JPH02258082A

JPH02258082A - 塗布装置及び塗布方法

Info

Publication number: JPH02258082A
Application number: JP15722089A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Ushijima; 満牛島; Masaaki Murakami; 政明村上; Osamu Hirakawa; 修平河; Yoshio Kimura; 義雄木村; Masami Akumoto; 正巳飽本; Noriyuki Anai; 穴井　徳行
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1990-10-18
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JP2607389B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、塗布装置に関する。

（従来の技術）半導６体ウェハ製造工程のうちレジスト塗布工程では半
導体ウェハに塗布液例えばレジスト液を均一に塗布する
必要があるため、スピンチャック上にウェハを吸着固定
し、この上に定量型ポンプ等により一定量のレジストを
１本又は複数本の吐出ノズルより滴下させ、上記スピン
チャックを高速回転させて均一な膜厚のレジスト塗布を
行うスピン塗布が用いられている（実開昭５４−１１７
０１号）。

吐出ノズルまでのレジスト液流路に加熱・冷却手段を設
けることは特開昭６０−８６５４２号、特開昭６２−２
１１６４３号により公知である。

従来、このようなレジスト塗布装置には第５図の断面図
に示すような吐出ノズルが用いられていた。第５図にお
いて、フィッティングノズルωをフィッティングノズル
固定プレート■にナツト■にて固定し、フィッティング
ノズル■にレジスト供給系（図示せず）に接続される配
管■に連結された吐出ノズル（イ）を通し、吐出ノズル
（イ）はチャッり■に吸着された半導体ウェハ（Ｗ）上
任意の距離上例えばａ　＝　１〜１５■好ましくはａ　
＝　７〜１０ａｍに在るよう袋ナツト０で固定される。

そして、レジスト供給系から配管を通り一定量ずつ吐出
されるレジスト液をウェハ（Ｗ）上に吐出ノズル（へ）
から滴下したのち、ウェハ（Ｗ）を高速回転する。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このような吐出ノズルは異なるレジスト液ある
いは同種のレジスト液であっても粘度が異なる場合はレ
ジスト液によって形状や内径を変える必要がある０通常
高粘度レジストの場合は吐出ノズル径を大きく、低粘度
レジストの場合は吐出ノズル径を小さくして対応してい
る。吐出ノズルは市販の配管に合わせて形成されている
ためレジスト仕様の変更に伴い吐出ノズル交換の必要が
生じた場合、配管まで対応して交換しなければならず全
自動化の面から障害となりさらにコスト面においても効
率面においても満足されるものではなかった。特に最近
の集積回路の生産工程上の動向は多品種少量生産への移
行が強く、上記要望が強い。

また、レジスト液は高粘度の液体であってレジスト供給
系より配管を通過し吐出ノズルに至る間に、冷却され粘
度がより高くなり、均一な膜質を形成するのに支障を来
すことがしばしばあった。

本発明は以上のような欠点を解決し、使用するノズルを
簡単に選択交換できるようにした塗布装置を提供するこ
とを目的とする。加えて本発明の目的は複数の処理液の
温度を制御する事により、処理液の粘度を一定に保持し
、同一配管の使用を可能にし、均一な膜厚の処理液を塗
布できる塗布装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の塗布装置は、処理液を被塗布体・上にノズルに
より供給する塗布装置において、上記ノズルは夫々異な
る処理液を流出する如く複数一体に設け、これら複数の
ノズル９１個のノズルを選択して上記被塗布体上に流出
する手段とを設けたことを特徴とする。また、各ノズル
を流れる処理液は温度調節流体の流路に配設されるよう
にしたことを特徴とする。また、温度調節流体の流路は
、外管及び内管を温度調節流体が循環する如く二重管で
構成し、上記内管の外周にコイル状に塗布液の流路を設
けたことを特徴とする。

（作用）本発明の塗布装置によれば、複数の処理液を流出できる
ように対応して複数のノズルを一体に配設し、処理液の
種類、粘度など予め定められたプログラムにより選択さ
れたノズルから流出できる。このため、ノズルの切換え
を高速にできる。

しかも温度調節流体の流路に上記複数のノズルに流れる
処理液の流路を設けるので温度調節機構の切換がなく、
迅速な温度調整が可能となる。

（実施例）以下、本発明装置を半導体製造工程におけるレジスト塗
布装置に適用した一実施例につき１図面を参照して説明
する。

まず、レジスト塗布装置について簡単に説明する。第１
図の構成図に図示のレジスト塗布装置は真空吸着等によ
って半導体ウェハ（Ｗ）を載置固定しモータ（ｌＯ）の
回転軸に固定される上面円板状スピンチャック（１１）
の中央部上方にレジスト液を流出する如く吐出ノズル（
１２）が設けられる。この吐出ノズル（１２）は例えば
ロッドの切れ目等で吐出ノズル（１２）からのディスペ
ンスが所定時間実行されない場合には、吐出ノズル（１
２）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、吐出ノズル（１２）をスピンチ
ャック（１１）上方より外側位置まで退避させる必要が
あるためスキャナー（１３）により移動自在となってい
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処理容器としてのカップ（１４
）がウェハ（Ｗ）の周囲に包囲する如く配設されている
。なお、このカップ（１４）は上下動可能であってウェ
ハ（Ｗ）の搬入８時には図示の位置より下降し、上記チ
ャック（１１）が露出し搬入出を容易にするように構成
され、カップ（１４）の下部にはドレイン管、排気管等
（図示せず）が接続されている、この吐出ノズル（１２
）のレジスト液の供給装置であるレジスト供給系（１５
）について説明するとレジスト収納容器（１６）に収納
されたレジスト液（１７）を所望の一定量を供給するポ
ンプ（１８）例えばベローズポンプ等、フィルタ容器（
１９）及びポンプ（１８）を連動して開閉されるバルブ
（Ｖｌ）、レジスト液（１７）を吐出ノズル（１２）か
ら吐出後レジスト液を吐出ノズル（１２）内に引き戻し
、レジスト液の液だれあるいは固化を防止するためのサ
ックバックバルブ（２０）が設けられている。

次に本実施例装置の特徴的構成である吐出ノズル（１２
）について第２図により説明する。この吐出ノズル（１
２）はレジスト供給系（図示せず）間をレジスト供給用
配管（ｉｏｏ）により接続される。この配管（１００）
はこの配管（１００）内を流れるレジスト液の温度を制
御する如く温度調節二重管（２１）の構造になっている
。温度調節二重管（２１）の外側管（２２）は温度調節
流体の流路である外径路（２２ａ）になっている、この
ような構成の温度調節二重管（２１）は複数例えば２本
継手部（２３）で円筒状フィッティングブロック（２４
）に溶接されている。このフィッティングブロック（２
４）は２本の温度調節二重管（２１）を一体に固定支持
すると共に上記温度調節流体の流路を構成している。一
方、温度調節二重管（２１）の内径路（２２ｂ）は上記
フィッティングブロック（２４）を貫通し連結ノズル（
２５）を介して夫々の吐出ノズル（１２）に連結される
。継手部（２３）　、フィッティングブロック（２４）
　、連結ノズル（２５）によりアダプタ（２６）が構成
される。上記吐出ノズル（１２）はレジスト液（１７）
の半導体ウェハ（Ｗ）への滴下口であるノズルチップ（
２７）と、このノズルチップ（２７）を遊貫しアダプタ
（２６）と螺合されるチップホルダ（２８）とから構成
される。ノズルチップ（２７）はチップホルダ（２８）
に遊貫されるアダプタ（２６）の連結ノズル（２５）の
先端とフレア式ジヨイントとなるよう形成され固定され
る。

アダプタ（２６）及びノズルチップ（２７）の材質は熱
伝導率の低い熱容量の大きなものが好ましく、アルミニ
ウム、ＳＵＳあるいは銅、真ちゅう、ニッケル等を表面
処理したものおよびテフロンが好適に用いられ、レジス
ト液の温度を保持し、さらに流動をよくするため表面は
鏡面仕上げをしたものが好ましい。

この実施例では、２個の吐出ノズル（１２）をフィッテ
ィングブロック（２４）で一体的に設けているので、粘
度やレジストの種類の異なるレジストを２種吐出できる
。即ち、予め定められたプログラムにより吐出を希望す
る吐出ノズルを選択し、この選択した吐出ノズルをウェ
ハ（Ｗ）の中心部に移動させて吐出する。他方の吐出ノ
ズルから吐出する場合も同様にして実行する。

また、レジスト液（１７）の温度制御は、温度調節二重
管（２１）の外径路（２２ａ）に温度調節流体を矢印（
２９）、　（３０）で示す如く一方の温度調節二重管（
２１）の外径路（２２ａ）からフィッティングブロック
（２４）を通り、他方の温度調節二重管（２１）の外径
路（２２ａ）に逃すことができ、レジスト供給系から送
られる内径路（２２ｂ）内のレジスト液の温度調節が可
能となる。換言すれば、温度調節用流路に異なるレジス
ト液の供給管を配設することが特徴である。

さらに、この吐出ノズルはｌ系列のレジスト供給系から
２本の配管に分岐される場合にも、２系列のレジスト供
給系がそれぞれ２本の配管に接続される場合にも適用す
ることができる。いずれの場合でも２本の吐出ノズルを
同時に用いない場合は不必要な吐出ノズルにキャップ等
を用いてレジスト液が不滴下状態にしておけばよい。

また、レジスト液の温度を制御する手段として、二重管
構造で中央部にレジスト液が流通する内径路を形成した
が１例えば第３図及び第４図に示すように構成してレジ
スト液を温調することが好ましい。即ち、蛇腹状の外管
（４０）内のほぼ中央部に内管（４１）を貫通させた温
度調節二重管（４２）が、レジスト液の使用種類数に応
じて複数本例えば４本設けられている。そして、上記各
内管（４１）の一端は統合されて温度調節流体例えば温
調水の供給口（４３）に接続され、更に、上記各外管（
４０）の一端は統合されて温調水の排出口（４４）に接
続されている。

この供給口（４３）及び排出口（４４）は、図示しない
温度調節器に接続され、この温度調節器で所定温度に温
調された温調水は、上記供給口（４３）から流入し、内
管内部（４１ａ）を通過して温度調節二重管（４２）の
他端に供給される。そして、この温度調節二重管（４２
）他端で、上記内管内部（４１ａ）から外管内部（４０
ａ）に流れ込み、この外管内部（４０ａ）を介して排出
口（４４）に流九る温調水の流路が形成される。このよ
うに温度調節が可能に構成された温度調節二重管（４２
）内に、レジスト液供給管（４５）を配設することによ
り、レジスト液の温度調節が可能とされている。このレ
ジスト液供給管（４５）は、上記内管（４１）の外周に
コイル状に巻回されて設けられている。このレジスト液
供給管（４５）がコイル状に設けられていることにより
、短い温度調節二重管（４２）でも、レジスト液供給管
（４５）の長さを十分に長くとることができる。そのた
め、１回に吐出するレジスト液例えば５ｃｃを一度に温
調することが可能とされている。また、上記レジスト液
供給管（４５）の一端側には、図示しないレジスト液供
給源が接続されており、他端側には着脱可能なノズル（
４６）が取着されている。このノズル（４６）先端から
、レジスト液供給管（４５）で液送されたレジスト液が
吐出可能となっている。このような構造の温度調節二重
管（４２）は、図示しないスキャナーにより被塗布体例
えばウェハの中心部上方の処理位置及び待機位置に移動
可能とされている。即ち、上記処理位置はレジスト塗布
処理を実行する位置で、また、待機位置はレジスト液の
吐出を行なわない時に待機させておく位置となっている
。この待機位置には、上記ノズル（４６）先端の乾燥を
防止させるノズルホルダー（４７）が設けられている。

このノズルホルダー（４７）の上部には開口が設けられ
、この開口に上記ノズル（４６）先端が挿入できる構造
となっており、このノズル（４６）を挿入することによ
り上記ノズルホルダー（４７）内部をほぼ封止するよう
になっている。また、このノズルホルダー（４７）内に
は、溶剤例えばレジストシンナーを溜める溶剤槽（４８
）が設けられている。この溶剤槽（４８）に溜めた溶剤
により上記ノズルホルダー（４７）内部を溶剤雰囲気に
満たし、これにより上記ノズル（４６）先端部のレジス
トの乾燥固化を防止することができる。また。

上記ノズル（４６）を長時間放置し劣化したレジストは
、所定時間後に自動的に吐出するダミーデスペンスが実
行されるが、このダミーデスペンスも上記ノズルホルダ
ー（４７）内で実効できるように、ノズルホルダー（４
７）内の底部には図示しない排液管が設けられている。

上述したレジスト供給手段によるレジスト吐出動作を説
明すると、まず、被塗布体であるウェハを７ドヒージヨ
ン装置！（図示せず）によりＨＭＤＳ（ヘキサ・メチル
・ジシラザン）処理を施す、これは、ウェハを載置台上
に載置し、恒温液或いはペルチェ効果素子から成るサー
モモジュールによりウェハを加熱した状態で、上記ＨＭ
ＤＳ雰囲気を供給することにより行なわれる。この・処
理により、レジストとウェハとの密着性の向上が可能と
なる。

そして、ウェハを回転可能なチャック（図示せず）に位
置決めされた状態で設置し、このウェハ中央部に上記レ
ジスト供給手段からレジスト液を供給する。即ち、レジ
スト液供給源からレジスト液を液送し、レジスト液供給
管（４５）を介してノズル（４６）先端部から上記ウェ
ハ表面にレジスト液を例えば５ｃｃ吐出する。この際、
吐出するレジスト液は、上記温度調節二重管（４２）に
より所定温度例えば常温に精度良く温調される。このレ
ジスト液の温度は１例えば１℃変化すると、レジスト乾
燥速度の変化、レジスト粘度の変化等の理由から、膜厚
にして数１０人差が生じ、所望する膜厚が得られない、
そのため、レジスト液の温調は、精度良く行なうことが
必要である。そして、レジスト吐出後、上記ウェハを所
定の回転制御により回転処理され、ウェハ表面に所定の
膜厚でレジスト膜が形成されて処理が終了する。

以上に説明したようにレジスト液の温度調節を行なって
も同様な効果を得ることができる。

上記実施例では、レジスト液の温度調節の例について説
明したが、これに限定するものではなく、例えば現像液
も温度依存性が高く、温度変化で現像度の線幅が変わっ
てしまうため、この現像液の温度調節でも同様な効果が
得られる。

また、上記実施例では、レジスト塗布装置の例について
説明したが、これに限定するものではなく、レジストの
種類はポジレジスト液とネガレジスト液を分けても良い
し、温度の異なるレジスト液、粘度の異なるレジスト液
などによりオペレータの所望の操作ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数のノズルを
一体に設けたため、塗布液の種類によりノズルを選択し
て塗布できる。

また、ＷＭ単に温度調節流体を用いることが実現でき、
塗布液の粘度も一定に保持することができるので、被塗
布体上に均一な膜厚を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのレジス
ト塗布装置の構成図、第２図は第１図の吐出ノズル説明
図、第３図及び第４図は第１図の温度調節手段の他の実
施例説明図、第５図は従来の吐出ノズルの断面図である
。１７・・・レジスト液　　　　２１・・・温度調節二重
管２２ａ・・・外径路４１・・・内管４６・・・ノズル４０・・・外管４５・・・レジスト液供給管

Claims

【特許請求の範囲】

（１）塗布液を被塗布体上にノズルにより供給する塗布
装置において、上記ノズルは夫々異なる塗布液を流出す
る如く複数一体に設け、これら複数のノズル中１個のノ
ズルを選択して上記被塗布体上に流出する手段とを設け
たことを特徴とする塗布装置。
（２）各ノズルを流れる塗布液は温度調節流体の流路内
に配設されるようにしたことを特徴とする請求項１記載
の塗布装置。
（３）温度調節流体の流路は、外管及び内管を温度調節
流体が循環する如く二重管で構成し、上記内管の外周に
コイル状に塗布液の流路を設けたことを特徴とする請求
項２記載の塗布装置。