JP2006148004A - 薬液塗布方法及び薬液塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウエーハ上の所定の領域に薬液を塗布することができるとともに、ウエーハに形成されたトレンチなどを確実に充填することが可能な薬液塗布方法及び薬液塗布装置を提供する。
【解決手段】 ステージ２上に被処理ウエーハ１を載置、固定する工程と、前記被処理ウエーハ１表面の所定領域上に、圧力制御手段６、薬液供給手段７を備える密閉空間５を形成する工程と、前記密閉空間５を前記圧力制御手段６により減圧する工程と、前記密閉空間５に前記薬液供給手段７より薬液７ａを供給し、前記被処理ウエーハ１表面の所定領域上に前記薬液７ａを塗布する工程を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウエーハ上に薬液を塗布する方法及び装置に関する。

一般に、半導体製造プロセスにおいて、レジストやポリイミドなどの薬液を塗布する手法として、スピン塗布が用いられている（例えば特許文献１参照）。スピン塗布は、ウエーハ上に薬液を供給、高速回転させ、遠心力により薬液を塗布する手法であり、薬液を薄く均一に塗布することが可能である。

しかしながら、半導体素子微細化に伴い、製造工程においてウエーハに形成されるトレンチや穴も微細化され、高アスペクト比となっている。そのため、図１１に示すように、被処理ウエーハ１１に形成されるトレンチ溝１１ａを薬液１７ａで埋め込み、乾燥する際、内部のエアが薬液の侵入を阻害し、十分に充填されないまま乾燥されるため、ボイドが発生してしまう、という問題があった。また、面内の位置により薬液の埋め込み状態が不均一になるという問題があった。

さらに、ウエーハ周辺部に薬液のつかないエッヂカット領域を設けようとする場合、周辺部にリンス液を塗布しながら回転させる必要があるが、その場合、オリエンテーションフラットなど円周上にない領域のエッヂカットを行うことができない、という問題があった。
特開２００３−３７０５３号公報

本発明は、ウエーハ上の所定の領域に薬液を塗布することができるとともに、ウエーハに形成されたトレンチなどを確実に充填することが可能な薬液塗布方法及び薬液塗布装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、ステージ上に被処理ウエーハを載置、固定する工程と、前記被処理ウエーハ表面の所定領域上に、圧力制御手段、薬液供給手段を備える密閉空間を形成する工程と、前記密閉空間を前記圧力制御手段により減圧する工程と、前記密閉空間に前記薬液供給手段より薬液を供給し、前記被処理ウエーハ表面の所定領域上に前記薬液を塗布する工程を備えることを特徴とする薬液塗布方法が提供される。

また、本発明の一態様によれば、被処理ウエーハを載置するステージと、前記被処理ウエーハ表面の所定領域上に密閉空間を形成するチャンバと、前記密閉空間内の圧力を制御する圧力制御手段と、前記密閉空間内に薬液を供給する薬液供給手段を備えることを特徴とする薬液塗布装置が提供される。

本発明の一実施態様によれば、ウエーハ上の所定の領域に薬液を塗布することができるとともに、ウエーハに形成されたトレンチなどを確実に充填することが可能となる。

以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

（実施形態１）
図１に本実施形態の薬液塗布装置を示す。図に示すように、被処理ウエーハ１は、全面吸着ステージ２上に載置・固定されている。被処理ウエーハ１上部には、真空チャンバ３が設置され、被処理ウエーハ１の外周と略同径のＯリング４を介して、シリンダなどの押圧手段（図示せず）により押圧することにより、被処理ウエーハ１、Ｏリング３、真空チャンバ４により密閉空間５を形成することが可能となっている。真空チャンバ３には、密閉空間５内の圧力を制御する圧力制御手段６、密閉空間５内に薬液を供給する薬液供給手段７が設置されている。圧力制御手段６は、ピストン穴６ａ内をシリンダ、モータなどの直動機構（図示せず）により上下駆動するピストンロッド６ｂ、ピストン穴６ａとピストンロッド６ｂ間の空間を密閉するＯリング６ｃと、真空ポンプ（図示せず）に接続され、密閉空間５内からの排気を行う排気口６ｄから構成されている。そして、薬液供給手段７は、薬液７ａを供給するピストン７ｂを備えた薬液供給ポンプ７ｃと、薬液の供給を制御するバルブ７ｄと、パイプ７ｅを介してバルブ７ｄと接続し、密閉空間５内に薬液を注入するための薬液注入穴７ｆから構成されている。

次に、このような薬液塗布装置を用いて、例えば図２に示すようなトレンチ幅４〜５μｍ、トレンチ深さ６０μｍのトレンチ溝１ａが形成された被処理ウエーハ１上に薬液を塗布し、トレンチ溝１ａ内に薬液を埋め込む工程を、図３〜７を参照して説明する。

先ず、図３に示すように、被処理ウエーハ１を全面吸着ステージ２上に載置し、吸着固定する。次いで、真空チャンバ３を、シリンダ（図示せず）により、Ｏリング４を介して被処理ウエーハ１上に押圧し、密閉空間５を形成する。

次いで、図４に示すように、ピストンロッド６ｂを直動機構（図示せず）により上昇させ、密閉空間５を排気口６ｄと接続する。そして、この状態で真空ポンプ（図示せず）により密閉空間５内を真空排気する。このとき、被処理ウエーハ１には下方からも真空による引張り力がかかっているため、被処理ウエーハ１に破損するほどの負荷は生じていない。例えば、被処理ウエーハ１の直径をΦ１５０、真空チャンバ３（Ｏリング４）の内径をΦ１４０、全面吸着ステージ２の気孔率を０．８とすると、被処理ウエーハ１にかかる引張り力は８０Ｎ程度となる。

次いで、図５に示すように、ピストンロッド６ｂを下降させ元の位置に戻す。このとき、密閉空間５は真空のまま保持されている。従って、被処理ウエーハに形成されたトレンチ溝１ａ内も真空となっている。

そして、図６に示すように、薬液供給手段７のバルブ７ｄを開く。ピストン７ｂは、真空となっている密閉空間５内との差圧により下降し、薬液７ａが密閉空間５に押し出され、完全に満たされるまで動作する。すなわち、この状態で密閉空間５内は大気圧となっている。そして、密閉空間５が薬液７ａで完全に満たされた後、バルブ７ｄを閉じる。このとき、図５の状態で真空となっていたトレンチ溝１ａ内にも薬液７ａは抵抗なく充填されている。

次いで、図７に示すように、ピストンロッド６ａを再度上昇させ、密閉空間５内を真空ポンプ（図示せず）により再度排気することにより、塗布・充填された薬液は真空乾燥される。そして、真空ポンプを止めて密閉空間５内を大気圧にした後、真空チャンバ３を上方に移動させ、被処理ウエーハを取り出す。

本実施形態において、被処理ウエーハ１上に設置されるＯリング４は、被処理ウエーハの外周と略同径としているが、形状は特に限定されるものではなく、ウエーハ形状に合わせて、例えば図8に示すように、被処理ウエーハのオリエンテーションフラットに合わせて、フラット部を設けても良い。

本実施形態により、被処理ウエーハ周辺部を除く所定の領域に薬液を均一に塗布することが可能となり、オリエンテーションフラット部を含むエッジカット領域の形成が容易となる。また、被処理ウエーハに形成されたトレンチ溝内部にも薬液を確実に充填することができ、ボイドの発生などを抑えることが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態においては、実施形態１と同様の装置を用いて被処理ウエーハ上に薬液を塗布するが、薬液の供給時に押圧する点が異なっている。

図９に示すように、実施形態１と同様に、被処理ウエーハ１上に密閉空間５を形成し、真空状態とする。次いで、薬液供給手段７のバルブ７ｄを開き、ピストン７ｂ上部よりシリンダなど直動機構（図示せず）により押圧する。すなわち、この状態で密閉空間５内はシリンダへの導入圧力と等しくなっている。そして、密閉空間５が薬液７ａで完全に満たされ、トレンチ溝内にも薬液が充填された後、バルブ７ｄを閉じ、実施形態１と同様に薬液を乾燥する。

本実施形態により、実施毛板１と同様の効果が得られる上に、薬液供給時に押圧することにより、トレンチ溝内部へ薬液をより確実に充填することが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態においては、実施形態１と同様の装置を用いて被処理ウエーハ上に薬液を塗布するが、乾燥方法が異なっている。

図１０に示すように、実施形態１と同様に、被処理ウエーハ１に薬液７ａを塗布し、密閉空間が大気圧になった後、真空チャンバ３を被処理ウエーハ１上方に移動させ、熱風、ライトアニールなどの熱乾燥手段８を用いて薬液７ａを乾燥させた後、被処理ウエーハ１を取り出す。

本実施形態においては、乾燥前に真空チャンバ３を取り除いてしまうため、真空チャンバ３を取り除いても薬液が被処理ウエーハ周辺に流れ出ることのない、薬液粘度が高い場合において、実施形態１と同様の効果が得られると共に、実施形態１より工程を簡略化した薬液塗布が可能となる。また、薬液粘度が低い場合でも、被処理ウエーハのエッジカットが不要な場合などには用いることが可能である。この場合も、実施形態１と同様にトレンチ溝内部への薬液の確実な充填が可能となると共に、従来のスピン塗布と比較して、薬液のロスを抑えることができる。
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一態様における薬液塗布装置を示す図。 本発明の一態様における被処理ウエーハに形成されたトレンチ溝を示す図。 本発明の一態様における薬液塗布工程を示す図。 本発明の一態様における薬液塗布工程を示す図。 本発明の一態様における薬液塗布工程を示す図。 本発明の一態様における薬液塗布工程を示す図。 本発明の一態様における薬液塗布工程を示す図。 本発明の一態様における薬液塗布工程を示す図。 本発明の一態様における薬液塗布工程を示す図。 本発明の一態様における薬液塗布工程を示す図。 従来の薬液塗布方法の問題を示す図。

符号の説明

１、１１ 被処理ウエーハ、 １ａ、１１ａ トレンチ溝、 ２ 全面吸着ステージ、 ３ 真空チャンバ、 ４ Ｏリング、 ５ 密閉空間、 ６ 圧力制御手段、 ６ａ ピストン穴、 ６ｂ ピストンロッド、 ６ｃ Ｏリング、 ６ｄ 排気口、 ７ 薬液供給手段、 ７ａ 薬液、 ７ｂ ピストン、 ７ｃ 薬液供給ポンプ、 ７ｄ バルブ、 ７ｅ パイプ、 ７ｆ 薬液注入穴、 ８ 熱乾燥手段。

Claims (5)

1. ステージ上に被処理ウエーハを載置、固定する工程と、
   前記被処理ウエーハ表面の所定領域上に、圧力制御手段、薬液供給手段を備える密閉空間を形成する工程と、
   前記密閉空間を前記圧力制御手段により減圧する工程と、
   前記密閉空間に前記薬液供給手段より薬液を供給し、前記被処理ウエーハ表面の所定領域上に前記薬液を塗布する工程を備えることを特徴とする薬液塗布方法。
2. 前記密閉空間に前記薬液供給手段より薬液を供給する工程において、押圧して薬液を供給することを特徴とする請求項１に記載の薬液塗布方法。
3. 塗布された前記薬液を減圧乾燥及び／又は熱乾燥により乾燥させる工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液塗布方法。
4. 前記被処理ウエーハは、前記ステージ上に吸着固定されることを特徴とする請求項１乃至３に記載の薬液塗布方法。
5. 被処理ウエーハを載置するステージと、
   前記被処理ウエーハ表面の所定領域上に密閉空間を形成するチャンバと、
   前記密閉空間内の圧力を制御する圧力制御手段と、
   前記密閉空間内に薬液を供給する薬液供給手段を備えることを特徴とする薬液塗布装置。

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