上面２２０に対して、回転軸２３が直交して取り付けられている点と、本体２２を定盤１００の水平面１０１に対して傾けることによって、回転軸２３の回転対称軸Ｃと鉛直軸Ｖとの角度θをつける点が異なる。
例えば、本体２２は本体２２の下面２２１の外周に設けられたアジャスター２６によって本体２２を傾けることができる。アジャスター２６には、マイクロメーター等を用いて、角度θの微調整を行なう。また、アジャスター２６の代わりに、厚みのわかっているシートを挟んでもよい。
【００３０】
このような変形例によれば、以下の効果がある。
（６）回転軸２３の回転対称軸Ｃと本体２２の上面２２０および下面２２１との角度が直交しているので、構造のより簡単なレジスト塗布装置２０で前述の効果を有するレジスト塗布方法を得ることができる。
【００３１】
実施形態および変形例以外にも、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、塗布する液体は高粘度であれば、レジストＲに限らず接着剤、粘着剤、保護用のコーティング剤等であってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１…スピンヘッド、３…回転軸、５…ノズル、１０，２０…塗布装置としてのレジスト塗布装置、１０１…水平面、２００…上面、２０１…下面、０…回転中心、Ｃ…回転対称軸、Ｒ…液体としてのレジスト、Ｖ…鉛直軸、Ｗ…基板としてのシリコンウェハー、Ｗ１…塗布面、θ…角度。
【図１】
2011173034.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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