JP2001176776A - 塗布膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は、種類の異なる塗布液をレジスト膜と
して使う場合に、原料液が通流する配管、希釈液が通流
する配管、原料液と希釈液とが混合されてなる塗布液を
半導体ウェハに滴下するノズル、を洗浄するための塗布
液の使用量が多かった。 【解決手段】 モータ４により回転される半導体ウェハ
１は、ノズル６からの塗布液５が滴下されると同時にそ
の表面にレジスト膜を形成する。塗布液５は、チャンバ
７を貫通する各別の配管３０からの原料液１３と希釈液
配管３１からの希釈液１４がノズル６の直前で合流さ
れ、ノズル６先端部に設けられる超音波振動子１９によ
って攪拌混合される。原料液１３と希釈液１４の流量は
流量制御部１８により制御され、超音波振動子１９の運
転は制御部２０により制御される。またレジスト膜を形
成するために半導体ウェハ１上方からキャリアガスを供
給する気流形成装置８と、半導体ウェハ１近傍のキャリ
アガスを排気する排気装置９が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被塗布体上に塗布
液を供給し、被塗布体を回転させて所望の膜を成膜する
塗布膜形成装置に係り、特に、例えば半導体ウェハの表
面にレジスト膜を塗布する塗布膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハや液晶基板等の被塗
布体にレジスト液を塗布し均一な厚さの塗膜を形成する
方法として回転塗布法がある。これは、被塗布体の上に
塗布液を滴下して被塗布体を回転させることにより、回
転遠心力により塗布液を被塗布面全体に広げるとともに
塗布液中の溶媒を蒸発させて塗膜を形成するものであ
る。

【０００３】従来の塗布膜形成装置の構成について、図
６、図７を参照して説明する。

【０００４】図６は、従来の塗布膜形成装置の構成図で
あり、図７は、従来の塗布膜形成装置の別の構成図であ
る。

【０００５】被塗布体である半導体ウェハ１は、チャッ
ク２により保持されている。チャック２は、回転軸３に
支持され所定の方向に回転可能である。回転軸３は、モ
ータ４に接続されている。半導体ウェハ１と離間して、
半導体ウェハ１の回転中心近傍にノズル６の一端側の開
口部が配置されている。ノズル６の内部は、塗布液５が
流通可能である。ノズル６の他端側は、塗布液供給用の
定量ポンプ１０を介して塗布液タンク１１が接続されて
いる。

【０００６】半導体ウェハ１の周囲には、塗布液５の飛
散防止および回収用のチャンバ７が設けられる。チャン
バ７の下方には、半導体ウェハ１近傍を負圧にする排気
装置９が設けられる。チャンバ７の上方には、半導体ウ
ェハ１表面に所望の気体流れを形成する気体を供給する
気流形成装置８が設けられる。気流形成装置８には、気
体供給源１２が接続される。

【０００７】このような構成からなる塗布膜形成装置の
動作について説明する。 （１）半導体ウェハ１に、例えばレジストの塗膜を形成
するには、まず半導体ウェハ１をチャック２上に固定す
る。 （２）モータ４を回転させて、回転軸３とチャック２と
ともに半導体ウェハ１を回転させる。 （３）ノズル６から塗布液５を、半導体ウェハ１に定量
ポンプ１０によって滴下させ、レジスト膜を形成する。

【０００８】なお、気流供給装置８と排気装置９とは、
常に動作している。

【０００９】このように半導体ウェハ１を回転させるこ
とにより塗布液５は、遠心力によって液体状で半導体ウ
ェハ１上全体に広がるとともに塗布液５中の溶媒が蒸発
して被塗布体の表面には固体状のレジスト膜が形成され
る。

【００１０】レジスト膜の厚みは、塗布過程初期には遠
心力による液体状の塗布液の広がりが支配的であるが、
溶媒の蒸発にともなう粘性の増大とともに塗布液５の流
動性が低下し次第に溶媒の蒸発が支配的になり最終的に
気液界面で溶媒が蒸発できなかった時点で決定される。

【００１１】なお、レジスト形成時に半導体ウェハ１か
ら飛び散る塗布液５はチャンバ７でトラップされ回収さ
れる。また、気流供給装置８からはプロセス作業に適し
た流量が供給され、排気装置９では同様にプロセス作業
に見合った流量が排気されている。

【００１２】ここで、レジスト膜の塗布方法の原理につ
いて説明する。

【００１３】塗布膜形成装置において、塗膜の厚さは半
導体ウェハ１の回転数が高いほど薄くなる。塗布膜の厚
みは、塗布工程の後工程である露光、現像工程の性能と
も密接に係わっているが一般的には塗布原料の節約の点
からできる限り薄いことが求められている。

【００１４】塗布厚みを薄くするためには、回転数を上
げれば良いがこの場合、次式（１）で示される回転レイ
ノルズ数Ｒ_ｅがおおよそ８６０００を超えると乱流渦が
発生し塗布表面上が凹凸になることが知られていて回転
数には限界がある。

【００１５】Ｒ_ｅ＝ｒ^２・ω／ν…（１） ｒ：回転体半径 ω：回転角速度 ν：動粘度 一方、半導体ウェハ径ｒは半導体ウェハ製造技術の進歩
にともない生産効率向上を目的に大口径化することは確
実である。

【００１６】従って、上記式で表される乱流渦の発生限
界は径ｒの関数であることから、乱流渦を発生させない
ためには半導体ウェハの径ｒが大きくなると回転角速度
ωを下げるか動粘度を大きくすることが必要になる。

【００１７】しかしながら回転角速度ωは塗布膜の厚み
に直接影響するパラメータであり、例えば乱流渦の発生
を押さえるために回転数を下げてしまうと塗布膜は厚く
なり所定の膜厚みを得ることができない。

【００１８】そこでレジストの物性値である動粘度νに
注目し、半導体ウェハの大口径化にともない乱流渦が発
生したばあいには、動粘度νを変化させて対応すること
が試みられている。このように動粘度νを変化させれば
回転数を変えることなく、塗布膜の厚みを所定値に保ち
つつ式（１）で示される乱流化渦の発生限界以下での塗
布操作が可能になる。

【００１９】つまり、原料の動粘度を変えることによっ
て大口径化した半導体ウェハであっても、回転数を変え
ることなくレジストの塗布が可能になる。なお、塗布液
の動粘度は原料の塗布液濃度の関数であるため濃度を変
化させることと同意である。

【００２０】さて、通常このような装置では装置稼動効
率の観点から１台の装置であらゆる条件の塗布膜を得る
ことが求められている。

【００２１】従って、上述したような構成からなる塗布
膜形成装置では動粘度を変えた多種類の原料を用意しな
ければならず、原料設置スペースが原因で装置そのもの
が大型化してしまうという問題点があった。

【００２２】このような問題に対しては、図７に示す様
に、ノズル６の半導体ウェハ１に対向するノズル先端
６'側ではない端部に、混合容器１５が接続され、混合
容器１５に濃度の高い原料１３と原料１３を希釈する希
釈液１４とが接続されている。原料１３と混合容器１５
との間には定量ポンプ１６が設けられ、希釈液１４と混
合容器１５との間には定量ポンプ１７が設けられる。定
量ポンプ１６、１７は、流量制御部１８により、混合容
器１５に流入される流量が制御されている。

【００２３】このように濃度の高い原料液１３と希釈液
１４とを予め用意して、適宜混合容器１５内で所望の濃
度（粘度）の塗布液となるよう混合して、半導体ウェハ
１上に所望のレジスト膜の原料として供給していた。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成をした従来の塗布膜形成装置では、前回調整
した原料液がノズル先端６'と混合容器１５間のノズル
配管６内に残っていると、新規に調整した濃度の原料液
と混合してしまい所定の粘度が得られなかった。

【００２５】原料液の粘度は、塗布膜厚みにも影響する
ため、ノズル配管６内及び混合容器１５内の原料液が全
て新規の原料液に置き換わるまで所定の膜厚が得られな
いという問題点があった。

【００２６】ノズル配管６内及び混合容器１５内の原料
液が、全て新規の原料液に置き換かえられるに必要な量
は、ノズル先端６'と混合容器１５間のノズル配管６内
の体積に比例する。

【００２７】つまり、新規の原料液に置き換わるに必要
な量は、接液部の体積に比例し、また、混合容器や静的
な混合羽根など配管以外の工作物が、ノズル配管６内に
設置されている場合にはその壁面に付着した原料液の洗
浄がさらに必要となるため、接液面積が多いと不利であ
る。

【００２８】このように原料液の粘度を変える必要が生
じた場合には、折角レジストが塗布された半導体ウェハ
であっても安定な品質（膜厚み）になるまで無駄に廃棄
するか、或いは新規の濃度の原料液で洗浄（共洗い）し
なければならなかった。このような工程を経た場合に
は、洗浄液は当然ながら有機溶媒でありまた高価でもあ
ることから環境保全の点や製品価格の点でさらに改善が
求められていた。

【００２９】そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたもので、塗布膜形成装置内に濃度の高い原料
液と希釈液とを保持し、これらを混合して所定のレジス
ト濃度で供給する塗布膜形成装置において、半導体ウェ
ハに塗布液を供給するノズル先端部で、濃度の高い原料
液と希釈液とを攪拌混合することにより、種類の異なる
原料液の接液部を極力抑制し、洗浄用の原料液と希釈液
の使用を抑え、また環境にやさしく、さらに原料または
と希釈液の使用費用を低減する塗布膜形成装置の提供を
目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の塗布膜形成装置は、チャンバ内に設けら
れる被塗布体上に複数の液体を混合した塗布液を滴下し
て回転させ、遠心力により塗布液を被塗布体上に広げて
被塗布体の表面に塗布膜を形成する塗布膜形成装置にお
いて、第１の液体と第２の液体とを前記チャンバ内部に
各別に導入する第１、および第２の液体導入部と、前記
第１の液体と前記第２の液体とを、前記チャンバ内で合
流させる合流部と、前記チャンバ内部で合流された前記
第１の液体と前記第２の液体とを混合し塗布液とする混
合部と、前記塗布液を前記被塗布体上に滴下する塗布液
供給口が設けられる塗布液供給部とを具備する。

【００３１】また、本発明の塗布膜形成装置は、半導体
ウェハを固定する保持台と、前記保持台を回転させる回
転装置と、前記半導体ウェハに塗布液を供給する塗布液
供給部と、がチャンバ内部に設けられ、このチャンバ内
に気体を供給する気体供給手段と、このチャンバ内から
気体を排気する気体排気手段と、からなる塗布膜形成装
置において、前記塗布液供給部は、前記半導体ウェハに
滴下される塗布液の原料となる複数の塗布液材料を導入
する液体導入部と、複数の前記塗布液材料が合流される
合流部と、前記合流部にて合流された複数の前記塗布液
材料を混合して塗布液とする混合部と、前記混合部にて
生成された塗布液を前記被塗布体上に滴下する塗布液供
給口と、を有することを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の構成を
図面を参照しながら説明する。

【００３３】図１（ａ）は、本発明の塗布膜形成装置の
第１実施形態の構成図であり、図１（ｂ）は、本発明の
塗布膜形成装置の第１実施形態のノズル近傍の一部切欠
断面図である。

【００３４】被塗布体である半導体ウェハ１（被塗布
体）は、チャック２（保持台）により保持される。チャ
ック２は、回転軸３の一端側に支持され所定の方向に回
転可能である。回転軸３の他端側には、モータ４（回転
装置）が接続されている。モータ４の回転運動にあわせ
て、回転軸３、チャック２、半導体ウェハ１が所定の方
向に回転運動を行う。また、半導体ウェハ１の周囲に
は、塗布液５の飛散防止および回収用のカバー（不図
示）が設けられる。

【００３５】チャンバ７内には、半導体ウェハ１、チャ
ック２、回転軸３、モータ４、と後述する塗布液混合
部、混合部が設けられる。これら構成要素を内部に含む
チャンバ７が、塗布膜形成装置となる。塗布膜形成装置
内部は、略密閉状態である。

【００３６】チャンバ７の下方には、チャンバ７内の雰
囲気中を負圧にする排気装置９（気体排気手段）が設け
られる。またチャンバ７の上方には、半導体ウェハ１表
面に所望の気体流れを形成する気体を供給する気流形成
装置８（気体供給手段）が設けられる。気流形成装置８
には、窒素などの不活性ガスであるキャリアガスを貯蔵
する気体供給源１２が接続される。

【００３７】また、半導体ウェハ１と離間して、半導体
ウェハ１の回転中心近傍には、塗布液５を半導体ウェハ
１に滴下する塗布液供給口６ａを有するノズル６（混合
部、塗布液供給部）が設けられる。

【００３８】ノズル６内部は、塗布液５が流通可能な流
路が形成されている。ノズル６近傍では、原料液（第１
の液体）と希釈液（第２の液体）とが合流される。原料
液１３は、原料液１３を所望の温度気圧で貯蔵するタン
クに接続される供給バルブ２１の開閉動作と、供給バル
ブ２１に接続される供給ポンプ１６の回転動作とによ
り、原料液配管３０（第１の液体が通流する配管）を通
ってノズル６に供給される。

【００３９】同様に、希釈液１４は、希釈液１４を所望
の温度圧力で貯蔵するタンクに接続される供給バルブ２
２の開閉動作と、供給バルブ２２に接続される供給ポン
プ１７の回転動作とにより、希釈液配管３１（第２の液
体が通流する配管）を通ってノズル６に供給される。

【００４０】ノズル６に供給される原料液１３と希釈液
１４の流量は、供給バルブ２１、２２と、供給ポンプ１
６、１７とに接続される流量制御部１８によって制御さ
れる。

【００４１】供給ポンプ１６によって貯蔵タンクから排
出される原料液１３と、供給ポンプ１７によって貯蔵タ
ンクから排出される希釈液１４とは、それぞれ専用の配
管３０（第１の液体導入部）、３１（第２の液体導入
部）内を通流して、半導体ウェハ１に塗布液５を供給す
るノズル６の直前の合流部で合流される。なお、合流部
は、配管３０と配管３１とが一本の配管になる個所を指
す。

【００４２】ノズル６の半導体ウェハ１と対向する面に
は、原料液１３と希釈液１４とが混合される塗布液をレ
ジスト膜として半導体ウェハ１に供給するための供給孔
６ａ（塗布液供給口）が穿設される。

【００４３】ノズル６の側面周囲であって、超音波振動
によって、ノズル６内の液体が攪拌混合可能な位置に、
超音波振動子１９（混合部）が設けられる。超音波振動
子１９には、チャンバ７外部に設けられる超音波振動子
１９の運転を制御する制御装置２０が設けられる。

【００４４】なお、塗布膜形成装置は、温度や湿度管理
のなされたクリーンルーム内に設置されている。

【００４５】このような構成からなる第１実施形態の動
作について説明する。 （１）気体供給装置８から所定のキャリアガスをチャン
バ７内に供給する。 （２）キャリアガスがチャンバ７内に供給されると同時
に排気装置９を動作させてチャンバ７内の気体を排気す
る。 （３）被塗布体である半導体ウェハ１を、図示しない半
導体ウェハ収納ケースから、遠隔操作アームを使って取
り出すとともに、取り出した半導体ウェハ１をチャンバ
７の周壁に開閉自在に形成された窓を通してチャック２
の上に移動させ、チャック２により固定して窓を閉め
る。 （４）ノズル６先端に取り付けられた超音波振動子１９
を、超音波振動子１９の動作を制御する制御装置２０に
よって発振振動状態にする。この時の振動数は、超音波
振動子１９の性能によるがおおよそ５０ＫＨｚ程度であ
る。 （５）超音波振動子１９が発振振動状態にあることが確
認された後、原料液１３及び希釈液１４とが、それぞれ
の供給ポンプ１６、１７によって所定の流量で、配管３
０、３１を通ってノズル６に供給される。原料液１３お
よび希釈液１４の流量は、流量制御部１８と供給バルブ
２１、２２によって制御される。 （６）原料液タンク内の原料液１３と、希釈液タンク内
の希釈液１４は、ノズル６先端部Ａまでポンプ１６、１
７によって運ばれ、ノズル６に導入される直前（少なく
ともチャンバ７内）で合流される。 （７）合流された原料液１３と希釈液１４との合流液
は、ノズル６に流入され、超音波振動子１９の振動がノ
ズル６の外壁を介して内部に伝達されて攪拌混合され
る。攪拌混合後の合流液は、塗布液となる。 （８）超音波振動子１９により攪拌混合され、所望の濃
度に至る塗布液が、供給孔６ａより、所望のレジスト膜
の原料として半導体ウェハ１上に滴下される。半導体ウ
ェハ１に塗布される塗布液の量は、半導体ウェハ１の大
きさにもよるが概ね数ミリリットルである。 （９）塗布液が半導体ウェハ１に滴下される前から所定
の回転数で回転している半導体ウェハ１は、レジスト膜
の生成に必要な所定の回転数に調整された後、塗布液が
滴下され所定時間運転される。この回転運転によって、
半導体ウェハ１上に滴下された塗布液（レジスト液）
は、遠心力によって半導体ウェハ１上の全面に広がると
ともにレジスト液中の溶媒を蒸発させて半導体ウェハ１
上面に所望厚みの固体状のレジスト膜を形成する。

【００４６】以上述べたような第１実施形態では、レジ
スト膜の種類によって原料の粘度（濃度）を所望の形態
に変更した場合、原料液および希釈液の混合を半導体ウ
ェハ１に滴下する直前で行うことにより、原料液と希釈
液の混合液が流通する配管３０、３１内、ノズル内（接
液部）の洗浄個所を抑制することができる。

【００４７】このため、洗浄のために使用していた合流
液（塗布液）の使用量を低減することができ、塗布液の
費用を抑えることができる。また、塗布液の使用量が低
下するため、洗浄のために使用した塗布液の廃棄処理量
が低減されるため環境にもやさしくなる。

【００４８】また、濃度の異なる原料液や希釈液の通流
による、また、種類の異なる原料液や希釈液や塗布液の
流通による、配管内壁またはノズル内壁への付着物の生
成を抑えることもできる。

【００４９】また、洗浄する時間を短くすることができ
るため、半導体ウェハの処理量を向上させることができ
る。

【００５０】次に、本発明の塗布膜形成装置の第２実施
形態の構成について図２を参照して説明する。

【００５１】尚、以下の各実施形態において第１実施形
態と同一構成要素は同一符号を付し、重複する説明は省
略する。

【００５２】第２実施形態の特徴は、超音波振動子１９
に針状の振動体２４を固着し、振動体２４をノズル６内
へ直接挿入して、合流液に超音波振動を直接伝え攪拌混
合することである。

【００５３】図２（ａ）は、本発明の塗布膜形成装置の
第２実施形態のノズル近傍の一部切欠縦断面図であり、
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ'線にて切断し矢印
方向から見た横断面図である。

【００５４】原料液１３と希釈液１４とが合流した後の
ノズル６の先端部の外壁に、固定具２３によって超音波
振動子１９が固定される。

【００５５】超音波振動子１９には超音波を伝達する針
状の振動体２４が設けられる。振動体２４は、ノズル６
先端部の液体供給口近傍に穿設される振動体２４の挿入
口に挿入される。

【００５６】例えば振動体２４は、ノズル６内に互いに
９０度となるよう４本挿入される。挿入口の大きさは、
振動体２４の振動を減衰しない程度であり、また攪拌混
合される液体が極力漏れ出ない大きさである。また挿入
口の位置は、振動子１９、振動体２４の大きさや合流液
の流量によって種々設定される。

【００５７】このような構成からなる第２実施形態の動
作について説明する。

【００５８】原料液１３と希釈液１４との合流液は、超
音波振動子１９に接続される振動体２４が所定の周波数
で振動することによりノズル６先端部で所望の濃度とな
るよう攪拌混合される。

【００５９】攪拌混合された塗布液は、半導体ウェハ１
に供給され、レジスト膜を形成する。

【００６０】以上述べたような第２実施形態では、レジ
スト膜の種類によって原料の粘度（濃度）を所望の形態
に変更した場合、原料液および希釈液の混合を半導体ウ
ェハ１に滴下する直前で行うことにより、原料液と希釈
液の混合液が流通する配管内、ノズル内（接液部）の洗
浄個所を抑制することができる。

【００６１】このため、洗浄のために使用していた合流
液（塗布液）の使用量を低減することができ、塗布液の
費用を抑えることができる。また、塗布液の使用量が低
下するため、洗浄のために使用した塗布液の廃棄処理量
が低減されるため環境にもやさしくなる。

【００６２】また、濃度の異なる原料液や希釈液の通流
による、また、種類の異なる原料液や希釈液や塗布液の
流通による、配管内壁またはノズル内壁への付着物の生
成を抑えることもできる。

【００６３】また、洗浄する時間を短くすることができ
るため、半導体ウェハの処理量を向上させることができ
る。

【００６４】また、原料液１３と希釈液１４との粘度差
や比重差が大きい場合でも、超音波振動子１９からの超
音波振動を直接合流液に伝達することにより効率よく液
体を混合させることができる。また、針状の振動体２４
は、合流液との接液面積が小さいため洗浄の必要性もほ
とんどない。

【００６５】また、振動体２４は互いに同角度となるよ
う設置するため、ノズル６内で濃度分布が生じないよう
効率よく攪拌混合することができる。

【００６６】次に、本発明の第３実施形態の構成につい
て図３を参照して説明する。

【００６７】第３実施形態の特徴は、原料液１３が通流
する配管３０と希釈液１４が通流する配管３１とを、合
流個所となるノズル６近傍で二重配管としたことであ
る。

【００６８】図３は、本発明の塗布膜形成装置の第３実
施形態のノズル近傍の一部切欠断面図である。

【００６９】原料液１３が通流する配管３０であってノ
ズル６の近傍に、希釈液１４が通流する配管３１が挿入
される配管挿入口が穿設されている。

【００７０】配管挿入口には、希釈液１４が通流する配
管３１が挿入され、この希釈液配管３１は、原料液配管
３０内部をノズル６近傍まで延設されており、配管挿入
口から原料液と希釈液とが合流する合流点まで二重配管
構造をとっている。原料液１３と希釈液１４とが合流さ
れる合流点は、ノズル６直前である。

【００７１】また、希釈液配管３１と原料液配管３０の
挿入口との接合は、内部から液体が漏洩しないようはん
だなどのろう付けにより封止されている。

【００７２】このような構成からなる第３実施形態の動
作について説明する。希釈液１４は、途中から原料液配
管３０内に挿入される希釈液配管３１内を通流して、ノ
ズル６に導入される直前で、原料液１３と合流する。

【００７３】合流した原料液１３と希釈液１４とは、ノ
ズル６内に通り、超音波振動子１９により攪拌混合さ
れ、所望の濃度の塗布液となる。

【００７４】以上述べたような第３実施形態では、レジ
スト膜の種類によって原料の粘度（濃度）を所望の形態
に変更した場合、原料液および希釈液の混合を半導体ウ
ェハに滴下する直前で、つまり原料液と希釈液とが合流
され攪拌混合されるノズル６までの距離を短く設定する
ことにより、原料液と希釈液の混合液が流通する配管
内、ノズル６内（接液部）の洗浄個所を少なくすること
ができる。

【００７５】このため、洗浄のために使用してきた合流
液（塗布液）の使用量を低減することができ、塗布液の
費用を抑えることができる。また、塗布液の使用量が低
下するため、洗浄のために使用した塗布液の廃棄処理量
が低減されるため環境にもやさしくなる。

【００７６】また、濃度の異なる原料液や希釈液の通流
による、また、種類の異なる原料液や希釈液や塗布液の
流通による配管内壁、ノズル内壁への付着物の生成を抑
えることもできる。

【００７７】また、洗浄する時間を短くすることができ
るため、半導体ウェハの処理量を向上させることができ
る。

【００７８】次に、本発明の塗布膜形成装置の第４実施
形態の構成について図４を参照して説明する。

【００７９】第４実施形態の特徴は、原料液配管３０と
希釈液配管３１とを対向配置させ、それぞれに流通する
液体を対向流のまま合流させることである。

【００８０】図４は、本発明の塗布膜形成装置の第４実
施形態のノズル近傍の一部切欠断面図である。

【００８１】原料液１３が通流する配管３０と、希釈液
１４が通流する配管３１とが、互いに対向するよう配置
されている。原料液１３と希釈液１４とは、合流点Ｐま
では対向流となる。

【００８２】配管３０と配管３１とが接合され、それぞ
れの内部を通流する液体が合流される配管（合流点Ｐ）
近傍の下方にはノズル６が接続されている。つまり、原
料液配管３０と希釈液配管３１とノズル６とは、略Ｔ字
型の外観となる。

【００８３】ノズル６の周囲には、超音波振動子１９が
内部の液体を振動可能な位置に配置されている。

【００８４】なお、合流点Ｐがチャンバ７内外どちらで
も構わないが、好ましくはチャンバ７内であってノズル
６近傍、あるいは直前であれば良い。

【００８５】このような構成からなる第４実施形態の動
作について説明する。原料液１３と希釈液１４とは、合
流点Ｐにおいて合流する。合流した液体は、重力と配管
内の圧力によって垂下しノズル６に導かれる。ノズル６
内に導かれた液体は、超音波振動子１９により攪拌混合
される。

【００８６】攪拌混合され所望の濃度に至った塗布液
は、半導体ウェハ表面に滴下され、所望のレジスト膜を
形成する。

【００８７】以上述べたような第４実施形態では、レジ
スト膜の種類によって原料の粘度（濃度）を所望の形態
に変更した場合、原料液および希釈液の混合を半導体ウ
ェハに滴下する直前で行うことにより、原料液と希釈液
の混合液が流通する配管内、ノズル内（接液部）の洗浄
個所を少なくすることができる。

【００８８】このため、洗浄のために使用してきた合流
液（塗布液）の使用量を低減することができ、塗布液の
費用を抑えることができる。また、塗布液の使用量が低
下するため、洗浄のために使用した塗布液の廃棄処理量
が低減されるため環境にもやさしくなる。

【００８９】また、濃度の異なる原料液や希釈液の通流
による、また、種類の異なる原料液や希釈液や塗布液の
流通による配管内壁、ノズル内壁への付着物の生成を抑
えることもできる。

【００９０】また、洗浄する時間を短くすることができ
るため、半導体ウェハの処理量を向上させることができ
る。

【００９１】また、原料液１３と希釈液１４とを対向流
として衝突させて合流することにより、合流点Ｐにおい
て予混合することができ、より効率よく攪拌混合するこ
とができる。

【００９２】次に、本発明の塗布膜形成装置の第５実施
形態の構成について図５を参照して説明する。

【００９３】第５実施形態の特徴は、原料液配管３０と
希釈液配管３１とにヒータ２６、２７をそれぞれ設け、
それぞれの配管３０、３１を所定の温度に保持すること
である。

【００９４】図５は、本発明の塗布膜形成装置の第５実
施形態の構成図である。

【００９５】被塗布体である半導体ウェハ１は、チャッ
ク２により保持される。チャック２は、回転軸３の一端
側に支持され所定の方向に回転可能である。回転軸３の
他端側には、モータ4が接続されている。モータ４の回
転運動にあわせて、回転軸３、チャック２、半導体ウェ
ハ１が所定の方向に回転運動を行う。

【００９６】半導体ウェハ１の周囲には、塗布液５の飛
散防止および回収用のカバーが設けられる。チャンバ７
は、半導体ウェハ１、チャック２、回転軸３、モータ４
を内部に有し、略密閉状態となっている。

【００９７】チャンバ７の下方には、カバーで隔離され
る半導体ウェハ１が載置される雰囲気中を負圧にし、内
部の気体を排気する排気装置９が設けられる。またチャ
ンバ７の上方には、半導体ウェハ１表面に所望の気体流
れを形成する気体を供給する気流形成装置８が設けられ
る。気流形成装置８には、窒素などの不活性ガスである
キャリアガスを貯蔵する気体供給源１２が接続される。

【００９８】また、半導体ウェハ１と離間して、半導体
ウェハ１の回転中心近傍には、塗布液５を供給するノズ
ル６が設けられる。ノズル６内部は、塗布液５が流通可
能な流路が形成されている。ノズル６近傍では、原料液
１３と希釈液１４とが合流される。

【００９９】原料液１３は、原料液１３を所望の温度気
圧で貯蔵するタンクに接続される供給バルブ２１の開閉
動作と、供給バルブ２１に接続される供給ポンプ１６の
回転動作とにより、原料液配管３０内を通ってノズル６
に供給される。同様に、希釈液１４は、希釈液１４を所
望の温度圧力で貯蔵するタンクに接続される供給バルブ
２２の開閉動作と、供給バルブ２２に接続される供給ポ
ンプ１７の回転動作とにより、希釈液配管３１を通って
ノズル６に供給される。

【０１００】ノズル６に供給される原料液１３と希釈液
１４の流量は、供給バルブ２１、２２と、供給ポンプ１
６、１７とに接続される流量制御部１８によって制御さ
れる。

【０１０１】供給ポンプ１６によって貯蔵タンクから排
出される原料液１３と、供給ポンプ１７によって貯蔵タ
ンクから排出される希釈液１４とは、それぞれ専用の配
管内を通流して、半導体ウェハ１に塗布液５を供給する
ノズル６の直前で、合流される。

【０１０２】ノズル６の半導体ウェハ１と対向する面に
は、原料液１３と希釈液１４とが混合される塗布液をレ
ジスト膜として半導体ウェハ１に供給する供給孔が穿設
される。

【０１０３】ノズル６の側面周囲であって、超音波振動
によって、ノズル６内の液体が攪拌混合可能な位置に、
超音波振動子１９が設けられる。超音波振動子１９に
は、チャンバ７外部に設けられる超音波振動子１９の運
転を制御する制御装置２０が設けられる。

【０１０４】また、原料液配管３０の所定領域、例えば
チャンバ７と配管３０とが接合される領域近傍におい
て、原料液１３を所定の温度に保持するヒータ２６が、
配管３０の周囲に熱的に接続されている。同様に、希釈
液配管３１の所定領域、例えばチャンバ７と配管３１と
が接合される領域近傍において、原料液１３を所定の温
度に保持するヒータ２７が、配管３１の周囲に熱的に接
続されている。ヒータ２６、２７は、温度制御部２５に
電気的に接続され制御されている。

【０１０５】このような構成からなる第５実施形態の動
作について説明する。

【０１０６】なお、原料液１３、希釈液１４の攪拌混
合、半導体ウェハ１への塗布、チャンバ７内の気体の供
給、排気などは第１実施形態と同一である。

【０１０７】原料液１３は、希釈液１４と合流される前
までの領域において、配管３０に巻回されるヒータ２６
によって、所定の温度に保持されている。ヒータ２６の
温度制御は、温度センサ（不図示）によって配管３０ま
たは原料液１３の温度が測定され、測定結果をもとに温
度制御部２５において逐次行われている。同様に、希釈
液１４は、原料液１３と合流される前までの領域におい
て、配管３１に巻回されるヒータ２７によって、所定の
温度に保持されている。ヒータ２７の温度制御は、温度
センサ（不図示）によって配管３１または希釈液１４の
温度が測定され、測定結果をもとに温度制御部２５にお
いて逐次行われている。

【０１０８】このように所望の温度に保持される原料液
１３、希釈液１４が、ノズル６の直前で合流され、攪拌
混合後塗布液となる。

【０１０９】なお、温度制御部２５は、上述したように
配管３０、３１の両方に設けているが、配管３０あるい
は配管３１の少なくともどちらか一方に設けても良い。

【０１１０】以上述べたような第５実施形態では、レジ
スト膜の種類によって原料の粘度（濃度）を所望の形態
に変更した場合、原料液および希釈液の混合を半導体ウ
ェハ１に滴下する直前で行うことにより、原料液と希釈
液の混合液が流通する配管内、ノズル内（接液部）の洗
浄個所を抑制することができる。このため、洗浄のため
に使用してきた合流液（塗布液）の使用量を低減するこ
とができ、塗布液の費用を抑えることができる。また、
塗布液の使用量が低下するため、洗浄のために使用した
塗布液の廃棄処理量が低減されるため環境にもやさしく
なる。

【０１１１】また、濃度の異なる原料液や希釈液の通流
による、また、種類の異なる原料液や希釈液や塗布液の
流通による配管内壁、ノズル内壁への付着物の生成を抑
えることもできる。

【０１１２】また、洗浄する時間を短くすることができ
るため、半導体ウェハの処理量を向上させることができ
る。

【０１１３】また、原料液１３、希釈液１４を所望温度
に制御することにより、温度変化に敏感な原料液の劣化
を抑制することができ、長期間、安定した性質を有する
塗布液および希釈液を使用することができる。

【０１１４】尚、本発明は上記実施形態には限定され
ず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
ることは言うまでもない。例えば、超音波振動子は、原
料液と希釈液とを攪拌混合することができれば、設置位
置、設置個数はどこでも、いくつでも構わない。また、
塗布液の材料は、複数の原料液からなるもの、あるいは
複数の原料液と希釈液とからなるものなど、どのような
ものであっても良い。また、原料液と希釈液とを混合す
ることができれば、超音波振動子でなく、混合部内に設
けることが可能なプロペラを回転させて攪拌混合しても
良い。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、洗
浄用として用いる塗布液の使用量を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の塗布膜形成装置の第１実施形態の構
成図とノズル近傍の一部切欠断面図。

【図２】 本発明の塗布膜形成装置の第２実施形態のノ
ズル近傍の一部切欠縦断面図と横断面図。

【図３】 本発明の塗布膜形成装置の第３実施形態のノ
ズル近傍の一部切欠断面図。

【図４】 本発明の塗布膜形成装置の第４実施形態のノ
ズル近傍の一部切欠断面図。

【図５】 本発明の塗布膜形成装置の第５実施形態の構
成図。

【図６】 従来の塗布膜形成装置の構成図。

【図７】 従来の塗布膜形成装置の別の構成図。

【符号の説明】

１ 半導体ウェハ（被塗布体） ２ チャック（保持台） ３ 回転軸 ４ モータ ５ 塗布液 ６ ノズル（液体供給部、混合部） ６ａ 供給孔（塗布液供給口） ７ チャンバ ８ 気流形成装置（気体供給手段） ９ 排気装置（気体排気手段） １２ 気体供給源（気体供給手段） １３ 原料液（第１の液体） １４ 希釈液（第２の液体） １６ 供給ポンプ １７ 供給ポンプ １８ 流量制御部 １９ 超音波振動子（混合部） ２０ 制御装置 ２１ 供給バルブ ２２ 供給バルブ ２３ 固定具 ２４ 振動体（混合部） ２５ 温度制御部 ２６、２７ ヒータ ３０ 原料液配管（第１の液体導入部） ３１ 希釈液配管（第２の液体導入部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０２ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｃ Ｆターム(参考） 2H025 AB16 BJ01 EA05 4D075 AC64 AC84 AC94 AC96 BB57Y DC22 4F041 AA06 AB01 BA05 BA35 BA43 4F042 AA07 BA12 BA19 CB02 CB08 CB27 5F046 JA02 JA03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チャンバ内に設けられる被塗布体上に複数
   の液体を混合した塗布液を滴下して回転させ、遠心力に
   より塗布液を被塗布体上に広げて被塗布体の表面に塗布
   膜を形成する塗布膜形成装置において、 第１の液体と第２の液体とを前記チャンバ内部に各別に
   導入する第１、および第２の液体導入部と、 前記第１の液体と前記第２の液体とを、前記チャンバ内
   で合流させる合流部と、 前記チャンバ内部で合流された前記第１の液体と前記第
   ２の液体を混合し塗布液とする混合部と、 前記塗布液を前記被塗布体上に滴下する塗布液供給口が
   設けられる塗布液供給部とを具備することを特徴とする
   塗布膜形成装置。
2. 【請求項２】前記チャンバ内部に導入される前記第１の
   液体および前記第２の液体の流量を制御する流量制御部
   が設けられることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形
   成装置。
3. 【請求項３】前記混合部に超音波振動子が設けられ、こ
   の超音波振動子の振動により前記第１の液体と前記第２
   の液体とが混合されることを特徴とする請求項１に記載
   の塗布膜形成装置。
4. 【請求項４】前記超音波振動子に針状の振動体が設けら
   れ、この振動体が振動することにより、前記第１の液体
   と前記第２の液体とが攪拌混合されることを特徴とする
   請求項１に記載の塗布膜形成装置。
5. 【請求項５】内部に前記第１の液体が通流する前記第１
   の液体導入部と、内部に前記第２の液体が通流する前記
   第２の液体導入部とは、前記塗布液供給部に至るまでの
   所定領域において二重管構造をなし、この二重管構造の
   各配管出口で、前記第１の液体と前記第２の液体とが混
   合されることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装
   置。
6. 【請求項６】前記合流部において合流される前記第１の
   液体と前記第２の液体との流れ方向が、実質的に対向し
   て前記合流部に流れるように、前記第１の液体導入部と
   前記第２の液体導入部とが配置されることを特徴とする
   請求項１に記載の塗布膜形成装置。
7. 【請求項７】前記第１の液体導入部、あるいは前記第２
   の液体導入部の少なくとも一方に、各導入部の内部を通
   流する前記第１の液体あるいは前記第２の液体の温度を
   制御する温度制御部を設けることを特徴とする請求項１
   に記載の塗布膜形成装置。
8. 【請求項８】半導体ウェハを固定する保持台と、前記保
   持台を回転させる回転装置と、前記半導体ウェハに塗布
   液を供給する塗布液供給部と、がチャンバ内部に設けら
   れ、このチャンバ内に気体を供給する気体供給手段と、
   このチャンバ内から気体を排気する気体排気手段と、か
   らなる塗布膜形成装置において、 前記塗布液供給部は、前記半導体ウェハに滴下される塗
   布液の原料となる複数の塗布液材料を導入する液体導入
   部と、複数の前記塗布液材料が合流される合流部と、前
   記合流部にて合流された複数の前記塗布液材料を混合し
   て塗布液とする混合部と、前記混合部にて生成された塗
   布液を前記被塗布体上に滴下する塗布液供給口と、を有
   することを特徴とする塗布膜形成装置。