JP3333121B2 - 塗布装置 - Google Patents
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Description
被処理基板にレジスト液等の液剤を塗布する塗布装置に
関する。
おけるフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウ
エハ(以下、「ウエハ」という)の表面にレジスト膜を
形成するレジスト塗布処理と、レジスト塗布後のウエハ
に対し露光処理を挟んで現像処理が行われる。
エハ表面にレジスト液を均一に塗布するための方法とし
てスピンコーティング法などが多用されている。このス
ピンコーティング法によるレジスト塗布は、ウエハをス
ピンチャックにて真空吸着した状態で回転させ、その回
転中心の真上からウエハ表面にレジスト液を滴下・供給
し、遠心力によってウエハ中心からその周囲全域にレジ
スト液を広げる、ことによって行われる。この種のレジ
スト塗布装置では、スピンチャック(ウエハ)の回転数
によりレジスト膜厚の制御を行うことができる。即ち、
回転数を上げればそれだけ薄いレジスト膜が得られる。
(スピンチャック回転数)の限界から、形成し得るレジ
スト膜厚の最小値は自ずと制限されることになる。特に
大径ウエハを処理する場合、ウエハ面上でのレジスト液
の搬送力が不足勝ちとなり、薄いレジスト膜を形成する
ことが非常に難しくなる。
面での搬送に有利な高粘度のレジスト液を用いる方法が
採られている。レジスト液の粘度はこれに加えられるシ
ンナ等の溶剤との配合割合等により決定され、このよう
な粘度を特定したレジスト液をタンクごと持ち込んで実
用に供していた。これによってレジスト膜厚をより広い
範囲で可変制御することが可能となる。
無く、自然放置したままではタンク内の上下にレジスト
液とシンナが分離してしまう。このことからタンク内の
液剤を撹拌するための比較的大掛かりな装置が必要とな
り、装置の小形化に逆行する要因のひとつとなってい
る。
にレジスト液をタンクごと交換する必要があり、また、
レジスト膜厚の変更要求に供えるため粘度の異なる多種
のレジスト液のタンクを予め用意しておかねばならな
い。したがって、そのタンク群の保管管理が大変面倒な
ものとなっている。さらに、同じ粘度のレジスト液を用
いても、日々の環境条件等の違いにより必ずしも同じ膜
厚のレジスト膜が得られないことがある。このような場
合、粘度の僅かに異なるレジスト液に交換して対処する
ことが望まれるが、適当な粘度のレジスト液のタンクが
必ずしも用意されているとは限らないため、現実的な対
応策とはいいがたい。
ジスト塗布装置においては、レジスト膜厚を変更する度
に粘度の異なるレジスト液をタンクごと交換しなければ
ならない、レジスト膜厚の変更要求に供えるため粘度の
異なる多種のレジスト液のタンクを予め用意しておかな
ばならない、また、日々の環境条件等の違いによる微小
な膜厚変動に対して良好に対処することが困難である、
と言う問題があった。
もので、被処理基板に塗布するレジスト液等の液剤の粘
度変更が容易かつ自在な塗布装置の提供を目的としてい
る。また、本発明は、限られた液剤で基板表面に形成す
るレジスト膜等の膜厚制御が自在な塗布装置の提供を目
的としている。
を貯溜した多種のタンクの不要化によって、省スペース
化を図ることのできる塗布装置の提供を目的としてい
る。
処理液の種類を粘度とともに容易に変更することのでき
る塗布装置の提供を目的としている。
混ざり合わせた所望粘度の液剤を基板表面に供給でき、
目的とする厚さの均一な塗膜を形成することのできる塗
布装置の提供を目的としている。
流を効果的に防止することのできる塗布装置の提供を目
的としている。
ト膜厚要求値、レジスト液の種類変更後も、最初の被処
理基板から所要の液剤塗布を行うことのできる塗布装置
の提供を目的としている。
効率を高めることが可能な塗布装置の提供を目的として
いる。
に、本発明の塗布装置は、請求項1に記載されるよう
に、被処理基板を保持する基板保持部材と、処理液と溶
剤とを混合するための混合手段と、この混合手段によっ
て混合された液剤を前記基板保持部材に保持された被処
理基板の表面に吐出するための液剤吐出手段と、前記混
合手段に処理液及び溶剤を各々供給する処理液供給手段
及び溶剤供給手段と、前記溶剤供給手段に連通する溶剤
流路を開閉する弁体と前記処理液供給手段に連通する処
理液供給流路を開閉する弁体とを有する、前記混合手段
に設けられた混合バルブと、前記混合手段で混合された
混合液の流路を開閉する弁体を有する前記混合手段から
前記液剤供給手段までの間に介挿された吐出バルブと、
を有するバルブ群と、前記処理液供給手段及び溶剤供給
手段による供給動作の終了点を検出する検出手段と、前
記処理液供給手段及び溶剤供給手段による前記合流バル
ブへの供給動作を開始させると同時に前記合流バルブの
各弁体及び前記吐出バルブの弁体を開き、かつ前記検出
手段によって処理液または溶剤のいずれかの供給動作の
終了点が検出された時、前記処理液供給手段及び溶剤供
給手段による前記合流バルブへの供給動作を終了させる
と同時に前記合流バルブの各弁体及び前記吐出バルブの
弁体を閉じるように制御する制御手段とを具備すること
を特徴とする。
混合する混合手段を設けたことによって、被処理基板へ
のレジスト液等の塗布現場で所望粘度の液剤の製造が可
能となるので、処理液と溶剤とが互いに分離しやすい特
性を持つものであっても、良好に混ざり合った(粘度の
平均した)液剤を被処理基板の吐出することができ、目
的とする厚さの均一な塗膜が得られる。また、処理液供
給手段及び溶剤供給手段による混合手段への処理液及び
溶剤の供給のオン/オフと、その下流の液剤供給系統の
バルブ群の開閉を同期させることが可能となり、処理液
及び溶剤等の逆流を防止することができる。
載されるように、被処理基板を保持する基板保持部材
と、処理液と溶剤とを混合するための混合手段と、この
混合手段に処理液を供給する複数の処理液供給手段と、
前記混合手段によって混合された液剤を前記基板保持部
材に保持された被処理基板の表面に吐出するための液剤
吐出手段と、前記混合手段に溶剤を供給する溶剤供給手
段と、前記溶剤供給手段に連通する溶剤流路を開閉する
弁体と前記複数の処理液供給手段に連通する複数の処理
液供給流路を開閉する複数の弁体とを有する、前記混合
手段に設けられた混合バルブと、前記混合手段で混合さ
れた混合液の流路を開閉する弁体を有する前記混合手段
から前記液剤供給手段までの間に介挿された吐出バルブ
と、を有するバルブ群と、前記混合バルブの、前記複数
の処理液供給手段に連通する複数の処理液供給流路を開
閉する複数の弁体のうち、一つのものを除いて閉状態に
固定することにより、前記複数の処理液供給手段の中か
ら前記混合手段に接続する唯一の処理液供給手段を切り
換える切替手段と、前記混合手段に接続する唯一の処理
液供給手段及び前記溶剤供給手段による供給動作の終了
点を検出する検出手段と、前記混合手段に接続する唯一
の前記処理液供給手段及び溶剤供給手段による前記合流
バルブへの供給動作を開始させると同時に前記合流バル
ブの閉状態に固定されていない各弁体及び前記吐出バル
ブの弁体を開き、かつ前記検出手段によって処理液また
は溶剤のいずれかの供給動作の終了点が検出された時、
前記混合手段に接続する唯一の前記処理液供給手段及び
溶剤供給手段による前記合流バルブへの供給動作を終了
させると同時に前記合流バルブの閉状態に固定されてい
ない各弁体及び前記吐出バルブの弁体を閉じるように制
御する制御手段とを具備することを特徴とする。
ら混合手段に接続する唯一の処理液供給手段を切り換え
る切替手段を設けたことで、使用するレジスト液等の処
理液の種類を粘度とともに容易に変更することができ
る。
記載されるように、請求項1又は2に記載の塗布装置に
おいて、前記制御手段は、さらに、所望の処理液の粘度
に応じて、前記処理液供給手段及び前記溶剤供給手段に
よる単位時間あたりの処理液及び溶剤の供給量を個々に
制御することを特徴とする。
等の液剤を被処理基板への塗布直前に製造することがで
き、基板表面に形成する膜厚の変更要求に対して迅速な
対応が可能となり、また、粘度の異なるレジスト液を用
意しておく必要がなくなるので省スペース化を実現でき
る。さらに、日々の環境条件等の違いによる膜厚変動に
容易に対処することができる。
記載されるように、請求項1又は2に記載の塗布装置に
おいて、前記制御手段は、さらに、前記混合手段での処
理液と溶剤との混合率を制御し、前記制御手段によって
処理液と溶剤との混合率が変更された後、該変更前の残
留液を廃棄する残留液廃棄手段とを具備することを特徴
とする。
更された後、該変更前の残留液を廃棄する残留液廃棄手
段を設けたことで、粘度変更前の液剤が被処理基板に吐
出されることを防止でき、膜厚変更後の最初の被処理基
板から所要の膜厚が得られる。
記載されるように、請求項2に記載の塗布装置におい
て、前記切替手段によって前記処理液供給手段の切り換
えを行った後、該切り換え前の残留液を廃棄する残留液
廃棄手段を具備することを特徴とする。
手段の切り換えを行った後、該切り換え前の残留液を廃
棄する残留液廃棄手段を設けたことで、種類変更前の処
理液を含む液剤が被処理基板に吐出されることを防止で
き、処理液変更後の最初の被処理基板から所要の処理液
の塗布を行うことができる。
具体的には、流入された処理液及び溶剤を撹拌混合する
ための流路を管内配設された複数のじゃま板により形成
してなるミキサを含んで構成されたものである。このミ
キサはその径寸法が通常の配管程度の寸法で済むことか
ら非常に容量が少ないもので済む。したがって、粘度や
処理液種の変更時に廃棄しなければならない残留液量を
減らすことができ、処理液及び溶剤の使用効率を高める
ことが可能となる。
上流側端部より高い位置にあるように配設することが重
要である。すなわち、このミキサはその中に配設されて
いる多数のじゃま板がエアの抜けを妨害しエア溜りを発
生させる。このようなエア溜りはレジスト液と溶剤との
撹拌能力に悪影響を及ぼす要因となるので、ミキサを下
流側を高くして斜めに或いは垂直に立てて配置すること
でミキサ内に侵入したエアが浮力によって下流側に移動
し、排出され易くなり、エア溜りの発生を防止して一定
の撹拌能力を維持することが可能となる。
づいて説明する。
スト塗布装置が採用された半導体ウエハ(以下、「ウエ
ハ」という)の塗布現像処理システム1の全体構成の図
であって、図1は平面、図2は正面、図3は背面を夫々
示している。
板としてウエハWをウエハカセットCRで複数枚、例え
ば25枚単位で外部からシステムに搬入したり、あるい
はシステムから搬出したり、ウエハカセットCRに対し
てウエハWを搬入・搬出したりするためのカセットステ
ーション10と、塗布現像工程の中で1枚ずつウエハW
に所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位
置に多段配置してなる処理ステーション11と、この処
理ステーション11に隣接して設けられる露光装置(図
示せず)との間でウエハWを受け渡しするためのインタ
ーフェース部12とを一体に接続した構成を有してい
る。
に示すように、カセット載置台20上の位置決め突起2
0aの位置に、複数個例えば4個までのウエハカセット
CRが、夫々のウエハ出入口を処理ステーション11側
に向けてX方向(図1中の上下方向)一列に載置され、
このカセット配列方向(X方向)およびウエハカセッ卜
CR内に収納されたウエハのウエハ配列方向(Z方向;
垂直方向)に移動可能なウエハ搬送体21が各ウエハカ
セットCRに選択的にアクセスするようになっている。
回転自在に構成されており、後述するように処理ステー
ション11側の第3の処理ユニット群G3 の多段ユニッ
ト部に属するアライメントユニット(ALIM)および
イクステンションユニット(EXT)にもアクセスでき
るようになっている。
すように、ウエハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウエ
ハ搬送機構22が設けられ、その周りに全ての処理ユニ
ットが1組または複数の組に亙って多段に配置されてい
る。
に、筒状支持体49の内側に、ウエハ搬送装置46を上
下方向(Z方向)に昇降自在に装備している。筒状支持
体49はモータ(図示せず)の回転軸に接続されてお
り、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中
心としてウエハ搬送装置46と一体に回転し、それによ
りこのウエハ搬送装置46は、θ方向に回転自在となっ
ている。なお筒状支持体49は前記モータによって回転
される別の回転軸(図示せず)に接続するように構成し
てもよい。
後方向に移動自在な複数本の保持部材48を備え、これ
らの保持部材48によって各処理ユニット間でのウエハ
Wの受け渡しを実現している。
G1 、G2 、G3 、G4 、G5 が配置可能な構成であ
り、第1および第2の処理ユニット群G1 、G2 の多段
ユニットは、システム正面(図1において手前)側に配
置され、第3の処理ユニット群G3 の多段ユニットはカ
セットステーション10に隣接して配置され、第4の処
理ユニット群G4 の多段ユニットはインターフェース部
12に隣接して配置され、第5の処理ユニット群G5 の
多段ユニットは背面側に配置されることが可能である。
G1 では、カップCP内でウエハWをスピンチャックに
載せて所定の処理を行う2台のスピンナ型処理ユニッ
ト、例えばレジスト塗布ユニット(COT)および現像
ユニット(DEV)が下から順に2段に重ねられてい
る。第2の処理ユニット群G2 でも、2台のスピンナ型
処理ユニット、例えばレジスト塗布ユニット(COT)
および現像ユニット(DEV)が下から順に2段に重ね
られている。これらレジスト塗布ユニット(COT)
は、レジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上で
も面倒であることから、このように下段に配置するのが
好ましい。しかし、必要に応じて適宜上段に配置するこ
とももちろん可能である。
G3 では、ウエハWを載置台SPに載せて所定の処理を
行うオーブン型の処理ユニット、例えば冷却処理を行う
クーリングユニット(COL)、レジストの定着性を高
めるためのいわゆる疏水化処理を行うアドヒージョンユ
ニット(AD)、位置合わせを行うアライメントユニッ
ト(ALIM)、イクステンションユニット(EX
T)、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニ
ット(PREBAKE)および露光処理後の加熱処理を
行うポストベーキングユニット(POBAKE)が、下
から順に例えば8段に重ねられている。第4の処理ユニ
ット群G4 でも、オーブン型の処理ユニット、例えばク
ーリングユニット(COL)、イクステンション・クー
リングユニット(EXTCOL)、イクステンションユ
ニット(EXT)、クーリングユニッ卜(COL)、プ
リベーキングユニット(PREBAKE)およびポスト
ベーキングユニット(POBAKE)が下から順に、例
えば8段に重ねられている。
ット(COL)、イクステンション・クーリングユニッ
ト(EXTCOL)を下段に配置し、処理温度の高いベ
ーキングユニット(PREBAKE)、ポストベーキン
グユニット(POBAKE)およびアドヒージョンユニ
ット(AD)を上段に配置することで、ユニット間の熱
的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ラ
ンダムな多段配置としてもよい。
(X方向)については、前記処理ステーション11と同
じ寸法を有するが、幅方向についてはより小さなサイズ
に設定されている。そしてこのインターフェース部12
の正面部には、可搬性のピックアップカセットCRと、
定置型のバッファカセットBRが2段に配置され、他方
背面部には周辺露光装置23が配設され、さらにまた中
央部にはウエハ搬送体24が設けられている。このウエ
ハ搬送体24は、X方向、Z方向に移動して両カセット
CR、BRおよび周辺露光装置23にアクセスするよう
になつている。前記ウエハ搬送体24は、θ方向にも回
転自在となるように構成されており、前記処理ステーシ
ョン11側の第4の処理ユニット群G4 の多段ユニット
に属するイクステンションユニット(EXT)や、さら
には隣接する露光装置側のウエハ受渡し台(図示せず)
にもアクセスできるようになっている。
述の如く主ウエハ搬送機構22の背面側にも破線で示し
た第5の処理ユニット群G5 の多段ユニットが配置でき
るようになっているが、この第5の処理ユニット群G5
の多段ユニットは、案内レール25に沿って主ウエハ搬
送機構22からみて、側方へシフトできるように構成さ
れている。従って、この第5の処理ユニット群G5 の多
段ユニットを図示の如く設けた場合でも、前記案内レー
ル25に沿ってスライドすることにより、空間部が確保
されるので、主ウエハ搬送機構22に対して背後からメ
ンテナンス作業が容易に行えるようになっている。なお
第5の処理ユニット群G5 の多段ユニッ卜は、そのよう
に案内レール25に沿った直線状のスライドシフトに限
らず、図1中の一点鎖線の往復回動矢印で示したよう
に、システム外方へと回動シフトさせるように構成して
も、主ウエハ搬送機構22に対するメンテナンス作業の
スペース確保が容易である。
ニット(COT)について説明する。図4および図5
は、レジスト塗布ユニット(COT)の全体構成を示す
略断面図および略平面図である。
央部には環状のカップCΡが配設され、カップCΡの内
側にはスピンチャック52が配置されている。スピンチ
ャック52は真空吸着によって半導体ウエハWを固定保
持した状態で駆動モータ54によって回転駆動される。
駆動モータ54は、ユニット底板50に設けられた開口
50aに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウ
ムからなるキャップ状のフランジ部材58を介してたと
えばエアシリンダからなる昇降駆動手段60および昇降
ガイド手段62と結合されている。
するためのレジストノズル86は、レジストノズルスキ
ャンアーム92の先端部にノズル保持体100を介して
着脱可能に取り付けられている。このレジストノズルス
キャンアーム92は、ユニット底板50の上に一方向
(Y方向)に敷設されたガイドレール94上で水平移動
可能な垂直支持部材96の上端部に取り付けられてお
り、図示しないY方向駆動機構によって垂直支持部材9
6と一体にY方向に移動するようになっている。
は、レジストノズル待機部90でレジストノズル86を
選択的に取り付けるためにY方向と直角なΧ方向にも移
動可能であり、図示しないΧ方向駆動機構によってΧ方
向にも移動するようになっている。さらに、レジストノ
ズル待機部90でレジストノズル86の吐出口が溶媒雰
囲気室の口90aに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒さ
れることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化
しないようになっている。また、複数本のレジストノズ
ル86,86,…が設けられ、レジスト液の種類・粘度
に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになって
いる。
2の先端部(ノズル保持体100)には、ウエハ表面へ
のレジスト液の供給に先立ってウエハ表面にレジスト液
の溶剤例えばシンナを供給するシンナノズル101が取
り付けられている。
トノズルスキャンアーム92を支持する垂直支持部材8
6だけでなく、リンスノズルスキャンアーム120を支
持しY方向に移動可能な垂直支持部材122も設けられ
ている。このリンスノズルスキャンアーム120の先端
部にはサイドリンス用のリンスノズル124が取り付け
られている。Y方向駆動機構(図示せず)によってリン
スノズルスキャンアーム120およびリンスノズル12
4はカップCPの側方に設定されたリンスノズル待機位
置(実線の位置)とスピンチャック52に設置されてい
る半導体ウエハWの周辺部の真上に設定されたリンス液
吐出位置(点線の位置)との間で並進または直線移動す
るようになっている。
8を介してレジスト塗布ユニット(COT)の下方室内
に配設されたレジスト/シンナ混合装置70に接続され
ている。
ついて説明する。図6に示すように、レジスト/シンナ
混合装置70は、レジスト液を貯溜したレジストタンク
71と、溶剤として例えばシンナを貯溜したシンナタン
ク72と、レジストタンク71内のレジスト液を吸上げ
合流バルブ75に導入するレジスト用ベローズポンプ7
3と、シンナタンク72内のシンナを吸上げ合流バルブ
75に導入する溶剤用ベローズポンプ74と、レジスト
液及びシンナの流路を同時に開閉して両者を合流させる
合流バルブ75と、合流バルブ75を通過したレジスト
液とシンナとを撹拌混合するスタティックミキサ76
と、スタティックミキサ76とレジストノズル86とを
接続するレジスト供給管88に介挿されたバルブ77と
を備えている。以上の各部は耐腐食性に優れた例えばテ
フロンチューブ等の配管を通じて互いに接続されてい
る。
2は本塗布現像処理システム1の外部に設置され、シス
テム内外に通じる配管78a、78bを介してレジスト
液用ベローズポンプ73及び溶剤用ベローズポンプ74
に接続されている。
ーズポンプ73、74は、じゃばら形をした伸縮自在の
たわみ管102の伸縮運動によってタンク71、72か
らレジスト液、溶剤を吸上げ、吐出する。即ち、図7
(a)に示すように、たわみ管102の伸張工程におい
ては、ポンプの吸上げ口103を開閉する球体104が
吸上げ口103を開く方向に引き寄せられ、同時にポン
プの吐出口105を開閉する球体106が吐出口105
を閉じる方向に引き寄せられることで、ポンプ内にたわ
み管102の伸縮ストロークに応じた量のレジスト液、
溶剤が吸上げられる。また、たわみ管102の圧縮工程
においては、図7(b)に示すように、逆に球体104
が吸上げ口103を閉じる方向に引き寄せられ、同時に
球体106が吐出口105を開く方向に引き寄せられる
ことで、ポンプ内のレジスト液、溶剤が吐出される。
って進退駆動され、シリンダ内のピストンの可動範囲を
リミッタ部材を用いて機械的に制限することによってレ
ジスト液、溶剤の供給量を個々に調整することが可能で
ある。また、各ベローズポンプ73、74の近傍には、
たわみ管102が圧縮工程(吐出工程)の終了点に到達
したことを検出して、その検出信号をコントローラに出
力するための発光素子108及び受光素子109からな
る光透過形センサが各々定位置に配置されている。
アシリンダ111、112による弁体113、114の
進退動作によってレジスト液の流路115及びシンナの
流路116を開閉するように構成される。この合流バル
ブ75の各エアシリンダ111、112は各弁体11
3、114が各ベローズポンプ73、74のオン(吐
出)/オフ(吸上げ)と同時に開閉するように制御され
る。より詳細には、図9に示すように、各ベローズポン
プ73、74のオン(吐出開始)から微小時間例えば2
0ms遅れて各弁体113、114が開位置(図8
(b)に示す位置)に移動して合流バルブ75が開状態
となるよう制御される。合流バルブ75を開くタイミン
グが各ベローズポンプ73、74のオン(吐出開始)タ
イミングより早いと、前サイクルの残留液がポンプへ向
けて逆流する場合があり、このような現象を抑止するた
めに、合流バルブ75は各ベローズポンプ73、74の
オンと同時或いは微小時間遅らせて開状態にすることが
好ましい。また、合流バルブ75の各弁体113、11
4の開閉は同時であることが望ましい。
ように、例えばSUSからなる円筒管76a内に複数例
えば74枚のじゃま板117を多段に配置して構成され
る。個々のじゃま板117は、図11に示すように、正
方形の板の一辺を右か左のいずれかの方向へ90度捩っ
て形成されたものである。図11(a)は左に捩ったじ
ゃま板、(b)は右に捩ったじゃま板であり、スタティ
ックミキサ76の配管76a内にはこのような左捩りと
右捩りのじゃま板117が交互に配設されている。この
ようなじゃま板117の配列によって、スタティックミ
キサ76に導入されたレジスト液及びシンナは左と右に
回転方向を変えながら流れ、効率的に撹拌混合されて流
出される。
内径は接続用のチューブ配管と等しい例えば2mm〜8
mmの範囲が好ましい。その内径が上記範囲より小さい
と管内が閉塞する危険が高まり、逆に大きすぎるとレジ
スト液の粘度、種類変更の際に廃棄すべき液量が増大
し、レジスト液及びシンナの利用効率が低下してしま
う。 なお、このスタティックミキサ76において、レ
ジスト/シンナ混合液と接触する管内表面とじゃま板1
17の表面には、例えばテフロンコーティング、ニムフ
ロンメッキ、TiC被膜、タフラム処理、白アルマイト
等による耐腐食性被膜が施されている。
したように、上流側より下流側が高くなるように斜めに
設置されている。スタティックミキサ76においては、
その中に配設されている多数のじゃま板117がエアの
抜けを妨害し、エア溜りを発生させる要因となり得る。
このようなエア溜りはレジスト液とシンナとの撹拌能力
を低下させる要因となる。そこで本実施形態ではスタテ
ィックミキサ76を下流側が高くなるように斜めに或い
は垂直に立てて配置することで、スタティックミキサ7
6内に侵入したエアがその自らの浮力によって下流側に
移動しレジストノズル86から排出され易くなり、この
結果、エア溜りの発生を防止して一定の撹拌能力を維持
することが可能となる。なお、そのスタティックミキサ
76の傾斜角度は20°以上ならばエア溜りが生じない
ことを確認できた。
様、エアシリンダによる弁体の進退動作によってレジス
ト液/シンナの混合液の流路を開閉するように構成され
る。
御系の構成について説明する。図12はかかる制御系の
構成を示すブロック図である。
は、エア供給源に接続されたメインエアバルブ132を
開閉する電磁バルブを制御することで、レジスト/シン
ナ混合装置70の各エアバルブ(合流バルブ75、吐出
バルブ77等)及び各ベローズポンプ73、74を制御
する。即ち、合流バルブ75、吐出バルブ77及び各ベ
ローズポンプ73、74を各々駆動するエアシリンダは
メインエアバルブ132を通じてエア供給源に接続され
ており、エア供給源から上記各エアシリンダへのエア供
給のオン/オフによって、合流バルブ75、吐出バルブ
77及び各ベローズポンプ73、74は一体的に駆動さ
れる。
ポンプ73、74に各々対応つけて設けられた2つの空
気流量制御機構133、134に、操作者による設定に
応じた制御量信号を与える機能を有している。各ベロー
ズポンプ73、74の単位時間あたりの吐出量は、エア
シリンダ107におけるロッドのストローク速度によっ
て決まるので、エア供給源からエアシリンダ107に供
給するエア流量を空気流量制御機構133、134にて
増減調整することによって、各ベローズポンプ73、7
4の単位時間あたりの吐出量を制御することができる。
の単位時間あたりの吐出量を制御することによって、レ
ジスト液とシンナとの混合割合を自由に設定することが
可能となり、ウエハWに供給するレジスト液の粘度を選
ぶことができる。
ズポンプ73、74の吐出工程の終了点を検出する2つ
の光センサ135、136からの出力のうち最初に入力
した検出信号に基づき、メインエアバルブ132を閉
じ、合流バルブ75、吐出バルブ77及び各ベローズポ
ンプ73、74の各エアシリンダ107、111、11
2、118をオフ状態に切り換えるように制御を行って
いる。
7及び各ベローズポンプ73、74の各エアシリンダ1
07、111、112、118は1つのメインエアバル
ブ132によって制御されているが、詳細には、合流バ
ルブ75、吐出バルブ77及び各ベローズポンプ73、
74のオン/オフのタイミングには微小なギャップが設
けられている。これらの時間のギャップは、メインエア
バルブ132と個々のエアシリンダ107、111、1
12、118とを接続するエア供給管の長さを選ぶこと
によって得られる。
る。前述したように、合流バルブ75を開くタイミング
が各ベローズポンプ73、74の圧縮工程に入るタイミ
ングよりも早いと前サイクルの残留液が逆流する危険が
あるので、各ベローズポンプ73、74の圧縮開始から
微小時間例えば20ms遅れて合流バルブ75を開くよ
うにしている。また、各ベローズポンプ73、74が伸
縮工程に入った際には、レジストノズル86からのレジ
スト液のぼた落ちを防止するために下流のバルブ(吐出
バルブ77)から先に閉じることが好ましい。
動作を説明する。
ト液の粘度を設定するためのデータをコントローラ13
1に与える。この粘度設定は、例えば、レジスト液の粘
度と各ベローズポンプ73、74のストローク速度(単
位時間あたりの吐出量)との対応テーブルをコントロー
ラ131内に設けておけば、操作者が希望する粘度を表
す数値データを直接入力することによって行うことが可
能である。また、サイクル毎のレジスト/シンナ混合液
の供給量は、各ベローズポンプ73、74を駆動するエ
アシリンダ107内のピストンの可動範囲をリミッタ部
材によって調整することによって人為的、或いはコント
ローラ制御によって自動的に設定することができる。
スト液の粘度設定データを入手すると、例えば、上記対
応テーブルから該当する各ベローズポンプ73、74の
ストローク速度のデータを読み出し、各ベローズポンプ
73、74のエアシリンダ107の駆動を制御する2つ
の空気流量制御機構133、134に対して目的のスト
ローク速度に応じた制御量信号を与える。これにより、
目的のレジスト液粘度を得るため各ベローズポンプ7
3、74のストローク速度つまり単位時間あたりの吐出
量が設定される。
は、メインエアバルブ132を開くように電磁バルブを
動作させる。メインエアバルブ132を開くことによっ
て、エア供給源からエアが合流バルブ75、吐出バルブ
77及び各ベローズポンプ73、74のエアシリンダ1
07、111、112、118に供給され、各ベローズ
ポンプ73、74の圧縮(吐出)が開始されると同時に
合流バルブ75及び吐出バルブ77が各々開く。
ナタンク72から各ベローズポンプ73、74内に吸上
げられていたレジスト液及びシンナは合流バルブ75に
て合流してスタティックミキサ76内に導入され、この
スタティックミキサ76にて撹拌混合され、吐出バルブ
77、レジスト供給管88を通じてレジストノズル86
からウエハWの表面に吐出される。
れかが吐出工程の終了点に達成したことが光透過形セン
サ135、136によって検出されると、コントローラ
131はメインエアバルブ132を閉じるように電磁バ
ルブを動作させる。メインエアバルブ132を閉じるこ
とによって、各ベローズポンプ73、74の圧縮(吐
出)動作が終了し、たわみ管102の弾性復元力による
伸張(吸上げ)工程に移り、これとほぼ同時に合流バル
ブ75及び吐出バルブ77が各々閉じる。これによりウ
エハWへのレジスト液供給が完了する。
へのレジスト供給時にレジスト液とシンナとを所望の割
合で撹拌混合して所望粘度のレジスト液を作り、ウエハ
Wに供給することができる。よって、レジスト液とシン
ナを個々に貯溜したタンクを用意しておくだけで、あら
ゆる粘度のレジスト液をウエハWに供給することがで
き、ウエハ表面に形成すべきレジスト膜厚の変更要求に
対して柔軟かつ迅速な対応が可能となる。勿論、日々の
環境条件等の違いによるレジスト膜厚の変動に容易に対
処することも可能となる。また、粘度の異なるレジスト
液のタンクをいくつも用意しておく必要がなくなり、シ
ステム全体としての省スペース化をも図れる。
形成すべきレジスト膜厚の変更要求に応じてレジスト液
の粘度を変更した場合、配管内に残留している粘度変更
前のレジスト液を全て廃棄することを行っている。この
レジスト液廃棄処理は、例えば、レジストノズル86を
待機位置まで移動させてから、粘度変更後の各ベローズ
ポンプ73、74の吐出量の設定条件下で、各ベローズ
ポンプ73、74より下流の配管系統の持つ容量以上の
レジスト液及びシンナを連続的に供給し、各ベローズポ
ンプ73、74より下流の配管内の残留液を全てレジス
トノズル86から押し出すことによって行われる。これ
により、非所望粘度の残留レジスト液がウエハWに供給
されることがなくなり、膜厚変更後の最初のウエハから
所望粘度のレジスト液を供給して所要のレジスト膜厚を
得ることができる。
合装置の他の実施形態を説明する。図13にその構成を
示す。
は、種類例えば成分などの各々異なるレジスト液を貯溜
した複数のレジストタンク711〜71nと、溶剤とし
てシンナを貯溜したシンナタンク721と、個々のレジ
ストタンク711〜71n内のレジスト液を吸上げ合流
バルブ751に導入するタンク数分のレジスト液用ベロ
ーズポンプ731〜73nと、シンナタンク721内の
シンナを吸上げ合流バルブ751に導入する溶剤用ベロ
ーズポンプ741と、上記各レジスト液のなかのいずれ
かを選択してシンナと合流させる合流バルブ751と、
合流バルブ751を通過したレジスト液とシンナとを混
合するスタティックミキサ761と、スタティックミキ
サ761とレジストノズル861とを接続するレジスト
供給管に介挿された吐出バルブ771とを備えて構成さ
れている。
は、使用するレジスト液の種類をその粘度(溶剤との割
合)とともに自由に変更できるように構成されたもので
ある。合流バルブ751は、図14に示すように、エア
シリンダ311、321〜32nによる弁体331、3
41〜34nの進退動作によってシンナの流路351及
び各レジスト液の流路361〜36nを開閉するように
構成される。各レジスト液の流路361〜36nを開閉
する複数の弁体341〜34nは、操作者により選択さ
れた種類のレジスト液に対応する一つものを除いて閉状
態に固定されるようになっている。
制御系の構成を示す。
に、合流バルブ751におけるレジスト液流路開閉用の
各エアシリンダ321〜32nはメインエアバルブ23
2に対して個々に電磁バルブ211〜21nを介して接
続されている。
択された種類のレジスト液に対応した電磁バルブのみを
開状態に設定してエア供給源(メインエアバルブ23
2)にエアシリンダを接続し、その他の電磁バルブは閉
状態に設定する。また同様に、コントローラ431は、
操作者によって選択された種類のレジスト液に対応した
ベローズポンプのエアシリンダ107のみエア供給源
(メインエアバルブ232)に接続されるように各空気
流量制御機構331〜33nを制御する。
形態と同様に行われ、動作させる唯一のレジスト液供給
用ベローズポンプと溶剤供給用ベローズポンプの各々の
ストローク速度を制御することによって達成される。
種類を変更した場合、配管内に残留している種類変更前
のレジスト液を全て廃棄することを、前記実施形態と同
様の方法にて行っている。
ウエハにレジスト液を塗布する装置に適用したものにつ
いて説明したが、半導体ウエハ以外の基板、例えばLC
D基板にレジスト液を塗布する装置にも本発明は適用で
きる。
を被処理基板に塗布する装置に限らず、その他の処理液
を被処理基板に塗布し、かつ該処理液の塗布前に被処理
基板のぬれ性を高めるために溶剤を供給する塗布装置で
あれば、どのような溶剤および処理液を用いた塗布装置
にも適用できる。
を回転しつつその表面に処理液を塗布する構成の塗布装
置について説明したが、本発明は、半導体ウエハを回転
させずにその表面に処理液を塗布する構成の塗布装置に
も同様に適用することが可能である。
被処理基板へのレジスト液等の液剤の塗布現場で所望粘
度の液剤の製造が可能となるので、処理液と溶剤とが互
いに分離しやすい特性を持つものであっても、良好に混
ざり合った(粘度の平均した)液剤を被処理基板に吐出
することができ、目的とする厚さの均一な塗膜が得られ
る。
び溶剤供給手段による混合手段への処理液及び溶剤の供
給のオン/オフと、その下流の液剤供給系統のバルブ群
の開閉を同期させることが可能となり、処理液及び溶剤
等の逆流を防止することができる。
るレジスト液等の処理液の種類を粘度とともに容易に変
更することができる。
る粘度のレジスト液等の液剤を被処理基板への塗布直前
に製造することができ、基板表面に形成する膜厚の変更
要求に対して迅速な対応が可能となり、また、粘度の異
なるレジスト液を用意しておく必要がなくなるので省ス
ペース化を実現できる。さらに、日々の環境条件等の違
いによる微小な膜厚変動に容易に対処することができ
る。
更前の液剤が被処理基板に吐出されることを防止でき、
膜厚変更後の最初の被処理基板から所要の膜厚が得られ
る。
更前の処理液を含む液剤が被処理基板に吐出されること
を防止でき、処理液変更後の最初の被処理基板から所要
の処理液の塗布を行うことができる。
現像処理システムの全体構成を示す平面図
図
図
塗布ユニットの全体構成を示す断面図
平面図
/シンナ混合装置の構成を示す図
ミングを示す図
図
示す正面図
成を示すブロック図
構成を示す図
の構成を示すブロック図
Claims (7)
- 【請求項1】 被処理基板を保持する基板保持部材と、 処理液と溶剤とを混合するための混合手段と、 この混合手段によって混合された液剤を前記基板保持部
材に保持された被処理基板の表面に吐出するための液剤
吐出手段と、 前記混合手段に処理液及び溶剤を各々供給する処理液供
給手段及び溶剤供給手段と、 前記溶剤供給手段に連通する溶剤流路を開閉する弁体と
前記処理液供給手段に連通する処理液供給流路を開閉す
る弁体とを有する、前記混合手段に設けられた混合バル
ブと、前記混合手段で混合された混合液の流路を開閉す
る弁体を有する前記混合手段から前記液剤供給手段まで
の間に介挿された吐出バルブと、を有するバルブ群と、 前記処理液供給手段及び溶剤供給手段による供給動作の
終了点を検出する検出手段と、 前記処理液供給手段及び溶剤供給手段による前記合流バ
ルブへの供給動作を開始させると同時に前記合流バルブ
の各弁体及び前記吐出バルブの弁体を開き、かつ前記検
出手段によって処理液または溶剤のいずれかの供給動作
の終了点が検出された時、前記処理液供給手段及び溶剤
供給手段による前記合流バルブへの供給動作を終了させ
ると同時に前記合流バルブの各弁体及び前記吐出バルブ
の弁体を閉じるように制御する制御手段とを具備するこ
とを特徴とする塗布装置。 - 【請求項2】 被処理基板を保持する基板保持部材と、 処理液と溶剤とを混合するための混合手段と、 この混合手段に処理液を供給する複数の処理液供給手段
と、 前 記混合手段によって混合された液剤を前記基板保持部
材に保持された被処理基板の表面に吐出するための液剤
吐出手段と、 前記混合手段に溶剤を供給する溶剤供給手段と、 前記溶剤供給手段に連通する溶剤流路を開閉する弁体と
前記複数の処理液供給手段に連通する複数の処理液供給
流路を開閉する複数の弁体とを有する、前記混 合手段に
設けられた混合バルブと、前記混合手段で混合された混
合液の流路を開閉する弁体を有する前記混合手段から前
記液剤供給手段までの間に介挿された吐出バルブと、を
有するバルブ群と、前記混合バルブの、前記複数の処理液供給手段に連通す
る複数の処理液供給流路を開閉する複数の弁体のうち、
一つのものを除いて閉状態に固定することにより、前記
複数の処理液供給手段の中から前記混合手段に接続する
唯一の処理液供給手段を切り換える切替手段と、 前記混合手段に接続する唯一の処理液供給手段及び前記
溶剤供給手段による供給動作の終了点を検出する検出手
段と、 前記混合手段に接続する唯一の前記処理液供給手段及び
溶剤供給手段による前記合流バルブへの供給動作を開始
させると同時に前記合流バルブの閉状態に固定されてい
ない各弁体及び前記吐出バルブの弁体を開き、かつ前記
検出手段によって処理液または溶剤のいずれかの供給動
作の終了点が検出された時、前記混合手段に接続する唯
一の前記処理液供給手段及び溶剤供給手段による前記合
流バルブへの供給動作を終了させると同時に前記合流バ
ルブの閉状態に固定されていない各弁体及び前記吐出バ
ルブの弁体を閉じるように制御する制御手段とを具備す
ることを特徴とする塗布装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の塗布装置におい
て、 前記制御手段は、さらに、所望の処理液の粘度に応じ
て、前記処理液供給手段及び前記溶剤供給手段による単
位時間あたりの処理液及び溶剤の供給量を個々に制御す
ることを特徴とする塗布装置。 - 【請求項4】 請求項1又は2に記載の塗布装置におい
て、 前記制御手段は、さらに、前記混合手段での処理液と溶
剤との混合率を制御し、 前記制御手段によって処理液と溶剤との混合率が変更さ
れた後、該変更前の残留液を廃棄する残留液廃棄手段と
を具備することを特徴とする塗布装置。 - 【請求項5】 請求項2に記載の塗布装置において、 前記切替手段によって前記処理液供給手段の切り換えを
行った後、該切り換え前の残留液を廃棄する残留液廃棄
手段を具備することを特徴とする塗布装置。 - 【請求項6】 請求項1乃至5記載のいずれかの塗布装
置において、 前記混合手段が、流入された処理液及び溶剤を撹拌混合
するための流路を管内配設された複数のじゃま板により
形成してなるミキサを含むことを特徴とする塗布装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の塗布装置において、 前記ミキサは、その下流側端部が上流側端部より高い位
置にあるように配設されていることを特徴とする塗布装
置。
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