JPS591385B2 - 回転塗布方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転塗布方法及び装置の改良に関する。

半導体装置亜いはホトマスクの製造工程の中でパターニ
ング工程において被処理基板表面にホトレジスト膜を形
成するのに通常回転塗布法が用いられる。この回転塗布
法は第１図に示すように、回転塗布装置の槽１内に設け
られた回転ヘッド２上に半導体基板、マスク基板等の被
処理基板３を吸着せしめ、該被処理基板３上にホトレジ
スト・タンク（図示せず）より導出されたホトレジスト
液の供給ノズル４により被処理基板３上にホトレジスト
液を滴下し、前記回転ヘッド２を所定の回転数で回転さ
せることにより、滴下されたホトレジスト液を被処理基
板３表面に広げてホトレジスト液の薄膜５を形成する。

該薄膜５の膜厚は回転ヘッドが回転することによりホト
レジスト液に働く遠心力とホトレジスト液の粘度に依存
する表面張力とが平衡する厚さとなるものであるから、
上記粘度と回転数を制御することにより所望の膜厚を精
度良く得られると目されていた。

所が実際には槽１内雰囲気は排気系（図示せす）に接続
された排気口６より排気されているので、前記薄膜５が
形成される間にホトレジスト液中の溶剤が急速に気化し
除去される。

そのためホトレジスト液の粘度を薄膜５形成期間中一定
に保つことができない。上述の理由により従来の回転塗
布法及び装置により形成したホトレジスト膜の膜厚は、
±ＩＯＣ％〕程度のバラツキを生じ、このようなホトレ
ジスト膜を用いて形成したパターンの寸法には±０．１
〜０．２〔μｍ〕の変動を生じる。

パターン寸法が２〔μｍ〕とか１〔μｍ〕といるような
微細パターンの場合には上述寸法誤差は大きな問題とな
る。このような問題は単にホトレジスト膜を形成する場
合のみならず、例えば樹脂液或いは液状ガラスを回転塗
布する際にも生じるものである。本発明の目的は洛液中
の洛剤が気化しない状態で醇液薄膜を形成し、膜厚が平
衡状態に達した後に溶剤を蒸発除去し得る回転塗布方法
とその装置を提供することにある。本発明の回転塗布方
法の特徴は浩液薄膜形成期間中被処理基板周囲の雰囲気
を？剤ガスが飽和した状態となし、薄膜の膜厚が平衡状
態となつた後、上記雰囲気を后剤ガスが非飽和の状態と
して溶剤ガスを蒸発除去するようにしたことである。

また本発明の回転塗布装置の特徴は、槽上側開口部に略
密封可能な開閉蓋と、該開閉蓋の前記回転ヘツド上部に
ガス吹き出し用ノズルとホトレジスト供給ノズル、前記
槽底部の排気口に略密封可能な開閉弁と、前記槽または
開閉蓋の所望の位置に塗布する？液に含まれる醇剤と同
種の溶剤またはその気化したガスの導入口とを設けたこ
とにある。以下本発明の一実施例を図面により説明する
。

第２図は本発明の回転塗布装置の一実施例を示す要部断
面図で、併せて同図により本発明の回転塗布方法を説明
する。同図においては前記第１図と同一部分は同一符号
を用いて示した。

本実施例では従来の回転塗布装置に新たに下記のものを
設けた。即ち槽１上部の開口部に開閉蓋１１を設け、該
開閉蓋の回転ヘツドの中心に当る部分に乾燥窒素の吹き
出しノズルと前記ホトレジスト液の供給ノズル４を取り
付け、排気口６に開閉弁１３を、更に？剤の導入口１４
を槽１の底部に設けた。次に上述の回転塗布装置を用い
てホトレジスト膜を形成する方法について説明する。

先ず回転ヘツド１上にシリコン基板のような被処理基板
３を吸着させて、開閉蓋１１をかぶせ、更に開閉弁１３
を閉じて、槽１内をほぼ密封状態とする。

そして導入口１４より使用するホトレジスト液中に含ま
れる溶剤と同種の爵剤を槽１内に噴射する。ホトレジス
ト液の浩剤は通常エチル・セルソルブ・アセテートもし
くはこれとキシレン及び酢酸ブチルとを混合したもので
あつて、いずれも低沸点の有機物であるから、槽１内に
噴射されると容易に気化し、槽１内はほぼ密封状５態と
されているので槽内雰囲気は上記后剤の気化したガスが
飽和した状態となる。なお上述の密封状態とは上記后剤
ガスがほぼ飽和した状態を保ち得る程度のものであれば
よく、従つて多少のリークがあつても差しつかえない。
このようにしてから供給ノズル４よりホトレジスト液を
被処理基板３上に滴下し、回転ヘツド２を回転させ、上
記滴下したホトレジスト液を被処理基板３表面に広げる
。

本実施例では槽１内雰囲気はホトレジスト液中の酵剤と
同種の溶剤のガスが飽和した状態にあるので、上記滴下
したホトレジスト液中の醇剤が気化することがない。そ
のため上記ホトレジスト液の粘度は一定に保たれ、使用
するホトレジスト液の当初の粘度と回転数によつて定ま
る膜厚を有するホトレジスト液の薄膜５が形成される。
上記薄膜５の膜厚が平衡状態に達した後、開閉弁１３を
開放し、槽内雰囲気を排口すると共に吹き出しノズル１
２より乾燥窒素のような前記溶剤ガスを含まない気体を
槽１内に導入する。

このようにすることにより槽１内雰囲気の溶剤ガスの蒸
気圧は急速に低下し、薄膜５中の醇剤の気化が開始され
る。更に気化した溶剤ガスは、吹き出しノズル１２より
導入され排気系に引かれて被処理基板３表面に沿つて流
れる窒素流により運び去られるので、薄膜５表面近傍の
溶剤ガスの蒸気圧は常に低く保たれる。従つて薄膜５中
の醇剤は急速に除去され、薄膜５は所望の厚さを有する
ホトレジスト膜に形成される。上記工程中、薄膜５の膜
厚が平衡状態に達する迄に要する時間を決定するには、
通常用いられる如何なる方法を用いてもよい。

例えば薄膜に単色光ビームを照射すると、薄膜表面及び
基板表面で反射した２つの反射波の光路差により干渉縞
が現れ、しかも膜厚が変化している間は干渉縞も安定せ
ず、膜厚が一定になると干渉縞も安定することを利用で
きる。

即ちホトレジストの種類、粘度及び回転ヘツドの回転数
別に回転ヘツドが回転を始めてから干渉縞が安定する迄
に要する時間ｔを予め調べて置き、回転ヘツド３が回転
を始めてから槽１内雰囲気の切換を行なう迄の時間を前
記時間ｔより長く設定すればよい。上述のごとく本実施
例によれば、薄膜５の膜厚が平衡状態に達する迄は、溶
液中の？剤が気化することがなく、従つて粘度が変化し
ないので、使用する？液の粘度及び回転ヘツドの回転数
を制御することにより、薄膜５の膜厚を精度良く制御で
きる。なお本発明は上記実施例に限定されることなく、
更に種々変形して実施できる。

例えば槽内雰囲気に溶剤ガスを飽和させるのに、導入口
１４より？剤を噴射するに代えて、癖剤ガスを送入して
もよい。

また導人口１４の位置、設置数も適宜選択してよい。

更に本発明はホトレジスト膜を形成する場合だけでなく
、樹脂膜や、醇状ガラスのような無機物の膜を形成する
場合にも用いることができる。

以上説明したざとく本発明の回転塗布方法及ひ回転塗布
装置により形成した薄膜は膜厚のバラツキが非常に小さ
い。従つて例えば本発明により形成したホトレジスト膜
を用いれば、微細パターンを精度よく形成できる等半導
体装置の製造など微細加工に対する貢献はきわめて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転塗布装置を示す要部断面図第２図は
本発明の回転塗布装置の一実施例を示す要部断面図であ
る。 図において、１は槽、２は回転ヘツド、３は被処理基板
、４は供給ノズル、５は薄膜、６は排気口、１１は開閉
蓋、１２はガス吹き出しノズル、１３は開閉弁、１４は
浩剤導入口を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転ヘッド上に吸着せる被処理基板上に所望の材料
   を所定の溶剤に溶解した溶液を滴下し、前記回転ヘッド
   を回転させることにより、前記滴下した溶液を被処理基
   板表面に広げて前記溶液の薄膜を形成すると共に該溶液
   薄膜中の溶剤を蒸発除去して所望の材料よりなる薄膜を
   形成する回転塗布方法において、前記溶液薄膜を形成す
   る間は前記被処理基板周囲の雰囲気を前記溶剤と同種の
   溶剤ガスが略飽和せる雰囲気とする工程、前記溶液薄膜
   の膜厚が平衡状態に達した後に前記雰囲気を溶剤ガスが
   非飽和の状態とする工程を有することを特徴とする回転
   塗布方法。 ２ 上部を開口部とする槽内に被処理基板を吸着する回
   転ヘッドを有し、該回転ヘッド上部に被処理基板上に所
   望の材料を所定の溶剤に溶解した溶液を滴下する供給ノ
   ズルを備え、前記槽の底部に前記滴下された溶液より気
   化した溶剤ガスを排出する排気口が設けられてなる回転
   塗布装置において、前記槽の開口部に略密封可能な開閉
   蓋と、該開閉蓋の前記回転ヘッドの上部にガス吹き出し
   用ノズルと前記供給ノズルと、前記排気口に略密封可能
   な開閉弁と、前記槽または開閉蓋の所望の位置に前記溶
   剤と同種の溶剤または該溶剤ガスの導入口とを設けたこ
   とを特徴とする回転塗布装置。