JP2004214384A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】塗布液供給路または塗布液ノズルに超音波発振部を設け、塗布液ノズルから塗布液が吐出していないとき、例えば塗布液ノズルがノズルバスに待機しているときあるいは基板の上方位置にて吐出が行われる直前に、超音波発振部を発振させ塗布液を振動させる。また他の手法としては、例えば塗布液供給路に、多数の剪断部材を配列し、塗布液がここを通過するときに剪断により攪拌する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレジスト液を基板に塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハまたは液晶ディスプレイ用ガラス基板などにレジストパターンを形成するためには、基板表面にレジスト液を塗布した後、光、電子線あるいはイオン線などをレジスト膜に照射し、現像することにより得られる。レジスト液はレジスト樹脂を溶剤中に溶解したものであり、レジスト液タンクに貯蔵されている。レジスト膜の塗布方法としては、レジスト液タンク内のレジスト液をチューブ及び塗布液ノズルを介して、例えば回転している基板上に吐出し遠心力により塗布するスピンコーティング法が一般的である。
【0003】
レジストの一つの種類として、露光されると酸発生剤から酸が発生し、その後加熱されることによりこの酸が拡散して例えば現像液に対して溶解性に変わる化学増幅型のものがある。一方図13(a)及び(c)に示すようにレジストパターン11の側壁に凹凸部であるラフネス12が深さ方向及び長さ方向に発生することがあるが、この場合図13(b)に示すように下地膜13をエッチングしたときにエッチングより形成された凹部14の側壁に前記ラフネス12が転写されてラフネス15が形成されてしまう。
【0004】
このように下地膜にラフネス15が形成されると、例えば配線金属を埋め込む場合には配線金属の線幅が変化してしまうのでその抵抗値にばらつきが生じてしまい、半導体デバイスのパターンがより一層微細化されて配線金属の線幅が更に小さくなると、抵抗値のばらつきが半導体デバイスの特性に影響を及ぼすようになってくる。具体的にはMOSFETのしきい値電流やドレイン電流に揺らぎが生じ、その特性劣化は実行チャネル長が短くなるほど顕著である。このため今後レジストパターンのラフネスの発生を抑えることが必要であり、本発明者はラフネスの原因が、レジスト膜中におけるレジスト成分の不均一性、例えば酸発生剤及び主鎖がナノレベルで見たときに均一に分散していないことが要因である点に着目している。例えば酸発生剤が均一に分散していないと、露光後の加熱による酸の拡散が不均一になり、また主鎖が均一に分散していないと現像液が供給されたときにおいて現像成分に対する脱保護反応の進み方が不均一になり、結果として現像が均一に行われなくなってラフネスが発生すると考えられる。
【0005】
レジスト成分の均一性を高めるにはレジスト液を塗布する段階でレジスト成分が均一に分散していなければならず、そのための技術として例えば特許文献1には、レジスト液タンクの底部から循環ポンプでレジスト液を汲み上げ、再びレジスト液タンクの上部に戻すようにして攪拌することが記載されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平6−151294号公報:段落0014及び図1
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらレジスト液タンク内のレジスト液を循環させる方法では、仮にレジスト液タンク内の上部と下部との濃度差が大きい場合には、両者の濃度差を小さくするという点では有効かもしれないが、微視的な領域においてレジスト成分を均一に分散させるという作用はほとんどない。また通常レイアウトの都合上、レジスト液タンクは塗布液ノズルが配置される領域から離れた所に置かれており、基板の塗布処理のタイミングに応じて、レジスト液がレジスト液タンクと塗布液ノズルとの間のチューブ内を順次塗布液ノズル側(下流側)に移動していくが、このチューブ内でレジスト成分の分散の偏りが起こるおそれがある。
【0008】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、塗布膜成分が均一に分散した塗布膜を形成することにある。本発明の他の目的は、レジスト成分が均一に分散したレジスト膜を形成することができ、レジストパターンについてラフネス(凹凸部)の発生を抑えることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の塗布装置は、塗布膜成分と溶剤とを含む塗布液を塗布液供給路を介して塗布液ノズルから、基板保持部に保持された基板上に供給して塗布液の液膜を形成する装置において、
塗布液供給路または塗布液ノズルに設けられ、塗布液を振動させるための超音波発振部と、
塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときに前記超音波発振部を発振動作させる制御部と、を備えたことを特徴とする。塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときとは、例えば塗布液を供給するためのポンプの動作が停止しているときである。このように塗布液が静止状態のときに超音波を印加することにより、超音波による塗布液の攪拌が有効に行われ、塗布膜成分が溶剤中に均一に分布するようになる。塗布液が例えばレジスト液であれば、レジスト成分が均一に分布し、その結果露光、現像工程を経て得られたレジストパターンにおける側壁のラフネスを低減できる。
【0010】
超音波発振部は、1回の吐出による吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域に設けられることが好ましい。1回の吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域とは、塗布液ノズルから次に吐出される塗布液が詰まっている領域であり、この領域に位置する塗布液は、超音波により振動した後、次の吐出動作により基板上に供給されることになる。
【0011】
本発明は、例えば次のような態様とすることができる。
a.塗布液ノズルは基板上方と待機位置に設けられたノズルバスとの間で移動し、制御部は、塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに超音波発振部を発振動作させる。
b.塗布液ノズルは基板上に塗布液を供給する前にダミーディスペンスが行われ、制御部はダミーディスペンスの終了後に超音波発振部の発振指令を出力する。
c.基板は前処理ユニットにて前処理が行われた後、基板保持部に搬入され、制御部は、前処理ユニットから搬出されたことを示す信号に基づいて、超音波発振部を発振動作させる。
d.制御部は、塗布液ノズルが基板上方に位置しているときに超音波発振部を発振動作させる。
e.制御部は、基板が基板保持部に保持されたことを示す信号に基づいて、超音波発振部を発振動作させる。基板が基板保持部に保持されたことを示す信号とは、例えば基板保持部がバキュームチャックである場合には、基板が基板保持部に受け渡されたことを示す信号あるいはバキュームチャックによりチャック動作が行われたことを示す信号である。
【0012】
また本発明では、塗布液供給路または塗布液ノズルに更に塗布液攪拌部を設け、この塗布液攪拌部は、各々流路の径方向に伸び、流路の長さ方向に多数設けられる剪断部材からなり、互いに隣接する剪断部材は径方向の向きが異なるように構成してもよい。このように構成すれば、塗布液が流れるにつれて順次方向の変わる剪断が行われるので、より一層十分な攪拌が行われ、塗布膜成分が均一に分布するようになる。
【0013】
本発明の塗布方法は、塗布膜成分と溶剤とを含む塗布液を塗布液供給路を介して塗布液ノズルから、基板保持部に保持された基板上に供給して塗布液の液膜を形成する方法において、
塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときに、塗布液供給路または塗布液ノズルに存在する塗布液を超音波により振動させる工程と、
次いで塗布液ノズルから塗布液を基板上に吐出させる工程と、を含むことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の塗布装置をレジストを塗布する装置に適用した実施の形態について説明するが、塗布装置を説明する前に、当該塗布装置を組み込んだ塗布・現像装置の一例の構成について図1及び図2を参照しながら簡単に説明する。図中B1は基板であるウエハWが例えば13枚密閉収納されたカセットCを搬入出するためのカセット載置部であり、カセットCを複数個載置可能な載置部20aを備えたカセットステーション20と、このカセットステーション20から見て前方の壁面に設けられる開閉部21と、開閉部21を介してカセットCからウエハWを取り出すための受け渡し手段A1とが設けられている。
【0015】
カセット載置部B1の奥側には筐体22にて周囲を囲まれる処理部B2が接続されており、この処理部B2には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットU1,U2,U3と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハWの受け渡しを行う主搬送手段A2,A3とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットU1,U2,U3及び主搬送手段A2、A3はカセット載置部B1側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハWは処理部B1内を一端側の棚ユニットU1から他端側の棚ユニットU3まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段A2、A3は、カセット載置部B1から見て前後方向に配置される棚ユニットU1,U2,U3側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットU4,U5側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁23により囲まれる空間内に置かれている。また図中24、25は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。
【0016】
液処理ユニットU4,U5は、例えば図2に示すように塗布液(レジスト液)や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部26の上に、本発明の実施の形態である塗布装置3、現像ユニットDEV及び反射防止膜形成ユニットBARC等を複数段例えば5段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットU1,U2,U3は、液処理ユニットU4,U5にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば10段に積層した構成とされており、その組み合わせは塗布膜形成装置3にて表面に塗布液が塗られたウエハWを減圧雰囲気下で乾燥し、当該塗布液中に含まれる溶剤を蒸発させるための減圧乾燥装置、ウエハWを加熱(ベーク)する加熱ユニット、ウエハWを冷却する冷却ユニット等が含まれる。
【0017】
処理部B2における棚ユニットU3の奥側には、例えば第1の搬送室27及び第2の搬送室28からなるインターフェイス部B3を介して露光部B4が接続されている。インターフェイス部B3の内部には処理部B2と露光部B4との間でウエハWの受け渡しを行うための2つの受け渡し手段A4、A5の他、棚ユニットU6及びバッファカセットC0が設けられている。
【0018】
この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハWの収納されたカセットCが載置台20に載置されると、開閉部21と共にカセットCの蓋体が外されて受け渡し手段A1によりウエハWが取り出される。そしてウエハWは棚ユニットU1の一段をなす受け渡しユニット(図示せず)を介して主搬送手段A2へと受け渡され、棚ユニットU1〜U3内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後塗布膜形成装置3にてレジスト液が塗布される。次いでウエハWは棚ユニットU1〜U3の一の棚をなす加熱ユニットで加熱(ベーク処理)され、更に冷却された後棚ユニットU3の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部B3へと搬入される。このインターフェイス部B3においてウエハWは例えば受け渡し手段A4→棚ユニットU6→受け渡し手段A5という経路で露光部B4へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハWは逆の経路で主搬送手段A2まで搬送され、現像ユニットDEVにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハWは載置台20上の元のカセットCへと戻される。
【0019】
次に上記の塗布装置3について説明する。図3及び図4は夫々塗布装置の断面図及び平面図である。塗布装置3は、基板であるウエハWをほぼ水平に吸着保持するように構成されると共に駆動部30により回転自在、昇降自在な基板保持部であるバキュームチャック31と、このバキュームチャック31により保持されるウエハWを囲むように設けられたカップ32と、前記ウエハWの裏面側の周縁部に近接してリング状に配置された断面山型の余剰塗布液ガイド体33と、を備えている。前記ガイド体33の内方側には、バキュームチャック31の軸部31aを囲むようにプレート34が設けられると共に、ガイド体33の外側は下方側に屈曲して、カップ32の側面との間に吸引路35を形成するように隙間を介して垂直壁部36を形成している。吸引路35の下流側は気液分離部37が設けられ、ここで分離された排液及び空気は夫々排液路38及び排気路39を介して、排出されるようになっている。なおこの他図示しないが、主搬送手段A2(A3)からウエハWをバキュームチャック31に受け渡すときあるいはその逆の受け渡しをするときにウエハWを下面側から支持する昇降ピンが設けられる。
【0020】
また図4に示すようにカップ32の外側にはX方向に伸びるXガイド41に沿ってガイドされるようにノズル搬送機構42が設けられている。ノズル搬送機構42は、図5に示すようにノズル保持部43を備えており、このノズル保持部43をY方向及びZ方向に移動できるように構成されている。
【0021】
更にXガイド41の端部に対応する位置には、塗布液ノズル5を待機させるための待機部であるノズルバス(ノズル置き場)6が配置されており、この例では複数例えば4個の塗布液ノズル5(5a〜5d)を待機させるための4個のノズルバス6(6a〜6d)が配置されている。
【0022】
塗布液ノズル5は、図6に示すように本体部51と、この本体部51の側部及び下部に夫々取り付けられた被保持部52及びノズルチップ53と、を備えてなり、前記ノズル搬送機構42のノズル保持部43が、ノズルバス6(6a〜6d)上の塗布液ノズル5(5a〜5d)の中から使用するレジスト液に応じた一の塗布液ノズル5を選択してその被保持部52を例えば連結により保持し、ウエハWの上方へ搬送する。ノズルチップ53は本体部51に対して着脱自在に設けられ、ノズルチップ53内の流路53a及び本体部51内の流路51aが連通している。流路51aの上流側には塗布液供給路をなすフレキシブルな管路54が接続されている。管路54の外周には同心円状に二重管55が設けられており、そのうちの内管路55aには上流側から塗布液(レジスト液)を温調するための温調水が供給され、この温調水が先端部で折り返されて外管路55bを通って図示しない温調部に戻るように構成されている。管路54及び二重管55からなるチューブ56には、サックバックバルブSV、空気作動バルブAV、フィルタF及び例えばベローズポンプからなるポンプPが設けられており、管路54の上流側は塗布液タンクであるレジストタンク57内に挿入されている。
【0023】
塗布液ノズル5の本体部51内には、超音波発振部である例えばピエゾ素子(圧電素子)あるいは水晶振動子などの超音波振動子7が管路51aを取り囲むように設けられている。この超音波振動子7は駆動電源部71から電圧を印加されることにより振動動作するように構成され、その駆動電源部71は制御部8からの制御信号により制御されるように構成されている。制御部8は塗布液ノズル5に関するプログラムを備えており、このプログラムは、例えば図1に示した主搬送部A2(A3)がウエハWを塗布装置3のバキュームチャック31に受け渡したことを示す搬入信号が上位コンピュータから出力されたときに、この搬入信号をトリガーとして駆動電源部71に振動動作の開始指令を出力するステップと、開始指令が出力されてから所定時間経過後例えば5秒経過後に前記振動動作の停止指令を出力するステップと、その後塗布液ノズル5をノズルバス6からウエハWの中心部の上方に移動させるステップと、を含んでいる。また制御部は、塗布液供給路に設けられたサックバックバルブSV、空気作動バルブAV及びポンプPとノズル搬送機構42の駆動部42aを制御する機能を備えている。
【0024】
ノズルバス6は、図3及び図7(a)に示すようにノズル5におけるノズルチップ53が嵌合される孔部61及びノズル5から吐出された塗布液を受ける液受け室62、液受け室62内の塗布液を排出する排出口63などを備えている。液受け室62の外側には、当該液受け室62を囲こみかつ液受け室62とほぼ同じ深さの溝64が形成されており、この溝64内には塗布液ノズル5からの振動を吸収するための振動吸収材である例えばシリコン液が充填されている。この振動吸収材は超音波振動子7を発振させたときに塗布液ノズル5から伝播する振動を吸収してその振動が他の塗布装置COT、現像ユニットDEV及び露光部B4(図1、図2参照)などに伝播しないようにするためのものである。ノズルバス6における振動吸収構造としてはシリコン液を用いることに限らず、振動吸収材である振動吸収樹脂例えばシリコンラバーによりノズルバス6の周り例えば側周面及び底面を覆う構造であってもよいし、ノズルバス6自体を振動吸収性の良い材料例えばマグネシウム合金やマンガン合金などで構成するようにしてもよい。更にはまた図7(b)に示すように、ノズルバス6と当該ノズルバス6が固定される固定部材65との間に緩衝部材例えばバネ体66や空気バネなどを介在させる構成であってもよいし、以上述べた振動吸収構造の2種類以上を組み合わせてもよい。
【0025】
更に塗布液ノズル5またはノズル搬送機構42についても振動吸収構造を採用することが好ましく、例えばノズル保持部43の中に横断面に沿って振動吸収材例えば樹脂などを介在してその下側からの振動を上側に伝播しないようにしてもよいし、あるいはXガイド41に沿って移動する、Z方向に延びる部材(図5参照)に振動吸収材を介在させてここから外部に振動が伝播するのを抑えるようにしてもよい。
【0026】
また塗布装置3は、図4に示すように、レジスト塗布の処理雰囲気を区画形成し、装置の外装部を構成する筐体81と、この筐体81に形成され、主搬送部A2(A3)の搬送アーム100が搬入、搬出するための搬送口82と、Xガイド41に沿って移動し、カップ32内を洗浄する洗浄ノズル83を含む洗浄部84と、を備えている。
【0027】
次に上述の実施の形態の作用について説明する。図1に示す塗布、現像装置におけるウエハWの流れについては既に述べているため、ここでは塗布装置3に関連する動作について説明する。図8はレジストの塗布及び前処理についての一般的なフローである。例えば反射防止膜が形成されたウエハWは図1の例えば棚ユニットU1などに設けられている冷却ユニットに搬入され、所定の温度に温調される(ステップS1)。一方塗布装置3においてはノズルバス6にて待機している塗布液ノズル5からダミーディスペンスが行われる(ステップS2)。レジスト液の供給を停止すると、塗布液ノズル5や塗布液供給路内にレジスト液が残存するが、レジスト液は長時間放置されると乾燥したり変質したりするので、例えばウエハWのロットの切り替わり時には次のロットの先頭のウエハWに対してレジスト液を供給する前に例えばノズルバス6内にて10秒〜30秒程度のダミーディスペンスを行う。またレジスト液の種類によっては1枚のウエハWにレジスト液の供給が行われる度毎に数秒のダミーディスペンスを行う場合もあり、図8のフローはこの場合を示している。そしてダミーディスペンスは排出する液の蒸気がウエハWに悪影響を与えるおそれがあるので、ウエハWを塗布装置3内に搬入する前に行うことが好ましいとされている。
【0028】
塗布液ノズル5からダミーディスペンスが行われている間に冷却ユニットでの温調処理が終了し、ウエハWは主搬送部A2(A3)の搬送アーム100により冷却ユニットから搬出され(ステップS3)、塗布装置3のバキュームチャック31に受け渡される(ステップS4)。その後ノズル搬送機構42により塗布液ノズル5がノズルバス6からウエハWの中心部上方に搬送され(ステップS5)、塗布液ノズル5から塗布液であるレジスト液が吐出されてウエハW上に供給される。
【0029】
ここで本発明実施の形態では、レジスト液をウエハW上に塗布する直前に超音波振動子7を発振させるようにしており、そのタイミングとしては図8に示すように例えば方法1〜4までの4通りがあり、この例では方法1を採用している。その場合のシーケンスは図9に示す通りであり、制御部8内のプログラムにより処理が実行される。即ち制御部8は、主搬送部A2(A3)の搬送アーム100が塗布装置3のバキュームチャック31にウエハWを受け渡したか否かを判断し(ステップS11)、受け渡した旨の信号が例えば上位コンピュータから送信されると、塗布液ノズル5をノズルバス7に置いたまま、超音波振動子7の駆動電源部71に振動指令を送って超音波振動子7を例えば15kHzで5秒間発振動作させ、塗布液ノズル5内及びその近傍のレジスト液を振動させる。(ステップS12)これにより次に吐出されるレジスト液が攪拌され、レジスト成分の均一な分散が行われる。なお搬送アーム100がバキュームチャック31にウエハWを受け渡したことを示す信号の有無を判断する代わりに、バキュームチャック31がウエハWのチャック動作(吸引動作)を行ったか否かを判断するようにし、チャック動作信号をトリガとして超音波振動子7を発振させるようにしてもよい。超音波の周波数は上記の値に限られるものではなく、キャビテーションが発生しないで攪拌できる値であればよい。
【0030】
しかる後、ノズル搬送機構42により塗布液ノズル5をバキュームチャック31に保持されたウエハWの中心部上方に移動させ(ステップS13)、ポンプPによりレジスト液を送り出すと共に空気作動バルブAV及びサックバックバルブSVを開いて塗布液ノズル5から例えばおよそ1mlのレジスト液を突出してウエハWの中心部に供給する。このときウエハWは例えば停止しており、レジスト液が供給された後、高速で回転しその遠心力によりレジスト液が広がってレジスト液の液膜が形成される(ステップS14)。
【0031】
上述の実施の形態によれば、塗布液であるレジスト液を塗布液ノズル5から吐出する直前に、塗布液ノズル5に設けられた超音波振動子7を発振させて当該レジスト液を振動させるようにしているため、レジスト液が静止している状態で超音波が伝播し、レジスト液に対して有効な攪拌が均一に行われる。このため主鎖や酸発生剤などのレジスト成分が微細レベル例えばナノレベルでの凝集や不均一分布が起こっていたとしても、その不均一分布が緩和あるいは解消され、レジスト成分が均一に分布するようになる。そして超音波により攪拌されたレジスト液がその後直ぐにウエハW上に塗布されるので、ウエハWに形成されたレジスト膜中のレジスト成分は均一に分散している。従って露光後にウエハWに対して行われる現像工程において現像成分に対する脱保護反応の進み方が均一になるし、また例えば化学増幅型のレジスト膜を形成した場合には、露光後の加熱処理時において酸の拡散が均一に進み、この結果現像してレジストパターンを形成したときにレジスト膜のラフネス(凹凸部)の発生が抑えられる。
【0032】
今後半導体デバイスのパターンがより一層微細化されて配線金属の線幅が更に小さくなると、例えば設計通りの配線抵抗を得るためには、配線金属が埋め込まれるべき凹部の幅について配線の長さ方向あるいは上部から底部に至るまで均一であることが要求されることから、レジスト膜の凹部のラフネスが抑えることができれば、各凹部において設計通りの配線抵抗を得ることができ、その結果配線抵抗のばらつきが低減できて歩留まりの低下を抑えることができる。
【0033】
以上において、超音波振動子7を設ける部位は、塗布液ノズル5に設けることに限らず、塗布液ノズル5に接続された塗布液の供給路、例えばチューブ56の周囲に設けてもよい。図10はこのような例を示しており、図10(a)は供給路50を囲むように設けられたリング状の超音波振動子7を示す例、図10(b)は供給路50を囲むように設けられた複数例えば2個のリング状の超音波振動子7を示す例、図10(c)は供給路50を挟むむように互いに対向して設けられた板状の2個の超音波振動子7を示す例である。なお図10(c)のように板状の超音波振動子7を設ける場合、片方の超音波振動子7のみを設けるようにしてもよい。本発明においては、レジスト液が塗布液ノズル5から吐出する直前に当該レジスト液を振動させることが好ましく、そのため超音波振動子7を設ける位置は、1回の吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域に設けられることが好ましい。上述の例では超音波振動子7を塗布液ノズル7に設けない場合には、ノズルチップ53の先端の吐出口から1回の吐出量(例えば1ml)に相当するレジスト液が満たされている領域あるいはその領域を囲む位置に超音波振動子7の全部あるいは一部が設けられていることが好ましい。
【0034】
ここで図8のフローにおいて方法2及び方法3で超音波振動子7を発振させる例について夫々図11(a)及び(b)を参照しながら述べる。方法2においては、制御部8は塗布液ノズル5がウエハWの中心部上方に移動したか否かを判断し(ステップS21)、移動が完了すれば超音波振動子7の発振指令を出力し塗布液ノズル5内及びその近傍のレジスト液を振動させる(ステップS22)。その後ウエハW上に塗布液ノズル5からレジスト液を供給して既述のようにして液膜を形成する(ステップS23)。
【0035】
また方法3においては、図11(b)に示すようにウエハWが冷却ユニットから搬出されたか否かを判断し(ステップS31)、例えば上位コンピュータから搬出された旨の信号を受信した後、その信号をトリガーとしてノズルバス7内にて待機している塗布液ノズル内の超音波振動子7を発振させ(ステップS32)る。例えば超音波振動を起こしている間にウエハWは塗布装置3内に搬入され、その後、塗布液ノズル5をウエハW上に移動させ(ステップS33)、レジスト液の塗布処理を行う(ステップS34)。
【0036】
更に本発明においては、超音波を利用して塗布液を攪拌する領域の上流側あるいは下流側において、塗布液供給路または塗布液ノズル5に各々流路の径方向に伸びる剪断部材を流路の長さ方向に多数配列すると共に互いに隣接する剪断部材の径方向の向きが異なるように構成してもよい。図12はこのような実施の形態を示し、この例では、塗布液供給路91の一部に塗布液攪拌部92が設けられる。
【0037】
この塗布液攪拌部92は、例えば金属などの筒状体例えば円筒体90内において長さ方向に領域1と領域2とが交互に配列されている。領域1は例えばスクリュー羽根状に形成された剪断部材93(93a)が、例えば流路の直径のある向きを0度としたときに径方向の中心線Laが0度に向いている。また領域2は例えばスクリュー羽根状に形成された剪断部材93(93b)が、例えば前記0度に対して径方向の中心線Lbが90度に向いている。つまり剪断部材93a、93bが90度ずれた状態で交互に配列されている。そして剪断部材93(93a)及び剪断部材93(93b)は、例えばここを通過する時の塗布液の回転方向が同じになるようにスクリューの向きが設定されている。剪断部材93a、93bの間はスペースがあってもよいし、互いに接していてもよい。なお塗布液攪拌部92は、図12の例ではフレキシブルなチューブ56の間に介在されているが、塗布液ノズル5に連結した構成であってもよい。円筒体90の外周には、既述の温調水が通流する二重管に接続される二重管を配置することが好ましい。
【0038】
このような構成によれば、レジスト液が流れるにつれて順次方向の変わる剪断が行われるので、この例では2分割、4分割、8分割といった具合に剪断部材93の個数nに対して2n 分割されるので、nの数を適切な値に設定することにより攪拌が行われ、超音波の振動により均一になりやすい状態になっているので、超音波振動の印加時間を短縮でき、あるいはより一層の塗布膜成分の均一化が図られる。また剪断部材については90度づつずらすことに限定されるものではない。
【0039】
以上において本発明は、基板の回転により塗布液を塗布する装置に限られるものではなく、例えば塗布液ノズルを基板上に一筆書きの要領で移動させながら塗布液を塗布していく装置に対しても適用できる。更に本発明は、被処理基板に半導体ウエハ以外の基板、例えばLCD基板、フォトマスク用レチクル基板の塗布処理にも適用できる。
【0040】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、塗布液供給路または塗布液ノズルに超音波発振部を設けて塗布液を超音波振動させてから塗布液を基板上に吐出しているため、超音波による塗布液の攪拌が有効に行われ、塗布膜成分が溶剤中に均一に分布するようになる。そして塗布液が例えばレジスト液であれば、レジスト成分が均一に分布し、その結果露光、現像工程を経て得られたレジストパターンにおける側壁のラフネスを低減できる。また他の発明によれば、塗布液供給路または塗布液ノズルに剪断部材を配列しているため、十分な攪拌が行われ、塗布膜成分が均一に分布するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置の一例を示す平面図である。
【図2】本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布、現像装置の一例を示す斜視図である。
【図3】本発明の塗布装置の実施の形態を示す説明図である。
【図4】本発明の塗布装置の実施の形態を示す平面図である。
【図5】上記の減圧乾燥装置の減圧乾燥の工程を示すフローチャートである。
【図6】ノズル搬送機構を示す斜視図ある。
【図7】ノズルバスを示す斜視図である。
【図8】本発明の塗布装置の実施の形態の動作を示すフロー図である。
【図9】本発明の塗布装置の実施の形態の動作の一例を示すフロー図である。
【図10】超音波振動子の取り付けの態様を示す斜視図である。
【図11】本発明の塗布装置の実施の形態の動作の他の例を示すフロー図である。。
【図12】本発明の他の実施の形態にかかる塗布装置の要部を示す説明図である。
【図13】従来のレジスト塗布方法により形成されたレジストパターンにラフネスが存在することを示す説明図である。
【符号の説明】
W ウェハ
3 塗布装置
31 バキュームチャック
32 カップ
41 Xガイド
42 ノズル搬送機構
43 ノズル保持部
5 塗布液ノズル
51 本体部
53 ノズルチップ
51a、53a、54 管路
56 チューブ
6 ノズルバス
61 孔部
7 超音波振動子
8 制御部
9 塗布液攪拌部
93(93a、93b) 剪断部材
Claims (12)
- 塗布膜成分と溶剤とを含む塗布液を塗布液供給路を介して塗布液ノズルから、基板保持部に保持された基板上に供給して塗布液の液膜を形成する装置において、
塗布液供給路または塗布液ノズルに設けられ、塗布液を振動させるための超音波発振部と、
塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときに前記超音波発振部を発振動作させる制御部と、を備えたことを特徴とする塗布装置。 - 超音波発振部は、1回の吐出による吐出量に相当する先頭の塗布液が位置する領域に設けられることを特徴とする請求項1記載の塗布装置。
- 塗布液ノズルは基板上方と待機位置に設けられたノズルバスとの間で移動し、制御部は、塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに超音波発振部を発振動作させることを特徴とする請求項1または2記載の塗布装置。
- 塗布液ノズルは基板上に塗布液を供給する前にダミーディスペンスが行われ、制御部はダミーディスペンスの終了後に超音波発振部の発振指令を出力することを特徴とする請求項3記載の塗布装置。
- 基板は前処理ユニットにて前処理が行われた後、基板保持部に搬入され、制御部は、前処理ユニットから搬出されたことを示す信号に基づいて、超音波発振部を発振動作させることを特徴とする請求項3記載の塗布装置。
- 制御部は、塗布液ノズルが基板上方に位置しているときに超音波発振部を発振動作させることを特徴とする請求項1または2記載の塗布装置。
- 制御部は、基板が基板保持部に保持されたことを示す信号に基づいて、超音波発振部を発振動作させることを特徴とする請求項6記載の塗布装置。
- 塗布液供給路または塗布液ノズルに塗布液攪拌部を設け、
この塗布液攪拌部は、各々流路の径方向に伸び、流路の長さ方向に多数設けられる剪断部材からなり、互いに隣接する剪断部材は径方向の向きが異なることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の塗布装置。 - 塗布膜成分と溶剤とを含む塗布液を塗布液供給路を介して塗布液ノズルから、基板保持部に保持された基板上に供給して塗布液の液膜を形成する方法において、
塗布液ノズルから塗布液が吐出していないときに、塗布液供給路または塗布液ノズルに存在する塗布液を超音波により振動させる工程と、
次いで塗布液ノズルから塗布液を基板上に吐出させる工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。 - 塗布液を超音波により振動させる工程は、塗布液ノズルがノズルバスに位置しているときに行われ、塗布液ノズルは、超音波による振動が行われた後、ノズルバスから基板上方に移動することを特徴とする請求項9記載の塗布方法。
- 塗布液を超音波により振動させる工程は、ダミーディスペンスの後に行われることを特徴とする請求項10記載の塗布方法。
- 塗布液を超音波により振動させる工程は、塗布液ノズルが基板上方に位置しているときに行われることを特徴とする請求項9ないし11のいずれかに記載の塗布方法。
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