(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する基板上に、塗布材料を塗布して膜を形成するスピン塗布工程において、
前記基板の周囲に飛散してミスト化した塗布材料を、前記基板の周囲に立てられた棒状部材を用いて絡め捕る塗布材料の回収方法であり、
前記棒状部材を、その軸を中心にして回転させることを特徴とする塗布材料の回収方法。
【請求項２】
回転する基板上に、塗布材料を塗布して膜を形成するスピン塗布工程において、
前記基板の周囲に飛散してミスト化した塗布材料を、前記基板の周囲に立てられた棒状部材を用いて絡め捕る塗布材料の回収方法であり、
前記棒状部材を、その上端部の位置が、前記基板面と同じ高さになるか、前記基板面より低くなるように設置し、
前記棒状部材を、その軸を中心にして回転させることを特徴とする塗布材料の回収方法。
【請求項３】
前記棒状部材の回転方向を、前記基板の回転方向と揃えることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の塗布材料の回収方法。
【請求項４】
前記棒状部材の回転速度を、前記基板の回転速度より大きくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗布材料の回収方法。
【請求項５】
回転する基板上に、塗布材料を塗布して膜を形成するスピン塗布工程において、
前記基板の周囲に飛散してミスト化した塗布材料を、前記基板の周囲に立てられた棒状部材を用いて絡め捕る塗布材料の回収方法であり、
前記棒状部材を、その上端部の位置が、前記基板面と同じ高さになるか、前記基板面より低くなるように設置することを特徴とする塗布材料の回収方法。
【請求項６】
前記棒状部材を、その上端部の位置と前記基板面との高低差が３ｍｍ以内となるように設置することを特徴とする請求項２または５に記載の塗布材料の回収方法。
【請求項７】
複数の前記棒状部材を、前記基板の回転軸に対して互いに軸対称な位置関係となるように設置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の塗布材料の回収方法。
【請求項８】
前記棒状部材として、側面に凸部を有しているものを用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の塗布材料の回収方法。
【請求項９】
前記棒状部材として、側面に凹部を有しているものを用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の塗布材料の回収方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の塗布材料の回収方法を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布材料の回収方法およびそれを含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造工業、マイクロエレクトロニクス工業などにおける各種部品の表面保護膜や層間絶縁膜として、ポリイミド系樹脂が用いられている。ポリイミド系樹脂は、凹凸の大きい基板に対する被覆性が、ＳｉＯ２、ＳｉＮなどの無機絶縁膜よりも優れている。また、ポリイミド系樹脂の膜は、厚膜化が容易であり、１μｍ以上の厚さとすることもできる。さらに、ポリイミド系樹脂は、他の有機材料に比較して耐熱性が高く、かつ、電気的特性および機械的特性に優れているなどの利点を有している。
そのため、ポリイミド系樹脂は、ＭＯＳ、バイポーラＩＣなどの層間絶縁膜の材料として用いられることが多く、最近では、メモリー素子のα線遮蔽膜、バッファコート膜の材料としても幅広く用いられている。
【０００３】
ポリイミド系樹脂膜は、スピン塗布法により、ポリイミド液（ポリイミド前駆体混合溶液）をウェハ上に塗布し、さらに熱処理を行うなどして形成される。ところが、ポリイミド液は、レジスト液などの他の液体に比べて粘性が非常に高い（３０００Ｃｐ前後）。
そのため、ウェハ表面へのポリイミド塗布時において、塗布されたポリイミド液が、ウェハ回転によって飛散してミスト化し、スピンコーターの処理カップ内（スピン塗布を行う処理室内）を漂いながらウェハ裏面に回り込んで付着し、ウェハ裏面を汚してしまうことが問題とされている。
【０００４】
その防止策として、例えば図３に示すスピン塗布装置２００のように、スピン塗布工程におけるウェハ裏面を覆うように、壁（裏面回り込み防止リング）２０６を設け、さらにウェハ裏面側において中心部から外周部に向けて気流を流すことにより、ミスト化したポリイミドがウェハ裏面に回り込まないようにする方法が開示されている（特許文献１）。他には、飛散してミスト化したポリイミドを強制的に排気させる方法も開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３４３６１号公報
【特許文献２】特開平１１−２３８６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した方法でポリイミド液のウェハ裏面への回り込みを防ごうとする場合、排気機構や気流を発生させるための機構を設ける必要があり、それらの設置スペースの確保、設置のための費用が求められることになる。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、スピン塗布工程において、基板に塗布されたポリイミドなどの塗布材料の一部が基板の裏面側に回り込むのを、排気機構や気流を発生させるための機構を用いずに防ぐことを可能とする、塗布材料の回収方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、スピン塗布工程において、基板に塗布されたポリイミドなどの塗布材料の一部が基板の裏面側に回り込むのを、排気機構や気流を発生させるための機構を用いずに防ぐことを可能とする、スピン塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、検討を重ねた結果、以下の発明に想到した。
［１］回転する基板上に、塗布材料を塗布して膜を形成するスピン塗布工程において、前記基板の周囲に飛散してミスト化した塗布材料を、前記基板の周囲に立てられた棒状部材を用いて絡め捕ることを特徴とする塗布材料の回収方法。
［２］前記棒状部材を、その軸を中心にして回転させることを特徴とする［１］に記載の塗布材料の回収方法。
［３］前記棒状部材の回転方向を、前記基板の回転方向と揃えることを特徴とする［２］に記載の塗布材料の回収方法。
［４］前記棒状部材の回転速度を、前記基板の回転速度より大きくすることを特徴とする［２］または［３］のいずれかに記載の塗布材料の回収方法。
［５］前記棒状部材を、その上端部の位置が、前記基板面と同じ高さになるか、前記基板面より低くなるように設置することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか一つに記載の塗布材料の回収方法。
［６］前記棒状部材を、その上端部の位置と前記基板面との高低差が３ｍｍ以内となるように設置することを特徴とする［５］に記載の塗布材料の回収方法。
［７］複数の前記棒状部材を、前記基板の回転軸に対して互いに軸対称な位置関係となるように設置することを特徴とする［１］〜［６］のいずれか一つに記載の塗布材料の回収方法。
［８］前記棒状部材として、側面に凸部を有しているものを用いることを特徴とする［１］〜［７］のいずれか一つに記載の塗布材料の回収方法。
［９］前記棒状部材として、側面に凹部を有しているものを用いることを特徴とする［１］〜［７］のいずれか一つに記載の塗布材料の回収方法。
［１０］［１］〜［９］のいずれか一つに記載の塗布材料の回収方法を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
［１１］回転する基板上に、塗布材料を塗布して膜を形成するスピン塗布装置であって、塗布室と、前記塗布室内において、床面から離間した位置で基板を支持する支持台と、前記支持台を介して前記基板を回転させる手段と、前記基板上に塗布材料を塗布する手段と、前記塗布室内において、前記床面に立設された棒状部材と、を備えていることを特徴とするスピン塗布装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の塗布材料の回収方法によれば、被処理基板の周囲に棒状部材を立設することにより、浮遊しているミスト化した塗布材料を絡め捕って回収することができ、これにより、塗布材料のウェハ裏面への回り込みを防ぐことができる。これは、浮遊しているミスト化したポリイミドが、高い粘性を有しているために、棒状部材に纏わりつき易い性質を利用したものである。
【００１１】
すなわち、棒状部材を基板の周囲に立設することにより、基板の裏面へ向かおうとするミスト化した塗布材料は、その途中で、棒状部材に接触することになる。塗布材料は高い粘性を有しているため、棒状部材に接触した部分は、その位置に束縛された状態となり、後続の部分もそれに引っ張られるようにして棒状部材の位置に向かうようになる。その結果として、一塊（一団）のミスト化した塗布部材全体が、棒状部材に巻きつく（纏わりつく）ようになる。
【００１２】
したがって、本発明の塗布材料の回収方法によれば、排気機構や気流を発生させる機構などの大がかりな設備が不要となり、それらの設置スペース、設置のための費用を削減することが可能となる。
【００１３】
本発明のスピン塗布装置によれば、被処理基板の周囲に棒状部材を立設することにより、浮遊しているミスト化した塗布材料を絡め捕って回収することができ、これにより、塗布材料のウェハ裏面への回り込みを防ぐことができる。これは、浮遊しているミスト化した塗布材料が、高い粘性を有しているために、棒状部材に纏わりつき易い性質を利用したものである。
【００１４】
すなわち、棒状部材が基板の周囲に立設されているため、基板の裏面へ向かおうとするミスト化した塗布材料は、その途中で、棒状部材に接触することになる。塗布材料は高い粘性を有しているため、棒状部材に接触した部分は、その位置に束縛された状態となり、後続の部分もそれに引っ張られるようにして棒状部材の位置に向かうようになる。その結果として、一塊（一団）のミスト化した塗布部材全体が、棒状部材に巻きつく（纏わりつく）ようになる。
【００１５】
したがって、本発明のスピン塗布装置によれば、排気機構や気流を発生させる機構などの大がかりな設備が不要となり、それらの設置スペース、設置のための費用を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る、スピン塗布装置の断面図である。
【図２】図１の棒状部材の斜視図および断面図である。
【図３】従来のスピン塗布装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有する構成には同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。また、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る、塗布材料の回収方法について説明する。本実施形態に係る塗布材料の回収方法は、回転する基板上に、塗布材料を塗布して膜を形成するスピン塗布工程において、基板の周囲に飛散してミスト化した塗布材料を、基板の周囲に立てられた棒状部材を用いて絡め捕る（巻き取る）ことを特徴とするものである。
【００１９】
図１は、塗布材料の回収に用いるスピン塗布装置１００の断面図である。スピン塗布装置１００は、回転する基板（ウェハ）Ｗ上に、塗布材料Ｐを塗布して保護膜Ｐ１を形成する装置である。また、スピン塗布装置１００は、後述する構成により、塗布された塗布材料Ｐのうち、飛散してミスト化した塗布材料Ｐ２を回収する機能を有している。なお、スピン塗布装置１００の棒状部材１０５以外の構成要素については、公知のスピン塗布装置に備わっているものと、実質的には同じものであり、適宜置き換えることが可能である。
【００２０】
スピン塗布装置１００は、塗布室（処理室）１０１と、塗布室１０１内において、床面１０１ａから離間した位置で基板Ｗを支持する支持台１０２と、支持台１０２を介して基板Ｗを回転させる手段１０３と、基板Ｗ上に塗布材料Ｐを塗布する手段１０４と、塗布室１０１内において、床面１０１ａ側から支持台１０２の周囲に向けて延在するように立てられた棒状部材（ピン）１０５と、を備えている。基板Ｗの裏面側には、基板Ｗの裏面を覆う裏面回り込み防止リング１０６が設けられていてもよい。
【００２１】
塗布室１０１は、少なくとも、スピン塗布工程における基板Ｗとその支持台１０２とを収容する空間を構成するものであればよく、例えば、図１に示すように、カップ部１０１Ａと蓋部１０１Ｂとで構成されるものを用いることができる。
【００２２】
支持台１０２は、真空チャックを備え、基板Ｗを吸着して固定するものであることが好ましい。支持台１０２の裏面（基板Ｗ載置面と反対側の面）には、支持台１０２とともに基板Ｗを回転させる手段（回転軸）１０３が設けられている。回転軸１０３は、一端が支持台１０２の裏面の中心部分に接続され、回転駆動に必要なモータなど（不図示）を、内部あるいは外部に備えている。
【００２３】
塗布材料Ｐを塗布する手段（ノズル）１０４は、注ぎ口が基板Ｗの中心部分の直上に位置し、塗布材料Ｐが基板Ｗの中心部分に向けて滴下されるように構成されている。塗布材料Ｐとしては、レジスト液に比べて粘性が非常に高い液体、例えば、ポリイミド液などが用いられるものとする。
【００２４】
棒状部材１０５は、一端部（下端部）１０５ａを塗布室１０１内の床面１０１ａに固定し、長手方向Ｌが床面１０１ａに対して略鉛直となるように立てられている。棒状部材１０５は、カートリッジ方式の構造を有しており、所定の枚数処理ごとに、新しいものと交換することができる。棒状部材１０５の材料としては、特に限定されないが、アルミニウムなどの金属、テフロン（登録商標）、ポリプロピレンなどの樹脂を用いることが好ましい。
【００２５】
棒状部材１０５の上端部１０５ｂの位置は、基板Ｗの被処理面（基板面）Ｗ１と同じ高さ（面一）になるか、基板面Ｗ１より低くなるように設置されていることが好ましい。さらに、棒状部材１０５の上端部の位置と基板面Ｗ１との高低差が、３ｍｍ以内となるように設置されていれば、より好ましい。なお、棒状部材１０５の上端部の位置が、基板面Ｗ１より高いと、棒状部材の回転により発生した気流が、基板表面Ｗ１（被処理面側）に影響を及ぼす可能性があるため、好ましくない。
【００２６】
棒状部材１０５との上端部１０５ｂと基板Ｗの外周部分Ｗ２との距離は、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。棒状部材の上端部１０５ｂと基板の外周部分Ｗ２との距離が２０ｍｍ未満であると、基板回転初期時に、塗布液の状態で棒状部材に直接飛散するので好ましくない。距離が５０ｍｍを超えると、ミスト化した塗布剤の一部が、棒状部材１０５に接触せずに、基板裏面側に回り込む可能性があるので好ましくない。
【００２７】
棒状部材１０５は、その長手方向の軸を中心にして回転可能な構造を有していることが好ましい。この場合、棒状部材１０５の回転方向、回転速度などを制御する回転駆動機構が、塗布室１０１の内部または外部に付設されているものとする。
【００２８】
塗布材料を絡め捕る効率を上げる上で、棒状部材１０５は、複数立てられていることが好ましく、４本以上立てられていればより好ましい。この場合、塗布材料Ｐを、飛散する全方向において均等に絡め捕るために、複数の棒状部材１０５は、基板Ｗの回転軸に対して互いに軸対称な位置関係となるように設置されていることが好ましい。
【００２９】
棒状部材１０５の側面は、滑らかな形状であってもよいが、飛散してミスト化した塗布材料を絡め取る目的から、吸着効力を向上させる凹凸を有する構造である方が好ましい。このような棒状部材１０５の形状の一例を、図２に示す。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、棒状部材１０５の側面に凸部（突起部）１０５ｃが設けられている場合における、棒状部材１０５の斜視図、断面図である。
【００３０】
なお、図２（ａ）、（ｂ）では、円柱状の凸部が鉛直方向に直線状に整列するように構成されている例を示しているが、凸部の形状、配置はこれに限定されない。凸部の形状は、例えば、円錐状、角柱状などでもよく、複数種類の形状のものが混在していてもよい。凸部の配置は、例えば、螺旋状に整列していてもよいし、ランダムに分布していてもよいし、一部分に局在して分布していてもよい。
【００３１】
また、棒状部材１０５側面は、凹部を有する構造（例えばフィルター構造）であってもよい。この場合の凹部の形状、配置も、凸部の場合と同様に、特に限定されることはない。
【００３２】
棒状部材１０５は、スピン塗布装置１００に対して、着脱可能とする構造を有している。棒状部材１０５は、側面の凹凸の有無によらず、その全体を丸ごと着脱可能とする構造を有していてもよいし、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、中心部を構成するコア部１０５Ａと、その周りを囲むシェル部１０５Ｂとの二重構造とし、シェル部１０５Ｂのみが着脱可能な構造を有していてもよい。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る塗布材料の回収方法によれば、図１に示すような構成を備えたスピン塗布装置を用いることにより、すなわち、スピン塗布工程において被処理基板の周囲に棒状部材を立設することにより、塗布室内を浮遊しているミスト化した塗布材料を絡め捕って回収することができる。これにより、塗布材料の基板裏面への回り込みを防ぐことができる。これは、浮遊しているミスト化した塗布材料が、高い粘性を有しているために、棒状部材に纏わりつき易い性質を利用したものである。
【００３４】
すなわち、回転しているウェハに塗布材料を滴下すると、余剰な塗布材料が遠心力によって基板の外側に飛散してミスト化し、塗布室（処理室）壁面側に流れる。そして、壁面に至った流れは、基板側に戻る流れとなり、ミストが基板裏面へ向かう。本発明の構成によれば、棒状部材が基板の周囲に立設されているため、基板の裏面へ向かおうとするミスト化した塗布材料は、その途中で、棒状部材に接触することになる。塗布材料は高い粘性を有しているため、棒状部材に接触した部分は、その位置に束縛された状態となり、後続の部分もそれに引っ張られるようにして棒状部材の位置に向かうようになる。その結果として、一塊（一団）のミスト化した塗布部材全体が、棒状部材に巻きつく（纏わりつく）ようになる。
【００３５】
なお、棒状部材を、その軸を中心にして回転させることにより、塗布材料を絡め捕りやすくなり、塗布材料の回収効率を向上させることができ、ひいては、塗布材料の基板裏面への回り込みを、より強力に防ぐことができる。
特に、棒状部材の回転方向を基板の回転方向と揃えた場合、棒状部材の回転速度を基板の回転速度（通常は２０００ｒｐｍ〜２６００ｒｐｍ程度）より大きくした場合には、塗布材料の回収効率をさらに向上させることができ、ひいては、塗布材料の基板裏面への回り込みを、さらに強力に防ぐことができる。
【００３６】
したがって、本実施形態に係るスピン塗布装置を用いた塗布材料の回収方法によれば、排気機構や気流を発生させるための機構などの大がかりな設備が不要となり、それらの設置スペース、設置のための費用を削減することが可能となる。
そのため、本実施形態に係る塗布材料の形成方法を用いた半導体装置の製造方法は、パワー半導体デバイスをはじめ、スピン塗布工程を有する様々な半導体装置に対して適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、パワー半導体デバイスなどの表面保護膜や層間絶縁膜を構成する材料として、ポリイミドなどの粘性が高い材料をスピン塗布するプロセスにおいて、広く活用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００・・・スピン塗布装置、１０１・・・塗布室、１０１ａ・・・床面、
１０１Ａ・・・カップ部、１０１Ｂ・・・蓋部、１０２・・・支持台、
１０３・・・回転させる手段（回転軸）、１０４・・・塗布する手段（ノズル）、
１０５・・・棒状部材、１０５ａ・・・下端部、１０５ｂ・・・上端部、
１０５ｃ・・・凸部（突起部）、１０６・・・裏面回り込み防止リング、
２００・・・スピン塗布装置、２０６・・・裏面回り込み防止リング、
２０７・・・排気機構、Ｌ・・・長手方向、ＬＰ・・・塗布材料、Ｐ１・・・保護膜、
Ｐ２・・・塗布材料、Ｗ・・・基板（ウェハ）、Ｗ１・・・被処理面（基板面）、
Ｗ２・・・外周部分。
【図１】
0006598370.tif 000002
【図２】
0006598370.tif 000003
【図３】
0006598370.tif 000004