JPH1043665A - スピンコーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薬液ミスト（レジストミスト等）がウェーハ
表面に降下・付着することに伴う露光不良等のトラブル
を解消することのできるスピンコーターを提供する。 【解決手段】 本発明のスピンコーター１は、上面にウ
ェーハ５を載せて高速回転するスピンヘッド７と、該ヘ
ッド７の周囲を覆う薬液飛散防止カップ３と、を備えて
いる。そして、スピンヘッド７上に浮遊する薬液ミスト
６を含む空気を排出する排気口１３が、スピンヘッド７
上方の薬液飛散防止カップ３壁面に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造工
程におけるウェーハ表面へのレジストコーティング等に
用いるスピンコーターに関する。特には、薬液ミスト
（レジストミスト等）がウェーハ表面に降下・付着する
ことに伴う露光不良等のトラブルを解消することのでき
るスピンコーターに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハのレジストスピンコータ
ーを例にとって従来技術を説明する。図２は、半導体ウ
ェーハ表面へのレジストコーティングに用いられる従来
の一般的なスピンコーターの構成及びコーティング工程
の概要を示す断面図である。スピンコーター１′は、水
平に置かれた円板状のスピンヘッド７を有する。スピン
ヘッド７は、その下面中心から下方に延びる回転軸９に
よって、その鉛直中心軸の回りに高速（一例３０００rp
m ）で回転駆動される。スピンヘッド７上にはウェーハ
５が載置（真空チャッキング等）されており、ウェーハ
５もスピンヘッド７とともに回転する。

【０００３】スピンヘッド７の周囲には、スピンヘッド
７の周囲を覆うように、薬液飛散防止カップ３′が設け
られている。カップ３′の中心部上面は開口１１となっ
ている。この開口１１の径はスピンヘッド７の径よりも
少々小さい程度である。カップ３′は、開口１１を除い
て、スピンヘッド７の周縁上方から側方へと広がり、ス
ピンヘッド７の側方下部に到り、内側にすぼまってい
る。カップ３′内の下部には排気管２１が設けられてお
り、カップ３′内の空気を下方に排出している。このた
め、カップ３′内には、空気が開口１１から下に入っ
て、スピンヘッド７の上部空間１２を通り、スピンヘッ
ド側部１７、スピンヘッド下部１９を通り、排気管２１
へと流れ込む空気の流れが形成されている。

【０００４】次に、図２の従来のスピンコーターにおけ
るレジストコーティング工程とミスト発生・排出、並び
にミストのウェーハ表面上への降下・付着について説明
する。図２（Ａ）においては、薬液飛散防止カップ３′
上のレジスト供給器４１から、レジスト４３がウェーハ
５の表面上に流れ落ちるように供給されている。

【０００５】次に、図２（Ｂ）においては、スピンヘッ
ド７が回転して、ウェーハ５表面上でレジストが広が
り、レジスト膜４が形成されている。この際、ウェーハ
５の上の空間１２にはレジストミスト６が飛散する。た
だし、大半のレジストミスト６は、排気流に乗ってスピ
ンヘッド側部１７からスピンヘッド下部１９へと流れ排
気管２１から排出される。図２（Ｃ）においては、ウェ
ーハ５表面上へのレジスト膜４の形成が終了し、スピン
ヘッド７の回転が停止している。そして、この時、ウェ
ーハ５上の空間１２に残存しているレジストミスト６
（カップ３′から跳ね返ったものもある）が、ウェーハ
５上のレジスト膜４表面に降下し付着しようとしてい
る。

【０００６】上記のレジストミスト１２の降下・付着
（レジスト戻り）が起ると、レジスト膜４の一部が盛り
上る。そうなると、次工程のステッパー等による露光工
程で、付着したレジストミストにより露光が屈折するた
め未露光部が発生する。この不良は、ゆくゆくは、レジ
スト除去、エッチングあるいは成膜工程の後に半導体回
路の不良（配線ショート等）となり、半導体製造歩留り
が低下する。

【０００７】このレジストミスト付着の問題の対策とし
て、特開昭５９−１２０２７０号には次のような案が提
示されている。図３は、特開昭５９−１２０２７０号に
提案されているスピンコーターの改良された排気装置を
示す。図３（Ａ）は装置の断面図、図３（Ｂ）は排気流
を模式的に示す図である。同号公報明細書によれば、以
下のように排気が改良できるとされている。図３におい
て、５１は処理チェンバ、５２はスピンヘッド、５３は
試料、５４は排気口を示す。このスピンコーターおいて
は、クリーンエアはチェンバ５１の上方から下方に向け
供給される。さらに、内側管５５を配設し、リークエア
用開口５６を設け、チェンバの底部にせり上がった下層
整流板５７を設けてある。

【０００８】内側管５５は、底部がラッパ状に外方に拡
がった中空構造体で、チェンバ５１の天井に通常の技術
で固定する。下層整流板５７は、チェンバの底がせり上
がった構成としてもよい。いずれにしても、下層整流板
の高さはスピンヘッドの高さよりも低くし、かつ、下層
整流板の表面はスピンヘッドの面にほぼ平行に形成す
る。そして、内側管５５の底部の拡がり部分は、下層整
流板５７の表面にほぼ平行に排気口５４に向けて延びる
構成とする。かかる整流板５７を設けることにより、ク
リーンエアの整流に効果がある。また、開口５６からは
大気圧のリークエアを送り込んでチェンバ５１内のクリ
ーンエアの整流を助ける。

【０００９】図３（Ａ）に示した構成によって、チェン
バ５１内のクリーンエアの流れは図３（Ｂ）の模式的断
面図に示される如くになる。クリーンエアに着色ガスを
加えたものを用いて実験した結果が同図に矢印で示され
る。内側管５５の内部を下ってきて試料に当ったエア
は、開口５６から供給される大気圧のリークエアと共同
して下層整流板５７の上では下層整流板と試料５３に平
行な空気流を形成し、この平行流によって試料５３から
飛ばされるレジストは試料５３の方に戻ることができな
い。また、内側管５５は底部でラッパ状に試料５３から
外方に拡がっているので、試料からのレジストが内側管
５５の内側壁に当ったとしても、レジストは内側管５５
の内部を下に向かって流れるクリーンエアによって下方
に押し流され前記した下層整流板５７の上方の平行流に
のせられて、排気口５４から外部へ運び出される。

【００１０】内側管の底部外縁５５ａとチェンバ５１の
内壁の間には前記した如く５mm程度の狭い空隙が残され
ているので、チェンバ５１の上方から下りてくるクリー
ンエアはこの空隙で流れが速くなり、チェンバ５１の内
壁に沿ってエアカーテンが形成され、それによって、前
記した下層整流板５７の上のクリーンエアの平行流を吸
い込み、かつ、レジスト粒子がチェンバの内壁に付着す
ることが防止される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−１２０２
７０号のスピンコーターは、図２のスピンコーターに比
較するとレジスト戻りの低減に役立つものである。しか
し、未だにウェーハ上におけるミストは完全に除去され
るまでには到らなかった。その原因として、特開昭５９
−１２０２７０号のスピンコーターは、ウェーハ周縁部
での排気は良好であるが、ウェーハ上方での排気が不十
分となっていたことが挙げられる。

【００１２】本発明は、半導体装置製造工程におけるウ
ェーハ表面へのレジストコーティング等に用いるスピン
コーターであって、薬液ミスト（レジストミスト等）が
ウェーハ表面に降下・付着することに伴う露光不良等の
トラブルを解消することのできるスピンコーターを提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のスピンコーターは、上面に試料を載せて垂
直軸回りに高速回転するスピンヘッドと、該スピンヘッ
ドの周囲を覆う薬液飛散防止カップと、を備えたスピン
コーターであって； スピンヘッド上に浮遊する薬液ミ
ストを含む空気を排出する排気口が、スピンヘッド上方
の薬液飛散防止カップ壁面に設けられていることを特徴
とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しつつ具体的に説
明する。図１は、本発明の一実施例に係るスピンコータ
ーのスピンヘッド及び薬液飛散防止カップ周りの構成を
示す図である。（Ａ）は全体の側面断面図、（Ｂ）は薬
液飛散防止カップの斜視図、（Ｃ）は薬液飛散防止カッ
プ上部内面を下から見た底面図、（Ｄ）は排気口の詳細
を示す斜視図である。

【００１５】本実施例のスピンコーターの全体的構成に
ついては図２の従来のスピンコーターと共通する部分も
多いが、以下説明する。スピンコーター１は、水平に置
かれた円板状のスピンヘッド７を有する。スピンヘッド
７は、その下面中心から下方に延びる回転軸９によっ
て、その鉛直中心軸の回りに高速で回転駆動される。ス
ピンヘッド７上にはウェーハ５が載置（チャッキング）
されており、ウェーハ５もスピンヘッド７とともに回転
する。

【００１６】スピンヘッド７の周囲には、スピンヘッド
７の周囲を覆うように、薬液飛散防止カップ３が設けら
れている。カップ３の中心部上面は開口１１となってい
る。この開口１１の径はスピンヘッド７の径よりも少々
小さい程度である。カップ３は、開口１１を除いて、ス
ピンヘッド７の周縁上方から側方へと広がり、スピンヘ
ッド７の側方下部に到り、内側にすぼまっている。カッ
プ３内の下部には排気管２１が設けられており、カップ
３内の空気を下方に排出している。このため、カップ３
内では、基本的には、空気が開口１１から下に入って、
スピンヘッド７の上部空間１２を通り、スピンヘッド側
部１７、スピンヘッド下部１９を通り、排気管２１へと
流れ込む空気の流れが形成されている。

【００１７】本実施例のスピンコーターの特徴は、カッ
プ３の上部側壁に排気口１３が設けられていることであ
る。ウェーハ４上に浮遊するレジストミスト６は、排気
口１３から吸い込まれ、排気パイプ１５を通って排気管
２１に送られ、カップ３外に排出される。排気パイプ１
５は、図１（Ｂ）に示されているように、カップ３の外
面に沿って、下に延びている。

【００１８】図１（Ｄ）を参照しつつ排気口の詳細を説
明する。排気口１３は、カップの側壁から垂下し、その
下面に吸い込み口３３を有するカバー３１を有する。こ
のカバー３１は、排気パイプ１５の開口３５の前面を覆
っており、遠心力でウェーハ５上から周囲に飛ばされる
レジスト流が排気パイプ１５内に直接入らないようにし
ている。一方、カバー３１の下面に開口する吸い込み口
３３からは、レジストミストを含む空気が吸引され、排
気パイプ１５を通って排出される。

【００１９】このような排気口１３は、カップ３の側壁
上部に、複数、回転対象に設けることが、排気の均一性
を向上させるために好ましい。この実施例では図１
（Ｃ）に示されているように、円周上に８個均等に排気
口１３が配置されている。

【００２０】本実施例のスピンコーターにあっては、ウ
ェーハ５上へのレジスト膜４形成後にウェーハ５上に浮
遊するレジストミスト６は、ウェーハ５より上方のカッ
プ側壁に設けられた排気口１３から吸引除去される。そ
のため、レジスト膜４上へのレジストミスト６の戻り
（降下・付着）を防止できる。なお、特に、ウェーハ５
の外周域では、排気口１３に向かう排気流れが上向きの
速度成分を持つこととなるので、レジストミスト６の降
下を抑制できる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のスピンコーターは、半導体装置の製造工程におけるウ
ェーハ表面へのレジストコーティング等において、薬液
ミスト（レジストミスト等）がウェーハ表面に降下・付
着することに伴う露光不良等のトラブルを解消すること
ができる。そのため、半導体装置製品等の歩留りが向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスピンコーターのスピ
ンヘッド及び薬液飛散防止カップ周りの構成を示す図で
ある。（Ａ）は全体の側面断面図、（Ｂ）は薬液飛散防
止カップの斜視図、（Ｃ）は薬液飛散防止カップ上部内
面を下から見た底面図、（Ｄ）は排気口の詳細を示す斜
視図である。

【図２】半導体ウェーハ表面へのレジストコーティング
に用いられる従来の一般的なスピンコーターの構成及び
コーティング工程の概要を示す断面図である。

【図３】特開昭５９−１２０２７０号に提案されている
スピンコーターの改良された排気装置を示す。（Ａ）は
装置の断面図、（Ｂ）は排気流を模式的に示す図であ
る。

【符号の説明】

１…スピンコーター、３…薬液飛散防止カップ、４…レ
ジスト膜、５…ウェーハ、７…スピンヘッド、９…回転
軸、１１…上部開口、１２…上部空間、１３…排気口、
１５…排気パイプ、１７…側部、１９…下部、２１…排
気管、３１…カバー、３３…吸い込み口、３５…パイプ
開口、４１…レジスト供給管、４３…レジスト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に試料を載せて垂直軸回りに高速回
   転するスピンヘッドと、該スピンヘッドの周囲を覆う薬
   液飛散防止カップと、を備えたスピンコーターであっ
   て；スピンヘッド上に浮遊する薬液ミストを含む空気を
   排出する排気口が、スピンヘッド上方の薬液飛散防止カ
   ップ壁面に設けられていることを特徴とするスピンコー
   ター。
2. 【請求項２】 スピンヘッドの外周から下方向に向う排
   気通路を備え、上記排気口から上記カップ外周を下方に
   延びて該排気通路のスピンヘッド下側に合流する排気パ
   イプが設けられていることを特徴とする請求項１記載の
   スピンコーター。
3. 【請求項３】 上記排気口が、複数、回転対象に設けら
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載のスピン
   コーター。
4. 【請求項４】 上記排気口が、上記カップの側壁から垂
   下し、その下面に吸い込み口の形成されたカバーを有す
   ることを特徴とする請求項１記載のスピンコーター。