JP2006015288A - 塗布機および塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高段差を有するウエハに高粘度厚膜有機樹脂を塗布する工程において、気泡を排除し均一な有機膜を形成し、異常ドライエッチングを抑制することが可能な塗布機および塗布方法を提供する事を目的とする。
【解決手段】容器内を減圧するための真空ポンプと被塗布材を加熱する機構と一体の回転ステージを備えた塗布機により、被塗布材を加熱した後に、回転塗布し、塗布中に、容器内を減圧することを特徴とするため、高段差部での気泡の混入を完全に防止し、後工程での異常ドライエッチングを抑制することが可能である。また、塗布後のベーク工程でのウエハからの脱ガスによる新たな膜中への気泡を防止することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子の製造装置に関するもので、さらに詳しくは高段差を有するウエハに高粘度厚膜有機樹脂を塗布する工程において、有機膜中、及び段差部での気泡を完全に排除し均一な有機膜を形成する塗布機および塗布方法に関するものである。

従来の半導体素子の製造工程におけるレジスト、ポリイミド、ビスベンゾシクロブテンなどの有機系樹脂の塗布工程では、半導体ウエハ上に、塗布した後に、所望の厚さになるように半導体ウエハを適当な回転数にて回転させる。次に、ウエハをベーク処理することにより、塗布材を硬化させ、半導体ウエハ表面に有機系樹脂膜を形成する。また、スリット、溝、オーバーハング形状に液体を充填することを目的として、減圧下にて塗布し、その後大気圧に戻すことで、段差部の気泡との気圧差により段差部に充填する方法が提供されている（特許文献１参照）。
特開昭６３−１２４５２４号公報

しかしながら、上記のように、減圧下にて、塗布し、塗布後に大気圧に戻し、段差部を充填しても、気圧差にて充填するため、例えば、図２（ａ）に示すように、深さ１４０μｍ程度のビアホール９上に厚さ５μｍのメッキ配線１０が形成され、５００〜７００ｎｍ程度の絶縁膜の保護膜１１に覆われたウエハでの段差部に、図２（ｂ）に示すように粘度が３００〜２７００ｃＰ程度の高粘度厚膜有機膜１２を塗布した場合、段差部、およびビアホール内において、気泡１３が生じる。次に、大気圧に戻した時に、図２（ｃ）に示すように段差部での気泡１３との気圧差により塗布材に凹み１４が生じてしまう。そのため、図２（ｄ）に示すように、その後のドライエッチングにより気圧差で生じた塗布材の凹み部１４において保護膜１１の異常ドライエッチング１５が生じてしまう。また、塗布後のベーク工程において、ウエハからの脱ガスにより新たに気泡が発生し、膜中に気泡が残ってしまう。または、弾けて有機膜上にクレーター状に残ってしまう。

本発明は、高段差を有する半導体ウエハに高粘度厚膜有機樹脂を塗布する工程において、有機膜中、及び段差部での気泡を完全に排除し均一な有機膜を形成する塗布機および塗布方法を提供することを目的とする。

本発明の塗布機は、容器内を減圧するための真空ポンプと被塗布材を加熱する機構と一体の回転ステージを備えたことを特徴とする。

本発明の塗布方法では、被塗布材を加熱した後に、回転塗布し、塗布中に、容器内を減圧することを特徴とするため、高段差部での気泡の混入を完全に防止し、後工程での異常ドライエッチングを抑制することが可能である。また、塗布前にウエハを加熱する事で、塗布後のベーク工程でのウエハからの脱ガスによる新たな膜中への気泡の混入を防止することが可能である。

以上のように、本発明の塗布機および塗布方法は、高段差を有するウエハに高粘度厚膜有機樹脂を塗布する工程において、被塗布材を加熱した後に、回転塗布し、塗布中に、容器内を減圧することにより、高段差部での気泡の混入を完全に防止し、後工程での異常ドライエッチングを抑制することが可能である。

次に、本発明の実施の形態における塗布機について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態である塗布機は、密閉容器１に、塗布材を吐出するノズル２があり、ノズルの下には、加熱機構付きチャック３と一体の回転機構４を備えたウエハステージ５が位置している。密閉容器１は、真空ポンプ６により減圧が可能であり、バルブ７の操作により真空度の制御が可能である。

以下、工程順序に従って説明する。

まず、密閉容器１内にウエハ８を加熱機構付きチャック３上に固定する。次に、加熱機構により、８０℃から１００℃にてウエハ表面の付着ガスが排除されるまで加熱する。次に、ノズル２により塗布材をウエハ８上に吐出し、段差部が完全に満たされる膜厚までウエハステージ５を回転させる。次に、回転した状態において、バルブ７を開け、密閉容器１内を〜０．５Ｐａ程度まで減圧状態にする。この時に、段差部で生じていた気泡が除去される。次に、バルブ７を閉じ、減圧状態を維持したまま所望の膜厚になるまで回転塗布する。この時、バルブ７を開けた状態で回転塗布した場合、塗布材中の気泡の除去も行える。なお、加熱機構は、急峻な加熱が可能なランプヒーター機構でもよい。チャックが真空チャックの場合、密閉容器内の減圧状態より高い真空度である必要がある。もしくは、真空チャック以外の静電チャックを用いてもよい。さらに、ウエハを全面に近い状態でチャックできるような構造にしてもよい。このように、塗布前にウエハを加熱し、塗布中に減圧状態にすることで、段差部での気泡を完全になくことが可能である。また、塗布前にウエハを加熱する事で塗布後のベーク工程でのウエハからの脱ガスによる新たな膜中への気泡の混入を防止することが可能である。

本発明にかかる塗布機および塗布方法は、高段差部での気泡の混入を完全に防止し、後工程での異常ドライエッチングを抑制することが可能であり、高段差を有するウエハに高粘度厚膜有機樹脂を塗布する工程に用いられる半導体装置の製造方法の用途に有用である。

本発明の実施形態における塗布機を示す図 従来の技術を説明するための構成図

符号の説明

１ 密閉容器
２ ノズル
３ 加熱機構付きチャック
４ 回転機構
５ ウエハステージ
６ 真空ポンプ
７ バルブ
８ ウエハ
９ ビアホール
１０ メッキ配線
１１ 保護膜
１２ 高粘度厚膜有機膜
１３ 気泡
１４ 凹み
１５ 異常ドライエッチング

Claims (2)

1. 密閉容器と容器内を減圧するための真空ポンプと被塗布材を加熱する機構と一体の回転ステージを備えたことを特徴とする塗布機。
2. 被塗布材を加熱した後に、回転塗布し、塗布中に、容器内を減圧することを特徴とする請求項１に記載の塗布機を用いた塗布方法。

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