薄膜塗布装置および薄膜塗布方法
【課題】ウェハ外周部でレジストが薄膜化するのを抑制しつつ、レジストの消費量を低減することが可能な薄膜塗布装置および薄膜塗布方法を提供する。
【解決手段】ウェハＷ上には、レジストＲから気化した溶剤をウェハＷの外周部で飽和状態にさせる気化遮蔽プレート５が設けられており、気化遮蔽プレート５とのウェハＷと間隔は、レジストＲから気化した溶剤がウェハＷの外周部で略滞留し飽和状態を形成するように近接して設定する。
【解決手段】ウェハＷ上には、レジストＲから気化した溶剤をウェハＷの外周部で飽和状態にさせる気化遮蔽プレート５が設けられており、気化遮蔽プレート５とのウェハＷと間隔は、レジストＲから気化した溶剤がウェハＷの外周部で略滞留し飽和状態を形成するように近接して設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は薄膜塗布装置および薄膜塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レジストをウェハ上にスピンコートする場合、レジストの滴下量が少ないと、レジストがウェハ中心から外周に広がる過程で生じるレジスト中のシンナー等溶媒の蒸発（レジスト溶媒濃度低下）に伴い、ウェハ全面にレジストが均一に広がり切る前にレジストが枯渇し、ウェハ外周部でレジスト膜厚が薄くなることが問題となっている。
【０００３】
ウェハ外周部での薄膜化を防ぐためには、レジストの滴下量を多くしレジスト溶媒濃度低下を防ぐ必要があるが、この場合、ウェハ上に被膜として残らない不要なレジストの量も増え、レジストの消費量が増加するのでコスト高となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一つの実施形態の目的は、ウェハの特に外周部でレジストが薄膜化するのを抑制しつつ、レジストの消費量を低減することが可能な薄膜塗布装置および薄膜塗布方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の薄膜塗布装置によれば、回転機構と気化遮蔽プレートとが設けられている。回転機構は、ウェハを載置して回転させる。気化遮蔽プレートは、前記ウェハ上に塗布される塗布膜から気化した溶剤を前記ウェハの外周部で飽和させながらウェハ中心部からウェハ外周部までの気流を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）は、第１実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の気化遮蔽プレート５の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は、第２実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の気化遮蔽プレート５´の概略構成を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、第３実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の溶剤蒸気圧制御プレート７および溶剤拡散プレート８の概略構成を示す平面図である。
【図４】図４は、第４実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】図５は、第５実施形態に係る薄膜塗布方法を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、第６実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の溶剤蒸気圧制御プレート２７の概略構成を示す平面図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る薄膜塗布装置における溶媒の飽和状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態に係る薄膜塗布装置および薄膜塗布方法について図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の気化遮蔽プレート５の概略構成を示す平面図である。
図１において、ステージ２上には、回転機構３を介してウェハＷが載置されている。なお、ウェハＷの材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＳｎ、ＰｂＳ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮまたはＺｎＳｅなどの半導体であってもよいし、ガラスなどのセラミックであってもよい。なお、回転機構３は、ウェハＷを載置して水平面内で回転させることができる。また、回転機構３には、ウェハＷを固定する真空チャックを設けるようにしてもよい。
【００１０】
そして、ステージ２の周囲には外壁部１が設けられ、ウェハＷの周囲の気流Ｋがステージ２と外壁部１との間から下方に排気できるように構成されている。なお、排気機構は、外壁部１と兼用してもよいし、別の構成となっていてもよい。また、外壁部１上には、ウェハＷから遠心力で周囲に飛ばされたレジストＲを受け止めるカップ４が設けられている。
【００１１】
また、ウェハＷ上には、レジストＲからから気化した溶剤をウェハＷの外周部で飽和状態にさせる気化遮蔽プレート５が設けられている。なお、気化遮蔽プレート５とのウェハＷと間隔は、レジストＲから気化した溶剤がウェハＷの外周部で略滞留し飽和状態を形成するように近接して設定することが好ましい。ここで本実施例における飽和状態とは、気化した溶剤が少量ずつ排気されつつもウェハＷ外周部では略滞留するに近い状態を呈する態様を言う。また、気化遮蔽プレート５をウェハＷ上で保持させるために、気化遮蔽プレート５をカップ４に接続するようにしてもよい。また、気化遮蔽プレート５およびカップ４の材料は、ステンレスなどの金属を用いるようにしてもよいし、エポキシなどの樹脂を用いるようにしてもよい。また、レジストＲの溶剤としては、例えば、シクロヘキサノンを用いることができる。
【００１２】
また、気化遮蔽プレート５上には、ウェハＷの中央部にレジストＲを供給するレジスト供給ノズル６が設けられている。ここで、気化遮蔽プレート５の中央部には、レジスト供給ノズル６から供給されたレジストＲがウェハＷ上に到達できるようにする開口部５ａが形成されている。気化遮蔽プレート５の外周部には、ウェハＷの周囲において下向きに気流Ｋを生成する開口部５ｂが形成されている。
【００１３】
そして、ウェハＷ上にレジストＲを塗布する場合、気化遮蔽プレート５がウェハＷ上に保持された状態で、ウェハＷの周囲を下向きに排気しながら、ウェハＷを回転させる。ここで、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの中心部で吸引圧が発生し、気化遮蔽プレート５の開口部５ａを介して空気がウェハＷの中心部に引き込まれる。
【００１４】
また、ウェハＷの周囲を下向きに排気することで、気化遮蔽プレート５の開口部５ａ、５ｂを介して外壁部１内に空気が引き込まれる。この結果、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋが形成され、この気流ＫはウェハＷの外周部から下向きに排気される。
【００１５】
このような状態で、レジスト供給ノズル６から開口部５ａを介してウェハＷの中央部にレジストＲを供給すると、遠心力によってレジストＲがウェハＷの中央部から外周部に広がり、ウェハＷ上の全面にレジストＲが塗布される。この時、余分なレジストＲはウェハＷの外周部から周囲に飛ばされ、カップ４にて受け止められる。
【００１６】
ここで、ウェハＷの周囲において下向きに気流Ｋを生成する開口部５ｂを気化遮蔽プレート５に設けることにより、ウェハＷの外周部から周囲に飛ばされたレジストＲを気流Ｋに沿って下向きに導くことができ、レジストＲの跳ね返りによってウェハＷの表面にごみが付着するのを抑制することができる。
【００１７】
また、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋを形成することにより、レジストＲがウェハＷ上で広がる方向と、ウェハＷ上での気流Ｋの方向を一致させることができ、レジストＲがウェハＷ上でミスト状になるのを抑制することができる。
【００１８】
また、レジストＲから気化した溶剤をウェハＷ上で飽和させる気化遮蔽プレート５を設けることにより、溶剤の一部が気流Ｋに乗って少しずつ排気されつつ、レジストＲからから気化した溶剤がウェハＷ上に滞留され、レジストＲがウェハＷ上で広がる途中でレジストＲの流動性が低下するのを抑制することができる。このため、レジストＲの供給量を減らした場合においても、ウェハＷの外周部でレジストＲの膜厚が減少するのを防止することができ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００１９】
（第２実施形態）
図２（ａ）は、第２実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の気化遮蔽プレート５´の概略構成を示す平面図である。
図２において、この気化遮蔽プレート５´では、図１の気化遮蔽プレート５の開口部５ｂが省略されている。
【００２０】
ここで、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの中心部で吸引圧が発生し、気化遮蔽プレート５´の開口部５ａを介して空気がウェハＷの中心部に引き込まれる。そして、ウェハＷの外周部から下向きに排気することで、気化遮蔽プレート５´の開口部５ａを介して引き込まれた空気はウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋを形成し、レジストＲから気化した溶剤の一部が気流Ｋに乗ってウェハＷの外周部から下向きに排気される。
【００２１】
このため、図１の気化遮蔽プレート５の開口部５ｂを省略した場合においても、レジストＲがウェハＷ上でミスト状になるのを抑制することが可能となるとともに、ウェハＷの外周部でレジストＲの流動性が低下するのを抑制することができ、レジストＲの消費量を低減しつつ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００２２】
（第３実施形態）
図３（ａ）は、第３実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の溶剤蒸気圧制御プレート７および溶剤拡散プレート８の概略構成を示す平面図である。
図３において、この薄膜塗布装置では、図１の気化遮蔽プレート５の代わりに、レジストＲの溶剤ＹがウェハＷの外周部で飽和するように、レジストＲの溶剤Ｙを蒸発させ、それ自体の重みで下方に拡散させる溶剤蒸気圧制御プレート７が設けられている。なお、溶剤蒸気圧制御プレート７は、レジストＲの溶剤Ｙを浸透させることができ、その溶剤ＹをウェハＷ上で自然蒸発により気化させることができる。また、溶剤蒸気圧制御プレート７の材料は、例えば、ガラス繊維、フェルト、スポンジまたは布などを用いることができる。
【００２３】
また、溶剤蒸気圧制御プレート７とウェハＷと間隔は、溶剤蒸気圧制御プレート７から気化した溶剤ＹがウェハＷの外周部で飽和するように設定することが好ましい。また、溶剤蒸気圧制御プレート７をウェハＷ上で保持させるために、溶剤蒸気圧制御プレート７をカップ４に接続するようにしてもよい。
【００２４】
ここで、溶剤蒸気圧制御プレート７の中央部には、レジスト供給ノズル６から供給されたレジストＲがウェハＷ上に到達できるようにする開口部７ａが形成されている。溶剤蒸気圧制御プレート７の外周部とカップ４との間には、ウェハＷの周囲において下向きに気流Ｋを生成する隙間７ｂが設けられている。
【００２５】
また、溶剤蒸気圧制御プレート７上には、レジストＲの溶剤Ｙを溶剤蒸気圧制御プレート７全体に拡散させる溶剤拡散プレート８が設けられている。ここで、溶剤拡散プレート８には、レジストＲの溶剤Ｙを通過させる開口部８ａが離散的に形成されている。なお、溶剤拡散プレート８は溶剤蒸気圧制御プレート７と一体化するようにしてもよい。また、溶剤拡散プレート８は、レジストＲの溶剤Ｙが浸透しない材料を用いることができ、例えば、ステンレスなどの金属を用いるようにしてもよいし、エポキシなどの樹脂を用いるようにしてもよい。
【００２６】
また、溶剤拡散プレート８上には、溶剤拡散プレート８上にレジストＲの溶剤Ｙを供給する溶剤供給ノズル９が設けられている。
【００２７】
そして、ウェハＷ上にレジストＲを塗布する場合、溶剤蒸気圧制御プレート７がウェハＷ上に保持された状態で、ウェハＷの周囲を下向きに排気しながら、ウェハＷを回転させる。ここで、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの中心部で吸引圧が発生し、溶剤蒸気圧制御プレート７の開口部７ａを介して空気がウェハＷの中心部に引き込まれる。
【００２８】
また、ウェハＷの周囲を下向きに排気することで、溶剤蒸気圧制御プレート７の開口部７ａおよび溶剤蒸気圧制御プレート７とカップ４との間の隙間７ｂを介して外壁部１内に空気が引き込まれる。この結果、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋが形成され、この気流ＫはウェハＷの外周部から下向きに排気される。
【００２９】
また、レジストＲの溶剤Ｙは溶剤供給ノズル９を介して溶剤拡散プレート８上に供給される。そして、溶剤拡散プレート８上を伝わるようにしてレジストＲの溶剤Ｙを溶剤拡散プレート８上の全体に行き渡らせ、そのレジストＲの溶剤Ｙが開口部８ａを介してこぼれ落ちることで、溶剤蒸気圧制御プレート７全体に供給される。
【００３０】
そして、レジストＲの溶剤Ｙが溶剤蒸気圧制御プレート７からウェハＷ上に自然蒸発により気化し、それ自体の重みで下方に拡散することで、ウェハＷ上での溶剤蒸気圧が飽和状態に維持され、気流Ｋに乗って少しずつ排気される。
【００３１】
このような状態で、レジスト供給ノズル６から開口部７ａを介してウェハＷの中央部にレジストＲを供給すると、遠心力によってレジストＲがウェハＷの中央部から外周部に広がり、ウェハＷ上の全面にレジストＲが塗布される。この時、余分なレジストＲはウェハＷの外周部から周囲に飛ばされ、カップ４にて受け止められる。
【００３２】
ここで、溶剤蒸気圧制御プレート７とカップ４との間の隙間７ｂを設けることにより、ウェハＷの外周部から周囲に飛ばされたレジストＲを気流に沿って下向きに導くことができ、レジストＲの跳ね返りによってウェハＷの表面にごみが付着するのを抑制することができる。
【００３３】
また、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流を形成することにより、レジストＲがウェハＷ上で広がる方向と、ウェハＷ上での気流Ｋの方向を一致させることができ、レジストＲがウェハＷ上でミスト状になるのを抑制することができる。
【００３４】
また、レジストＲの溶剤をウェハＷ上で飽和させる溶剤蒸気圧制御プレート７を設けることにより、レジストＲの流動性が低下するのを抑制することができる。このため、レジストＲの供給量を減らした場合においても、ウェハＷの外周部でレジストＲの膜厚が減少するのを防止することができ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００３５】
また、レジストＲの溶剤を溶剤蒸気圧制御プレート７から自然蒸発により気化させ、それ自体の重みで下方に拡散させることで、溶剤蒸気圧制御プレート７からレジストＲの溶剤を供給する際に乱気流が発生するのを防止することができる。このため、レジストＲの膜班が付いたり、パーティクルに発生原因となったりするのを防止することができる。
【００３６】
（第４実施形態）
図４は、第４実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図である。
図４において、この薄膜塗布装置には、図１の構成に加え、ウェハＷの外周部を冷却する冷却管１０が外壁部１の内側に設けられている。なお、冷却管１０には、冷却水などの液体を流すようにしてもよいし、冷却ガスなどの気体を流すようにしてもよい。
【００３７】
また、この薄膜塗布装置には、図１の構成に加え、レジストＲを冷却するレジスト冷却槽１１が設けられている。このレジスト冷却槽１１は、レジストＲを冷却しながらレジストＲを貯留することができる。
【００３８】
なお、ウェハＷおよびレジストＲの温度が低くなると、レジストＲから溶剤が気化し難くなる一方で、レジストＲの粘性が増加する。このため、ウェハＷおよびレジストＲの温度は、溶剤の気化量およびレジストＲの粘性を考慮して決めることができ、１０〜２０℃の範囲内に設定することが好ましい。
【００３９】
そして、レジスト冷却槽１１にて冷却されたレジストＲは、レジスト供給ノズル６から開口部５ａを介してウェハＷの中央部に供給される。また、ウェハＷの外周部は冷却管１０を介して冷却される。
【００４０】
これにより、レジストＲから溶剤が気化するのを抑制しつつ、ウェハＷ上にレジストＲを塗布することが可能となり、ウェハＷの外周部でレジストＲの流動性が低下するのを抑制することができる。このため、レジストＲの消費量を低減しつつ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００４１】
（第５実施形態）
図５は、第５実施形態に係る薄膜塗布方法を示す断面図である。
図５において、ウェハ冷却槽２１では、ウェハホルダＨにてウェハＷが保持された状態でウェハＷが冷却される。なお、ウェハＷの冷却温度は、例えば、１０〜２０℃の範囲内に設定することが好ましい。
【００４２】
そして、ウェハＷ上にレジストＲを塗布する場合、ウェハ冷却槽２１からウェハＷを取り出し、そのウェハＷの温度が上昇する前に、レジスト供給ノズル６からレジストＲをウェハＷの中央部に供給し、遠心力でレジストＲを外周部に広げる。
【００４３】
これにより、レジストＲから溶剤が気化するのを抑制しつつ、ウェハＷ上にレジストＲを塗布することが可能となり、ウェハＷ上でレジストＲの流動性が低下するのを抑制することができる。このため、レジストＲの消費量を低減しつつ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００４４】
（第６実施形態）
図６（ａ）は、第６実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の溶剤蒸気圧制御プレート２７の概略構成を示す平面図である。
図６において、この薄膜塗布装置では、図１の気化遮蔽プレート５の代わりに、レジストＲの溶剤ＹがウェハＷの外周部で飽和するように、レジストＲの溶剤Ｙを蒸発させ、それ自体の重みで下方に拡散させる溶剤蒸気圧制御プレート２７が設けられている。なお、溶剤蒸気圧制御プレート２７は、レジストＲの溶剤Ｙを吸着することができ、その溶剤ＹをウェハＷ上で自然蒸発により気化させることができる。また、溶剤蒸気圧制御プレート２７の材料は、例えば、ガラス繊維、フェルト、スポンジまたは布などを用いることができる。
【００４５】
なお、溶剤蒸気圧制御プレート２７の材料としてガラス繊維を用いた場合、そのガラス繊維の直径は１〜１０μｍの範囲内で充填率は１０％程度（空隙は数１０μｍ程度）に設定することが好ましい。また、溶剤蒸気圧制御プレート２７とウェハＷと間隔は、溶剤蒸気圧制御プレート２７から気化した溶剤ＹがウェハＷの外周部で飽和するように設定することが好ましい。
【００４６】
ここで、溶剤蒸気圧制御プレート２７の中央部には、レジスト供給ノズル６から供給されたレジストＲがウェハＷ上に到達できるようにする開口部２７ａが形成されている。溶剤蒸気圧制御プレート２７の外周部とカップ４との間には、ウェハＷの周囲において下向きに気流Ｋを生成する隙間２７ｂが設けられている。
【００４７】
また、溶剤蒸気圧制御プレート２７下には、溶剤蒸気圧制御プレート２７を支持するプレートホルダ２８が設けられている。ここで、プレートホルダ２８には、レジストＲの溶剤Ｙを通過させる開口部２８ａが離散的に形成されている。なお、プレートホルダ２８は、レジストＲの溶剤Ｙが浸透しない材料を用いることができ、例えば、ステンレスなどの金属を用いるようにしてもよいし、エポキシなどの樹脂を用いるようにしてもよい。また、プレートホルダ２８をウェハＷ上で保持させるために、プレートホルダ２８をカップ４に接続するようにしてもよい。
【００４８】
また、溶剤蒸気圧制御プレート２７には、溶剤蒸気圧制御プレート２７にレジストＲの溶剤Ｙを供給する溶剤供給ライン２９が設けられている。なお、溶剤供給ライン２９は、溶剤蒸気圧制御プレート２７に突き刺すようにしてもよい。
【００４９】
また、溶剤蒸気圧制御プレート２７には、レジストＲの溶剤Ｙを加熱するヒータ線３０が埋め込まれている。なお、ヒータ線３０はテフロン（登録商標）コートすることができる。
【００５０】
そして、ウェハＷ上にレジストＲを塗布する場合、溶剤蒸気圧制御プレート２７がウェハＷ上に保持された状態で、ウェハＷの周囲を下向きに排気しながら、ウェハＷを回転させる。ここで、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの中心部で吸引圧が発生し、溶剤蒸気圧制御プレート２７の開口部２７ａを介して空気がウェハＷの中心部に引き込まれる。
【００５１】
また、ウェハＷの周囲を下向きに排気することで、溶剤蒸気圧制御プレート２７の開口部２７ａおよび溶剤蒸気圧制御プレート２７とカップ４との間の隙間２７ｂを介して外壁部１内に空気が引き込まれる。この結果、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋが形成され、この気流ＫはウェハＷの外周部から下向きに排気される。
【００５２】
また、レジストＲの溶剤Ｙは溶剤供給ライン２９を介して溶剤蒸気圧制御プレート２７に供給される。そして、レジストＲの溶剤Ｙが溶剤蒸気圧制御プレート２７からウェハＷ上に自然蒸発により気化し、それ自体の重みで下方に拡散することで、ウェハＷ上での溶剤蒸気圧が飽和状態に維持され、気流Ｋに乗って少しずつ排気される。
【００５３】
ここで、例えば、排気速度が１０リットル／ｍｉｎでウェハＷの回転速度が３０００ｒｐｍ以上の場合、レジストＲの溶剤ＹをウェハＷの外周部で飽和させるために、ヒータ線３０にてレジストＲの溶剤Ｙを加熱し、レジストＲの溶剤Ｙを加熱蒸発させることが好ましい。この時のヒータ線３０の温度は２０〜５０℃の範囲内に設定し、レジストＲの溶剤Ｙの雰囲気温度は−５〜２０℃の範囲内に設定することが好ましい。
【００５４】
なお、排気速度が１０リットル／ｍｉｎでウェハＷの回転速度が２０００ｒｐｍ以下の場合、レジストＲの溶剤ＹをウェハＷの外周部で飽和させるために、ヒータ線３０にてレジストＲの溶剤Ｙを加熱しなくてもよい。
【００５５】
このような状態で、レジスト供給ノズル６から開口部２７ａを介してウェハＷの中央部にレジストＲを供給すると、遠心力によってレジストＲがウェハＷの中央部から外周部に広がり、ウェハＷ上の全面にレジストＲが塗布される。この時、余分なレジストＲはウェハＷの外周部から周囲に飛ばされ、カップ４にて受け止められる。
【００５６】
ここで、溶剤蒸気圧制御プレート２７とカップ４との間の隙間２７ｂを設けることにより、ウェハＷの外周部から周囲に飛ばされたレジストＲを気流に沿って下向きに導くことができ、レジストＲの跳ね返りによってウェハＷの表面にごみが付着するのを抑制することができる。
【００５７】
また、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流を形成することにより、レジストＲがウェハＷ上で広がる方向と、ウェハＷ上での気流Ｋの方向を一致させることができ、レジストＲがウェハＷ上でミスト状になるのを抑制することができる。
【００５８】
また、レジストＲの溶剤をウェハＷ上で飽和させる溶剤蒸気圧制御プレート２７を設けることにより、レジストＲからの溶剤の気化を防止でき、その結果、レジストＲの流動性低下を抑制できる。このため、レジストＲの供給量を減らした場合においても、ウェハＷの外周部でレジストＲの膜厚が減少するのを防止することができ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００５９】
また、レジストＲの溶剤を溶剤蒸気圧制御プレート２７から加熱蒸発により気化させ、それ自体の重みで下方に拡散させることで、溶剤蒸気圧制御プレート２７からレジストＲの溶剤を供給する際に乱気流が発生するのを防止することができる。このため、レジストＲの膜班が付いたり、パーティクルに発生原因となったりするのを防止することができる。
【００６０】
図７は、本実施形態に係る薄膜塗布装置における溶媒の飽和状態を示す断面図である。図７において、飽和状態ＨＪとは、カップ４の中のウェハＷに気化された溶媒が、ウェハＷ上を含むウェハＷ全体を包み込むように、カップ全体に気化した溶媒が略滞留しつつ一部は少しずつ排気される状態を言う。ただし、ウェハ回転速度と排気速度のバランス次第では加熱蒸発による飽和状態ＨＪの形成が必要である。例えば、１０リットル／分の排気速度で２０００ｒｐｍまでの塗布および乾燥では加熱蒸発は不要である。ただし、３０００ｒｐｍからは、加熱蒸発により強制的に飽和状態ＨＪにする必要がある。なお、排気速度は１分間当たりの総排気量である。
【００６１】
なお、上述した実施形態では、ウェハＷ上に塗布される塗布膜としてレジストを例にとって説明したが、レジスト以外にも、例えば、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）またはＰＳＺ（Ｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ）などであってもよい。
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｗ ウェハ、Ｒ レジスト、Ｋ 気流、１ 外壁部、２ ステージ、３ 回転機構、４ カップ、５、５´ 気化遮蔽プレート、５ａ、５ｂ、７ａ、８ａ、２７ａ、２８ａ 開口部、６ レジスト供給ノズル、７、２７ 溶剤蒸気圧制御プレート、８ 溶剤拡散プレート、９ 溶剤供給ノズル、７ｂ 隙間、１０ 冷却管、１１ レジスト冷却槽、２１ ウェハ冷却槽、Ｈ ウェハホルダ、２８ プレートホルダ、２９ 溶剤供給ライン、３０ ヒータ線
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は薄膜塗布装置および薄膜塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レジストをウェハ上にスピンコートする場合、レジストの滴下量が少ないと、レジストがウェハ中心から外周に広がる過程で生じるレジスト中のシンナー等溶媒の蒸発（レジスト溶媒濃度低下）に伴い、ウェハ全面にレジストが均一に広がり切る前にレジストが枯渇し、ウェハ外周部でレジスト膜厚が薄くなることが問題となっている。
【０００３】
ウェハ外周部での薄膜化を防ぐためには、レジストの滴下量を多くしレジスト溶媒濃度低下を防ぐ必要があるが、この場合、ウェハ上に被膜として残らない不要なレジストの量も増え、レジストの消費量が増加するのでコスト高となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一つの実施形態の目的は、ウェハの特に外周部でレジストが薄膜化するのを抑制しつつ、レジストの消費量を低減することが可能な薄膜塗布装置および薄膜塗布方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の薄膜塗布装置によれば、回転機構と気化遮蔽プレートとが設けられている。回転機構は、ウェハを載置して回転させる。気化遮蔽プレートは、前記ウェハ上に塗布される塗布膜から気化した溶剤を前記ウェハの外周部で飽和させながらウェハ中心部からウェハ外周部までの気流を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）は、第１実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の気化遮蔽プレート５の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は、第２実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の気化遮蔽プレート５´の概略構成を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、第３実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の溶剤蒸気圧制御プレート７および溶剤拡散プレート８の概略構成を示す平面図である。
【図４】図４は、第４実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】図５は、第５実施形態に係る薄膜塗布方法を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、第６実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の溶剤蒸気圧制御プレート２７の概略構成を示す平面図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る薄膜塗布装置における溶媒の飽和状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態に係る薄膜塗布装置および薄膜塗布方法について図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の気化遮蔽プレート５の概略構成を示す平面図である。
図１において、ステージ２上には、回転機構３を介してウェハＷが載置されている。なお、ウェハＷの材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＳｎ、ＰｂＳ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮまたはＺｎＳｅなどの半導体であってもよいし、ガラスなどのセラミックであってもよい。なお、回転機構３は、ウェハＷを載置して水平面内で回転させることができる。また、回転機構３には、ウェハＷを固定する真空チャックを設けるようにしてもよい。
【００１０】
そして、ステージ２の周囲には外壁部１が設けられ、ウェハＷの周囲の気流Ｋがステージ２と外壁部１との間から下方に排気できるように構成されている。なお、排気機構は、外壁部１と兼用してもよいし、別の構成となっていてもよい。また、外壁部１上には、ウェハＷから遠心力で周囲に飛ばされたレジストＲを受け止めるカップ４が設けられている。
【００１１】
また、ウェハＷ上には、レジストＲからから気化した溶剤をウェハＷの外周部で飽和状態にさせる気化遮蔽プレート５が設けられている。なお、気化遮蔽プレート５とのウェハＷと間隔は、レジストＲから気化した溶剤がウェハＷの外周部で略滞留し飽和状態を形成するように近接して設定することが好ましい。ここで本実施例における飽和状態とは、気化した溶剤が少量ずつ排気されつつもウェハＷ外周部では略滞留するに近い状態を呈する態様を言う。また、気化遮蔽プレート５をウェハＷ上で保持させるために、気化遮蔽プレート５をカップ４に接続するようにしてもよい。また、気化遮蔽プレート５およびカップ４の材料は、ステンレスなどの金属を用いるようにしてもよいし、エポキシなどの樹脂を用いるようにしてもよい。また、レジストＲの溶剤としては、例えば、シクロヘキサノンを用いることができる。
【００１２】
また、気化遮蔽プレート５上には、ウェハＷの中央部にレジストＲを供給するレジスト供給ノズル６が設けられている。ここで、気化遮蔽プレート５の中央部には、レジスト供給ノズル６から供給されたレジストＲがウェハＷ上に到達できるようにする開口部５ａが形成されている。気化遮蔽プレート５の外周部には、ウェハＷの周囲において下向きに気流Ｋを生成する開口部５ｂが形成されている。
【００１３】
そして、ウェハＷ上にレジストＲを塗布する場合、気化遮蔽プレート５がウェハＷ上に保持された状態で、ウェハＷの周囲を下向きに排気しながら、ウェハＷを回転させる。ここで、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの中心部で吸引圧が発生し、気化遮蔽プレート５の開口部５ａを介して空気がウェハＷの中心部に引き込まれる。
【００１４】
また、ウェハＷの周囲を下向きに排気することで、気化遮蔽プレート５の開口部５ａ、５ｂを介して外壁部１内に空気が引き込まれる。この結果、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋが形成され、この気流ＫはウェハＷの外周部から下向きに排気される。
【００１５】
このような状態で、レジスト供給ノズル６から開口部５ａを介してウェハＷの中央部にレジストＲを供給すると、遠心力によってレジストＲがウェハＷの中央部から外周部に広がり、ウェハＷ上の全面にレジストＲが塗布される。この時、余分なレジストＲはウェハＷの外周部から周囲に飛ばされ、カップ４にて受け止められる。
【００１６】
ここで、ウェハＷの周囲において下向きに気流Ｋを生成する開口部５ｂを気化遮蔽プレート５に設けることにより、ウェハＷの外周部から周囲に飛ばされたレジストＲを気流Ｋに沿って下向きに導くことができ、レジストＲの跳ね返りによってウェハＷの表面にごみが付着するのを抑制することができる。
【００１７】
また、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋを形成することにより、レジストＲがウェハＷ上で広がる方向と、ウェハＷ上での気流Ｋの方向を一致させることができ、レジストＲがウェハＷ上でミスト状になるのを抑制することができる。
【００１８】
また、レジストＲから気化した溶剤をウェハＷ上で飽和させる気化遮蔽プレート５を設けることにより、溶剤の一部が気流Ｋに乗って少しずつ排気されつつ、レジストＲからから気化した溶剤がウェハＷ上に滞留され、レジストＲがウェハＷ上で広がる途中でレジストＲの流動性が低下するのを抑制することができる。このため、レジストＲの供給量を減らした場合においても、ウェハＷの外周部でレジストＲの膜厚が減少するのを防止することができ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００１９】
（第２実施形態）
図２（ａ）は、第２実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の気化遮蔽プレート５´の概略構成を示す平面図である。
図２において、この気化遮蔽プレート５´では、図１の気化遮蔽プレート５の開口部５ｂが省略されている。
【００２０】
ここで、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの中心部で吸引圧が発生し、気化遮蔽プレート５´の開口部５ａを介して空気がウェハＷの中心部に引き込まれる。そして、ウェハＷの外周部から下向きに排気することで、気化遮蔽プレート５´の開口部５ａを介して引き込まれた空気はウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋを形成し、レジストＲから気化した溶剤の一部が気流Ｋに乗ってウェハＷの外周部から下向きに排気される。
【００２１】
このため、図１の気化遮蔽プレート５の開口部５ｂを省略した場合においても、レジストＲがウェハＷ上でミスト状になるのを抑制することが可能となるとともに、ウェハＷの外周部でレジストＲの流動性が低下するのを抑制することができ、レジストＲの消費量を低減しつつ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００２２】
（第３実施形態）
図３（ａ）は、第３実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の溶剤蒸気圧制御プレート７および溶剤拡散プレート８の概略構成を示す平面図である。
図３において、この薄膜塗布装置では、図１の気化遮蔽プレート５の代わりに、レジストＲの溶剤ＹがウェハＷの外周部で飽和するように、レジストＲの溶剤Ｙを蒸発させ、それ自体の重みで下方に拡散させる溶剤蒸気圧制御プレート７が設けられている。なお、溶剤蒸気圧制御プレート７は、レジストＲの溶剤Ｙを浸透させることができ、その溶剤ＹをウェハＷ上で自然蒸発により気化させることができる。また、溶剤蒸気圧制御プレート７の材料は、例えば、ガラス繊維、フェルト、スポンジまたは布などを用いることができる。
【００２３】
また、溶剤蒸気圧制御プレート７とウェハＷと間隔は、溶剤蒸気圧制御プレート７から気化した溶剤ＹがウェハＷの外周部で飽和するように設定することが好ましい。また、溶剤蒸気圧制御プレート７をウェハＷ上で保持させるために、溶剤蒸気圧制御プレート７をカップ４に接続するようにしてもよい。
【００２４】
ここで、溶剤蒸気圧制御プレート７の中央部には、レジスト供給ノズル６から供給されたレジストＲがウェハＷ上に到達できるようにする開口部７ａが形成されている。溶剤蒸気圧制御プレート７の外周部とカップ４との間には、ウェハＷの周囲において下向きに気流Ｋを生成する隙間７ｂが設けられている。
【００２５】
また、溶剤蒸気圧制御プレート７上には、レジストＲの溶剤Ｙを溶剤蒸気圧制御プレート７全体に拡散させる溶剤拡散プレート８が設けられている。ここで、溶剤拡散プレート８には、レジストＲの溶剤Ｙを通過させる開口部８ａが離散的に形成されている。なお、溶剤拡散プレート８は溶剤蒸気圧制御プレート７と一体化するようにしてもよい。また、溶剤拡散プレート８は、レジストＲの溶剤Ｙが浸透しない材料を用いることができ、例えば、ステンレスなどの金属を用いるようにしてもよいし、エポキシなどの樹脂を用いるようにしてもよい。
【００２６】
また、溶剤拡散プレート８上には、溶剤拡散プレート８上にレジストＲの溶剤Ｙを供給する溶剤供給ノズル９が設けられている。
【００２７】
そして、ウェハＷ上にレジストＲを塗布する場合、溶剤蒸気圧制御プレート７がウェハＷ上に保持された状態で、ウェハＷの周囲を下向きに排気しながら、ウェハＷを回転させる。ここで、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの中心部で吸引圧が発生し、溶剤蒸気圧制御プレート７の開口部７ａを介して空気がウェハＷの中心部に引き込まれる。
【００２８】
また、ウェハＷの周囲を下向きに排気することで、溶剤蒸気圧制御プレート７の開口部７ａおよび溶剤蒸気圧制御プレート７とカップ４との間の隙間７ｂを介して外壁部１内に空気が引き込まれる。この結果、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋが形成され、この気流ＫはウェハＷの外周部から下向きに排気される。
【００２９】
また、レジストＲの溶剤Ｙは溶剤供給ノズル９を介して溶剤拡散プレート８上に供給される。そして、溶剤拡散プレート８上を伝わるようにしてレジストＲの溶剤Ｙを溶剤拡散プレート８上の全体に行き渡らせ、そのレジストＲの溶剤Ｙが開口部８ａを介してこぼれ落ちることで、溶剤蒸気圧制御プレート７全体に供給される。
【００３０】
そして、レジストＲの溶剤Ｙが溶剤蒸気圧制御プレート７からウェハＷ上に自然蒸発により気化し、それ自体の重みで下方に拡散することで、ウェハＷ上での溶剤蒸気圧が飽和状態に維持され、気流Ｋに乗って少しずつ排気される。
【００３１】
このような状態で、レジスト供給ノズル６から開口部７ａを介してウェハＷの中央部にレジストＲを供給すると、遠心力によってレジストＲがウェハＷの中央部から外周部に広がり、ウェハＷ上の全面にレジストＲが塗布される。この時、余分なレジストＲはウェハＷの外周部から周囲に飛ばされ、カップ４にて受け止められる。
【００３２】
ここで、溶剤蒸気圧制御プレート７とカップ４との間の隙間７ｂを設けることにより、ウェハＷの外周部から周囲に飛ばされたレジストＲを気流に沿って下向きに導くことができ、レジストＲの跳ね返りによってウェハＷの表面にごみが付着するのを抑制することができる。
【００３３】
また、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流を形成することにより、レジストＲがウェハＷ上で広がる方向と、ウェハＷ上での気流Ｋの方向を一致させることができ、レジストＲがウェハＷ上でミスト状になるのを抑制することができる。
【００３４】
また、レジストＲの溶剤をウェハＷ上で飽和させる溶剤蒸気圧制御プレート７を設けることにより、レジストＲの流動性が低下するのを抑制することができる。このため、レジストＲの供給量を減らした場合においても、ウェハＷの外周部でレジストＲの膜厚が減少するのを防止することができ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００３５】
また、レジストＲの溶剤を溶剤蒸気圧制御プレート７から自然蒸発により気化させ、それ自体の重みで下方に拡散させることで、溶剤蒸気圧制御プレート７からレジストＲの溶剤を供給する際に乱気流が発生するのを防止することができる。このため、レジストＲの膜班が付いたり、パーティクルに発生原因となったりするのを防止することができる。
【００３６】
（第４実施形態）
図４は、第４実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図である。
図４において、この薄膜塗布装置には、図１の構成に加え、ウェハＷの外周部を冷却する冷却管１０が外壁部１の内側に設けられている。なお、冷却管１０には、冷却水などの液体を流すようにしてもよいし、冷却ガスなどの気体を流すようにしてもよい。
【００３７】
また、この薄膜塗布装置には、図１の構成に加え、レジストＲを冷却するレジスト冷却槽１１が設けられている。このレジスト冷却槽１１は、レジストＲを冷却しながらレジストＲを貯留することができる。
【００３８】
なお、ウェハＷおよびレジストＲの温度が低くなると、レジストＲから溶剤が気化し難くなる一方で、レジストＲの粘性が増加する。このため、ウェハＷおよびレジストＲの温度は、溶剤の気化量およびレジストＲの粘性を考慮して決めることができ、１０〜２０℃の範囲内に設定することが好ましい。
【００３９】
そして、レジスト冷却槽１１にて冷却されたレジストＲは、レジスト供給ノズル６から開口部５ａを介してウェハＷの中央部に供給される。また、ウェハＷの外周部は冷却管１０を介して冷却される。
【００４０】
これにより、レジストＲから溶剤が気化するのを抑制しつつ、ウェハＷ上にレジストＲを塗布することが可能となり、ウェハＷの外周部でレジストＲの流動性が低下するのを抑制することができる。このため、レジストＲの消費量を低減しつつ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００４１】
（第５実施形態）
図５は、第５実施形態に係る薄膜塗布方法を示す断面図である。
図５において、ウェハ冷却槽２１では、ウェハホルダＨにてウェハＷが保持された状態でウェハＷが冷却される。なお、ウェハＷの冷却温度は、例えば、１０〜２０℃の範囲内に設定することが好ましい。
【００４２】
そして、ウェハＷ上にレジストＲを塗布する場合、ウェハ冷却槽２１からウェハＷを取り出し、そのウェハＷの温度が上昇する前に、レジスト供給ノズル６からレジストＲをウェハＷの中央部に供給し、遠心力でレジストＲを外周部に広げる。
【００４３】
これにより、レジストＲから溶剤が気化するのを抑制しつつ、ウェハＷ上にレジストＲを塗布することが可能となり、ウェハＷ上でレジストＲの流動性が低下するのを抑制することができる。このため、レジストＲの消費量を低減しつつ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００４４】
（第６実施形態）
図６（ａ）は、第６実施形態に係る薄膜塗布装置の概略構成を示す断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の溶剤蒸気圧制御プレート２７の概略構成を示す平面図である。
図６において、この薄膜塗布装置では、図１の気化遮蔽プレート５の代わりに、レジストＲの溶剤ＹがウェハＷの外周部で飽和するように、レジストＲの溶剤Ｙを蒸発させ、それ自体の重みで下方に拡散させる溶剤蒸気圧制御プレート２７が設けられている。なお、溶剤蒸気圧制御プレート２７は、レジストＲの溶剤Ｙを吸着することができ、その溶剤ＹをウェハＷ上で自然蒸発により気化させることができる。また、溶剤蒸気圧制御プレート２７の材料は、例えば、ガラス繊維、フェルト、スポンジまたは布などを用いることができる。
【００４５】
なお、溶剤蒸気圧制御プレート２７の材料としてガラス繊維を用いた場合、そのガラス繊維の直径は１〜１０μｍの範囲内で充填率は１０％程度（空隙は数１０μｍ程度）に設定することが好ましい。また、溶剤蒸気圧制御プレート２７とウェハＷと間隔は、溶剤蒸気圧制御プレート２７から気化した溶剤ＹがウェハＷの外周部で飽和するように設定することが好ましい。
【００４６】
ここで、溶剤蒸気圧制御プレート２７の中央部には、レジスト供給ノズル６から供給されたレジストＲがウェハＷ上に到達できるようにする開口部２７ａが形成されている。溶剤蒸気圧制御プレート２７の外周部とカップ４との間には、ウェハＷの周囲において下向きに気流Ｋを生成する隙間２７ｂが設けられている。
【００４７】
また、溶剤蒸気圧制御プレート２７下には、溶剤蒸気圧制御プレート２７を支持するプレートホルダ２８が設けられている。ここで、プレートホルダ２８には、レジストＲの溶剤Ｙを通過させる開口部２８ａが離散的に形成されている。なお、プレートホルダ２８は、レジストＲの溶剤Ｙが浸透しない材料を用いることができ、例えば、ステンレスなどの金属を用いるようにしてもよいし、エポキシなどの樹脂を用いるようにしてもよい。また、プレートホルダ２８をウェハＷ上で保持させるために、プレートホルダ２８をカップ４に接続するようにしてもよい。
【００４８】
また、溶剤蒸気圧制御プレート２７には、溶剤蒸気圧制御プレート２７にレジストＲの溶剤Ｙを供給する溶剤供給ライン２９が設けられている。なお、溶剤供給ライン２９は、溶剤蒸気圧制御プレート２７に突き刺すようにしてもよい。
【００４９】
また、溶剤蒸気圧制御プレート２７には、レジストＲの溶剤Ｙを加熱するヒータ線３０が埋め込まれている。なお、ヒータ線３０はテフロン（登録商標）コートすることができる。
【００５０】
そして、ウェハＷ上にレジストＲを塗布する場合、溶剤蒸気圧制御プレート２７がウェハＷ上に保持された状態で、ウェハＷの周囲を下向きに排気しながら、ウェハＷを回転させる。ここで、ウェハＷを回転させると、ウェハＷの中心部で吸引圧が発生し、溶剤蒸気圧制御プレート２７の開口部２７ａを介して空気がウェハＷの中心部に引き込まれる。
【００５１】
また、ウェハＷの周囲を下向きに排気することで、溶剤蒸気圧制御プレート２７の開口部２７ａおよび溶剤蒸気圧制御プレート２７とカップ４との間の隙間２７ｂを介して外壁部１内に空気が引き込まれる。この結果、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流Ｋが形成され、この気流ＫはウェハＷの外周部から下向きに排気される。
【００５２】
また、レジストＲの溶剤Ｙは溶剤供給ライン２９を介して溶剤蒸気圧制御プレート２７に供給される。そして、レジストＲの溶剤Ｙが溶剤蒸気圧制御プレート２７からウェハＷ上に自然蒸発により気化し、それ自体の重みで下方に拡散することで、ウェハＷ上での溶剤蒸気圧が飽和状態に維持され、気流Ｋに乗って少しずつ排気される。
【００５３】
ここで、例えば、排気速度が１０リットル／ｍｉｎでウェハＷの回転速度が３０００ｒｐｍ以上の場合、レジストＲの溶剤ＹをウェハＷの外周部で飽和させるために、ヒータ線３０にてレジストＲの溶剤Ｙを加熱し、レジストＲの溶剤Ｙを加熱蒸発させることが好ましい。この時のヒータ線３０の温度は２０〜５０℃の範囲内に設定し、レジストＲの溶剤Ｙの雰囲気温度は−５〜２０℃の範囲内に設定することが好ましい。
【００５４】
なお、排気速度が１０リットル／ｍｉｎでウェハＷの回転速度が２０００ｒｐｍ以下の場合、レジストＲの溶剤ＹをウェハＷの外周部で飽和させるために、ヒータ線３０にてレジストＲの溶剤Ｙを加熱しなくてもよい。
【００５５】
このような状態で、レジスト供給ノズル６から開口部２７ａを介してウェハＷの中央部にレジストＲを供給すると、遠心力によってレジストＲがウェハＷの中央部から外周部に広がり、ウェハＷ上の全面にレジストＲが塗布される。この時、余分なレジストＲはウェハＷの外周部から周囲に飛ばされ、カップ４にて受け止められる。
【００５６】
ここで、溶剤蒸気圧制御プレート２７とカップ４との間の隙間２７ｂを設けることにより、ウェハＷの外周部から周囲に飛ばされたレジストＲを気流に沿って下向きに導くことができ、レジストＲの跳ね返りによってウェハＷの表面にごみが付着するのを抑制することができる。
【００５７】
また、ウェハＷの中央部から外周部に向かう気流を形成することにより、レジストＲがウェハＷ上で広がる方向と、ウェハＷ上での気流Ｋの方向を一致させることができ、レジストＲがウェハＷ上でミスト状になるのを抑制することができる。
【００５８】
また、レジストＲの溶剤をウェハＷ上で飽和させる溶剤蒸気圧制御プレート２７を設けることにより、レジストＲからの溶剤の気化を防止でき、その結果、レジストＲの流動性低下を抑制できる。このため、レジストＲの供給量を減らした場合においても、ウェハＷの外周部でレジストＲの膜厚が減少するのを防止することができ、ウェハＷ上の全面でのレジストＲの膜厚均一性を向上させることができる。
【００５９】
また、レジストＲの溶剤を溶剤蒸気圧制御プレート２７から加熱蒸発により気化させ、それ自体の重みで下方に拡散させることで、溶剤蒸気圧制御プレート２７からレジストＲの溶剤を供給する際に乱気流が発生するのを防止することができる。このため、レジストＲの膜班が付いたり、パーティクルに発生原因となったりするのを防止することができる。
【００６０】
図７は、本実施形態に係る薄膜塗布装置における溶媒の飽和状態を示す断面図である。図７において、飽和状態ＨＪとは、カップ４の中のウェハＷに気化された溶媒が、ウェハＷ上を含むウェハＷ全体を包み込むように、カップ全体に気化した溶媒が略滞留しつつ一部は少しずつ排気される状態を言う。ただし、ウェハ回転速度と排気速度のバランス次第では加熱蒸発による飽和状態ＨＪの形成が必要である。例えば、１０リットル／分の排気速度で２０００ｒｐｍまでの塗布および乾燥では加熱蒸発は不要である。ただし、３０００ｒｐｍからは、加熱蒸発により強制的に飽和状態ＨＪにする必要がある。なお、排気速度は１分間当たりの総排気量である。
【００６１】
なお、上述した実施形態では、ウェハＷ上に塗布される塗布膜としてレジストを例にとって説明したが、レジスト以外にも、例えば、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）またはＰＳＺ（Ｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ）などであってもよい。
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｗ ウェハ、Ｒ レジスト、Ｋ 気流、１ 外壁部、２ ステージ、３ 回転機構、４ カップ、５、５´ 気化遮蔽プレート、５ａ、５ｂ、７ａ、８ａ、２７ａ、２８ａ 開口部、６ レジスト供給ノズル、７、２７ 溶剤蒸気圧制御プレート、８ 溶剤拡散プレート、９ 溶剤供給ノズル、７ｂ 隙間、１０ 冷却管、１１ レジスト冷却槽、２１ ウェハ冷却槽、Ｈ ウェハホルダ、２８ プレートホルダ、２９ 溶剤供給ライン、３０ ヒータ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを載置して回転させる回転機構と、
前記ウェハ上に塗布される塗布膜から気化した溶剤を前記ウェハの外周部で飽和させながらウェハ中心部からウェハ外周部までの気流を形成する気化遮蔽プレートとを備えることを特徴とする薄膜塗布装置。
【請求項２】
前記気化遮蔽プレートは、前記ウェハの中央部に対応して配置された第１の開口部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜塗布装置。
【請求項３】
前記気化遮蔽プレートは、前記ウェハの外周部に対応して配置された第２の開口部を備えることを特徴とする請求項３に記載の薄膜塗布装置。
【請求項４】
前記ウェハ中心部からウェハ外周部の面内に沿って気流を排気するための手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の薄膜塗布装置。
【請求項５】
ウェハを載置して回転させる回転機構と、
前記ウェハ上に塗布される塗布膜の溶剤が前記ウェハの外周部で飽和するように、前記溶剤を蒸発させ、それ自体の重みで下方に拡散させる溶剤蒸気圧制御プレートとを備えることを特徴とする薄膜塗布装置。
【請求項６】
前記溶剤蒸気圧制御プレートは、前記溶剤が浸透していることを特徴とする請求項５に記載の薄膜塗布装置。
【請求項７】
前記溶剤蒸気圧制御プレート上に設けられ、前記溶剤を前記溶剤蒸気圧制御プレート全体に拡散させる溶剤拡散プレートをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の薄膜塗布装置。
【請求項８】
前記溶剤拡散プレートに溶剤を供給することを特徴とする請求項７に記載の薄膜塗布装置。
【請求項９】
前記溶剤蒸気圧制御プレートには、前記溶剤を加熱するヒータ線が埋め込まれていることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の薄膜塗布装置。
【請求項１０】
前記ウェハを冷却するウェハ冷却機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の薄膜塗布装置。
【請求項１１】
前記塗布膜を冷却する塗布膜冷却機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の薄膜塗布装置。
【請求項１２】
前記ウェハ全体が飽和状態の中に置かれていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の薄膜塗布装置。
【請求項１３】
ウェハ上に塗布された塗布膜から気化した溶剤を前記ウェハの外周部で飽和させ、ウェハ中心部からウェハ外周部までの気流を形成しながら、前記ウェハ上に前記塗布膜をスピンコートすることを特徴とする薄膜塗布方法。
【請求項１４】
ウェハ上に塗布される塗布膜の溶剤が前記ウェハの外周部で飽和するように、前記溶剤を蒸発させ、それ自体の重みで下方に拡散させながら、前記ウェハ上に前記塗布膜をスピンコートすることを特徴とする薄膜塗布方法。
【請求項１５】
前記ウェハ上に前記塗布膜をスピンコートする前に前記ウェハを冷却することを特徴とする請求項１２または１３に記載の薄膜塗布方法。
【請求項１６】
前記ウェハ上に前記塗布膜をスピンコートする前に塗布液を冷却することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の薄膜塗布方法。
【請求項１７】
前記ウェハ全体が飽和状態の中に置かれていることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の薄膜塗布方法。
【請求項１】
ウェハを載置して回転させる回転機構と、
前記ウェハ上に塗布される塗布膜から気化した溶剤を前記ウェハの外周部で飽和させながらウェハ中心部からウェハ外周部までの気流を形成する気化遮蔽プレートとを備えることを特徴とする薄膜塗布装置。
【請求項２】
前記気化遮蔽プレートは、前記ウェハの中央部に対応して配置された第１の開口部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜塗布装置。
【請求項３】
前記気化遮蔽プレートは、前記ウェハの外周部に対応して配置された第２の開口部を備えることを特徴とする請求項３に記載の薄膜塗布装置。
【請求項４】
前記ウェハ中心部からウェハ外周部の面内に沿って気流を排気するための手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の薄膜塗布装置。
【請求項５】
ウェハを載置して回転させる回転機構と、
前記ウェハ上に塗布される塗布膜の溶剤が前記ウェハの外周部で飽和するように、前記溶剤を蒸発させ、それ自体の重みで下方に拡散させる溶剤蒸気圧制御プレートとを備えることを特徴とする薄膜塗布装置。
【請求項６】
前記溶剤蒸気圧制御プレートは、前記溶剤が浸透していることを特徴とする請求項５に記載の薄膜塗布装置。
【請求項７】
前記溶剤蒸気圧制御プレート上に設けられ、前記溶剤を前記溶剤蒸気圧制御プレート全体に拡散させる溶剤拡散プレートをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の薄膜塗布装置。
【請求項８】
前記溶剤拡散プレートに溶剤を供給することを特徴とする請求項７に記載の薄膜塗布装置。
【請求項９】
前記溶剤蒸気圧制御プレートには、前記溶剤を加熱するヒータ線が埋め込まれていることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の薄膜塗布装置。
【請求項１０】
前記ウェハを冷却するウェハ冷却機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の薄膜塗布装置。
【請求項１１】
前記塗布膜を冷却する塗布膜冷却機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の薄膜塗布装置。
【請求項１２】
前記ウェハ全体が飽和状態の中に置かれていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の薄膜塗布装置。
【請求項１３】
ウェハ上に塗布された塗布膜から気化した溶剤を前記ウェハの外周部で飽和させ、ウェハ中心部からウェハ外周部までの気流を形成しながら、前記ウェハ上に前記塗布膜をスピンコートすることを特徴とする薄膜塗布方法。
【請求項１４】
ウェハ上に塗布される塗布膜の溶剤が前記ウェハの外周部で飽和するように、前記溶剤を蒸発させ、それ自体の重みで下方に拡散させながら、前記ウェハ上に前記塗布膜をスピンコートすることを特徴とする薄膜塗布方法。
【請求項１５】
前記ウェハ上に前記塗布膜をスピンコートする前に前記ウェハを冷却することを特徴とする請求項１２または１３に記載の薄膜塗布方法。
【請求項１６】
前記ウェハ上に前記塗布膜をスピンコートする前に塗布液を冷却することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の薄膜塗布方法。
【請求項１７】
前記ウェハ全体が飽和状態の中に置かれていることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の薄膜塗布方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５０９３４（Ｐ２０１２−５０９３４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５８０５（Ｐ２０１０−１９５８０５）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]