JP2003100595A - 高粘度レジスト塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、高粘度のレジスト液を供給
する場合においても、容器と送液用ポンプ間の配管内の
負圧を無くすことで、気泡の発生や混入を防止し、ピン
ホール、塗布ムラ、膜厚変動の少ない高品質のレジスト
膜が得られる高粘度レジスト塗布装置及び塗布方法を提
供することである。 【解決手段】 本発明の高粘度レジスト塗布装置１０１
におけるレジスト供給部１４は、レジスト液を収納する
容器１５と、容器１５内にＮ２ガスを導入するための開
閉バルブ１６と、送液用ベローズポンプ１７と、圧力調
整用ベローズポンプ１８と、２種類のベローズポンプに
直結した駆動軸１９及びエアーシリンダ２０とで構成さ
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、半導体ウェハ等の
被処理基板にレジスト液等の薬液を滴下する塗布装置及
び塗布方法に関し、特に高粘度レジスト液を滴下する塗
布装置及び塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、ウェ
ハにレジストを塗布し露光、現像してレジストパターン
を得る処理が繰り返される。一般にレジスト液の塗布に
はウェハの中央部上空からウェハ上にレジスト液を滴下
しつつ高速回転させ、遠心力を利用した回転塗布方式の
塗布装置が使用される。

【０００３】従来のレジスト塗布装置の一例を示す断面
図として図４を用いて説明する。レジスト塗布装置１
は、ウェハ２の塗布面を上向きにして吸着保持するチャ
ック部３と、チャック部３を回転軸４周りに高速回転さ
せる回転駆動部５と、ウェハ２の中央部上空に配設され
ウェハ２表面にレジスト液を滴下するレジストノズル６
と、レジストノズル６にレジスト液を供給するレジスト
供給部７よりなる。ここでレジスト供給部７は、レジス
ト液を収納する容器８と、容器８内のレジスト液を吸入
・吐出するための送液用ポンプ９と、送液用ポンプ９を
駆動させるためのエアーシリンダ１０と、さらには送液
用ポンプ９から吐出したレジスト液中の塵埃を除去する
ためのフィルタ１１と、レジスト塗布に合わせて開閉す
る開閉バルブ１２と、レジスト液の液ダレを防止するた
めのサックバルブ１３とで構成されている。ここでサッ
クバルブ１３は、レジスト液がウェハ２上に滴下された
後に、サックバルブ１３内部の容積を増加させてレジス
ト液をサックバルブ１３内へ引き戻すようにし、レジス
トノズル６からの液ダレを防止する働きをする。

【０００４】次に、上記レジスト塗布装置１の動作につ
いて説明する。先ず、ウェハ２の塗布面を上向きにして
チャック部３に真空吸着し、回転駆動部５により回転軸
４を高速回転させる。ウェハ２にレジスト液を供給する
方法は、先ず、工場から供給される高圧エアーによりエ
アーシリンダ１０を駆動し、容器８とレジストノズル６
の間に取付けられた送液用ポンプ９内の容積を広げるこ
とにより、容器８内のレジスト液を送液用ポンプ９内に
吸入する。次に、エアーシリンダ１０により、送液用ポ
ンプ９内の容積を縮めることにより、送液用ポンプ９内
に溜められていたレジスト液をフィルタ１１、開閉バル
ブ１２及びサックバルブ１３を介して、レジストノズル
６からウェハー２上に滴下する。そして、高速回転によ
って生じる遠心力を利用してウェハ２の中央部に滴下さ
れたレジスト液をウェハ２全面に広げる。また、レジス
ト塗布装置１の他の構成要件として、レジスト液の跳ね
返りを防止するレジストカップやウェハ２裏面に回り込
んだレジスト液を除去するリンス供給部等があるが、こ
こでは省略する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
レジスト塗布装置は、容器とレジストノズル間に取付け
られた送液用ポンプの容積を伸縮することにより、容器
内のレジスト液を吸引・吐出する構成であり、通常、粘
度が３０〜６０ｃｐ程度のレジスト液が使用されてい
る。しかし、回路パターン用マスクとして２０〜３０μ
ｍの厚膜レジストを形成するためには、１０００ｃｐ程
度の高粘度レジスト液を使用する必要がある。

【０００６】レジスト液の粘度調整は、レジストと溶剤
の比率を変えて混合し、均一攪拌により行うが、レジス
ト液の粘度が増加するに従い、液中に気泡を取り込み易
くなる。このような高粘度レジスト液を使って、従来の
レジスト塗布装置で塗布を行うと、滴下したレジスト液
中に気泡が発生して、レジスト膜のピンホールや塗布ム
ラ等の欠陥が発生し、歩留りの低下をもたらすという問
題がある。また、気泡が多量に混入すると、送液用ポン
プの圧力伝達が変化するためにレジスト吐出量が変動
し、膜厚にばらつきが生じるという問題もある。レジス
ト液調合後、自然放置により脱泡する方法もあるが、多
大な時間がかかるとともに、調合されるレジスト液に含
まれる気泡の量が一定ではなく、脱泡効果は十分ではな
かった。

【０００７】ウェハ２に滴下されるレジスト液中に含ま
れる気泡は、主に、容器８から送液用ポンプ内９へレジ
スト液を吸引する際、容器８と送液ポンプ９間の配管内
圧力変動により、配管内が負圧となるために、レジスト
液調合時に溶け込んだ空気が発泡したり、配管継手のリ
ーク箇所から空気が混入することにより発生する。

【０００８】本発明の目的は、高粘度のレジスト液を供
給する場合においても、容器と送液用ポンプ間の配管内
圧力変動を無くすことで、気泡の発生や混入を防止し、
ピンホール、塗布ムラ、膜厚変動の少ない高品質のレジ
スト膜が得られる高粘度レジスト塗布装置及び塗布方法
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するために提案された高粘度レジスト塗布装置であ
り、ウェハのレジスト塗布面にレジスト液を回転塗布す
る装置であって、ウェハを吸着保持するチャック部と、
チャック部を回転軸周りに回転させる回転駆動部と、レ
ジストノズルにレジスト液を供給するレジスト供給部を
備え、前記レジスト供給部に、同一エアーシリンダで伸
縮駆動する送液用ベローズポンプと圧力調整用ベローズ
ポンプを備えることを特徴とする。この構成によると、
簡易な機構で、容器と送液用ポンプ間の配管内圧力変動
が無くなり、気泡の発生や混入を防止することができ、
高品質なレジスト膜が得られる。

【００１０】また、本発明の高粘度レジスト塗布装置
は、前記レジスト供給部において、レジスト液を収納す
る容器に脱泡機構を備えたことを特徴とする。この構成
によると、予め、レジスト液中に溶け込んだ気泡を十分
に除去することができるので、さらに高品質なレジスト
膜が得られる。

【００１１】また、本発明の高粘度レジスト塗布方法
は、ウェハのレジスト塗布面に高粘度レジスト液を回転
塗布する方法であって、レジスト液を供給する際には、
送液用ベローズポンプと圧力調整用ベローズポンプの吸
引・吐出動作を連動して、交互に行うことを特徴とす
る。この方法によると、レジスト液の吸引・吐出が瞬時
に行われるので、配管内圧力変動が無くなり、気泡の発
生や混入を抑制できる。

【００１２】また、本発明の高粘度レジスト塗布方法
は、ウェハのレジスト塗布面に高粘度レジストを回転塗
布する方法であって、容器内を一定時間、脱泡し、Ｎ２
ガス等の不活性ガスで置換した後に、レジスト塗布を行
うことを特徴とする。この方法によると、予め、レジス
ト液中に溶け込んだ気泡を十分に除去できるので、さら
に高品質のレジスト膜が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の高粘度レジスト塗布装置
の第１の実施の形態について、図を参照して説明する。
図１は、本発明の高粘度レジスト塗布装置１０１の概略
構成を示す断面図である。レジスト供給部１４以外の構
成は、前述した従来例と同様であるので、同一部分には
同一符号を付して、説明は省略する。レジスト供給部１
４は、レジスト液を収納する容器１５と、容器１５内に
Ｎ２ガスを導入するための開閉バルブ１６と、送液用ベ
ローズポンプ１７と、圧力調整用ベローズポンプ１８
と、２種類のベローズポンプに直結した駆動軸１９及び
エアーシリンダ２０と、フィルタ１１と開閉バルブ１２
とサックバルブ１３で構成される。

【００１４】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の特徴であ
るレジスト供給部における送液用と圧力調整用の２種類
のベローズポンプ１７、１８の動作を説明した断面図で
ある。ベローズポンプ１７、１８内部には、蛇腹形状を
したベローズ部１７ａ、１８ａと逆止弁１７ｂ、１７
ｃ、１８ｂ、１８ｃがあり、ベローズ部１７ａ、１８ａ
の伸縮により、レジスト液が吸入・吐出される構造にな
っている。なお、フィルタ１１と開閉バルブ１２とサッ
クバルブ１３は、前述した従来例１と同様であるので、
図示は省略する。

【００１５】先ず、容器１５からレジスト液を送液用ベ
ローズポンプ１７内に吸入する動作について、図２
（ａ）を用いて説明する。レジスト液の収納された容器
１５に直結した開閉バルブ１６が閉じた状態にて、工場
配管から高圧エアーがエアーシリンダ２０に供給され
て、駆動軸１９が上方向に移動し、圧力調整用ベローズ
ポンプ１８のベローズ部１８ａが縮み、予め充填してあ
ったレジスト液が、逆止弁１８ｃを通って容器１５へ排
出される。同時に送液用ベローズポンプ１７のベローズ
部１７ａが伸び、逆止弁１７ｂを通って、レジスト液が
収納された容器１５から送液用ベローズポンプ１７内に
所定量のレジスト液が吸入される。このとき、圧力調整
用ベローズポンプ１８から排出されたレジスト液と同量
のレジスト液が送液用ベローズポンプ１７内に供給され
ることになるので、容器１５と送液用ベローズポンプ１
７間の配管内の圧力変動が無くなり、気泡の発生や混入
が防止される。

【００１６】次に、送液用ベローズポンプ１７内から、
レジスト液がレジストノズル６に供給される動作につい
て、図２（ｂ）を用いて説明する。開閉バルブ１６が開
いて、Ｎ２ガスが容器１５内に導入されると同時に、工
場配管からの高圧エアーによりエアーシリンダ２０の駆
動軸１９が、逆方向である下方向に移動する。送液用ベ
ローズポンプ１７のベローズ部１７ａが縮み、送液用ベ
ローズポンプ１７内のレジスト液が逆止弁１７ｃを通っ
て吐出される。同時に、圧力調整用ベローズポンプ１８
のベローズ部１８ａが伸び、容器１５から圧力調整用ベ
ローズポンプ１８内にレジスト液が吸引される。送液用
ベローズポンプ１７から吐出したレジスト液は、フィル
タ１１、開閉バルブ１２、サックバルブ１３を通ってレ
ジストノズル６より、ウェハ２上へ滴下される。レジス
トノズル６よりウェハ２上にレジスト液が滴下した後
は、開閉バルブ１２が閉じるとともにサックバルブ１３
が動作して、レジストノズル６からの液ダレが防止され
る。このようにして、送液用ベローズポンプ１７の吸引
動作と連動して、圧力調整用ベローズポンプ１８の吐出
動作が行われ、送液用ベローズポンプ１７に吸入される
レジスト液の同量分が、圧力調整用ベローズポンプ１８
から容器１５に瞬時に戻ることにより、容器１５と送液
用ベローズポンプ１７間の配管内の圧力変動が無くな
り、気泡の発生や混入を防止できる。

【００１７】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図３は、本発明の第２の実施の形態を示す高粘度レ
ジスト塗布装置２０１の概略構成を示す断面図である。
第１の実施の形態との差異は、容器１５に脱泡機構を備
えたことである。

【００１８】動作は、レジストと溶剤を混合して所定の
粘度に調合されたレジスト液を、容器１５に充填した
後、開閉バルブ２１を開き、減圧ポンプ２２で容器１５
内を減圧にして、レジスト液に含まれている気泡を除去
する。一定時間、作動してレジスト液から気泡を除去し
た後、開閉バルブ２１を閉じて減圧ポンプ２２を停止す
る。次いで、開閉バルブ１６を開いてＮ２ガス等の不活
性ガスを導入して、容器１５内を常圧に戻す。このと
き、再び気泡がレジスト液中に取り込まれないように、
Ｎ２ガスの導入スピードは極力ゆっくり行う。次いで、
実施例１と同様にして、容器１５から送液用ベローズポ
ンプ１７を介して、レジスト液をレジストノズル６に供
給し、高速回転するウェハ２上に滴下、乾燥して所望の
膜厚のレジスト膜を得る。

【００１９】以上説明したように、本発明では低コスト
で効率良く、高粘度レジスト液の気泡の発生、混入を防
止することができ、ピンホール、塗布ムラ、膜厚変動の
少ない高品質のレジスト膜が得られる。また、種々の粘
度のレジスト液を使用する場合には、ベローズポンプの
ストロークが変わるので、ベローズポンプの断面積や配
管の径を大きくすることにより、ストロークを一定に保
ち、インデックスの低下を抑制することができる。ま
た、本発明ではレジスト液の塗布について説明したが、
ベローズポンプにより高粘度の薬液を吸入・吐出するも
のであれば、同様の効果が得られる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の高粘度レジスト塗布装置及び塗
布方法によれば、レジスト供給部において、同一のエア
ーシリンダにて駆動する送液用と圧力調整用の２種類の
ベローズポンプを設けたので、容器と送液用ベローズポ
ンプ間の配管内が負圧にならない。したがって、気泡の
ないレジスト液をウェハ上に供給することができ、その
結果、欠陥や塗布ムラの少ない良好なレジスト膜を得る
ことができる。また、予めレジスト液を十分に脱泡する
機構を備えれば、さらに高品質のレジスト膜を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す高粘度レジスト塗
布装置の断面図

【図２】（ａ）は本発明の第１の実施例における送液用
ベローズポンプ内にレジスト液を吸入する動作を示す
図、（ｂ）は送液用ベローズポンプからレジスト液を吐
出する動作を示す図

【図３】本発明の第２の実施例を示す高粘度レジスト塗
布装置の断面図

【図４】従来例を示すレジスト塗布装置の断面図

【符号の説明】

１、１０１、２０１ レジスト塗布装置 ２ ウェハ ３ チャック部 ４ 回転軸 ５ 回転機構部 ６ レジストノズル ７、１４ レジスト供給部 ８、１５ 容器 ９、１７ 送液用ベローズポンプ １０、２０ エアーシリンダ １１ フィルタ １２、１６、２１ 開閉バルブ １３ サックバルブ １８ 圧力調整用ベローズポンプ １９ 駆動軸 ２２ 減圧ポンプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェハのレジスト塗布面に高粘度レジスト
   液を回転塗布する装置であって、ウェハを吸着保持する
   チャック部と、チャック部を回転軸周りに回転させる回
   転駆動部と、レジストノズルにレジスト液を供給するレ
   ジスト供給部を備え、前記レジスト供給部に同一エアー
   シリンダで伸縮駆動する送液用ベローズポンプと圧力調
   整用ベローズポンプを備えることを特徴とする高粘度レ
   ジスト塗布装置。
2. 【請求項２】前記レジスト供給部において、レジスト液
   を収納する容器に脱泡機構を備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の高粘度レジスト塗布装置。
3. 【請求項３】ウェハのレジスト塗布面に高粘度レジスト
   液を回転塗布する方法であって、容器からレジスト液を
   供給する際には、送液用ベローズポンプと圧力調整用ベ
   ローズポンプの吸引・吐出動作を連動して、交互に行う
   ことを特徴とする高粘度レジスト塗布方法。
4. 【請求項４】ウェハのレジスト塗布面に高粘度レジスト
   を回転塗布する方法であって、容器内を一定時間脱泡
   し、不活性ガスで置換した後に、レジスト塗布を行うこ
   とを特徴とする請求項３に記載の高粘度レジスト塗布方
   法。