JP2510249Y2 - 薬液温調装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、半導体や液晶ディスプレー素子などの製造
工程で使用されるスピン現像装置やスピンコータに温調
された薬液を供給する上で有用な薬液温調装置に関す
る。

［従来の技術と考案が解決しようとする課題］ 半導体や液晶ディスプレー素子などの製造において
は、基板上に微細な回路を形成する必要がある。液晶デ
ィスプレー素子の場合、微細な回路は、例えば、基板に
導電膜を形成し、スピンコータなどでレジストを均一に
塗布し、パターン露光、アルカリ現像液などの現像液に
よる現像、およびエッチング処理などを経て形成されて
いる。また現像液による現像とその停止は、例えば、パ
ターン露光後のレジストに、基板を回転させながら現像
液を滴下し、現像液をレジスト上に均一に盛り上げて、
所定時間現像した後、基板を高速回転させて現像液を除
去し、水などの反応停止液を付与して現像を停止してい
る。上記現像工程では、通常、現像時間が予め設定され
ている。これらの工程はクリーンルーム内で順次行なわ
れる。

このような工程を経て形成された回路の精度は、レジ
スト膜の均一性、現像液による現像速度に大きく影響さ
れる。またレジスト膜の均一性、現像液による現像速度
は、レジスト液の温度、現像液の温度に大きく左右され
る。従って、回路を精度よく形成するためには、レジス
ト液及び現像液の温度を制御する必要がある。

薬液の温度を調整する方法として、スピンコータや現
像装置を、恒温室内に配置し、周囲の環境温度を空調に
より制御することが知られている。しかしながら、この
方法では、空調により環境温度を制御するので、薬液温
度を変更する場合には、長時間を要する。

これらの点に鑑み、従来、スピンコータやスピン現像
装置には、現像液などの薬液の温度安定性が高く、薬液
温度の変更も比較的容易な薬液温調装置が接続されてい
る。

第５図は従来の薬液温調装置を示す概略斜視図である この装置は、温度を順次調整できる複数の温水の貯溜
槽（51）（54）（57）を有している。すなわち、第１の
貯溜槽（51）には、冷凍機により冷却可能な冷却水供給
パイプ（52）が接続されていると共に、ヒータ（53a）
が配設されている。この第１の貯溜槽（51）には、第２
の貯溜槽（54）に連通しているパイプ（55a）が循環ポ
ンプ（56a）を介して保持され、第２の貯溜槽（54）に
は、第３の貯溜槽（57）に連通しているパイプ（55b）
が循環ポンプ（56b）を介して保持されている。また第
２の貯溜槽（54）と第３の貯溜槽（57）には、温水など
が蒸発などで減少した場合に供給する液供給口（55c）
（55d）が配置されている。さらに、前記第２の貯溜槽
（54）にはヒータ（53b）が配設され、第３の貯溜槽（5
7）には薬液供給パイプ（58）が導かれている。このよ
うな構造の薬液温調装置では、第３の貯溜槽（57）によ
り薬液供給パイプ（58）の薬液温度を制御するため、第
１の貯溜槽（51）をヒータ（53a）で加温すると共に、
冷却水供給パイプ（52）からの冷却水により所定温度に
温度調整する。また第２の貯溜槽（54）をヒータ（53
b）で加温すると共に、前記第２の貯溜槽（54）の温水
を循環ポンプ（56a）で循環させることにより、第２の
貯溜槽（54）の温度を制御する。そして、第２の貯溜槽
（54）で温度調整された温水で、循環ポンプ（56b）に
より循環される第３の貯溜槽（57）の温度を制御する。
このように、第１及び第２の貯溜槽（51）（54）により
徐々に温度調整することにより、第３の貯溜槽（57）で
の急激な温度変化を回避できる。従って、適正温度に調
整された第３の貯溜槽（57）内の薬液供給パイプ（58）
を通じて熱交換することにより、現像装置に供給される
薬液の温度を精度よく制御できる。

しかしながら、この薬液温調装置は、並設された複数
の貯溜槽（51）（54）（57）と、冷却水を冷却するため
の冷凍機を必要とするので、維持管理が煩雑化するだけ
でなく、装置が大型化し、設置スペースが大きくなる。
特に膨大な維持費を必要とするクリーンルームを有効に
利用できなくなる。

従って、本考案の目的は、薬液の温度を精度よく制御
できると共に、小型化できる薬液温調装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案は、薬液供給ライン
の薬液温度を、貯溜槽内の液体により調整する装置であ
って、貯溜槽内に冷却液を供給する冷却液供給ライン
と、貯溜槽内の液体を流出させる液体流出ラインと、貯
溜槽内の液体を加熱する加熱手段と、貯溜槽内の液体を
攪拌する攪拌ポンプと、貯溜槽内を通じる薬液供給ライ
ンと、前記薬液温度を調整するため前記冷却液の供給量
および前記加熱手段による加熱量を制御する制御部とを
有することを特徴とする薬液温調装置を提供する。

［作用］ 上記構成の薬液温調装置では、貯溜槽内の液体を攪拌
ポンプにより攪拌することにより、貯溜槽内の液体の温
度分布を均一化できる。そして、貯溜槽内への冷却液の
供給量および加熱手段による貯溜槽内の液体の加熱量を
制御する制御部により、貯溜槽内の液体の温度を制御で
きると共に、薬液供給ラインを通じて熱交換でき、１つ
の貯溜槽で、薬液供給ラインの薬液温度を精度よく調整
できる。

［実施例］ 以下に、添付図面を参照しつつ本考案の実施例を説明
する。

第１図は本考案の一実施例である薬液温調装置を示す
断面図である。

薬液温調装置の貯溜槽（１）は、温水を貯溜する貯溜
槽本体（２）と、この貯溜槽本体（２）の開口部を閉塞
する蓋体（３）とで構成されている。貯溜槽（１）の外
面には、温水の温度の変動を抑制するため、断熱材
（４）が取付けられている。貯溜槽本体（２）には、電
磁弁（５）を有する冷却水供給ライン（６）を構成する
冷却水供給パイプ（6a）が接続されている。この冷却水
供給パイプ（6a）から供給される冷却水の温度は、所望
する薬液の温度に応じて設定できる。薬液が現像液であ
る場合、冷却水の温度は、通常15℃程度に設定できる。
また貯溜槽本体（２）には、貯溜槽（１）内の温水を加
熱するヒータ（７）が取付られている。さらに、貯溜槽
（１）内には温水の温度を検出する温度センサ（８）が
取付けられ、この温度センサ（８）の検出温度に基づい
て、前記冷却水供給ライン（６）の電磁弁（５）の開
閉、ヒータ（７）による水の加熱を行なう。

また前記冷却水供給ライン（６）からの冷却水により
冷却された温水と、前記ヒータ（７）により加温された
温水とを循環して均一に攪拌するため、貯溜槽本体
（２）には、循環パイプ（９）が設けられ、この循環パ
イプ（９）には攪拌ポンプ（10）が接続されている。ま
た貯溜槽（１）の上部には過剰量の温水を流出させる流
出パイプ（11）が設けられている。

そして、前記貯溜槽本体（２）には、薬液供給ライン
（12）を構成する薬液供給パイプ（12a）が接続され、
この薬液供給パイプ（12a）は、貯溜槽本体（２）内を
通じて、スピンコータやスピン現像装置（図示せず）に
接続されている。貯溜槽本体（２）内の薬液供給パイプ
（12a）は、熱交換効率を高めるため、螺旋状となって
いる。なお、薬液供給パイプ（12a）には、薬液を供給
する手段、例えばポンプ又は窒素加圧圧送タンクなど
（図示せず）が接続されている。蓋体（３）の薬液供給
パイプ（12a）には、薬液供給ライン（12）で供給され
た薬液温度を検出するモニター用の温度センサ（13）が
設けられている。なお、符号（14）は、貯溜槽本体
（２）内の水位を検出するフロートスイッチである。

この薬液温調装置は、薬液の温度を制御するため、前
記冷却水の供給量および前記ヒータによる加熱量を制御
する制御部を有する。

第２図は薬液温調装置の制御部の電気的構成を示すブ
ロック図である。

この制御部は、前記貯溜槽本体（２）の温度センサ
（８）により検出された検出信号Ｖと、所望する薬液温
度に対応して設定回路（21）に設定された基準値Vfとを
比較する比較回路（22）と、電源（24）に接続されたス
イッチ回路（23）とを有している。比較回路（22）によ
る比較結果がVf＜Ｖである場合は、スイッチ回路（23）
により、電磁弁駆動回路（25）を介して電磁弁（５）を
作動させる。一方、比較回路（22）による比較結果がVf
＞Ｖである場合には、スイッチ回路（23）により、ヒー
タ駆動回路（26）を介して、ヒータ（７）により貯溜槽
本体（２）内の水を加熱する。Vf＝Ｖである場合は、電
磁弁駆動回路（25）による電磁弁（５）の作動およびヒ
ータ駆動回路（26）によるヒータ（７）の加熱を行なわ
ない。

このような薬液温調装置では、攪拌ポンプ（10）によ
り貯溜槽本体（２）内の温水を均一化しながら、温度セ
ンサ（８）の検出温度に基づいて、電磁弁（５）の開
閉、ヒータ（７）の作動を制御でき、貯溜槽（２）内の
温水の温度を一定に保つことができる。より詳細には、
前記比較回路（22）及びスイッチ回路（23）により、冷
却水供給用電磁弁（５）とヒータ（７）とを断続的にO
N、OFFさせ、前記冷却水の供給量および前記ヒータ
（７）の加熱量を制御するので、貯溜槽本体（２）内の
温水の温度を精度よく制御できる。従って、薬液供給パ
イプ（12a）の管壁で熱交換を行ない、薬液供給ライン
（12）で供給される薬液を一定の温度に保ちながら、ス
ピンコータやスピン現像装置に供給できる。また簡単な
構造であるため、装置を小形化できクリーンルームを有
効に利用できる。

なお、攪拌ポンプ（10）は、常時又は必要に応じて駆
動させてもよい。また、所定の温度範囲内で薬液温度を
制御する場合には、前記比較回路（22）にヒステリシス
をもたせればよい。さらに、温度センサ（13）の検出温
度に基づいて、電磁弁（５）の開閉、ヒータ（７）の作
動を制御することも可能である。

第３図は薬液温調装置の他の制御部の電気的構成を示
すブロック図である。

この制御部は、前記と同様に、貯溜槽本体（２）内の
温水の温度を検出する温度センサ（８）を有していると
共に、所望の薬液温度に対応する基準値Vfを格納するメ
モリ（31）を有している。温度センサ（８）により検出
された検出信号Ｖと、メモリ（31）の基準値Vfは比較回
路（22）で比較される。比較回路（22）の比較結果に基
づいて、前記第２図に示す例と同様に、スイッチ回路
（23）により、電磁弁駆動回路（25）又はヒータ駆動回
路（26）を介して、冷却水供給用電磁弁（５）の作動又
はヒータ（７）による加熱を行なう。

また前記温度センサ（８）により検出された検出信号
Ｖと、メモリ（31）に格納された基準値Vfは、演算回路
（32）にも入力される。この演算回路（32）は、Vf−Ｖ
＝△に対応する制御量、例えば、冷却水供給ライン
（６）からの冷却水の供給量k1△、およびヒータ（７）
の通電時間k2△などを算出し、前記電磁弁駆動回路（2
5）、ヒータ駆動回路（26）に出力する。

このような制御部を有する薬液温調装置では、前記第
２図に示す制御部の効果に加えて、前記演算回路（32）
により算出された制御量に基づいて、より安定した温度
調整ができる。

なお、冷却水供給ライン（６）の冷却水の温度が変動
する場合には、冷却水供給ライン（６）の冷却水の温度
を検出する温度センサを設け、この温度センサの検出信
号と、貯溜槽本体（２）の温度センサの検出信号Ｖと、
前記基準値Vfとに基づいて、前記演算回路（32）で制御
量を算出してもよい。

貯溜槽は、温水に限らず、液体、例えばオイルなどの
熱媒を貯溜していてもよい。

薬液供給パイプ（12a）は、貯溜槽内で直線状に通じ
ていてもよいが、熱交換効率を高めるため、また収納容
積を最小にするため、螺旋状又はひだ折り状の中空パイ
プ部を有するのが好ましい。

本考案の薬液温調装置は、前記のように構造が簡単で
小型化できる。従って、本考案は、基板上に薬液供給ラ
インが延出する上記薬液温調装置を内蔵すると共に、前
記基板を回転する回転手段を有するスピン処理装置に好
適に使用される。このようなスピン処理装置では、薬液
供給ラインが回転手段により回転可能な被塗布材上に延
出しているので、温度の変動を抑制して、基板に薬液を
滴下できる。また回転手段により基板を回転させること
により、均一な薬液膜を形成したり、薬液を除去でき
る。

第４図は、スピン処理装置を示す概略図である。な
お、前記第１図に示す装置と同一の要素には同一符号を
付す。

スピン処理装置は、前記薬液温調装置（41）と、被塗
布材である基板（42）を回転する回転手段としてのスピ
ンドル（43）とを有している。前記薬液温調装置（41）
からは薬液供給ライン（12）の薬液供給パイプ（12a）
が前記基板（42）上に延出している。また薬液供給ライ
ン（12）には、薬液タンク（45）からの薬液流量を調整
するポンプ（44）が取付けられている。なお、図中、符
号（46）はスピンドル（43）を回転駆動するモータ、符
号（47）は過剰な薬液を受ける受部材、符号（48）は受
部材（47）の廃液を貯溜する廃液タンクである。

従って、ポンプ（44）により薬液タンク（45）より薬
液温調装置（41）に供給した薬液を、この薬液温調装置
（41）で温調でき、基板（42）上に滴下できる。この場
合、薬液としてレジスト液を使用する場合には、基板
（42）上にレジスト液を滴下した後、スピンドル（43）
により基板（42）を回転させることにより、均一な膜厚
のレジスト膜を形成できる。また薬液として、現像液を
使用する場合には、パターン露光後に現像液を滴下し現
像した後、スピンドル（43）により基板（42）を高速回
転させることにより、現像液を除去できる。また現像液
を除去した後、水などで現像液を洗い落すことにより、
現像を停止できる。またレジストの場合には、温調によ
り、レジスト液の粘性が一定に保たれる。これらの場
合、薬液が温調されているので、レジスト膜の膜厚の変
動、現像速度の変動がなく、微細な回路を精度よく安定
に形成できる。

なお、スピンドル（43）による基板（42）の回転は、
基板（42）をスピンドル（43）の吸引機構により吸着さ
せて行なうことができる。

またスピン処理装置がスピン現像装置である場合に
は、水などの反応停止液を供給する供給部と、該供給部
に接続された反応停止液供給ラインを有していてもよ
い。また貯溜槽内に冷却水を流したままにして、ヒータ
ー駆動回路（26）のON、OFFのみで温度調整をしてもよ
い。

本考案の好ましい態様は次の通りである。

（Ａ）貯溜槽が断熱材で被覆されている薬液温調装置。

（Ｂ）少なくとも、貯溜槽内の液体の温度を検出する温
度検出手段で検出された検出値と、薬液温度の基準値と
を比較する比較手段と、比較手段の比較結果に基づい
て、冷却液供給ラインへの冷却水の供給、または加熱手
段による加熱を切換えるスイッチ回路とを有する薬液温
調装置。

（Ｃ）さらに、温度検出手段で検出された検出値と、薬
液温度の基準値とに基づいて、冷却液供給ラインへの冷
却水の供給量及び加熱手段による加熱量を算出する演算
手段を有する薬液温調装置。

本明細書は、（Ｄ）基板上に薬液供給ラインが延出す
る上記薬液温調装置を内蔵すると共に、前記基板を回転
する回転手段とを有するスピン処理装置をも開示する。

［考案の効果］ 以上のように、本考案の薬液温調装置によれば、構造
が簡単であり小型化でき、しかも、薬液の温度を精度よ
く制御できる。またクリーンルームを有効に利用できる
と共に、維持管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である薬液温調装置を示す断
面図、 第２図は薬液温調装置の制御部の電気的構成を示すブロ
ック図、 第３図は薬液温調装置の他の制御部の電気的構成を示す
ブロック図、 第４図はスピン処理装置を示す概略斜視図、 第５図は従来の薬液温調装置を示す概略図である。 （１）……貯溜槽、（４）……断熱材、（６）……冷却
水供給ライン、（４）……ヒータ、（８）……温度セン
サ、（10）……循環ポンプ、（12）……薬液供給ライ
ン、（41）……薬液温調装置

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】薬液供給ラインの薬液温度を、貯溜槽内の
   液体により調整する装置であって、貯溜槽内に冷却液を
   供給する冷却液供給ラインと、貯溜槽内の液体を流出さ
   せる液体流出ラインと、貯溜槽内の液体を加熱する加熱
   手段と、貯溜槽内の液体を攪拌する攪拌ポンプと、貯溜
   槽内を通じる薬液供給ラインと、前記薬液温度を調整す
   るため前記冷却液の供給量および前記加熱手段による加
   熱量を制御する制御部とを有することを特徴とする薬液
   温調装置。