JP3554381B2 - Method for forming coating film and spin coating device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、パーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置に関し、詳しくは、ウエハー外周部における塗布液の洗浄効率を向上させるとともに、ウエハーの外周部に付着する塗布液によるパーティクルの発生を未然に防止することができ、段差がなく面内均一性が高い塗布膜を形成することができるパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造工程において、塗布膜を用いる製造工程としては、例えばフォトリソグラフィー技術におけるフォトレジスト溶液の塗布工程や、平坦化技術におけるシリコン化合物を主成分とする溶液、例えばSOG等の塗布工程などがある。従来より、このような塗布膜の形成には、スピンコート、スプレーコート、ディップコートなどの方法が用いられているが、形成される塗布膜の均一性に優れていることなどから、現在では一般的にスピンコート法が用いられている。以下に、スピンコート法に用いられる回転塗布装置およびその塗布方法について説明する。
【0003】
図6は、従来の回転塗布装置の一例の概念図である。この回転塗布装置40は、図示していないモーター等により高速回転される回転軸12と、ウエハーを載置固定するために、回転軸12の先端に取り付けられたウエハー保持台14と、フォトレジストやSOG等の塗布液を滴下するために、ウエハー保持台14の中心部(回転中心)真上に設けられた滴下ノズル16と、高速回転によりウエハー22の表面から飛散する塗布液や溶剤を受け止めるために、回転軸12を通してウエハー保持台14の側部および下部を覆うように配設された塗布液受け用カップ20とを有している。なお、同図においては、説明のためにウエハー保持台14の上にウエハー22が表示されている。
【0004】
この回転塗布装置40を用いて、ウエハー保持台14の上にウエハー22を、例えば真空吸着により載置固定し、図示していないモーター等により、回転軸12を介してウエハー保持台14を所定速度で高速回転させつつ、ウエハー22の表面中心部に滴下ノズル16から塗布液を滴下し、ウエハー22の表面に滴下された塗布液を遠心力により均一に引き延ばして薄膜化した後、これを400℃前後の温度で加熱処理して硬化させることにより、ウエハー22の表面に塗布膜を形成することができる。なお、この塗布工程は、所定膜厚の塗布膜を形成するために、特に塗布膜の膜厚が厚い場合、数回繰り返し行われる場合もある。
【0005】
ところが、上述する塗布膜の形成方法においては、ウエハー22の表面に塗布液が均一に薄膜化されてしまうと、余分な塗布液が塗布液受け用カップ20の壁面に飛散するとともに、ウエハー22の裏面および側壁にまで付着してしまう。これが半導体製造の後工程において、例えば加熱処理を行うことにより、ウエハー22の裏面および側壁に付着した塗布液が硬化した後、これが割れる、剥がれるなどして、パーティクルの発生原因になるという問題点があった。このため、図7に示すように、ウエハー22の表面に塗布液が薄膜化された後、ウエハー22の外周部に付着する塗布液に有機溶剤を吹き付けることにより、これを洗浄除去していた。
【0006】
しかしながら、ウエハー22の外周部に付着する塗布液を洗浄除去するために、ウエハー22の外周部に有機溶剤を吹き付けると、図8に示すように、塗布液と有機溶剤との溶解度の違いにより、有機溶剤が吹き付けられるウエハー22の外周部の塗布液と有機溶剤との界面において、加熱処理後の硬化した塗布膜のクラックの発生限界を越える塗布液の盛り上がり部分42が形成されてしまう。この塗布液の盛り上がり部分42は、上述するウエハー22の裏面および側壁に付着した塗布液と同様に、半導体製造の後工程においてパーティクルの発生原因となり、製品歩留りの低下を招くという問題点があった。また、ウエハー22の保持熱の程度により有機溶剤の揮発性が左右され、洗浄効果にもばらつきを生じるという問題点もあった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく種々の問題点をかえりみて、スピンコート法により塗布液が薄膜化されたウエハーの外周部を、有機溶剤を用いて洗浄する際に、塗布液と有機溶剤との界面に液状冷却溶媒を吹き付けて、ウエハーの外周部に形成される塗布液の盛り上がり部分の厚さを0.5μm以下にすることにより、後工程におけるパーティクルの発生を未然に防止して製品歩留りを向上させることができ、ウエハーの外周部における洗浄効率も向上させることができるパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体ウエハーの被塗布面に垂直な中心軸を回転軸として前記半導体ウエハーを回転しながら、前記被塗布面の中心に上方から塗布膜形成用塗布液を滴下して、前記塗布液を前記被塗布面に遠心力により拡布して薄膜化するとともに、前記半導体ウエハーの外周部の薄膜化された前記塗布膜に有機溶剤を吹き付けて洗浄して平坦化された塗布膜を形成するに際し、
前記有機溶剤の吹き付け時に、前記塗布液と前記有機溶剤との界面に液状冷却溶媒を吹き付けて、前記塗布膜表面の高低差が0.5μm以下である塗布膜を形成することを特徴とする塗布膜の形成方法を提供するものである。
また、本発明は、半導体ウエハーの被塗布面に垂直な中心軸を回転軸として前記半導体ウエハーを回転しながら、前記被塗布面の中心に上方から塗布膜形成用塗布液を滴下して、前記塗布液を前記被塗布面に遠心力により拡布して薄膜化するとともに、前記半導体ウエハーの外周部の薄膜化された前記塗布膜に有機溶剤を吹き付けて洗浄して平坦化された塗布膜を形成するに際し、
前記有機溶剤の吹きつけ時に、前記塗布液と前記有機溶剤との界面に液状冷却溶媒を吹き付けることを特徴とする塗布膜の形成方法を提供する。
【0009】
ここで、前記液状冷却溶媒の吹き付けは、前記有機溶剤を吹き付けるノズルの先端近傍で、かつ前記半導体ウエハー側に設けられた導入口から前記塗布液と前記有機溶剤との界面に行われるのが好ましい。
【0010】
また、前記液状冷却溶媒の吹き付けは、前記有機溶剤の吹き付けノズルに少なくとも吹き付けられる有機溶剤および塗布液の飛散を防止するための飛散防止板を取り付けて行われるのが好ましい。
また、本発明は、ウエハーを載置固定するとともに、回転軸を中心として回転するウエハー保持台と、前記固定されたウエハーの被塗布面に塗布液を滴下する滴下ノズルと、前記固定されたウエハーの外周部に有機溶剤を吹き付ける専用ノズルとを有する回転塗布装置であって、
前記専用ノズルが、該専用ノズルの先端部に設けられ、前記有機溶剤を吐出する有機溶剤吐出口と、該先端部近傍の側壁の、前記固定されたウエハー側に開口され、前記塗布液と前記有機溶剤との界面に吹き付ける液状冷却溶媒を吐出する冷却溶媒吐出口とを有することを特徴とする回転塗布装置を提供する。
【0011】
【発明の作用】
本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置は、スピンコート法を用いてウエハーの表面に塗布液を薄膜化した後、ウエハーの外周部に付着する塗布液に有機溶剤を吹き付けて洗浄する際に、塗布液と有機溶剤との溶解度の違いにより、塗布液と有機溶剤との界面に塗布液の盛り上がり部分が形成されるのを未然に防止するもので、ウエハーの外周部に有機溶剤を吹き付けるとともに、塗布液と有機溶剤との界面に液状冷却溶媒を吹き付けて、これらを冷却するものである。
従って、本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置によれば、冷却された塗布液の粘度(塗布液中に含まれる有機溶剤の揮発速度)が低下されるとともに、吹き付けられる有機溶剤の揮発速度も低下されるため、塗布液と有機溶剤との溶解度の違いを解消することができる。このため、ウエハー外周部の塗布液と有機溶剤との界面に塗布液の盛り上がり部分が形成されるのを防止することができるし、ウエハー外周部における洗浄効率を向上させることもできる。また、液状冷却溶媒を直接吹き付けるため、この液状冷却溶媒の流圧によっても、ウエハー外周部の盛り上がり部分を抑えることができる。即ち、ウエハー外周部に盛り上がり部分が形成されないため、後工程におけるパーティクルの発生を防止することができるし、ウエハー外周部の洗浄効率を向上させることもできるため、製品の歩留りを向上させることができる。
【0012】
【実施例】
以下に、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置を詳細に説明する。
【0013】
図1は、本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法を適用する本発明の回転塗布装置の一実施例の概念図である。この回転塗布装置10は、図示していないモーター等により高速回転される回転軸12と、ウエハーを載置固定するために、回転軸の先端に取り付けられたウエハー保持台14と、塗布液を滴下するために、ウエハー保持台14の中心部真上に設けられた滴下ノズル16と、ウエハー外周部に有機溶剤および液状冷却溶媒を吹き付けるために、ウエハーの外周部真上に設けられた専用ノズル18と、高速回転によりウエハー表面から飛散する塗布液や溶剤を受け止めるために、回転軸12を通してウエハー保持台14の側部および下部を覆うように配設された塗布液受け用カップ20とを有している。なお、同図においては、説明のためにウエハー保持台14の上にウエハー22が表示されている。
【0014】
また、図2は、上述する専用ノズルの一実施例の斜視図である。この専用ノズル18は、先端部に有機溶剤の吐出口24および先端部近傍の側壁下部、即ち、ウエハー22側に液状冷却溶媒の吐出口26が開口されたノズル28と、このノズル28の先端部近傍に設けられた飛散防止板30とを有している。なお、この専用ノズル18は、図示しない有機溶剤源に接続される溶剤供給用ノズル28の管路内に図示しない液状冷却溶媒供給管路を配設し、その吐出口をノズル28の吐出口に臨ませた構造の一体型ノズルとなっている。この一体型ノズルにおいては、有機溶剤と液状冷却溶媒との間に温度差があるため、ノズル内の液状冷却溶媒供給用管路の外側を断熱材などで覆うことにより、有機溶剤と液状冷却溶媒とを温度的に分離しておくのが望ましい。
【0015】
ここで、ノズル28は、有機溶剤および液状冷却溶媒の流路をウエハー22の外周部において外側下方に向けるように配置されるが、図示するようにノズル28を湾曲させて流路を定めるのが好ましい。なお、図示例のように一体型ノズルとしても良いが、液状冷却溶媒を有機溶剤とウエハー22の塗布液との界面に供給できれば、有機溶剤と液状冷却溶媒とを別々のノズルを用いて吐出するようにしても良い。
【0016】
また、飛散防止板30は、高速回転するウエハー22に有機溶剤や液状冷却溶媒を吹き付ける際に、ウエハー22の表面に薄膜化された塗布液や、これらの有機溶剤および液状冷却溶媒がウエハー22の中心部に飛散してくるのを防止するために設けるのが好ましい。また、図示例のように一体型ノズル28を用いる場合、ノズル28の側壁下部に開口された吐出口から吐出される液状冷却溶媒の流路をウエハー22の外周部の外側下方に向けるために、飛散防止板30はノズル28の基端部側に湾曲されているのが好ましく、その下部はウエハー22との距離が略一定となるように平坦であるのが好ましいが、その形状や大きさ等は特に限定されない。
【0017】
この回転塗布装置10を用いて、ウエハー保持台14の上にウエハー22を、例えば真空吸着により載置固定し、図示していないモーター等により、回転軸12を介してウエハー保持台14を所定速度、例えば2000rpm以上の速度で高速回転させ、ウエハー22の表面中心部に滴下ノズル16から、例えばシリコン化合物を主成分とする有機SOG溶液、無機SOG溶液やレジスト溶液、さらにポリイミド系樹脂溶液(PIQ溶液)などの塗布液を滴下し、ウエハー22の表面に滴下された塗布液を遠心力により均一に引き延ばして薄膜化する。
【0018】
ここで、ウエハー22を高速回転させたままの状態で、上述する専用ノズル18を用いて、ウエハー22の裏面および側壁を含む外周部、例えばウエハー22の外周縁から中心方向に7mm程度までの領域に、例えばIPA(イソプロピルアルコール)、エタノール、メタノール、シクロヘキサノン(Cyclohexanone )、乳酸(EL:Ethyl Lactate )、γ−ブチロラクトン(γ−Butyrolactone)などの有機溶剤を吹き付けて、ウエハー22の外周部の洗浄を行うとともに、例えば液体窒素(N2 )や液体ヘリウム(He)などの液状冷却溶媒を塗布液と有機溶剤との界面に吹き付けて、ウエハー22の外周部を直接局所冷却する。
【0019】
局所冷却を行うことにより、ウエハー22の外周部の塗布液の粘度が低下されるとともに、ウエハー22の外周部に吹き付けられる有機溶剤の揮発速度も抑えられるため、ウエハー22の外周部の塗布液と有機溶剤との界面における溶解度の違いを解消して、ウエハー22の外周部に盛り上がり部分が形成されることを防止するとともに、ウエハー22の外周部における洗浄能力を向上させることができる。同時に、ウエハー22の外周部に液状冷却溶媒を直接吹き付けることにより、その流圧で溶解度に差がなくなった塗布液と有機溶剤との界面を抑えることができ、ウエハー22の外周部の塗布液と有機溶剤との界面に盛り上がり部分が形成されることを防止することができる。ここで、盛り上がり部分の厚さは、これ以後の製造工程においてパーティクルの発生原因とならないよう、例えば0.5μm以下にするのが好ましい。
【0020】
なお、ウエハー22の外周部の塗布液と有機溶剤との界面における溶解度差をなくし、ウエハー22の外周部における盛り上がり部分を0.5μm以下にすることができれば、用いる液状冷却溶媒の種類、直接局所冷却を行う時間、冷却温度、流圧等は特に限定されないが、液状冷却溶媒としては、例えば液体窒素や液体ヘリウム等を用いることができるし、直接局所冷却を行う時間は、用いる液状冷却溶媒の種類によって異なるが、通常3秒以下、好ましくは2〜3秒とし、雰囲気温度(室温、例えば25℃)よりもウエハー22の外周部の温度を少なくとも2〜3℃以上、より具体的には2〜20℃程度冷却して、塗布液と有機溶剤との溶解度の差を解消することができれば、ウエハー22の全体の温度分布に影響を与えて塗布膜の面内均一性を損なうこともないため好ましい。また、液状冷却溶媒の流圧は、塗布液と有機溶剤との溶解度の差を解消した際に、その粘度に応じてウエハー22の外周部における盛り上がり部分を0.5μm以下にすることができるよう適宜選定するのが好ましい。
【0021】
最後に、これを400℃前後の温度で加熱処理することにより、ウエハー22の表面に塗布膜を形成することができる。なお、所定膜厚の塗布膜を形成するために、この塗布工程を数回繰り返し行う場合には、加熱処理を行う前に同様に、ウエハー22の外周部の洗浄および直接局所冷却を毎回行うのが好ましい。
【0022】
次に、配線層間膜(層間絶縁膜)の平坦化を行う場合を例にとって、本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置を、実施例に基づいてより具体的に説明する。
【0023】
(実施例1)
まず、図3(a)に示したように、ウエハー22の表面に酸化シリコン膜32を形成し、この酸化シリコン膜32の上に下層配線形成用のアルミニウム(Al)系合金層を1.0μmの膜厚に堆積した後、これを選択的にエッチングしてアルミニウム系配線34を形成し、このアルミニウム系配線34の表面にプラズマ酸化膜36を0.8μmの膜厚に形成した。
続いて、図3(b)に示したように、プラズマ酸化膜36の上にシリコン化合物を主成分とする塗布液(東京応化工業社製:OCD−Type−7,12000−T)を、スピンコート法により、即ち、図1に示した回転塗布装置10を用いて2000rpmで高速回転させ、滴下ノズル16から塗布液を滴下して、膜厚1.2μmの塗布膜38となるようにウエハー22の全面に薄膜化させた。
【0024】
ほぼ同時に、図4に示したように、図2に示した専用ノズル18を用いて、ウエハー22の裏面および側壁を含む外周部、具体的にはウエハー22の外周縁から中心方向に7mmまでの領域に、有機溶剤(IPA)を吹き付けて洗浄を行うとともに、液状冷却溶媒(液体窒素)を塗布液と有機溶剤との界面に吹き付けて、ウエハー22の外周部を直接局所冷却した後、窒素雰囲気中、アニール炉で425℃で加熱して塗布膜を完成させた。なお、有機溶剤および液状冷却溶媒の吹き付け時間を3秒間とし、冷却されたウエハー22の外周部の温度を5〜23℃(雰囲気温度25℃)として、液状冷却溶媒(液体窒素)の流量を変化させることにより、液状冷却溶媒とウエハー22の外周部の盛り上がり部分の厚さとの関係を調べた。
【0025】
ここで、図5は、本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法を適用して塗布膜を形成した場合の液状冷却溶媒の流量とウエハー外周部の盛り上がり部分の厚さとの関係を示す一実施例のグラフである。このグラフは、上述する実施例において形成された塗布膜のウエハー22の外周部における盛り上がり部分の厚さを、接触型段差測定器を用いて計測した結果である。このグラフに示すように、ウエハー22の外周部の盛り上がり部分の厚さは、液体窒素の流量に応じて減少し、液体窒素の流量を0.8kgf/cm2 以上とした場合に、0.5μm以下になることが判った。
【0026】
なお、上述する実施例においては、2層配線構造を有する半導体集積回路を示したが、本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置は、3層以上の多層配線構造を有する半導体集積回路にも適用可能である。また、液状冷却溶媒としては、液体窒素や液体ヘリウムなどを用いることができるし、これらを併用しても良い。さらに、加熱処理としてアニール炉を用いる実施例を示したが、これ以外であっても、例えばランプ加熱、ヒーター加熱、マイクロ波誘導加熱およびこれらを組み合わせたものを加熱手段として用いることも可能である。
【0027】
【発明の効果】
以上詳細に説明した様に、本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置は、スピンコート法を用いてウエハー表面に塗布液を薄膜化した後、ウエハー外周部に付着した塗布液に有機溶剤を吹き付けて洗浄する際に、塗布液と有機溶剤との界面に液状冷却溶媒を直接吹き付けて、これらの塗布液および有機溶剤を冷却して溶解度の違いを解消するとともに、その流圧によりウエハー外周部に形成される盛り上がり部分を抑えることにより、ウエハー外周部に盛り上がり部分が形成されるのを防止するとともに、ウエハー外周部の洗浄効率を向上させるものである。従って、本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法および回転塗布装置によれば、ウエハーの外周部に盛り上がり部分が形成されないため、面内均一性の高い塗布膜を形成することができ、後工程においてパーティクルが発生することがなく、また、ウエハー外周部における洗浄効率も向上されるため、製品の歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法を適用する本発明の回転塗布装置の一実施例の概念図である。
【図2】本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法に用いられる専用ノズルの一実施例の斜視図である。
【図3】(a)および(b)は、塗布膜を用いる半導体装置の製造方法を説明する一実施例の断面工程図である。
【図4】本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法を説明する一実施例の断面模式図である。
【図5】本発明のパーティクルの発生が抑止された塗布膜の形成方法を適用して塗布膜を形成した場合の液体窒素の流量とウエハー外周部の盛り上がり部分の厚さとの関係を示す一実施例のグラフである。
【図6】従来の回転塗布装置の一例の概念図である。
【図7】従来のウエハー外周部に付着する塗布液の洗浄方法を適用する回転塗布装置の一実施例の斜視図である。
【図8】従来のウエハー外周部に付着する塗布液の洗浄方法を適用した場合に形成されるウエハー外周部の盛り上がり部分を示す一例の断面図である。
【符号の説明】
10、40 回転塗布装置
12 回転軸
14 ウエハー保持台
16 滴下ノズル
18 専用ノズル
20 塗布液受け用カップ
22 ウエハー
24、26 吐出口
28 ノズル
30 飛散防止板
32 酸化シリコン膜
34 アルミニウム系配線
36 プラズマ酸化膜
38 塗布膜
42 盛り上がり部分[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method and a spin coating apparatus for forming a coating film in which generation of particles is suppressed, and more particularly, to improving the cleaning efficiency of a coating liquid on an outer peripheral portion of a wafer and particles by the coating liquid attached to the outer peripheral portion of the wafer. The present invention relates to a method for forming a coating film and a spin coating device, in which generation of particles is suppressed, which can prevent the occurrence of particles and can form a coating film having high in-plane uniformity without steps.
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, as a manufacturing process using a coating film, for example, a coating process of a photoresist solution in a photolithography technology, a coating process of a solution containing a silicon compound as a main component in a planarization technology, such as an SOG process, or the like There is. Conventionally, such a coating film is formed by a method such as spin coating, spray coating, and dip coating. In general, a spin coating method is used. Hereinafter, a spin coating device used in the spin coating method and a coating method thereof will be described.
[0003]
FIG. 6 is a conceptual diagram of an example of a conventional spin coating device. The
[0004]
Using the
[0005]
However, in the above-described method for forming a coating film, when the coating liquid is uniformly thinned on the surface of the
[0006]
However, when an organic solvent is sprayed on the outer peripheral portion of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to examine various problems based on the conventional technique, and to wash an outer peripheral portion of a wafer in which a coating liquid is thinned by a spin coating method with an organic solvent when cleaning the outer peripheral portion with an organic solvent. By spraying a liquid cooling solvent on the interface with the solvent, the thickness of the raised portion of the coating liquid formed on the outer peripheral portion of the wafer is set to 0.5 μm or less, thereby preventing the generation of particles in the subsequent process. It is an object of the present invention to provide a method and a spin coating apparatus for forming a coating film in which the generation of particles is suppressed, which can improve the product yield and improve the cleaning efficiency at the outer peripheral portion of the wafer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a coating liquid for forming a coating film from above on the center of the coating surface while rotating the semiconductor wafer about a central axis perpendicular to the coating surface of the semiconductor wafer as a rotation axis. And spreading the coating liquid on the surface to be coated by centrifugal force to make the film thinner, and spraying an organic solvent on the thinner coating film on the outer peripheral portion of the semiconductor wafer to clean and flatten the coating solution. In forming the applied coating film,
Applying at the time of spraying of the organic solvent, by spraying surfactant in the liquid cooling solvent and said organic solvent and said coating liquid, the height difference of the coating film surface and forming a coating film is 0.5μm or less It is intended to provide a method for forming a film .
Further, the present invention, while rotating the semiconductor wafer about a central axis perpendicular to the coating surface of the semiconductor wafer as a rotation axis, while dropping a coating liquid for coating film formation from above to the center of the coating surface, A coating liquid is spread on the surface to be coated by centrifugal force to be thinned, and an organic solvent is sprayed on the thinned coating film on the outer peripheral portion of the semiconductor wafer to be washed to form a flattened coating film. In doing so,
A method for forming a coating film, wherein a liquid cooling solvent is sprayed on an interface between the coating liquid and the organic solvent when the organic solvent is sprayed .
[0009]
Here, the spraying of the liquid cooling solvent is preferably performed near the tip of a nozzle for spraying the organic solvent, and at an interface between the coating solution and the organic solvent from an inlet provided on the semiconductor wafer side. .
[0010]
Further, it is preferable that the spraying of the liquid cooling solvent is performed by attaching a scattering prevention plate for preventing scattering of at least the organic solvent and the coating liquid sprayed to the spray nozzle of the organic solvent.
Further, the present invention provides a wafer holding table for mounting and fixing a wafer, rotating around a rotation axis, a drip nozzle for dropping a coating liquid on an application surface of the fixed wafer, and the fixed wafer. A spin coating device having a dedicated nozzle for spraying an organic solvent on the outer periphery of the spin coating device,
The dedicated nozzle is provided at a tip portion of the dedicated nozzle, an organic solvent discharge port for discharging the organic solvent, and a side wall near the tip portion, which is opened to the fixed wafer side, and the coating liquid and And a cooling solvent discharge port for discharging a liquid cooling solvent sprayed to an interface with an organic solvent .
[0011]
Effect of the Invention
The method and the spin coating apparatus for forming a coating film in which generation of particles is suppressed according to the present invention, use a spin coating method to thin the coating liquid on the surface of the wafer, and then apply the organic liquid to the coating liquid attached to the outer peripheral portion of the wafer. When the solvent is sprayed and washed, the difference between the solubility of the coating solution and the organic solvent prevents the formation of a raised portion of the coating solution at the interface between the coating solution and the organic solvent. An organic solvent is sprayed on the outer periphery, and a liquid cooling solvent is sprayed on the interface between the coating solution and the organic solvent to cool them.
Therefore, according to the method for forming a coating film in which generation of particles is suppressed and the spin coating device of the present invention, the viscosity of the cooled coating solution (the volatilization rate of the organic solvent contained in the coating solution) is reduced, and Further, since the volatilization rate of the sprayed organic solvent is also reduced, the difference in solubility between the coating solution and the organic solvent can be eliminated. For this reason, it is possible to prevent the formation of a rising portion of the coating liquid at the interface between the coating liquid and the organic solvent at the outer peripheral portion of the wafer, and it is also possible to improve the cleaning efficiency at the outer peripheral portion of the wafer. Further, since the liquid cooling solvent is directly sprayed, the raised portion of the outer peripheral portion of the wafer can be suppressed even by the flow pressure of the liquid cooling solvent. That is, since no raised portion is formed on the outer peripheral portion of the wafer, it is possible to prevent the generation of particles in a subsequent process, and it is also possible to improve the cleaning efficiency of the outer peripheral portion of the wafer, thereby improving the product yield. .
[0012]
【Example】
Hereinafter, a method for forming a coating film in which generation of particles is suppressed and a spin coating device according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is a conceptual diagram of an embodiment of a spin coating apparatus according to the present invention to which the method for forming a coating film in which generation of particles is suppressed according to the present invention is applied. The
[0014]
FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of the above-described dedicated nozzle. The
[0015]
Here, the
[0016]
When the organic solvent or the liquid cooling solvent is sprayed on the
[0017]
Using this
[0018]
Here, while the
[0019]
By performing the local cooling, the viscosity of the coating liquid on the outer peripheral portion of the
[0020]
If the difference in solubility at the interface between the coating solution and the organic solvent at the outer periphery of the
[0021]
Finally, a heat treatment is performed at a temperature of about 400 ° C., so that a coating film can be formed on the surface of the
[0022]
Next, taking a case where a wiring interlayer film (interlayer insulating film) is planarized as an example, the method of forming a coating film and the spin coating device of the present invention, in which generation of particles is suppressed, will be described in more detail based on embodiments. Will be described.
[0023]
(Example 1)
First, as shown in FIG. 3A, a
Subsequently, as shown in FIG. 3B, a coating liquid containing a silicon compound as a main component (OCD-Type-7, 12000-T, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is spin-coated on the
[0024]
Almost at the same time, as shown in FIG. 4, using the
[0025]
Here, FIG. 5 shows the relationship between the flow rate of the liquid cooling solvent and the thickness of the raised portion of the outer peripheral portion of the wafer when a coating film is formed by applying the method for forming a coating film in which generation of particles is suppressed according to the present invention. FIG. This graph shows the result of measuring the thickness of the raised portion of the coating film formed in the above-described embodiment at the outer peripheral portion of the
[0026]
In the above-described embodiment, the semiconductor integrated circuit having the two-layer wiring structure is described. However, the method of forming a coating film in which generation of particles is suppressed and the spin coating apparatus according to the present invention are applied to a multi-layer wiring of three or more layers. The present invention is also applicable to a semiconductor integrated circuit having a structure. Further, as the liquid cooling solvent, liquid nitrogen, liquid helium, or the like can be used, or these may be used in combination. Further, the embodiment using the annealing furnace as the heat treatment has been described, but other than this, for example, lamp heating, heater heating, microwave induction heating, and a combination thereof may be used as the heating means. .
[0027]
【The invention's effect】
As described in detail above, the method for forming a coating film in which generation of particles is suppressed and the spin coating device according to the present invention use the spin coating method to thin the coating liquid on the wafer surface, When spraying an organic solvent onto the applied coating liquid and washing it, a liquid cooling solvent is directly sprayed on the interface between the coating liquid and the organic solvent to cool these coating liquids and the organic solvent and eliminate the difference in solubility. In addition, by suppressing the raised portion formed on the outer peripheral portion of the wafer due to the fluid pressure, the raised portion is prevented from being formed on the outer peripheral portion of the wafer, and the cleaning efficiency of the outer peripheral portion of the wafer is improved. Therefore, according to the method and the spin coating apparatus for forming a coating film in which generation of particles is suppressed according to the present invention, a raised portion is not formed on the outer peripheral portion of the wafer, so that a coating film with high in-plane uniformity can be formed. As a result, particles are not generated in the subsequent process, and the cleaning efficiency at the outer peripheral portion of the wafer is improved, so that the product yield can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of one embodiment of a spin coating apparatus of the present invention to which a method of forming a coating film in which generation of particles is suppressed according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view of one embodiment of a dedicated nozzle used in the method of forming a coating film in which generation of particles is suppressed according to the present invention.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional process diagrams of one embodiment illustrating a method of manufacturing a semiconductor device using a coating film.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of one embodiment illustrating a method for forming a coating film in which generation of particles is suppressed according to the present invention.
FIG. 5 is a view showing a relationship between a flow rate of liquid nitrogen and a thickness of a raised portion on a peripheral portion of a wafer when a coating film is formed by applying the method for forming a coating film in which generation of particles is suppressed according to the present invention. It is a graph of an example.
FIG. 6 is a conceptual diagram of an example of a conventional spin coating device.
FIG. 7 is a perspective view of one embodiment of a spin coating apparatus to which a conventional method for cleaning a coating liquid adhering to an outer peripheral portion of a wafer is applied.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an example showing a raised portion of the outer peripheral portion of a wafer formed when a conventional method for cleaning a coating liquid adhering to the outer peripheral portion of a wafer is applied.
[Explanation of symbols]
10, 40
Claims (5)
前記有機溶剤の吹き付け時に、前記塗布液と前記有機溶剤との界面に液状冷却溶媒を吹き付けて、前記塗布膜表面の高低差が0.5μm以下である塗布膜を形成することを特徴とする塗布膜の形成方法。While rotating the semiconductor wafer around a central axis perpendicular to the coating surface of the semiconductor wafer as a rotation axis, a coating solution for forming a coating film is dropped from above onto the center of the coating surface, and the coating solution is coated with the coating solution. While spreading the surface by centrifugal force to make it thinner, in forming a flattened coating film by cleaning by spraying an organic solvent on the thinned coating film on the outer peripheral portion of the semiconductor wafer,
During the spraying of the organic solvent, a liquid cooling solvent is sprayed on an interface between the coating solution and the organic solvent to form a coating film having a height difference of 0.5 μm or less on the surface of the coating film. Method of forming a film.
前記有機溶剤の吹きつけ時に、前記塗布液と前記有機溶剤との界面に液状冷却溶媒を吹き付けることを特徴とする塗布膜の形成方法。While rotating the semiconductor wafer around a central axis perpendicular to the coating surface of the semiconductor wafer as a rotation axis, a coating solution for forming a coating film is dropped from above onto the center of the coating surface, and the coating solution is coated with the coating solution. While spreading the surface by centrifugal force to make it thinner, in forming a flattened coating film by cleaning by spraying an organic solvent on the thinned coating film on the outer peripheral portion of the semiconductor wafer,
A method for forming a coating film, wherein a liquid cooling solvent is sprayed on an interface between the coating solution and the organic solvent when the organic solvent is sprayed.
前記専用ノズルが、該専用ノズルの先端部に設けられ、前記有機溶剤を吐出する有機溶剤吐出口と、該先端部近傍の側壁の、前記固定されたウエハー側に開口され、前記塗布液と前記有機溶剤との界面に吹き付ける液状冷却溶媒を吐出する冷却溶媒吐出口とを有することを特徴とする回転塗布装置。A wafer holding table for mounting and fixing a wafer and rotating about a rotation axis, a drip nozzle for dropping a coating liquid on a coating surface of the fixed wafer, and an organic solvent on an outer peripheral portion of the fixed wafer. Spin coating device having a dedicated nozzle for spraying
The dedicated nozzle is provided at a tip portion of the dedicated nozzle, an organic solvent discharge port for discharging the organic solvent, and a side wall near the tip portion, which is opened to the fixed wafer side, and the coating liquid and And a cooling solvent discharge port for discharging a liquid cooling solvent sprayed to an interface with an organic solvent .
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