JPH0226668A - 塗布装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レジスト材等の塗布、特に、半導体ウェハあ
るいはマスク基板等におけるレジスト材の塗布厚を均一
にするために有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

この種のレジスト塗布技術について記載されている例と
しては、実公昭６２−２３５８１号公報がある。

半導体装置の製造工程にふいて、半導体ウェハの表面に
所定の回路を形成する、いわゆる前工程では、フォトレ
ジスト工程によって配線パターンを形成する作業が行わ
れるが、上記半導体ウェハに対してレジスト材を塗布す
る技術として、回転状態の半導体ウェハ上に対してノズ
ルよりレジスト液を滴下し、回転遠心力によってこれを
ウェハの全面に広げる、いわゆる回転塗布法が知られて
いる。

このような回転塗布を行うレジスト塗布装置にふいて、
精密な配線パターンを実現するためには、半導体ウェハ
上へのレジスト材の均一な塗布技術が必須である。かか
る均一塗布は、さらにノズルより滴下されるレジスト液
が常に一定の粘度を維持していることにより実現される
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、小量多品種製品等において、半導体ウェハの
レジスト工程への供給サイクルが区々となると、ノズル
が大気に曝されている時間も区々となるため、レジスト
液の粘度が半導体ウェハ毎に異なり、レジスト膜の厚さ
を均一にすることが困難となることが見い出されていた
。

この点について上記公報においては、実際の塗布作業を
行わない間はノズルを溶剤の貯留されたキャップ上に配
置し、キャップ内に貯留された溶剤の蒸気雰囲気によっ
てノズル内のレジスト液の硬化を防止していた。

しかし、上記公報に記載された技術においては、確かに
レジスト液の硬化防止は可能であるものの、以下の点に
関する配慮が十分でないことが本発明者によって見い出
された。

まず、上記公報記載の技術においては揮発により貯留溶
剤量が徐々に少量化すると、これとともにノズル内のレ
ジスト液の粘度も変、化するといった問題が見い出され
た。また、品種交換等によりノズルの待機時間が長時間
となった場合、ノズル内の特性が変化したレジスト液を
除去するために、ノズルと連通されている送り出しポン
プを作動させ、ノズル内のレジスト液の一部を強制的に
滴下させる、いわゆる「空出し」と呼ばれる作業が必要
となる。しかし、この空出しによって滴下されたレジス
ト液は下方に位置される貯留溶剤中に落下され、貯留溶
剤の汚染、あるいは液量の変化に起因するレジスト液の
粘度変化といった問題のあることも続けて見い出された
。

さらに、上記技術では溶剤を貯留するキャップを水平方
向に移動可能とすることにより装置構造が複雑化すると
ともに、半導体ウェハ等の被塗布物体上に上記溶剤が誤
って滴下されてしまうおそれもあった。

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、そ
の目的は、溶剤量の変化に起因するノズル内のレジスト
液の粘度変化を抑制して、被塗布物体に対して均一な塗
布厚を実現することのできる技術を提供することにある
。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、概ね次の通りである。

すなわち、待機時のノズルを収容可能であるとともに内
部に貯留される溶剤の液面位を一定に維持する溶剤貯留
槽を備え、該溶剤貯留槽における上記ノズルの待機位置
には上記ノズルより滴下されるレジスト液の排出口を備
えたレジスト塗布装置構造とするものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、液面位が一定に保たれているこ
とにより溶剤の貯留量が一定となり、さらにノズルの待
機位置においてノズルより滴下されるレジスト液の排出
口を備えているため、ノズルの待機中に空出しを行った
場合にも、レジスト液が上記溶剤液中に混入することな
く、このため溶剤による濃度雰囲気を常に一定に維持で
きるため、ノズル内のレジスト液の粘度を一定とするこ
とができ、常に均一な膜厚を持つレジスト材の塗布が実
現される。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるレジスト塗布装置にお
けるノズル収容機構を示す断面図、第２図は本発明のレ
ジスト塗布装置の全体構成を示す説明図、第３図は各部
の配置状態を示す説明図である。

本実施例のレジスト塗布装置１は、第２図に示されるよ
うにスピンヘッド２の内設されたチャンバ３と、該スピ
ンヘッド２の上方に延設されたノズルアーム４とを有し
ている。

上記チャンバ３は上面が開口された偏平円筒形状を有し
てふり、内部には真空吸着口５をその上面に備えたスピ
ンへラド２を有している。該スピンヘッド２はチャンバ
３外に配置されたモータ６等の回転駆動源により所定の
高速状態で回転可能とされている。

一方、ノズルアーム４は軸支部７を中心に所定角度範囲
での回動が可能であるとともに、数十鵬程度の上下動が
可能なエレベータ構造となっており、その先端には上記
スピンヘッド面方向に向かって垂設されたノズル８が装
備されている。

第３図に示されるように、上記チャンバ３の側方にはノ
ズル収容機構ＩＯが配置されており、このノズル収容機
構１０は本体１０ａと、蓋部１０ｂとからなる。上記ノ
ズル８はノズルアーム４の回動によりスピンヘッド２上
方とノズル収容機構１０との間を移動可能とされている
。なお、通常の状態においてはノズル８は咳ノズル収容
機構１０に収容されており、レジスト液１１の塗布時に
のみ、ノズルアーム４の所定角度の回動によりノズル８
がチャンバ３上に配置される。

ノズル８内には供給路１２が設けられており、この供給
路１２には外部に設置されたベローズポンプ等の送出し
ポンプ１３を通じて必要に応じてレジスト液１１を供給
される構造となっている。

ノズル収容機構１０の内部構成は、第１図に示される通
りであり、その本体部１０ａにおけるノズル８の待機位
萱の直下には滴下槽１４が形成され、また該滴下槽１４
の槽底部は逆テーバ状に形成され、該逆テーパ底面の略
中央には排出路１９と連通された排出口１５が開設され
ている。上記滴下槽１４の周囲には該滴下槽１４を囲む
ようにして形成された仕切［１６を介して溶剤液１８の
貯留槽１７が配設されている。貯留槽１７に対しては溶
剤液１８の供給管２０と連通された供給口２１が開設さ
れており、該供給口２１よりＥＣ（エチル・セルソルブ
）あるいはＭＥＫ　（メネル・エチル・ケトン）等の有
機系の溶剤液１８が随時外部の供給槽２２よりポンプ等
の溶剤送出機構２３を経て貯留槽１７内に供給される構
造となっている。この貯留槽１７内の溶剤液１８の液面
位は、上記滴下槽１４との仕切部１６の上端位置によっ
て常に一定に保たれた状態となっており、該溶剤液１８
が過供給状態の場合には、上記仕切部１６から溢れた溶
剤液１８は滴下槽１４側に落下し、貯留槽１７内の溶剤
液量は常に一定に制御される。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、チャンバ３内のスピンヘッド２上に回転中心を位
置決めされた半導体ウェハ２４が回路形成面を上面側に
して載置されると、スピンへラド２の上面の真空吸着口
５より真空吸引が開始され、スピンヘッド面に対して上
記半導体ウェハ２４を密着状態とする。この状態でモー
タ６の回転が開始され、これと連動されたスピンヘッド
２も所定の高速回転状態となる。

安定した高速回転状態となった段階で、上記ノズルアー
ム４が軸動され、ノズル８が回転状態の半導体ウェハ２
４の回転中心直上に配置されると、送出しポンプ１３が
作動されてノズル８よりレジスト液１１が所定滴数だけ
高速回転状態の半導体ウェハ２４に滴下される。滴下さ
れたレジスト液１１は、回転遠心力によって渦巻状に周
辺部に広がり、半導体ウェハ２４の表面全面にわたって
均一なレジスト膜を形成する。

このようにして、半導体ウェハ２４の表面全面にレジス
ト膜が形成された後、上記ノズルアーム４が軸支部７を
中心に軸動され、ノズル８は半導体ウェハ２４の直上か
ら移動される。これにともなってモータ６の駆動も停止
され、これと連動されるスピンヘッド２も回転を停止さ
れる。完全に回転が停止された状態で真空吸着口５への
真空吸引が停止され、半導体ウェハ２４も密着状態を開
放され、スピンへラド２上から取り出される。

一方、半導体ウェハ２４の上方から移動されたノズル８
は、−旦ノズル収容機構１０の上方に位置される。この
状態で、上記ノズルアーム４の全体が所定量だけ下降さ
れると、ノズル８の先端はノズル収容機構１０内に入り
込み、これによってノズル収容機構１０の内部がほぼ密
閉された状態となる（第１図）。

このようなノズル８の収容状態において、ノズル収容機
構１０の内部では、揮発性の溶剤液１８がその貯留槽１
７および滴下槽１４の上方で溶剤液１８の蒸気雰囲気１
８ａを形成し、該雰囲気１８ａ中に浸漬されたノズル８
の内部では、該溶剤蒸気によってレジスト液１１の硬化
が抑制さ・れる。

本実施例によれば、このとき特に、前述したように、貯
留槽１７に対して供給口２１より随時溶剤液１８が供給
されるととともに、過供給の溶剤液１８は仕切部１６を
越えて滴下槽１４側に落下される構造となっている。そ
のため、貯留槽１７内の溶剤液１８の量は常に一定に維
持されているため、これによって形成される蒸気雰囲気
１８ａの濃度も一定となる。このため、濃度の変化にと
もなうノズル８内のレジスト液１１の粘度変化も有効に
防止される。

また、半導体ウェハ２４の品種交換などによって上記の
ようなノズル８の待機時間が長時間にわたると、上記の
ような粘性以外にもレジスト液１１中に特性変化を生じ
る場合があるが、このような場合には所定時間間隔でノ
ズル８内の先端近傍のレジスト液１１を外部に排除する
いわゆる空出しを実施する。この空出しは、送出しポン
プ１３を作動させて、供給路１２内に新規なレジスト液
１１を送り出すことにより行われ、この送出圧力によっ
て古いレジスト液１１がノズル８内から滴下される。

このとき、本実施例では、ノズル８より空出しによって
滴下されるレジスト液１１は、滴下槽１４に対して滴下
され、該レジスト液１１はさらに排出口１５より排出さ
れる構造となっており、上記貯留槽１７内の溶剤液１８
中には落下混入されない。このため、レジスト液１１の
混入に起因する溶剤液１８の濃度変化を有効に防止でき
る。したがって、このような観点からも溶剤蒸気の濃度
変化が抑制され、レジスト液１１の粘度変化が防止され
る。

次の半導体ウェハ２４がスピンへラド２上に固定され、
上記ノズル８が待機状態を解除されると、ノズルアーム
４が所定量上昇され、ノズル８がノズル収容機構１０の
上方に移動した後、ノズルアーム４の軸動によりノズル
８は高速回転状態の半導体ウェハ２４上に移動されて、
上記と同様にレジスト液１１０滴下が実施される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例では、高速回転状態とした半導体ウ
ェハ２４に対してレジスト液１１を滴下してレジスト膜
の形成を行う場合について説明したが、静止状態の半導
体ウェハ２４に対してレジスト液１１の滴下を行った後
、該半導体ウェハ２４を高速回転状態としてレジスト膜
の被着を行うものであってもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である、いわゆる半導体ウェハにおける
レジスト膜の形成に適用した場合について説明したが、
これに限定されるものではなく、たとえば石英ガラス等
のマスク基板あるいはレチクル基板上へのレジスト膜の
形成等に適用可能である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち本発明によれば、貯留槽内の溶剤の液面位が一
定に保たれていることにより該溶剤の貯留量が一定とな
る。さらにノズルの待機位置にノズルより滴下されるレ
ジスト液の排出口を備えているため、レジスト液が上記
溶剤液中に混入することなく、このため溶剤による濃度
雰囲気を常に一定に維持できる。したがって、ノズル内
のレジスト液の粘度を常に一定とすることができ、ノズ
ルの待機時間の長短にかかわらず均一な膜厚を持つレジ
スト材の塗布を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１１！ｌは本発明の一実施例であるレジスト塗布装置
におけるノズル収容機構を示す断面図、第２図は実施例
のレジス・ト塗布装置の全体構成を示す説明図、 第３図は各部の配置状態を示す説明図である。 １・・・レジスト塗布装置、２・・・スピンヘッド、３
・・・チャンバ、４・・・ノズルアーム、５・・・真空
吸着口、６・・・モータ（回転駆動源）、７・・・軸支
部、８・・・ノズル、１０・・・ノズル収容機構、１０
ａ・・・本体部、１０ｂ・・・蓋部、１１・・・レジス
ト液、１２・・・供給路、１３・・・送出しポンプ、１
４・・・滴下槽、１５・・・排出口、１６・・・仕切部
、１７・・・貯留槽、１８・・・溶剤液、１８ａ・・・
蒸気雰囲気、１９・・・排出路、２０・・・供給管、２
１・・・供給口、２２・・・供給槽、２３・・・溶剤送
出機構、２４・・・半導体ウエノ１　。 代理人　弁理士　筒　井　大　和 第 図 １７：貯留槽 １８：溶剤液 １８ａ：蒸気雰囲気

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被塗布物体を回転保持するスピンヘッドと、該スピ
   ンヘッドの上方を移動可能であるとともに塗布液を滴下
   するノズルと、該スピンヘッド近傍に固定され待機時の
   上記ノズルを収容可能なノズル収容機構とを有し、該ノ
   ズル収容機構には内部に貯留される溶剤の液面位を一定
   に維持する溶剤貯留槽を備えるとともに、上記ノズルの
   待機位置の直下には上記ノズルより滴下される塗布液の
   排出口を備えていることを特徴とする塗布装置。 ２、上記溶剤貯留槽の液面より上側には、該溶剤貯留槽
   に溶剤を供給する供給路が接続され、上記ノズル収容機
   構内には溶剤液の蒸気雰囲気が形成されることを特徴と
   する請求項１記載の塗布装置。