JP3280791B2 - 塗膜形成方法 - Google Patents

塗膜形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】凹凸部を有するガラス基板や半導
体ウェーハ等の表面に塗膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６はスピンナーを用いて板状被処理物
（以下、単に基板とする）に平坦化膜としてＳＯＧ（Sp
in-On-Glass：珪素化合物を有機溶媒に溶解した溶液、
及びこの溶液を塗布・焼成することで形成される酸化珪
素膜）膜を形成する従来方法の回転速度と経過時間との
関係を示すグラフであり、従来にあってはスピンナーの
回転速度をいきなり約5000rpmまで上げ、そのまま３秒
程回転速度を維持して塗布を終了するようにしている。
【０００３】図７は上述した従来方法によって形成され
たＳＯＧ膜の厚みを示す断面図であり、基板Ｗ表面には
Ａl等からなるツインパターン１０１，１０２及びグロ
ーバルパターン１０３が形成されており、ツインパター
ン１０１，１０２間には塗布液が入りにくくＳＯＧ膜１
０４の厚みＴ1は所要の厚みより薄くなり、逆にグロー
バルパターン１０３上の厚みＴ2は所要の厚みより厚く
なってしまう。
【０００４】一方、平坦な基板表面にレジスト膜を均一
な厚みで形成する方法として、特開昭６２−１９０８３
８号公報、特開昭６３−３１３１６０号公報及び特開平
２−１５６６２６号公報に開示される方法がある。これ
ら公報に開示される方法は、基板の回転を回転速度が異
なる第１回転と第２回転に分けて行うようにしたもので
あるが、ＳＯＧ溶液により均一な膜を形成するまでには
至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように基板の
回転を第１回転と第２回転に分けて行う方法を、そのま
ま表面に凹凸部が形成された基板に適用しても、所要の
膜厚を得ることはできず、結局エッチバック工程を付加
しなければならず、またエッチバックを行なうための装
置を別途必要とし、更に、一旦形成したＳＯＧ膜を除去
するのであるから材料的にも無駄が生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
願の第１発明は、凹凸部が形成された板状被処理物表面
にＳＯＧ溶液を滴下し、板状被処理物を回転せしめるこ
とで発生する遠心力でＳＯＧ溶液を板状被処理物表面に
拡散せしめるようにした塗膜形成方法において、前記板
状被処理物の回転を低速の第１回転と高速の第２回転に
分け、第１回転と第２回転との間隔は第１回転の回転時
間の１０倍以上とし、第２回転の回転時間は第１回転の
回転時間の３倍以上とし、且つ第１回転の時間は２秒未
満とした。
【０００７】また、本願の第２発明は、凹凸部が形成さ
れた板状被処理物表面にＳＯＧ溶液を滴下し、板状被処
理物を回転せしめることで発生する遠心力でＳＯＧ溶液
を板状被処理物表面に拡散せしめるようにした塗膜形成
方法において、前記板状被処理物の回転は低速の第１回
転と中速及び高速の第２回転に分けて行い、第１回転と
第２回転との間隔は第１回転の回転時間の１０倍以上と
し、第２回転の回転時間は第１回転の回転時間の６倍以
上とし、且つ第１回転の時間は２秒未満とした。尚、本
発明における低速回転は１０００ｒｐｍ以下、中速回転
は２０００〜３０００ｒｐｍ、高速回転は中速回転に更
に２０００ｒｐｍ加算した回転数とし、第１回転の時間
は回転数にもよるが２秒未満、好ましくは１秒未満であ
る。
【０００８】
【作用】第１回転と第２回転との間隔を比較的長くと
り、また第１回転よりも第２回転を高速にすることで、
第１回転により板状被処理物表面全面へのＳＯＧ溶液の
濡れをなし、続く第２回転により該被処理物の凹部への
ＳＯＧ溶液の充填と、凸部の余剰ＳＯＧ溶液の除去を行
い、所要の膜厚が得られる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明方法の実施に用いる回
転カップ式塗布装置の断面図であり、回転カップ式塗布
装置は、環状のアウターカップ１内にインナーカップ２
を配置し、このインナーカップ２をスピンナー装置３の
軸に取り付け、インナーカップ２を高速で回転せしめる
ようにし、またスピンナー装置３の軸の上端には半導体
ウェーハ等の基板Ｗを吸着固定する真空チャック４を設
け、更にアウターカップ１にはインナーカップ２からの
ドレンを受ける回収通路５を形成している。
【００１０】また、前記アウターカップ１及びインナー
カップ２の開口は開閉自在な蓋体６，７にて気密に閉塞
され、インナーカップ２用の蓋体７の下面には真空チャ
ック４上に固着された基板Ｗ表面との間に極めて限られ
た空間を形成する整流板８を取り付けている。
【００１１】以上の回転カップ式塗布装置を用いて基板
Ｗ表面にＳＯＧ溶液を均一に塗布するには、アウターカ
ップ１及びインナーカップ２の上面を開放して真空チャ
ック４上に固着している基板Ｗの表面にＳＯＧ溶液を滴
下し、次いで蓋体６，７でアウターカップ１及びインナ
ーカップ２の上面開口を閉じ、スピンナーによって真空
チャック４とインナーカップ２を一体的に回転せしめ、
遠心力によりＳＯＧ溶液を基板Ｗの表面に塗布する。
【００１２】ここで、基板の回転によりインナーカップ
２内のガス（空気）は外部（回収通路）に排出され、イ
ンナーカップ２内は減圧され、また基板Ｗの表面と整流
板８下面との隙間は極めて小さいため、回転中に基板表
面のＳＯＧ溶液には実質的に気流は作用せず遠心力のみ
が作用する。
【００１３】図２は第１発明に係る塗膜形成方法の回転
速度と経過時間との関係を示すグラフ、図３（ａ）
（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図２に示したＡ、Ｂ、Ｃの各時
点における塗膜の厚みを示す断面図であり、第１発明に
あっては基板Ｗの回転を低速（1000rpm）の第１回転と
高速（5000rpm）の第２回転に分けて行い、第１回転と
第２回転との間隔は第１回転の回転時間（１秒）の１０
倍以上とし、且つ第２回転の回転時間は第１回転の回転
時間の３倍以上としている。
【００１４】そして、第１発明の時点Ａにおいては、図
３（ａ）に示すようにツインパターン１１，１２及びグ
ローバルパターン１３上には所要の厚み以上のＳＯＧ塗
布液１４が盛られ、ツインパターン１１，１２間には所
要の厚み以下のＳＯＧ塗布液１４が入り込んでいる。
【００１５】この後、時点Ｂにおいては、図３（ｂ）に
示すようにパターン上に盛られたＳＯＧ塗布液１４がパ
ターン間に流れ込み、更に時点Ｃにおいては、図３
（ｃ）に示すようにツインパターン１１，１２上のＳＯ
Ｇ塗布液１４の厚みは略０になり、またグローバルパタ
ーン１３上のＳＯＧ塗布液１４の厚みは中央部は多少厚
いが全体的に薄くなる。
【００１６】即ち、第１発明によればツインパターン１
１，１２間のＳＯＧ膜１４の厚みＴ1、グローバルパタ
ーン１３上のＳＯＧ膜１４の厚みＴ2はほぼ所要のもの
が得られる。尚、第１回転と第２回転との間隔について
は第１回転の回転時間の１０倍未満とした実験を行った
が、ＳＯＧ膜１４のなじみが不十分でツインパターン１
１，１２間のＳＯＧ膜１４の厚みが不十分となり、また
第２回転の回転時間を第１回転の回転時間の３倍未満と
した実験を行ったがツインパターン１１，１２上及びグ
ローバルパターン１３上のＳＯＧ膜１４の厚みが十分に
薄くならなかった。したがって、第１回転と第２回転と
の間隔は第１回転の回転時間の１０倍以上とし、且つ第
２回転の回転時間は第１回転の回転時間の３倍以上とす
る。
【００１７】図４は第２発明に係る塗膜形成方法の回転
速度と経過時間との関係を示すグラフであり、第２発明
にあっては基板Ｗの回転を低速（900rpm）の第１回転
（１秒）と、中速（2000〜3000rpm）と高速（中速＋200
0rpm以上）とを連続して行う第２回転とに分けて行い、
中速回転については３〜７秒（第１回転の５倍）、高速
（5000rpm）回転については１秒（第１回転と同じ）以
上とした。また、第１回転と第２回転との間隔は第１発
明と同様に第１回転の回転時間の１０倍以上とし、更に
第２回転の回転時間は第１回転の回転時間の６倍以上と
している。尚、第１回転と第２回転との間隔について
は、短すぎると溶剤の動きが終了せず長すぎると溶剤の
乾燥が始ってしまうので、第１回転の５倍以上３０倍以
下とする。また、第２回転の回転時間を第１回転の回転
時間の３倍未満として場合には均一な塗布ができなかっ
た。
【００１８】図５は第２発明に係る塗膜形成方法によっ
て形成された塗膜の厚みを示す断面図であり、この図か
らも明らかなように第２発明によれば、グローバルパタ
ーン１３の中央部に残っていたＳＯＧ塗布液１４の若干
厚い部分も均一に薄くなることが分る。
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
配線等の凹凸部が形成された基板表面にＳＯＧ溶液を滴
下し、基板を回転せしめることで発生する遠心力でＳＯ
Ｇ溶液を基板表面に拡散せしめるようにした塗膜形成方
法において、前記基板の回転を第１回転と第２回転に分
け、第１回転は低速とし第２回転は高速若しくは中速と
高速とし、この第１回転と第２回転との間隔は第１回転
の回転時間の１０倍以上としたので、基板表面に対する
ＳＯＧ溶液のなじみがよくなり、また第２回転の回転時
間を第１回転の所定倍以上とすることで、ＳＯＧ溶液の
拡散が充分になされ、所要の膜厚が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施に用いる回転カップ式塗布装
置の断面図
【図２】第１発明に係る塗膜形成方法の回転速度と経過
時間との関係を示すグラフ
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図２に示した
Ａ、Ｂ、Ｃの各時点における塗膜の厚みを示す断面図
【図４】第２発明に係る塗膜形成方法の回転速度と経過
時間との関係を示すグラフ
【図５】第２発明に係る塗膜形成方法によって形成され
た塗膜の厚みを示す断面図
【図６】従来の塗膜形成方法の回転速度と経過時間との
関係を示すグラフ
【図７】従来方法によって形成された塗膜の厚みを示す
断面図
【符号の説明】
１…アウターカップ、２…インナーカップ、３…スピン
ナー装置、４…真空チャック、１１，１２，１３…凸パ
ターン、１４…ＳＯＧ膜、Ｗ…基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐合 宏仁 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−190838（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−156626（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−277059（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−313160（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−216816（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−98823（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−200349（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05D 1/40 G03F 7/16 502 H01L 21/027 B05C 11/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凹凸部が形成された板状被処理物表面に
    ＳＯＧ溶液を滴下し、板状被処理物を回転せしめること
    で発生する遠心力でＳＯＧ溶液を板状被処理物表面に拡
    散せしめるようにした塗膜形成方法において、前記板状
    被処理物の回転は低速の第１回転と高速の第２回転に分
    けて行い、第１回転と第２回転との間隔は第１回転の回
    転時間の１０倍以上とし、第２回転の回転時間は第１回
    転の回転時間の３倍以上とし、且つ第１回転の時間は２
    秒未満としたことを特徴とする塗膜形成方法。
  2. 【請求項２】 凹凸部が形成された板状被処理物表面に
    ＳＯＧ溶液を滴下し、板状被処理物を回転せしめること
    で発生する遠心力でＳＯＧ溶液を板状被処理物表面に拡
    散せしめるようにした塗膜形成方法において、前記板状
    被処理物の回転は低速の第１回転と中速及び高速の第２
    回転に分けて行い、第１回転と第２回転との間隔は第１
    回転の回転時間の１０倍以上とし、第２回転の回転時間
    は第１回転の回転時間の６倍以上とし、且つ第１回転の
    時間は２秒未満としたことを特徴とする塗膜形成方法。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の塗膜形成方法
    において、ＳＯＧ溶液の拡散は実質的にＳＯＧ溶液に気
    流が作用しない雰囲気下で行うようにしたことを特徴と
    する塗膜形成方法。
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