JP2664733B2

JP2664733B2 - 塗布装置およびこれを用いた塗布方法

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Publication number: JP2664733B2
Application number: JP63169346A
Authority: JP
Inventors: 一夫佐藤; 巌東川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH0217968A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、塗布装置およびこれを用いた塗布方法に係
り、特に経時変化の大きい塗布液の変質を防ぐための塗
布装置およびこれを用いた塗布方法に関する。

〔従来の技術〕

スピンコーティング法などを用いて行われる塗布技術
は、フォトレジストの塗布のみならず、絶縁膜の形成な
どいろいろな分野で用いられるようになってきている。

例えば、スピンコータを用いたレジスト塗布装置にお
いては、第２図に一例を示すように、レジストは、レジ
ストを充填してなる供給容器１から、フィルタ２および
ポンプ３を有する供給管４を通り、該供給管４の先端に
設けられた弁５を介して、レジスト供給用のノズル６に
導かれ、このノズル６から、スピンナー（図示せず）の
スピンヘッド７に設置された基板８上に、所定量のレジ
ストを供給するように構成されている。

基板８上に、供給された所定量のレジストはスピンヘ
ッドの回転によって、基板表面に均一に塗布される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、スピンナーを用いてレジスト塗布を行う場
合、塗布厚（レジストの膜厚）はレジストの粘度とスピ
ンヘッドの回転数によって決まる。

このため、ノズル６から基板８上に供給されるレジス
トに固形物や気泡等が混入されていたりすると、これは
塗布むらとなって表れ、膜質低下の原因となっていた。

また、長期にわたっての使用においては、塗布溶液の
劣化により、固形物が生じ、ダストとなったり、粘性が
変化し、塗布膜厚が増大する等の問題があった。特に、
シリコーン樹脂系の塗布液等、経時的変化の生じ易い塗
布液を用いる場合には、このような問題は顕著である。

そこで、休止後、塗布を再開する際には、塗布に先立
ち、供給管中に滞留している塗布液を廃棄したり、場合
によっては、塗布液そのものを新規なものに交換するな
どの方法がとられている。

しかしながら、むだにしなければらない廃棄部分が多
く、大量な塗布液を必要とするという問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、塗布液
の変質を防止し、廃棄部分を低減することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）そこで本発明の塗布装置では、塗布液供給部から供給
管を介して塗布部に導き、塗布部において基板上に塗布
液を塗布するようにした塗布装置において、前記塗布液
を、前記塗布部の近傍に位置する分岐点からバイパス管
を経由して前記塗布液供給部に還流させる還流手段と、
前記分岐点よりも前記塗布部先端側の塗布液を分岐点に
戻して排出する排出手段とを具備したことを特徴とす
る。

望ましくは、前記排出手段は、前記塗布部先端から不
活性ガスを供給し、前記分岐点から前記塗布部先端まで
に残留する塗布液を前記不活性ガスとともに、分岐点に
接続された排出管に排出するように構成したことを特徴
とする。

また、本発明の塗布方法では、塗布液供給部と、前記
塗布液供給部に供給管を介して接続された塗布部と、前
記塗布部の近傍に位置する分岐点からバイパス管を経由
して、塗布液を、前記塗布液供給部に還流させる還流手
段と、前記分岐点よりも先端側の塗布液を分岐点に戻し
て排出する排出手段とを具備し、塗布待機時、前記塗布
液は、前記塗布部の近傍からバイパス管を経由して前記
塗布液供給部に間欠的に還流されるとともに、塗布に先
立ち、前記排出手段により、前記分岐点よりも塗布部先
端側の塗布液を分岐点に戻して排出したのち、前記塗布
液供給部から供給管を介して塗布部に導き、基板上に塗
布液を塗布するようにしたことを特徴とする。

（作用）上記構成によれば、還流手段を設け、連続的または間
欠的に供給管の塗布液を還流させることにより、供給管
内に塗布液が長時間にわたって滞留するのが防止され、
変質が抑制される。

また、塗布部の先端ではなく先端からやや離れた近傍
の点に分岐点を配置し、分岐点よりも先端側に残留する
塗布液を分岐点に戻して排出するようにしているため、
細く、微細な構造を必要とする塗布部すなわちノズル先
端の形状を簡単にすることができ、塗布工程を簡単に効
率良く行うことのできる構造を維持しつつ、変質した塗
布液を塗布することのないようにしている。

さらに、塗布部先端で空気に触れ、汚染された塗布液
は排出手段によって排出されるため、塗布液を高純度に
維持することができる。

また前記排出手段は、前記塗布部先端から不活性ガス
を供給し、前記分岐点から前記塗布部先端までに残留す
る塗布液を前記不活性ガスとともに、分岐点に接続され
た排出管に排出するように構成したことにより前記塗布
部と分岐点との間に残留する塗布液を、不活性ガスによ
って効率良く排出することができる。

また、塗布液は汚染されない良好な状態で分岐点より
も供給部側で間欠的に循環されるようにすることができ
る。さらに又、常時循環されると、粘度の高いレジスト
のようなものの場合、温度があがったりするという問題
があるが、間欠駆動を行うことにより、温度上昇も少な
く塗布液の変質が防止される。

さらに塗布に先立ち、前記排出手段により、前記分岐
点よりも塗布部先端側の塗布液を分岐点に戻して排出す
るため、塗布部で空気に触れた塗布液はすべて排出さ
れ、完全に汚染をなくすことが可能となる。

また、塗布液は、供給管内を通過する際、フィルタを
通り、固形物は除去されるため、固形物の増加は防止さ
れる。

さらに、塗布液の粘度が高い場合塗布液が供給管内を
通過する際に、発熱し、劣化し易くなるが、塗布液供給
部に、塗布液を常に適温に保持する温度制御手段を配設
することにより、塗布液の劣化は防止される。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細
に説明する。

この塗布装置は、第１図に示すごとく、供給管４の先
端に、切換え弁15を介してバイパス管20を配設し、塗布
しないときは、このバイパス管20を通って、塗布液は塗
布液供給容器１に還流させるようにしたものである。

また、供給管４の先端には、切換え弁15を介して排出
管16が配設され、劣化してしまった塗布液を排出すると
共に、切換え弁15の分岐点からノズル６にいたる管に残
留する塗布液を排出することができるようになってい
る。

また、ノズル６には窒素ガス等の不活性ガスを供給す
るガス供給系（図示せず）が着脱自在にとりつけられる
ようになっており、切換え弁15をノズル６から排出管16
に通じるように開いた状態で、このガス供給系から不活
性ガスを送ることにより、切換え弁15の分岐点からノズ
ル６にいたる管に残留する塗布液を排出することができ
る。

さらに、この切換え弁15は制御装置（図示せず）によ
って制御され、溶液塗布がなされない場合、すなわちノ
ズル６に溶液が供給されない状態が続くと、２分間に20
ccづつバイパス管に塗布液を送出するようになってい
る。すなわち、制御装置は、切換え弁15が供給管４から
ノズル６にいたる通路を閉じるタイミングを検出し、こ
のときから２分毎に、ポンプ３を動作させると共に、供
給管４からバイパス管20にいたる通路を開くように切換
え弁15を制御する。

また、この塗布液供給容器１は温度調節装置21を有し
常に一定温度に保持されるようになっている。

他は、前記第２図に示した従来例の塗布装置と同様で
あり、対応する箇所には同一符号を付したが、ポリエチ
レン瓶からなる供給容器１と、フィルタ２およびポンプ
３を有するテフロンチューブからなる供給管４と、該供
給管４の先端に設けられた切換え弁15を介して配設され
たレジスト供給用のノズル６と、溶液塗布を施すべき基
板としてのシリコンウェハ18を支承し回転するスピンヘ
ッド７を備えたスピンナー（図示せず）とを具備してい
る。

次に、この塗布装置を用い、シリコンウェハ表面にシ
リコーン溶液を塗布する方法について説明する。

このシリコーン溶液は、エタノール、ブタノールおよ
びブチルセロソルブからなる混合溶剤に、8wt％のポリ
シロキサンを溶解させた後、0.2μｍフィルタを用いて
ダストを除去したものとする。そして、供給容器１内部
においては、このシリコーン溶液は温度調節装置21によ
って、常時５℃に保持されている。

塗布のなされた直後、切換え弁15をノズル６から排出
管16に通じるように開いた状態で、このガス供給系から
不活性ガスを送り、切換え弁15の分岐点からノズル６に
いたる管に残留する塗布液を排出管16に排出した後、さ
らに１分間不活性ガスを流し管内を清浄化する。

そして、制御装置は、切換え弁15が供給管４からノズ
ル６にいたる通路を閉じるタイミングを検出すると、こ
のときから２分毎に、ポンプ３および切換え弁15を動作
させ、供給管４からバイパス管20にいたる通路を開く。
このようにして、２分間に20ccづつのシリコーン溶液
が、供給容器１から、供給管４に設けられたフィルタ２
を通り、バイパス管20を経て供給容器１に還流される。

そして、塗布動作が再開される際、塗布に先立ち、切
換え弁15を供給管４からノズル６にいたるように開き、
ノズル６からシリコーン溶液を約10cc廃棄した後、シリ
コンウェハ18への供給動作に入る。

ここでは、５インチのシリコンウェハ18表面に５〜10
ccのシリコーン溶液を供給した後、回転数4000rpmでス
ピンヘッド７を20秒間回転し、0.2μｍ膜厚となるよう
に塗布した。

このようにして、塗布のなされたシリコンウェハ18上
には、均一で極めて膜質の良好なシリコーン系被膜が形
成される。この被膜のダスト数を東京光学製のダスト検
査装置WM−２で測定した結果、５個以下であった。

このダスト数は、連続的に塗布を繰り返した場合にお
いても、２日間塗布を中断して還流動作のみを行った後
に塗布を行った場合においても、５インチシリコンウェ
ハ１枚当たり５個以下であった。

また、従来は塗布動作の再開に際し、供給間４内のシ
リコーン溶液を全て廃棄しなければならなかったのに対
し、この方法を用いることにより、切換え弁の分岐点か
ら先のシリコーン溶液のみを廃棄すればよいため、大幅
な材料の節減をはかることができる。

さらに、この装置では、供給容器内のシリコーン溶液
は温度調節装置21よって常時５℃に保持されているた
め、循環による発熱により液温が上昇しても、供給容器
１内に戻る常時５℃に降温され、劣化を生じることはな
い。

なお、実施例では、切換え弁15の分岐点からノズル６
にいたる管に残留する塗布液は、ガス供給系から不活性
ガスを送ることにより、排出管に排出されるようにした
が、ポンプ３を逆方向に動作させ、供給容器１側に戻す
ようにしても良い。

また、実施例では、供給容器に温度調節装置を配設
し、液温を一定に保つようにしたが、比較的低粘度の塗
布液を用いる場合は、必ずしも温度調節装置は必要でな
い。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明の塗布装置によれ
ば、前記塗布液を、前記塗布部の近傍からバイパス管を
経由して前記塗布液供給部に還流させる還流手段を具備
しているため、連続的または間欠的に供給管の塗布液を
還流させることができ、膜質の良好な塗布膜を得ること
ができる。

また、本発明の塗布方法では、塗布待機時において
も、塗布液が、塗布部の近傍からバイパス管を経由して
塗布液供給部に連続的または間欠的に還流されるように
しているため、塗布液の変質が抑制され、塗布液の廃棄
率を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の塗布装置を示す図、第２図
は、従来例の塗布装置を示す図である。１……供給容器、２……フィルタ、３……ポンプ、４…
…供給管、５……弁、６……ノズル、７……スピンヘッ
ド、８……基板、15……切換え弁、16……排出管、18…
…シリコンウェハ、20……バイパス管、21……温度調節
装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】塗布液供給部から供給管を介して塗布部に
導き、塗布部において基板上に塗布液を塗布するように
した塗布装置において、前記塗布液を、前記塗布部の近傍に位置する分岐点から
バイパス管を経由して前記塗布液供給部に還流させる還
流手段と、前記分岐点よりも前記塗布部先端側の塗布液を分岐点に
戻して排出する排出手段とを具備したことを特徴とする
塗布装置。
【請求項２】前記排出手段は、前記塗布部先端から不活
性ガスを供給し、前記分岐点から前記塗布部先端までに
残留する塗布液を前記不活性ガスとともに、分岐点に接
続された排出管に排出するように構成したことを特徴と
する請求項（１）記載の塗布装置。
【請求項３】塗布液供給部と、前記塗布液供給部に供給管を介して接続された塗布部
と、前記塗布部の近傍に位置する分岐点からバイパス管を経
由して、塗布液を、前記塗布液供給部に還流させる還流
手段と、前記分岐点よりも先端側の塗布液を分岐点に戻して排出
する排出手段とを具備し、塗布待機時、前記塗布液は、前記塗布部の近傍からバイ
パス管を経由して前記塗布液供給部に連続的または間欠
的に還流されるとともに、塗布に先立ち、前記排出手段により、前記分岐点よりも
塗布部先端側の塗布液を分岐点に戻して排出したのち、
前記塗布液供給部から供給管を介して塗布部に導き、基
板上に塗布液を塗布するようにしたことを特徴とする塗
布方法。