TWI408009B - 塗布膜之塗布裝置 - Google Patents

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Tadahiro Ohmi
Ryoichi Ohkura
Osamu Nakamura
Takaaki Matsuoka
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Univ Tohoku Nat Univ Corp
Tokyo Electron Ltd
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Description

塗布膜之塗布裝置
本發明係關於一種塗布膜之塗布裝置，用以在半導體基板、液晶玻璃基板或是磁碟等精密基板上塗布有機被覆膜等。
製造半導體裝置、液晶顯示器、磁碟等時，為形成電路圖案吾人使用曝光技術。為實現精密基板元件之細微化、半導體等裝置製造之高品質化、高產能化，將曝光製程中所必須之光阻材料均勻且盡可能薄地塗布在精密基板上係不可欠缺而重要之因子。因此自以往，為在曝光製程中將光阻材料均勻且盡可能薄地塗布在精密基板上，一直進行著塗布裝置之改良。
又，伴隨著以半導體等各裝置之高密集化、高精密度化，大眾對成為問題之污染因子亦愈發嚴格，不要說是重金屬污染，來自環境之微粒污染、來自製造裝置之污染亦成為一問題，改善此等問題已係必要。
又，於曝光製程後實施蝕刻製程時，光阻中所含之水分或氧等雜質會對光阻材料造成損害，因此為將上述光阻材料均勻且盡可能薄地塗布在精密基板上，有人正尋求在塗布光阻時防止水分或氧等原子、分子層級污染之方法。
如圖5所示，習知之塗布膜之塗布裝置包含：支持台52，用以固持被塗布基板51；旋轉機構53，旋轉驅動支持台52；光阻噴嘴54，對被塗布基板51之被塗布面供給光阻液；圓筒形之第1杯狀部55，以包圍被塗布基板51之方式而設置；第2杯狀部56，以位於第1杯狀部55之內側及被塗布基板51之下方之方式而設置；EBR裝置57；清洗噴嘴58；及殼體(未圖示)，容納上列各者。
為使用圖5之裝置在被塗布基板51表面塗布光阻液，首先使 被塗布基板51被固持在支持台52上。支持台52係例如真空吸盤，用以吸附、固持被塗布基板51。如朝下之箭頭所示，通過旋轉機構53進行真空吸盤之排氣。
其次，從光阻噴嘴54將光阻液如朝下之箭頭所示供給至被塗布基板51之表面中心，藉由旋轉機構使支持台52旋轉。藉此旋轉被塗布基板51，藉由離心力使被供給至其表面之光阻液朝被塗布基板51之邊緣(外周方向)擴開而成為包覆被塗布基板51表面整體之光阻膜。
如以上所形成之光阻膜在邊緣周邊膜厚易於變厚。邊緣周邊部膜厚變厚時，係藉由EBR裝置57如朝下之箭頭所示供給邊緣清洗液等以去除一部分光阻膜，使其為既定厚度。並藉由清洗噴嘴58朝斜上方箭頭所示之方向噴出溶劑以去除繞流到被塗布基板51背面之光阻。
如以上所示，使用習知之塗布膜之塗布裝置可在被塗布基板51表面上形成光阻膜。
在習知之塗布膜之塗布裝置中有一問題點，亦即所形成之光阻膜膜厚分布不均(特別是在邊緣部容易變厚)而必須使用EBR裝置等處理，以使膜厚均勻。
且在習知之塗布膜之塗布裝置中有一問題點，亦即光阻液會繞至被塗布基板背面，因此必須清洗背面。
且在習知之塗布膜之塗布裝置中有一問題點，亦即一旦使晶圓高速旋轉，晶圓外周部會產生抖動而使其無法因應晶圓之大口徑化。
且在習知之塗布膜之塗布裝置中有一問題點，亦即塗布光阻時光阻會發生脈動。
並且在習知之塗布膜之塗布裝置中尚有一問題點，亦即經形 成之光阻膜有時會因曝光後之蝕刻步驟而被蝕刻。此問題可藉由增厚膜厚而得到某程度之解決，但膜厚增厚會對曝光時之焦點深度造成不良影響，而引起導致細微化困難之另一問題出現。
在此本發明之目的在於提供一種塗布膜之塗布裝置，可同時達成使製程簡略化與光阻膜膜厚分布之均一化，且能因應晶圓之大口徑化。
依本發明第1構成之塗布膜之塗布裝置，其特徵在於具有下列者中之任一者以上之機構：第1氣體供給機構，自與被塗布基板之非塗布面對向之部位均勻供給氣體；第2氣體供給機構，對可以水平狀態固持並旋轉被塗布基板之旋轉固持機構供給氣體；及第3氣體供給機構，用以控制朝被塗布基板之被塗布面噴射塗布液之塗布液噴射機構之氣體環境。
依本發明第2構成之塗布膜之塗布裝置，其特徵在於具有以水平狀態固持被塗布基板並使其旋轉之旋轉固持機構，該旋轉固持機構具有直接或間接固持該被塗布基板之支持台，並具有一氣體供給機構，該氣體供給機構具有一氣體流出孔，用以對該被塗布基板背面供給氣體。
依本發明第3構成之塗布膜之塗布裝置，其特徵在於依第2構成之塗布膜之塗布裝置中，該支持台具有一吸盤，直接接觸該被塗布基板背面一部分以固持該被塗布基板。
依本發明第4構成之塗布膜之塗布裝置，在依第3構成之塗布膜之塗布裝置中，該吸盤係真空吸盤或靜電吸盤。
依本發明第5構成之塗布膜之塗布裝置，在依第2構成之塗布膜之塗布裝置中，該支持台具有一白努利吸盤，該白努利吸盤以非接觸方式固持該被塗布基板背面至少一部分以固持該被塗布基板。
依本發明第6構成之塗布膜之塗布裝置，其特徵在於具有一旋轉固持機構，以水平狀態固持被塗布基板並使其旋轉，該旋轉固持機構具有一支持台，該支持台間接固持該被塗布基板，具有一氣體流出孔，該氣體流出孔用以供給氣體至該被塗布基板與該支持台之間，該氣體流出孔供給之該氣體自該被塗布基板之外周以較該被塗布基板背面外周以外部分之該氣體流速快之流速排出。
依本發明第7構成之塗布膜之塗布裝置，其特徵在於依第2至第6構成中任一者之塗布膜之塗布裝置中，該氣體流出孔之噴出通路徑較供給該氣體之上游側通路徑為小。
依本發明第8構成之塗布膜之塗布裝置，其特徵在於依第5或第6構成之塗布膜之塗布裝置中，該支持台具有多數支夾持銷，該多數支夾持銷於該被塗布基板之外周部夾持該被塗布基板。
依本發明第9構成之塗布膜之塗布裝置，其特徵在於依第5或第6構成之塗布膜之塗布裝置中，該夾持銷在該支持台使該被塗布基板旋轉並加以固持時，該夾持銷頂面與該被塗布基板之塗布面一致或在其之上。
依本發明，藉由利用氣體流可防止光阻液繞流到背面，且可使膜厚分布均一化。藉此可省略背面清洗製程及由EBR實施之膜厚均一化製程。
且依本發明可抑制伴隨高速旋轉而發生之晶圓之抖動，可因應大口徑化。
且依本發明可抑制光阻液之脈動。
並且依本發明可防止雜質進入光阻膜，可抑制因曝光後之蝕刻步驟所造成之光阻之蝕刻。藉此實現了進一步之薄膜化，實現了細微化，並實現了連續步驟。
 實施發明之最佳形態
以下參照圖示說明關於用以實施本發明之最佳形態。
於圖1顯示依本發明一實施形態之塗布膜之塗布裝置概略構成圖。
圖1之塗布膜之塗布裝置10包含：支持台12，用以固持被塗布基板11；旋轉機構13，旋轉驅動支持台12；光阻噴嘴14，對被塗布基板11表面供給光阻液；圓筒形之第1杯狀部15，以包圍被塗布基板11之方式而設置；第2杯狀部16，以位於第1杯狀部15內側及基板11之下方之方式而設置；氣體供給噴嘴例如音速噴嘴17，朝被塗布基板11背面噴出氣體；及殼體(未圖示)，用以容納以上各者。
被塗布基板11係例如半導體基板、液晶玻璃基板或是磁碟等精密基板。
支持台12係真空吸盤或靜電吸盤等，直接接觸固持被塗布基板11。其為真空吸盤時，排氣係如朝下之箭頭所示，通過旋轉機構13進行。
旋轉機構13與支持台12一齊構成旋轉固持機構。旋轉機構13為裝載/卸載被塗布基板11而使支持台12上下移動，且為了使被固持在支持台12上之被塗布基板11以其中心軸為旋轉軸旋轉，使支持台12旋轉驅動。
光阻噴嘴14如朝下之箭頭所示，對被塗布基板表面(被塗布面)中央供給光阻液。
第1杯狀部15回收被供給至被塗布基板11表面而伴隨被塗布基板11之旋轉朝周圍飛散之光阻液。
第2杯狀部16決定自被塗布基板下方供給之氣體(N2 等非活性氣體)之流路，促進由第1杯狀部15所實施之光阻液之回收。
音速噴嘴17中具有氣體流出孔，該氣體流出孔之噴出通路徑較供給氣體之上游側通路徑為小，如朝上之箭頭所示以高精密度朝被塗布基板11背面(非塗布面)噴出固定流量之氣體。藉由規 則排列多數之音速噴嘴17，朝被塗布基板11背面均勻供給氣體。
其次說明關於圖1之塗布膜之塗布裝置之動作。
首先，藉由旋轉機構13使支持台12上昇，使被塗布基板11被固持在支持台12上。
其次，藉由旋轉機構13使支持台12下降至處理位置，藉由光阻噴嘴14朝被固持在支持台12上之被塗布基板11表面中央供給光阻液。
接著，藉由旋轉機構13使支持台12旋轉，同時使氣體自音速噴嘴17噴出。藉由旋轉支持台12，使經供給至被塗布基板110表面之光阻液擴開至被塗布基板11之邊緣部。此時自音速噴嘴17噴出之氣體在碰撞到被塗布基板11背面後，沿被塗布基板11背面朝邊緣(外周側)前進。第2杯狀部16之上緣部近接該被塗布基板11之邊緣部背面側而使氣體流路狹窄。氣體流速在此部分加速，故由於白努利定律，被塗布基板11之邊緣部(間接)受到固持著。亦即其在邊緣部設有白努利吸盤。其結果，可抑制被塗布基板11之抖動，實現了高速旋轉。且因高速旋轉與氣體流之協同效應，光阻膜厚分布獲得改善，光阻亦不再會繞流到背面。藉此可省略以往所需之EBR製程及背面清洗製程，而可省略EBR裝置及背面清洗噴嘴。在此實施形態中，旋轉係由慣性矩小之中央部吸盤所賦予，因此可在短時間(例如1秒)內自低速高速旋轉達6000~7000rpm，且可以用白努利吸盤抑制伴隨高速旋轉所發生之外周部抖動。
其次，參照圖2說明關於本發明第2實施形態。
圖2之塗布膜之塗布裝置20包含：支持台22，用以固持被塗布基板21；旋轉機構23，旋轉驅動支持台22；光阻噴嘴24，對被塗布基板21表面供給光阻液；圓筒形杯狀部25，以包圍被塗布基板21之方式而設置；及殼體(未圖示)，用以容納以上各者。
支持台22包含：圓板狀主支持台221；氣體供給噴嘴例如音速噴嘴222，設於圓板狀主支持台221之中心；環狀突起223，設 於主支持台221之頂面周緣部；及多數夾持銷224，設於環狀突起223之外周側。
支持台22如後所述，以不接觸被塗布基板21背面之方式而固持被塗布基板21。對於音速噴嘴222中，如朝上之箭頭所示，通過旋轉機構23供給氣體。
旋轉機構23與支持台22一齊構成旋轉固持機構。旋轉機構23為了裝載/卸載被塗布基板21而使音速噴嘴222上下移動，且為使由夾持銷224所固持之被塗布基板21以其中心軸為旋轉軸旋轉，而將支持台22旋轉驅動。
光阻噴嘴24對被塗布基板21表面中央如朝下之箭頭所示供給光阻液。
杯狀部25回收被供給至被塗布基板21表面而伴隨被塗布基板21之旋轉朝周圍飛散之光阻液。
其次參照圖3A以及3B說明關於圖2之塗布膜之塗布裝置之動作。於各圖之右側顯示白努利吸盤部31、32之(部分)放大圖。
首先，如圖3A所示，藉由旋轉機構23使音速噴嘴222上昇，使被塗布基板21位於音速噴嘴222上方。音速噴嘴222之氣體流出孔，藉由規則排列噴出通路徑較上游側通路該徑小之多數氣體流出孔以形成。音速噴嘴222如放大圖中朝上之箭頭所示，朝上方噴出固定流量之氣體(N2 )。自音速噴嘴222噴出之氣體碰撞被塗布基板21背面，如放大圖中朝右之箭頭所示，沿其背面朝被塗布基板21之邊緣流動。在此若根據被塗布基板21之重量適當設定自氣體流出孔噴出之氣體流量，則自多數之氣體流出孔噴出之氣體會在音速噴嘴222之周緣部匯流而使流速加速(例如流速約5m/sec)，即可藉由白努利定律，將被塗布基板21以非接觸方式固定(吸附固持)。亦即，音速噴嘴222係作為白努利吸盤31作用。
其次，藉由旋轉機構23使音速噴嘴222下降，如圖3B所示，使音速噴嘴222之頂面與主支持台221之頂面一致。此時，夾持銷224接觸被塗布基板21之外周面，以引導被塗布基板21。
在圖3B之狀態中，自音速噴嘴222噴出之氣體，如放大圖中朝右之箭頭所示，流動於被塗布基板21與主支持台221之間之空間中，朝被塗布基板21之外周前進。藉由被塗布基板21與主支持台221而形成之氣體流路，因形成於主支持台221頂面之環狀突起223而變得狹窄，而使在此之氣體流速加速(例如流速約7m/sec)。其結果使氣體自被塗布基板21之外周部以較此以外部分流速快之流速被排出。又，藉由白努利定律，至少可將被塗布基板21之背面，以非接觸方式相對於主支持台221固定(吸附固持)。亦即藉由環狀突起223之存在，支持台221之外周部係作為白努利吸盤32作用。其結果使依本實施形態之塗布膜之塗布裝置亦與依第1實施形態之裝置同樣地，可抑制被塗布基板21之抖動，實現了高速旋轉。
其後藉由光阻噴嘴24朝被塗布基板21之表面中央供給光阻液，並藉由旋轉機構23使支持台221旋轉，以使被塗布基板21旋轉。藉此使經供給至被塗布基板21表面之光阻液朝被塗布基板21之邊緣部擴開，以形成光阻膜。
如上所述，依本實施形態之塗布膜之塗布裝置，亦可抑制被塗布基板21之抖動，因此藉由高速旋轉與氣體流之協同效應使光阻膜厚分布獲得改善，光阻亦不會繞流到背面。藉此可省略以往所需之EBR製程及背面清洗製程，而可省略EBR槍及背面清洗噴嘴。
其次參照圖4說明關於依本發明第3實施形態之塗布膜之塗布裝置。
圖4之塗布膜之塗布裝置40包含：支持台(未圖示)，用以固持被塗布基板41；殼體42，用以收納供給光阻液之光阻噴嘴等；泵43，供給光阻液至光阻噴嘴；除氣膜44，去除光阻液所含之氧等；光阻供給管路45，連接以上各者；氣體供給部46，用以將氣體導入至殼體42內；及氣體排氣部47，使殼體42內氣體排氣。
於本實施形態中，光阻供給管路45使用具有低氣體穿透係數 之材料，藉由在泵43前段設置除氣膜44，使光阻液所含之氧、水分被去除。供給塗布液之管路，係採用氧穿透係數在5×106 [個．cm/cm2 secPa]以下之樹脂管路。
且在本實施形態中，吾人將經去除氧、水分之氣體，例如N2 導入殼體42內並進行排氣，藉此控制殼體42內之氣體環境。亦即，使在被塗布基板41表面形成光阻膜時之氣體環境處於氧及水分極低之狀態。亦即用以將氣體導入殼體42內之氣體供給部46，具有控制塗布液噴射氣體環境之功能。其結果可使形成光阻膜於被塗布基板41表面時，雜質(氧、水分)混入光阻膜之情形受到抑制，並可在曝光製程後實施RIE時，使雜質所導致之光阻膜之蝕刻受到抑制。其結果實現了光阻膜之薄膜化，實現了細微化、連續步驟化。且可抑制塗布光阻時之脈動。
以上雖已就數個實施形態說明了關於本發明，但本發明申請案並不限定於此等實施形態。
例如在上述實施形態中雖已說明關於塗布膜係光阻膜之情形，但塗布膜亦可為聚醯亞胺膜，或是由SOG或SOD材料所形成之層間絕緣膜。
10、20、40‧‧‧塗布膜之塗布裝置
11、21、41、51‧‧‧被塗布基板(基板)
12、22、52‧‧‧支持台
13、23、53‧‧‧旋轉機構
14、24、54‧‧‧光阻噴嘴
15、55‧‧‧第1杯狀部
16、56‧‧‧第2杯狀部
17‧‧‧音速噴嘴
25‧‧‧杯狀部
31、32‧‧‧白努利吸盤(白努利吸盤部)
42‧‧‧殼體
43‧‧‧泵
44‧‧‧除氣膜
45‧‧‧光阻供給管路
46‧‧‧氣體供給部
47‧‧‧氣體排氣部
57‧‧‧EBR裝置
58‧‧‧背面清洗噴嘴(清洗噴嘴)
221‧‧‧主支持台
222‧‧‧音速噴嘴
223‧‧‧環狀突起
224‧‧‧夾持銷
圖1係依本發明第1實施形態之塗布膜之塗布裝置主要部之概略構成圖。
圖2係依本發明第2實施形態之塗布膜之塗布裝置主要部之概略構成圖。
圖3A係用以說明圖2之塗布膜之塗布裝置裝載/卸載時之狀態圖。
圖3B係用以說明圖2之塗布膜之塗布裝置塗布光阻時之狀態圖。
圖4係依本發明第3實施形態之塗布膜之塗布裝置概略構成圖。
圖5係習知之塗布膜之塗布裝置主要部概略構成圖。
10‧‧‧塗布膜之塗布裝置
11‧‧‧被塗布基板(基板)
12‧‧‧支持台
13‧‧‧旋轉機構
14‧‧‧光阻噴嘴
15‧‧‧第1杯狀部
16‧‧‧第2杯狀部
17‧‧‧音速噴嘴

Claims (8)

  1. 一種塗布膜之塗布裝置，包含：旋轉固持機構，於被塗布基板之背面直接固持著被塗布基板，並以水平狀態使該被塗布基板旋轉；及白努利吸盤，藉由白努利效應，於該被塗布基板的外周部間接固持著該被塗布基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之塗布膜之塗布裝置，其中，該白努利吸盤包含：支持台，設於基板背面，該支持台與基板外周部背面之間的間隔較該支持台與該基板背面其他部分之間的間隔狹窄；及氣體流出孔，用以將氣體供給至該基板背面與該支持台之間；由該氣體流出孔所供給之該氣體自該被塗布基板外周以較該基板背面外周以外部分之該氣體流速更快之流速排出。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之塗布膜之塗布裝置，其中，供給塗布液之管路，係採用氧穿透係數在5×106 [個．cm/cm2 secPa]以下之樹脂管路。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之塗布膜之塗布裝置，其係藉由在供給塗布液之泵之前段設有去除塗布液中氣體用之除氣裝置的塗布液供給系統，以供給塗布液。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之塗布膜之塗布裝置，其中更包含一殼體，且該塗布膜之塗布裝置具有用以控制該殼體內之氣體環境的氣體供給部及氣體排氣部。
  6. 一種塗布膜之塗布方法，其特徵在於使用如申請專利範圍第1至5項中任一項之塗布膜之塗布裝置進行塗布膜之塗布。
  7. 一種電子裝置之製造方法，其特徵在於包含一製程，該製程使用如申請專利範圍第6項之塗布膜之塗布方法將感光性樹脂膜塗布在基板上。
  8. 一種資料記錄用碟片之製造方法，其特徵在於包含一製程，該製程使用如申請專利範圍第6項之塗布膜之塗布方法將記錄 用膜或保護膜塗布在碟片基板上。
TW096136600A 2006-09-29 2007-09-29 塗布膜之塗布裝置 TWI408009B (zh)

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