JP2011238820A

JP2011238820A - 塗布装置

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Publication number: JP2011238820A
Application number: JP2010109919A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Isogawa; 健五十川; Masato Tanabe; 将人田辺; Norihito Fukugami; 典仁福上
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2011-11-24

Abstract

【課題】レジスト吐出時に、微小気泡を抑制させる塗布装置を提供する。
【解決手段】レジスト供給源３０から供給されたレジスト液をベローズポンプ１４で加圧することによりレジスト液中に含まれる微小気泡をレジスト液に溶解し、さらに、第１の圧力制御ポンプ２４により予め決められた圧力に加圧制御されるコータチャンバー２０内にコータ１８を収容し、この加圧雰囲気下で微小気泡を溶解させた状態を保ったままのレジスト液をコータ１８によりウェハＷに塗布する構成にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスク等の加工に使用されるレジスト液などの塗布液の塗布装置に関し、特に塗布液中の微小異物及び微小気泡を確実かつ効率的に除去し、欠陥の少ない塗膜を形成するのに好適な塗布装置に関する。

近年、半導体加工、特に大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化が進められており、その結果、フォトマスクの製造においても、上記微細化に伴い、より微細かつ正確なマスクパターンを描画できる技術が求められている。そのため、フォトマスクの加工においては、より高精度のマスクパターンを形成しなければならず、それにはフォトマスクブランク上に高精度のレジストパターンを形成することが必要になる。
また、基板上に塗布されたレジストに描画される回路パターンが微細化し、レジスト膜厚も薄膜化するに従い、レジストパターンの欠陥についても、より微細な欠陥が問題になってきている。

従来に比べて微細な回路パターンを転写するフォトマスクの製造において、このような微細な欠陥の問題は、レジストパターンを用いてマスクパターンを形成する際のみならず、フォトマスクを用いて転写した回路パターンの精度に影響を与えることになる。そのため、レジストパターンに問題となる欠陥が発生してしまった場合は何らかの方法で補修することになるが、レジストパターンが微細になるほどその補修には多大の労力とコストが必要となる。

塗布装置では、一般的に、被塗布部材に塗布される塗布液中の気泡を除去する必要がある。例えば、気泡が混入した状態の塗布液が被塗布部材に塗布されると、気泡の部分が塗布欠陥となって一様な膜を形成することができず、収率低下の大きな原因のひとつとなるため、脱泡処理を行うことが必要とされている。
また、微小気泡に対する脱泡方法としては、加圧を利用した脱泡方法や超音波を利用した脱泡方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−２０５２６３号公報

上記特許文献に示す脱泡方法においては、微小気泡を除去することが可能である。しかしながら、従来の脱泡方法では、塗布液が塗布コータの塗布ヘッドから被塗布部材に向けて吐出される時に、塗布液が加圧状態（例えば３０〜１００ｋＰａ）から常圧（大気圧）に戻されるため、気泡の発生が懸念され、その結果、一様な塗膜が形成できなくなるという問題が生じる。
そこで、本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、レジストなどの塗布液を被塗布部材に向けて吐出する時でも気泡の発生を抑制できる塗布装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、被塗布部材に塗布液を塗布するコータと、前記コータに塗布液を供給する塗布液供給源と、前記コータと前記塗布液供給源とを接続する塗布液供給路とを有する塗布装置であって、前記コータを収容するコータチャンバーと、前記コータチャンバー内を予め決められた圧力に加圧する第１の圧力制御ポンプと、
前記塗布液供給路に設けられ前記塗布液供給源から供給される塗布液中に含まれる微小気泡を加圧し微小気泡を構成する気体を塗布液中に溶解する第１の加圧ポンプとを備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の塗布装置において、前記第１の加圧ポンプはジャバラ型のべローズポンプであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の塗布装置において、前記コータチャンバーに該コータチャンバーに設けられた開閉可能な被塗布部材出し入れ口を通して連通され前記コータチャンバーを大気中に開放することなく被塗布部材の出し入れを可能にするロードロックチャンバーと、前記ロードロックチャンバー内を前記コータチャンバーと同一の圧力に加圧可能で、かつ大気圧に減圧可能な第２の圧力制御ポンプとを更に備えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３に何れか１項記載の塗布装置において、前記塗布液供給源は、塗布液貯溜タンクと、加圧条件下で塗布液中の気泡を除去する超音波脱泡手段と、前記塗布液貯溜タンクと前記超音波脱泡手段の塗布液流入側とを接続する第１の送給路と、前記超音波脱泡手段の塗布液流出側と前記第１の加圧ポンプとを接続する第２の送給路と、前記第１の送給路に設けられ前記塗布液貯溜タンクから塗布液を前記超音波脱泡手段に送給するとともに前記超音波脱泡手段に送給された塗布液を加圧する第１の送給ポンプと、前記第２の送給路に設けられ前記超音波脱泡手段からの塗布液中に含まれる微小気泡及び異物を除去するフィルターと、前記第２の送給路に設けられ前記超音波脱泡手段の塗布液流出側から前記フィルターへ塗布液を送給する第２の送給ポンプとを備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４記載の塗布装置において、前記フィルターの塗布液流出側に前記フィルターからの塗布液を前記塗布液貯溜タンクに戻す循環流路が設けられていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４または５記載の塗布装置において、前記フィルターは該フィルターで取り除かれた蓄積物を排出するベントバルブを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、塗布供給源から供給された塗布液を第１の加圧ポンプで加圧することにより塗布液中に含まれる微小気泡を塗布液に溶解し、さらに、第１の圧力制御ポンプにより予め決められた圧力に加圧制御されるコータチャンバー内にコータを収容し、この加圧雰囲気下で、第１の加圧ポンプで脱泡処理された塗布液を被塗布部材に吐出し、コータにより塗布液を塗布するようにしたので、塗布液中に含まれる気泡の制御が可能になる。これにより、塗布液吐出前に、塗布液中の気泡が加圧溶解され、加圧状態を保ったまま、塗布液が吐出されるため、気泡が析出されることなく塗布液を塗布することができる。

また、本発明によれば、塗布液の吐出前においては、塗布液を加圧溶解後、超音波処理を行うため、通常の超音波処理では脱泡しきれない微小な気泡をも脱泡することができる。そして、微小な異物が発生したり、気泡が除去しきれなかったりしても、フィルターで濾過するので、異物や気泡が除去されている状態で、塗布液を吐出することができる。

また、本発明によれば、フィルターからの塗布液を塗布液貯溜タンクに戻す循環流路が設けられているため、塗布液を吐出しないときでも、加圧超音波処理とフィルターによる濾過処理をしつつ、循環流路を通して塗布液を循環させて、通常の超音波処理では脱泡しきれない微小な気泡をも脱泡処理及び異物や気泡の除去処理を繰り返すことができる。こうすることにより、常時、欠陥の要因となる気泡が除去されている状態で、塗布液を吐出することができ、塗布液の節約が可能になる。

本発明の実施の形態１にかかる塗布装置の構成を示す模式図である。本発明の実施の形態１にかかる塗布装置のコータへの塗布液供給源の構成を示す模式図である。

（実施の形態１）
以下、本発明にかかる塗布装置の実施の形態について図１および図２を参照して説明する。
図１および図２に示す塗布装置１００は、被塗布部材であるウェハＷにレジストを塗布する場合に適用されたもので、中間バルブ１２、ジャバラ型のべローズポンプ１４（特許請求の範囲に記載した第１の加圧ポンプに相当する）、吐出バルブ１６、コータ１８、コータチャンバー２０、ロードロックチャンバー２２、第１及び第２の圧力制御ポンプ２４，２６、レジスト供給源３０（特許請求の範囲に記載した塗布液供給源に相当する）、レジスト供給源３０からレジスト液４０をコータ１８に供給する、テフロン（登録商標）製の配管からなるレジスト供給路２８（特許請求の範囲に記載した塗布液供給路に相当する）を備えている。

コータ１８は、被塗布部材であるウェハＷに塗布液であるレジストを塗布するもので、ウェハＷを水平に保持する回転可能な支持体１８０２と、レジスト塗布中のウェハを含めた支持体１８０２を囲い込むように設けられた円筒状のコーターカップ１８０４とから構成される。
このようなコータ１８は、密閉されたコータチャンバー２０内に収容されている。コータチャンバー２０内は第１の圧力制御ポンプ２４によって、予め決められた圧力に加圧される。加圧する際のコータチャンバー２０内の圧力は、例えば、３０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲が望ましい。ただし、３０ｋＰａを下回る場合はレジスト中に気泡が残留する。また、１００ｋＰａを超える場合は大気圧に戻した際に生じる液圧の変化によりレジスト中に気泡が再析出される。

また、コータチャンバー２０には、コータチャンバー２０に設けられた開閉可能なウェハ出し入れ口２００２（特許請求の範囲に記載した被塗布部材出し入れ口に相当する）を通して連通されるロードロックチャンバー２２が隣接して設けられている。このロードロックチャンバー２２は、コータチャンバー２０を大気中に開放することなく、ウェハＷを加圧雰囲気中でコータチャンバー２０に出し入れ可能にするものであり、このためにロードロックチャンバー２２には、ロードロックチャンバー２２内をコータチャンバー２０と同一の圧力に加圧制御し、かつ大気圧に減圧制御する第２の圧力制御ポンプ２６が接続されている。また、ロードロックチャンバー２２には、開閉可能なウェハ出し入れ口２２０２が設けられている。

べローズポンプ１４は、レジスト供給源３０から供給されるレジスト液４０中に含まれる微小気泡を加圧し、この微小気泡を構成する気体をレジスト液中に溶解するためのもので、レジスト供給路２８に設けられている。また、このべローズポンプ１４のレジスト液流入側のレジスト供給路２８は、開閉可能な中間バルブ１２を介してレジスト供給源３０に接続されている。さらに、べローズポンプ１４のレジスト液流出側に相当するレジスト供給路２８は、開閉可能な吐出バルブ１６を介した後、コータチャンバー２０内に挿通され、コータ１８の支持体１８０２上のウェハＷの上面に臨ませてある。

レジスト供給源３０は、レジスト液貯溜タンク３００２（特許請求の範囲に記載した塗布液貯溜タンクに相当する）と、加圧条件下でレジスト液４０中の気泡を除去する超音波脱泡手段３００４と、レジスト液貯溜タンク３００２と超音波脱泡手段３００４のレジスト液流入側とを接続する、テフロン製の配管からなる第１の送給路３０１０と、超音波脱泡手段３００４のレジスト液流出側とべローズポンプ１４とを接続する、テフロン製の配管からなる第２の送給路３０１６と、第１の送給路３０１０に設けられ、レジスト液貯溜タンク３００２からレジスト液を超音波脱泡手段３００４に送給するとともに超音波脱泡手段３００４に送給されたレジスト液を加圧する第１の送給ポンプ３００６と、第２の送給路３０１６に設けられ、超音波脱泡手段３００４からのレジスト液中に含まれる微小気泡及び異物を除去するフィルター３００７と、第２の送給路３０１６に設けられ、超音波脱泡手段３００４のレジスト液流出側からフィルター３００７へレジスト液を送給する第２の送給ポンプ３００８とを備えている。

超音波脱泡手段３００４と第１の送給ポンプ３００６との間を接続する第１の送給路３０１０には、開閉可能な第１の遮断バルブ３０１２が設けられている。また、超音波脱泡手段３００４には、超音波脱泡手段３００４の内部を大気へ開放するベントバルブ３０１４が設けられている。さらに、超音波脱泡手段３００４と第２の送給ポンプ３００８との間を接続する第２の送給路３０１６には、開閉可能な第２の遮断バルブ３０１８が設けられている。また、フィルター３００７には、フィルター３００７で取り除かれた蓄積物を排出するベントバルブ３０２０が設けられている。
また、フィルター３００７のレジスト液流出側とレジスト貯溜タンク３００２との間は、フィルター３００７からのレジスト液をレジスト貯溜タンク３００２に戻す、テフロン製の配管からなる循環流路３０２２により接続され、この循環流路３０２２には、開閉可能な循環バルブ３０２４が設けられている。

次に、本実施の形態１にかかる塗布装置１００の動作について説明する。
まず、コータ１８の支持体１８０２上に設置されたウェハＷにレジスト供給源３０から供給されるレジストを吐出する前に、レジスト液４０中に含まれる微小気泡を除去するために、ベローズポンプ１４にレジストを送給する。この時、中間バルブ１２を開にし、吐出バルブ１６を閉にし、図２に示す第２の送給ポンプ３００８を作動させる。これにより、ベローズポンプ１４に十分にレジスト液がたまったならば、中間バルブ１２を閉にして、ベローズポンプ１４を作動させ、レジスト液内の微小気泡を加圧し、この微小気泡をレジスト液中に溶解させる。

レジスト液中の微小気泡が加圧溶解された後、そのレジスト液をウェハＷ上に吐出するために、ベローズポンプ１４を作動させながら、吐出バルブ１６を開にし、レジスト液をウェハＷ上に滴下する。そして、コータ１８の支持体１８０２を回転することによりレジスト液をウェハＷ上に均一に塗布する。この時、コータチャンバー２０内は、第１の圧力制御ポンプ２４により、常時加圧雰囲気下におかれる。
ウェハＷへのレジストのコーティング後は、コータチャンバー２０のウェハ出し入れ口２００２を開き、ロードロックチャンバー２２に設けられている図示省略の搬送手段により、レジストのコーティング後のウェハＷをロードロックチャンバー２２まで搬送する。そして、コータチャンバー２０のウェハ出し入れ口２００２を閉じた後、第２の圧力制御ポンプ２６を動作させてロードロックチャンバー２２内を加圧雰囲気から常圧に戻す。この時、ロードロックチャンバー２２内は、減圧されるので、ウェハＷ上のレジスト膜は乾燥される。

次に、図２に示すレジスト供給源３０の動作について説明する。ここで、図２に示す第１の送給路３０１０、第２の送給路３０１６、循環流路３０２２を構成する配管の全てがレジスト液で満たされている状態であるとする。
かかる状態において、まず、超音波脱泡手段３００４にレジスト液を導入するために、第１の遮断バルブ３０１２及びベントバルブ３０１４を開き、第２の遮断バルブ３０１８を閉にして、第１の送給ポンプ３００６を作動させる。
次いで、超音波脱泡手段３００４に導入したレジスト液に対し、加圧超音波脱泡処理を行う。この場合、超音波脱泡手段３００４内を加圧するために、ベントバルブ３０１４を閉にしてから、第１の送給ポンプ３００６を作動させる。加圧後、レジスト液中の微小な気泡はレジスト液に溶解されるので、超音波脱泡手段３００４を作動させる。

超音波脱泡手段３００４内を加圧する際の圧力は、３０〜１００ｋＰａの範囲が望ましい。気泡の析出と溶解の境界が２０〜３０ｋＰａであり、１００ｋＰａ以上になると、圧力を戻した際に液圧が急激に低下し、気泡が再析出するおそれがある。
これに対し、第１の送給路３０１０、第２の送給路３０１６、循環流路３０２２を構成するテフロン製の配管は、使用温度・呼び径（外径・内径）にもよるが、耐圧が、９８０ｋＰａ〜２２５０ｋＰａ程度なので、超音波脱泡手段３００４内の加圧には、十分に耐えられる。

しかる後、超音波脱泡手段３００４で加圧超音波脱泡処理を行ったレジスト液に対し、フィルター３００７で濾過処理を行う。そのために、フィルター３００７までレジスト液を送給する。この場合、第１の送給ポンプ３００６を停止し、第１の遮断バルブ３０１２を閉じ、ベントバルブ３０１４を開にした後、第２の遮断バルブ３０１８を開にして第２の送給ポンプ３００８を作動させる。この場合、プロセス後の欠陥は、ナノスケールで発生することが想定されるので、フィルター３００７の孔径は、０．０３μｍ以下が望ましい。

フィルター３００７での濾過処理の際、レジスト液をウェハＷ上に吐出しない場合は、レジスト液の循環処理を定期的に行う。この場合、中間バルブ１２を閉じ、循環バルブ３０２４を開にし、濾過処理後のレジスト液をレジスト液貯溜タンク３００２に戻す。
また、フィルター３００７に微小気泡などの欠陥が蓄積されてくるので、第２の送給ポンプ３００８の作動時に定期的にベントバルブ３０２０を開にすることにより、蓄積物をフィルター３００７外へ吐出する。

また、フィルター３００７での濾過処理の際、レジスト液をウェハＷ上に吐出する場合は、第２の遮断バルブ３０２０及び循環バルブ３０２４を閉にした後、第２の送給ポンプ３００８を作動させ、中間バルブ１２を開にする。その後、上述したベローズポンプ１４による微小気泡の加圧溶解処理及びウェハＷへのレジスト液の滴下処理を実行する。

このような本実施の形態によれば、レジスト供給源３０から供給されたレジスト液をベローズポンプ１４で加圧することによりレジスト液中に含まれる微小気泡をレジスト液に溶解し、さらに、第１の圧力制御ポンプ２４により予め決められた圧力に加圧制御されるコータチャンバー２０内にコータ１８を収容し、この加圧雰囲気下でベローズポンプ１４で脱泡処理されたレジスト液をウェハＷ上に滴下しコータ１８によりレジスト液を塗布する。これにより、レジスト液吐出前に、レジスト液中の気泡が加圧溶解され、加圧状態を保ったまま、レジスト液が吐出されるから、気泡が析出されることなくレジスト液を塗布でき、気泡のない均一な塗膜が形成できる。

また、本実施の形態によれば、レジスト液の吐出前においては、レジスト液を加圧溶解後、超音波処理を行うため、通常の超音波処理では脱泡しきれない微小な気泡をも脱泡することができる。そして、微小な異物が発生したり、気泡が除去しきれなかったりしても、フィルター３００７で濾過するので、異物や気泡が除去されている状態で、レジスト液を吐出することができ、より一層、気泡のない均一な塗膜が形成することができる。

また、本実施の形態によれば、フィルター３００７からのレジスト液をレジスト液貯溜タンク３００２に戻す循環流路３０２２が設けられているため、レジスト液を吐出しないときでも、加圧超音波処理とフィルターによる濾過処理をしつつ、循環流路３０２２を通して塗布液を循環させ、通常の超音波処理では脱泡しきれない微小な気泡をも脱泡処理及び異物や気泡の除去処理を繰り返すことができる。これにより、常時、欠陥が除去されている状態で、レジスト液を吐出することができ、レジスト液を節約できる効果が得られる。

１００……塗布装置、１２……中間バルブ、１４……ベローズポンプ、１６……吐出バルブ、１８……コータ、２０……コータチャンバー、２２……ロードロックチャンバー、２４……第１の圧力制御ポンプ、２６……第２の圧力制御ポンプ、２８……レジスト供給路、３０……レジスト供給源、４０……レジスト液、３００２……レジスト液貯溜タンク、３００４……超音波脱泡手段、３００６……第１の送給ポンプ、３００７……フィルター、３００８……第２の送給ポンプ、３０１０……第１の送給路、３０１６……第２の送給路、３０２０……ベントバルブ、３０２２……循環流路、Ｗ……ウェハ。

Claims

被塗布部材に塗布液を塗布するコータと、前記コータに塗布液を供給する塗布液供給源と、前記コータと前記塗布液供給源とを接続する塗布液供給路とを有する塗布装置であって、
前記コータを収容するコータチャンバーと、
前記コータチャンバー内を予め決められた圧力に加圧する第１の圧力制御ポンプと、
前記塗布液供給路に設けられ前記塗布液供給源から供給される塗布液中に含まれる微小気泡を加圧し微小気泡を構成する気体を塗布液中に溶解する第１の加圧ポンプとを備える、
ことを特徴とする塗布装置。
前記第１の加圧ポンプはジャバラ型のべローズポンプであることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記コータチャンバーに該コータチャンバーに設けられた開閉可能な被塗布部材出し入れ口を通して連通され前記コータチャンバーを大気中に開放することなく被塗布部材の出し入れを可能にするロードロックチャンバーと、前記ロードロックチャンバー内を前記コータチャンバーと同一の圧力に加圧可能で、かつ大気圧に減圧可能な第２の圧力制御ポンプとを更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置。
前記塗布液供給源は、塗布液貯溜タンクと、加圧条件下で塗布液中の気泡を除去する超音波脱泡手段と、前記塗布液貯溜タンクと前記超音波脱泡手段の塗布液流入側とを接続する第１の送給路と、前記超音波脱泡手段の塗布液流出側と前記第１の加圧ポンプとを接続する第２の送給路と、前記第１の送給路に設けられ前記塗布液貯溜タンクから塗布液を前記超音波脱泡手段に送給するとともに前記超音波脱泡手段に送給された塗布液を加圧する第１の送給ポンプと、前記第２の送給路に設けられ前記超音波脱泡手段からの塗布液中に含まれる微小気泡及び異物を除去するフィルターと、前記第２の送給路に設けられ前記超音波脱泡手段の塗布液流出側から前記フィルターへ塗布液を送給する第２の送給ポンプとを備えることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の塗布装置。
前記フィルターの塗布液流出側に前記フィルターからの塗布液を前記塗布液貯溜タンクに戻す流路が設けられていることを特徴とする請求項４記載の塗布装置。
前記フィルターは該フィルターで取り除かれた蓄積物を排出するベントバルブを備えていることを特徴とする請求項４または５記載の塗布装置。