JP2962729B2 - レジスト塗布装置 - Google Patents

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、ベローズポンプを用いたレジスト塗布装置
に関する。

（従来の技術） この種のベローズポンプの一例として、半導体ウエハ
などのレジスト塗布装置に用いられるベローズポンプを
挙げることができる。

すなわち、半導体製造工程のうちのレジスト工程で
は、半導体ウエハにレジスト液を均一に塗布する必要が
あり、このため例えばスピン塗布が行われている。そし
て、このスピン塗布の際のレジスト液の半導体ウエは上
への滴下には、一般に定容量型ポンプが用いられてい
る。この理由は、レジストは非常に高価な材料であり、
消費量を少なくすることが望まれるが、必要量以下であ
ると塗布むら原因になりやすいので、吐出量が安定して
いる高精度の定容量型ポンプとして上記ベローズポンプ
が用いられている。

従来のベローズポンプは、３図に示すように吸入口３
及び吐出口４を具備したポンプヘッド１のフランジ２に
ベローズ５の一端を固定し、その他端をエアーシリンダ
６のロッド７に固定し、このロッド７を第３図の上下方
向に駆動することで、ベローズ５が密着状態と伸張状態
とに駆動されるように構成している。

そして、上記エアーシリンダ６におけるロッド７のス
トロークを調整するために、上記エアーシリンダ６の下
端にはストローク調整部10が配置されている。このスト
ローク調整部10は、第４図に示すように、エアーシリン
ダ６の下端に形成されたねじ部6aに螺合するナット部12
を有し、その内底面に突起状に形成されたストッパー14
を具備して構成されている。そして、上記エアーシリン
ダ６のロッド７がその最下点で上記ストッパー14に当接
することで、ロッド７のストロークが決定され、上記ス
トローク調整部10のエアーシリンダ６に対する上下位置
を調整することで、上記ストロークの調整が可能となっ
ている。

このようなベローズポンプでは、上記エアーシリンダ
６の駆動により、ロッド７を第３図の位置より下側に移
動させ、上記ストッパー14にロッド７の下端が当接する
まで上記移動を継続する際に、ベローズ５が伸張し、吸
入口３より逆止弁８を介してベローズ空間９内にレジス
トが吸引される。その後、エアーシリンダ６の駆動によ
りロッド７を上昇させると、上記ベローズ５が密着する
まで収縮し、この時ベローズ５内の作動空間９は圧縮さ
れるので、レジストは吐出口４を介して吐出されること
になる。

上記のようなベローズポンプでは、吐出の際にベロー
ズ５が密着するため、気泡がベローズ５に食い込んでい
てもこれを除去することができ、気泡の混入による吐出
量精度の悪化を防止することができる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来のベローズポンプの欠点としては、ロッ
ド７のストローク調整すなわち吐出量の調整が極めて困
難であるという問題があった。

すなわち、一般的にレジストポンプでは、レジスト塗
布工程ではレジストを吸引した状態で待機し、ウエハが
処理される時間になるとただちに吐出を開始できるよう
に設定されている。

ところで、上記構造のベローズポンプでは、吐出量を
調整するためにロッド７を最下点に設定する必要があ
り、すなわち、ポンプの吸引時にストローク調整を実行
する必要がある。そして、上述したように、上記ポンプ
ではエアーシリンダ６のロッド７がストッパー14に当接
した状態で待機していることとなっているので、この状
態でストッパー14の位置を調整する際には一端エアーを
切り、吐出側を開放した状態で吐出量を調整する必要が
あった。

しかし、上記作業は極めて煩雑であり、操作上不都合
となっていた。

また、上記構造のベローズポンプでは、吐出量の調整
に際して、ロッド７の吸引時の移動端位置を調整してい
るので、実際には作動空間でのレジスト吸引量を調整し
ていることになり、積極的にレジストの吐出量を調整し
ているのではなかった。したがって、構造的に吐出量が
ばらつく可能性もあった。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
の問題点を解決し、レジスト液の吐出量自体の調整が容
易であって、かつ、高精度な吐出を実行することができ
るレジスト塗布装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係るレジスト塗布装置は、 被塗布体を支持して回転するスピンチャックと、 前記スピンチャックに支持された前記被塗布体上レジ
スト液を吐出するレジストノズルと、 前記レジスト液の供給源と、 前記レジスト液供給源より前レジストノズルに定量ず
つ供給するベローズポンプと、 前記レジストノズルと前記ベローズポンプとの間に配
置され、レジスト液中の気泡を除去する手段と、 を有し、 前記ベローズポンプは、 中空筒状のポンプボディ内に配置された伸縮自在なベ
ローズと、 前記ベローズと接続され、前記ポンプボディ内壁とベ
ローズ外壁との間のポンプ作動室内に、前記供給源より
前記レジスト液を吸引するときには、ベローズの一端を
下死点側に移動して、該ベローズの伸縮部が密着状態と
なる下死点まで圧縮し、前記作動室内の前記レジスト液
を前記レジストノズルに供給するときにはベローズの一
端を上死点側に移動して伸張するように往復動する往復
動手段と、 この往復動手段の上死点位置を調整することで、供給
量を調整する供給量調整手段とを有することを特徴とす
る。

（作用） 本発明のレジスト塗布装置に用いられるベローズポン
プによれば、往復動手段によりベローズを圧縮した場合
の下死点は、ベローズのひだが相互に密着する位置で決
定され、ベローズが伸張する場合の上死点位置を吐出量
調整手段によって調整可能としている。そして、この種
のベローズポンプの待機状態は、レジスト液を吸引して
待機している場合が多くなっている。このようなベロー
ズポンプの待機状態にあっては、本発明のベローズポン
プでベローズが下死点位置にあるため、この際にはベロ
ーズの上死点位置の調整は、往復動手段の影響を受けず
に自由に実施することができる。したがって、吐出量の
調整作業が従来よりも簡易化される。

さらに、本発明の場合には、吐出量の調整にあたっ
て、吐出量を決定するためのベローズの上死点位置を調
整しているので、吐出量自体を直接的に調整でき、従来
のように吸引量を調整して吐出量調整とするものと比べ
れば、吐出量精度の向上を図ることができる。

さらに、ベローズポンプの下死点は、ベローズのひだ
が互いに密着することになるので、レジスト液の吸引時
にベローズのひだ間の気泡が、その密着時に取り除か
れ、レジスト液の供給時にレジストポンプより排出され
る。従って、ベローズのひだ間に気泡が停留することに
起因する、ベローズポンプからの吐出量の精度の悪化を
防止できる。この排出されたレジスト液中の気泡は、気
泡除去手段にてレジスト液中から取り除かれるので、レ
ジストノズルに気泡が供給されることがない。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウエハに対するレジスト塗布装
置に使用されるベローズポンプに適用した一実施例を、
図面を参照して具体的に説明する。

まず、レジスト塗布装置について簡単に説明する。

スピンチャック20は、たとえば真空吸着によって半導
体ウエハ21を載置固定し、これを回転できるものであ
り、このスピンチャック20は、モータ22の出力軸に固定
され、回転駆動されるようになっている。モータ22は、
加速性に優れた高性能モータで構成されている。

前記チャック20に支持されるウエハ21の上方には、ウ
エハ21のほぼ中心位置よりレジスト液を滴下するレジス
トノズル30が設けられ、このレジストノズル30はスキャ
ナー31によって自動自在となっている。たとえばロット
の切れ目等でノズル30からのディスペンスが所定時間実
行されない場合には、ノズル30先端でレジスト液が長時
間空気と接触されることにより固まってしまうことがあ
るので、ダミーディスペンスを実行する必要があり、こ
の場合にはノズル30をチャック10より外した位置まで退
避させる必要があるので、この種の移動を前記スキャナ
ー31によって実行するようになっている。

また、レジスト液塗布時にレジスト液が装置外部へ飛
散することを防止するために、処理容器としてのカップ
40がウエハ１の周囲に形成されている。なお、このカッ
プ40は、上下動可能であって、レジスト液塗布時には第
２図の位置まで上昇されて停止し、ウエハ１の搬入出時
には上記位置よりも下降するように構成されている。な
お、このカップ40の下面には、図示しないドレイン管及
び排気管が接続されている。

次に、このレジストノズル30へのレジスト液の供給系
について説明すると、レジスト液収容部32,ベローズポ
ンプ50,フィルター容器34及び前記ベローズポンプ50と
連動して開閉されるバルブV1,サックバックバルブV2等
が設けられている。なお、前記サックバックバルブV2
は、レジストノズル30からのレジスト液吐出後、レジス
トノズル30先端部で表面張力によって露出しているレジ
スト液をレジストノズル30内に引き戻すためのバルブで
あり、レジスト液の固化を防止するためのものである。

次に、本実施例装置の特徴的構成である前記ベローズ
ポンプ50について、第１図を参照して説明する。

前記ベローズポンプ50は、ポンプボディ52とエアーシ
リンダ70のボディ71とを連結して構成されている。

上記ポンプボティ52内には、ベローズ54が配置され、
上記ポンプボディ52の内壁とベローズ54の外壁との間の
空間がポンプ作動室56となっている。

このベローズポンプ50は、横置きで使用され、上記ポ
ンプボディ52の下側には逆止弁58を介して吸入口60が接
続され、これと対向するポンプボディ52の上側には吐出
口62が設けられている。

また、上記エアーシリンダボディ71内には、エアー駆
動によって第１図の左右方向に駆動されるピストン72が
摺動自在に配置されている。

上記ベローズ54の第１図の左端にはベローズコア64を
介して上記ピストン72に連結固定され、ピストン72の駆
動によってベローズ54を伸縮可能となっている。

次に、上記ベローズポンプ50での吐出量調整、すなわ
ちピストン72のストローク調整のための機構について説
明する。

上記ピストン72の第１図の右端には、ストップリング
74が固着され、また、上記ピストン72の上死点にて上記
ストップリング74と当接するためのアジャストねじ76
が、上記エアーシリンダボディ71の外側に形成されたね
じ部78に螺合して設けられ、第１図の左右方向でその位
置を可変としている。

次に、作用について説明する。

このベローズポンプ50にてレジストを吐出する場合に
は、まずエアーシリンダ70のエアー駆動によりピストン
72を第１図（Ａ）の状態より右側に移動し、ベローズ54
が密着状態となるまで圧縮する（第１図（Ｂ）参照）。
なお、このピストン72が後退し切った時には、上記ベロ
ーズ54が密着するように予め調整されている。このと
き、ベローズ54の外壁とポンプボディ52の内壁との間の
ポンプ作動室56の容量が増加するため、逆止弁58を介し
て吸入口60よりポンプ作動室56内にレジストが吸入され
る。

この後、エアーシリンダ70のエアー作動を切り換え、
ピストン72を第１図（Ｂ）の状態より左側に移動させ、
この結果ベローズ54が伸張すると共に、ポンプ作動室56
は縮められ、レジストは吐出口62を介して吐出されるこ
とになる。そして、ピストン72に固定されたストップリ
ング74がアジャストねじ76の端面に当接することで、１
回の動作で吐出されるべき所定量のレジストが吐出され
ることになる。

ここで、本実施例のベローズポンプ50では、上記のピ
ストン72の往復移動により、ポンプ作動室５内に下側か
ら吸入されたレジストは、そのポンプ作動室56を下側か
ら上側に移動し、ほぼ直線的に移動することになるので
複雑な流路とならず、ポンプ作動室56内のレジストの流
れが極めてスムーズになる。このように管路が単純であ
るため、圧力損失も少ないという効果もある。

また、ポンプ作動室56より吐出されるレジストは、レ
ジストの吸引時に予めベローズ54が密着することでベロ
ーズ54のひだ間の気泡が取り除かれ、上記の直線的なレ
ジストの吐出経路に沿って速やかに吐出されるので、ベ
ローズ54のひだ間に気泡が停留することに起因する吐出
量精度の悪化を防止することができる。なお、このよう
にしてベローズポンプ50より吐き出された気泡は、後段
のフィルタ容器34にてレジスト吐出経路より除去される
ので、吐出ノズル30に気泡が送出されることはない。

次に、上記ベローズポンプ50での吐出量の調整動作に
ついて説明すると、本実施例のベローズポンプ50では、
ポンプ吸入時においてアジャストねじ76とストップリン
グ74とは離れているので、このような吸入状態（すなわ
ち、ベローズポンプ50の待機状態）ではアジャストねじ
76の調整は容易であり、ピストン72のストローク調整に
よる吐出量の調整を容易に実行することができる。

さらに、本実施例の場合には、吐出量の調整にあたっ
て、吐出量を決定するためのベローズ54の上死点位置を
調整しているので、吐出量自体を直接的に調整でき、従
来のように吸引量を調整して吐出量調整とするものと比
べれば、吐出量精度の向上を図ることができる。

また、本実施例のベローズポンプ50の場合には、ポン
プ作動室56はベローズ54の外径とポンプボディ52の内径
の空間で決定され、この寸法差（第１図図示のδであ
り、本実施例の場合はδ＝1mm）を少なくすることによ
り、ポンプ作動室56の空間容積を著しく小さくすること
ができる。第３図に示す従来の構造では、ベローズ５内
部にレジストを吸引するようになっているので、ベロー
ズ５自体を小さくしない限り内部容積は小さくならず、
ベローズ５を小さくしようとしても強度低下等の理由で
限界があった。したがって、本実施例ではベローズポン
プ50の小型化の点でも優れている。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。

また、吐出量調整手段としては、上記実施例のものに
限らず、ベローズの上死点位置を可変調整可能な種々の
変形実施かが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば吐出量自体の調
整を容易に行うことができ、しかも高精度の吐出動作を
実行することができるレジスト塗布装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係わるベローズポン
プの一実施例を説明するための概略説明図、 第２図は、上記ベローズポンプを半導体ウエハのレジス
ト塗布装置に適用した一構成例を説明するための概略説
明図、 第３図は、従来のベローズポンプを説明するための概略
説明図、 第４図は、第３図のベローズポンプにおける吐出量調整
のための機構の拡大断面図である。 50……ベローズポンプ、 52……ポンプボディ、 54……ベローズ、 56……ポンプ作動室、 72……ピストン、 74,76……吐出量調整手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 穴井 徳行 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 テ ル九州株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−32922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−32921（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−43209（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−19683（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−162280（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭32−6481（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被塗布体を支持して回転するスピンチャッ
   クと、 前記スピンチャックに支持された前記被塗布体上にレジ
   スト液を吐出するレジストノズルと、 前記レジスト液の供給源と、 前記レジスト液供給源より前レジストノズルにレジスト
   液を定量ずつ供給するベローズポンプと、 前記レジストノズルと前記ベローズポンプとの間に配置
   され、レジスト液中の気泡を除去する手段と、 を有し、 前記ベローズポンプは、 中空筒状のポンプボディ内に配置された伸縮自在なベロ
   ーズと、 前記ベローズと接続され、前記ポンプボディ内壁とベロ
   ーズ外壁との間のポンプ作動室内に、前記供給源より前
   記レジスト液を吸引するときには、ベローズの一端を下
   死点側に移動して、該ベローズのひだが密着状態となる
   下死点まで圧縮し、前記作動室内の前記レジスト液を前
   記レジストノズルに供給するときにはベローズの一端を
   上死点側に移動して伸張するように往復動する往復動手
   段と、 この往復動手段の上死点位置を調整することで、供給量
   を調整する供給量調整手段とを有することを特徴とする
   レジスト塗布装置。