JPH08115867A

JPH08115867A - レジスト塗布装置

Info

Publication number: JPH08115867A
Application number: JP25194294A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kurihara; 雅宏栗原; Keizo Kuroiwa; 慶造黒岩; Michiyo Uehara; 美千代上原
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1994-10-18
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】塗布カップ洗浄直後においても均一なレジス
ト膜厚を形成する。【構成】塗布カップ４の洗浄が終了後、レジスト塗布
直前に制御部１０が濃度センサ９により塗布カップ４内
の気化した有機溶媒濃度の測定を行う。制御部１０には
予め設定値が入力されており、有機溶媒濃度が設定値よ
りも高い場合、有機溶媒濃度が設定値と同じになるまで
待機し、同じになるとレジストの塗布を行う。また、有
機溶媒濃度が設定値と同じ場合は待機せずにレジストの
塗布を行い、有機溶媒濃度が設定値よりも低い場合には
バルブコントローラ７を開いて洗浄液流出口５から洗浄
液を流出させ有機溶媒濃度を高くし、同じとなると制御
部１０はバルブコントローラ７を閉じて洗浄液の供給を
停止し、レジストの塗布を行う。これら上記の制御を次
回の塗布カップ４の洗浄が行われるまで行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レジスト塗布装置に関
し、特に、塗布カップを自動的に洗浄する塗布カップ洗
浄機構が設けられたレジスト塗布装置に適用して有効な
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、た
とえば、半導体ウエハにレジストを塗布する場合、スピ
ン式のレジスト塗布装置は、水平にした半導体ウエハ上
に１ｃｃ〜５ｃｃ程度のレジストを滴下し、半導体ウエ
ハを回転させることにより半導体ウエハ上にレジスト膜
を形成させている。

【０００３】しかし、近年、半導体ウエハの大口径化に
伴い、半導体ウエハ上に均一なレジスト膜を形成させる
ことが困難となる傾向にある。

【０００４】また、レジスト膜の膜厚は、１μｍ程度で
あるために殆どのレジストは飛び散り、塗布カップに回
収されるが、一部は塗布カップに付着してしまい回転塗
布時に再付着する要因となるために、定期的な塗布カッ
プの洗浄が行われている。

【０００５】この塗布カップの洗浄は、レジスト装置か
ら塗布カップを取り外し、洗浄槽などに浸すことによっ
て行っている。

【０００６】また、塗布カップを定期的に自動で洗浄す
る塗布カップ洗浄機構が設けられているレジスト塗布装
置では、一定時間毎に塗布カップに洗浄液を流し、レジ
ストを溶解させることによって洗浄を行っている。

【０００７】なお、レジスト塗布装置を含むレジスト処
理装置について詳しく記載されている例としては、株式
会社工業調査会、１９９２年１１月２０日発行「超ＬＳ
Ｉ製造・試験装置ガイドブック＜１９９３年版＞」大島
雅志（編）があり、この文献には、レジスト処理装置の
構造および機能などが記載されている。

【０００８】また、レジスト塗布装置における塗布カッ
プ洗浄機構について詳しく記載されている例としては、
特開平０４−９３８４４号公報がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なレジスト塗布装置では、次のような問題点があること
が本発明者により見い出された。

【００１０】洗浄槽などに塗布カップを浸すことにより
洗浄を行う場合、所定の枚数におけるレジスト膜の塗布
が終了する度に、作業者がレジスト装置から塗布カップ
を取り外して洗浄をしなければならず、作業工数が増加
してしまう。

【００１１】また、塗布カップ洗浄機能による洗浄の場
合、洗浄直後には、塗布カップの洗浄を行う洗浄液の溶
媒によって塗布カップ内における気化した有機溶媒濃度
が高くなりレジストの粘性に影響を与えてしまい、それ
によって被処理物のレジスト膜厚が均一にならない恐れ
が生じてしまう。

【００１２】本発明の目的は、塗布カップの洗浄直後で
あっても、常に均一な膜厚を形成することのできるレジ
スト塗布装置を提供することにある。

【００１３】本発明の前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。

【００１４】

【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、
以下のとおりである。

【００１５】すなわち、本発明のレジスト塗布装置は、
塗布空間内の有機溶媒濃度に基づいてレジスト塗布膜厚
を制御することにより、該レジスト塗布膜厚を一定に保
つ塗布膜厚保持手段を設けたものである。

【００１６】また、本発明のレジスト塗布装置は、前記
塗布膜厚保持手段が、塗布カップ内の気化した有機溶媒
濃度を検知する濃度検知手段と、濃度検知手段から出力
されたデータに基づいて制御信号を出力する制御手段
と、制御手段から出力された制御信号に基づいて被処理
物を回転させる速度が変化する回転モータとよりなるも
のである。

【００１７】さらに、本発明のレジスト塗布装置は、前
記塗布膜厚保持手段が、塗布カップ内の気化した有機溶
媒濃度を検知する濃度検知手段と、濃度検知手段から出
力されたデータに基づいて制御信号を出力する制御手段
と、制御手段から出力された制御信号に基づいて塗布カ
ップ内に有機溶媒を流出させる有機溶媒流出手段とより
なるものである。

【００１８】また、本発明のレジスト塗布装置は、前記
有機溶媒流出手段が、制御手段から出力される制御信号
に基づいて有機溶媒の流量を制限する流量制限バルブ
と、塗布カップ内の所定の箇所に設けられた１個以上の
有機溶媒を流出する流出口とよりなるものである。

【００１９】さらに、本発明のレジスト塗布装置は、前
記有機溶媒流出手段が、塗布カップを自動的に洗浄する
塗布カップ洗浄機構よりなり、前記有機溶媒が、洗浄機
構から流出される洗浄液よりなるものである。

【００２０】また、本発明のレジスト塗布装置は、前記
塗布膜厚保持手段に、制御手段から出力された制御信号
に基づいて塗布カップの排気量を変化させる排気手段を
設けたものである。

【００２１】

【作用】上記した本発明のレジスト塗布装置によれば、
塗布空間内の有機溶媒濃度に基づいてレジスト塗布膜厚
を制御する塗布膜厚保持手段によりレジスト塗布膜厚を
一定に保つことができる。

【００２２】また、上記した本発明のレジスト塗布装置
によれば、塗布カップ内の気化した有機溶媒濃度を検知
する濃度検知手段に基づいて、制御手段が被処理物の回
転を変化させる回転モータを制御するので、常に一定膜
厚のレジスト塗布をすることができる。

【００２３】さらに、上記した本発明のレジスト塗布装
置によれば、塗布カップ内の気化した有機溶媒濃度を検
知する濃度検知手段のデータに基づいて、制御手段が有
機溶媒流出手段を制御することによって塗布カップ内の
有機溶媒濃度を一定に保ち、一定膜厚のレジスト塗布を
することができる。

【００２４】また、上記した本発明のレジスト塗布装置
によれば、塗布カップ内の気化した有機溶媒濃度を検知
する濃度検知手段のデータに基づいて、制御手段が塗布
カップ内の有機溶媒濃度が低いと流量制限バルブを制御
することにより有機溶媒を流出口から流出させて有機溶
媒濃度を高め、有機溶媒濃度が高いとレジスト塗布動作
を一時停止させて有機溶媒濃度を低めるように流量制限
バルブを制御することによって塗布カップ内の有機溶媒
濃度を一定に保ち、一定膜厚のレジスト塗布をすること
ができる。

【００２５】さらに、上記した本発明のレジスト塗布装
置によれば、有機溶媒流出手段に、塗布カップを自動的
に洗浄する塗布カップ洗浄機構を用い、有機溶媒に、そ
の塗布カップ洗浄機構から流出される洗浄液を用いるこ
とにより一定膜厚のレジスト塗布を低コストで行うこと
ができる。

【００２６】また、本発明のレジスト塗布装置は、塗布
カップ内の気化した有機溶媒濃度が高く、レジスト塗布
動作を一時停止させて有機溶媒濃度を低める時に、制御
手段が制御信号を出力して排気手段の排気量を増加させ
ることにより、塗布カップ内の有機溶媒濃度をより短時
間で低くすることができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２８】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
よる塗布カップ洗浄機構が設けられたレジスト塗布装置
の概略構成図である。

【００２９】本実施例１において、レジスト塗布装置１
は、中央部に被処理物である半導体ウエハ（図示せず）
を裏面より吸着する真空チャック２が位置しており、こ
の真空チャック２は、真空チャック２を回転させる回転
モータ３に接続固定されている。

【００３０】また、真空チャック２の外周部近傍には、
回転して飛び散ったレジストを回収する、上部に開口部
が設けられたカップ状の塗布カップ４が設けられてい
る。

【００３１】さらに、塗布カップ４の下部における所定
の箇所には、塗布カップ４に付着したレジストが半導体
ウエハに再付着することを防止するための排気機構（図
示せず）と接続されている排気口４ａが設けられ、そこ
から常に塗布カップ４内の排気が行われており、その反
対側の下部には、塗布カップ４により回収されたレジス
トを排出する排出口４ｂが設けられている。

【００３２】また、レジスト塗布装置１には、塗布カッ
プ洗浄機構である洗浄液流出口（流出口）５、配管６，
６ａ、バルブコントローラ（流量制限バルブ）７および
洗浄槽８ならびに塗布膜厚保持手段である濃度センサ
（濃度検知手段）９および制御部（制御手段）１０から
構成された塗布膜厚保持手段が設けられている。

【００３３】そして、有機溶媒流出手段となる塗布カッ
プ洗浄機構において、複数の洗浄液流出口５が塗布カッ
プ４の開口部周辺に放射状に設けられ、塗布カップ４の
内側に付着したレジストの洗浄を行う、たとえば、ＥＣ
Ａ（エチルセロソルブアセテート）などの洗浄液が流出
され、その洗浄液は塗布カップ４の内側に沿って流れる
ことになる。

【００３４】また、これら洗浄液流出口５は、配管６を
介して、制御信号により洗浄液の流量を調節するバルブ
コントローラ７に接続され、バルブコントローラ７は配
管６ａを介して洗浄液が注入された洗浄槽８に接続され
ている。

【００３５】この洗浄槽８内には、たとえばＮ₂（窒
素）ガスが充填されており、そのＮ₂ガスの圧力により
洗浄液が一定の圧力でコントロールバルブ７まで吐出さ
れるようになっている。

【００３６】また、レジスト塗布装置１において、塗布
カップ４内における気化した有機溶媒濃度を検知する濃
度センサ９は、塗布カップ４の開口部近傍に設けられ、
制御部１０により濃度センサ９が検知した信号に基づい
て、塗布カップ４内の気化した有機溶媒濃度の測定なら
びにレジスト塗布装置１の制御が行われる。

【００３７】さらに、塗布カップ４における開口部の上
側には、レジストを流出させるポンプとレジストを滴下
する滴下ノズルから構成される滴下手段（図示せず）が
設けられている。

【００３８】そして、これら滴下手段におけるポンプ、
回転モータ３およびバルブコントローラ７は、制御部１
０により制御が行われる。

【００３９】次に、本実施例の作用について説明する。

【００４０】まず、塗布カップ４内の洗浄を行うため
に、制御部１０はバルブコントローラ７に制御信号を出
力して一定の洗浄液を洗浄液流出口５から流出させ、塗
布カップ４内の洗浄を行う。

【００４１】そして、塗布カップ４内の洗浄が終了する
と、再び制御部１０はバルブコントローラ７に制御信号
を出力して洗浄液の供給を停止させる。

【００４２】次に、搬送手段（図示せず）により半導体
ウエハを真空チャック２に搬送させ、半導体ウエハが真
空チャック２により吸着固定されると、制御部１０は、
濃度センサ９により塗布カップ４内における気化した有
機溶媒濃度の測定を行う。

【００４３】ここで、予め制御部１０には、有機溶媒濃
度とレジスト膜厚の関係から求めた塗布カップ４内にお
ける最適な気化した有機溶媒濃度の値が入力されてい
る。

【００４４】次に、塗布カップ４内の気化した有機溶媒
濃度が制御部１０に予め入力されている値よりも高い場
合、制御部１０は塗布カップ４内の気化した有機溶媒濃
度を濃度センサ９により絶えず測定を行い、塗布カップ
４内の気化した有機溶媒濃度が予め設定された濃度と同
じになるまで待機する。

【００４５】そして、塗布カップ４内の有機溶媒濃度が
設定値と同じになると、制御部１０は滴下手段からレジ
ストを滴下させ、回転モータを駆動させて真空チャック
２を回転させることによりレジストの塗布を行う。

【００４６】また、塗布カップ４内の気化した有機溶媒
濃度が設定値と同じ場合、制御部１０は待機せずにレジ
ストの塗布を行う。

【００４７】さらに、塗布カップ４内の気化した有機溶
媒濃度が設定値よりも低い場合には、制御部１０がバル
ブコントローラ７に制御信号を出力して洗浄液流出口５
から洗浄液を流出させ、塗布カップ４内の有機溶媒濃度
を高くさせる。

【００４８】そして、塗布カップ４内の有機溶媒濃度と
設定値とが同じとなると、再度制御部１０はバルブコン
トローラ７に制御信号を出力して洗浄液の供給を停止
し、レジストの塗布を行う。

【００４９】また、上記の塗布カップ４内における気化
した有機溶媒濃度の制御は、制御部１０によって、塗布
カップ４の洗浄直後だけでなく次回の塗布カップ４の洗
浄が行われるまで常時行われる。

【００５０】さらに、塗布カップ４の洗浄は、たとえ
ば、予め設定されたレジスト膜の塗布回数毎または予め
設定された時間毎に行われる。

【００５１】また、濃度センサ９が検知している塗布カ
ップ４内の有機溶媒濃度の測定は、塗布カップ４の洗浄
時以外、制御部１０により絶えず行われている。

【００５２】それにより、本実施例１においては、塗布
カップ４における気化した有機溶媒濃度が一定となって
からレジスト膜の塗布を行うので、塗布膜厚を常に均一
に形成することができる。

【００５３】また、本実施例１において、塗布カップ４
における排気機構の排気量は一定であったが、図２に示
すように、制御部１０から出力された制御信号に基づい
て塗布カップ４の排気量を可変できる排気ポンプ（排気
手段）１１を設けてもよい。

【００５４】それにより、塗布カップ４内の気化した有
機溶媒濃度が高く、塗布カップ４内の気化した有機溶媒
濃度が予め設定された濃度と同じになるまで待機する場
合に、制御部１０が制御信号を排気ポンプ１１に出力
し、排気量を増大させることによって、より短時間で塗
布カップ４内の気化した有機溶媒濃度を低くできる。

【００５５】また、本実施例１では、塗布カップ４を自
動的に洗浄する塗布カップ洗浄機構が、塗布カップ４内
の有機溶媒濃度を高める有機溶媒流出手段であり、その
塗布カップ洗浄機構から流出される洗浄液が有機溶媒で
あったが、塗布カップ洗浄機構が設けられていないレジ
スト塗布装置（図示せず）に所定の有機溶媒を流出する
有機溶媒流出手段および塗布膜厚保持手段を設けるよう
にしてもよい。

【００５６】（実施例２）図３は、本発明の実施例２に
よる塗布カップ洗浄機構が設けられたレジスト塗布装置
の概略構成図である。

【００５７】本実施例２においては、レジスト塗布装置
１に、制御信号に基づいて回転数を任意に変化させるこ
とのできる真空チャック２を回転させる回転モータ３ａ
が設けられ、この回転モータ３ａは、制御部（制御手
段）１０ａにより制御が行われる。

【００５８】また、これら回転モータ３ａ、制御部１０
ａおよび濃度センサ９により塗布膜厚保持手段が構成さ
れている。

【００５９】そして、塗布カップ４内の洗浄を行うに
は、前記実施例１と同様に、制御部１０ａがバルブコン
トローラ７に制御信号を出力して一定の洗浄液を洗浄液
流出口５から流出させ、塗布カップ４内の洗浄が終了す
ると、再び制御部１０ａはバルブコントローラ７に制御
信号を出力して洗浄液の供給を停止させる。

【００６０】次に、搬送手段（図示せず）により半導体
ウエハを真空チャック２に搬送させ、半導体ウエハが真
空チャック２により吸着固定されると、制御部１０ａ
は、濃度センサ９によりレジスト膜塗布直前の塗布カッ
プ４内における気化した有機溶媒濃度の測定を行う。

【００６１】ここで、予め制御部１０ａには、塗布カッ
プ４内の有機溶媒濃度と塗布膜形成時における回転モー
タ３ａの回転数とレジストの塗布膜厚から求められた関
数式が入力されており、この関数式により制御部１０ａ
は、現在の塗布カップ４内の有機溶媒濃度に最適な回転
モータ３ａの回転数を算出し、制御信号を出力すること
によって回転モータ３ａにフィードフォワードを行う。

【００６２】また、本実施例２においても、上記の回転
モータ３ａのフィードフォワードは、制御部１０ａによ
り塗布カップ４の洗浄直後だけでなく、次回の塗布カッ
プ４の洗浄が行われるまで常時行われる。

【００６３】さらに、塗布カップ４の洗浄は、たとえ
ば、予め設定されたレジスト膜の塗布回数毎または予め
設定された時間毎に行われる。

【００６４】また、濃度センサ９が検知している塗布カ
ップ４内の有機溶媒濃度の測定は、塗布カップ４の洗浄
時以外、制御部１０ａにより絶えず行われている。

【００６５】それにより、本実施例２によれば、塗布カ
ップ４内の有機溶媒濃度が変化しても制御部１０ａが自
動的に回転モータ３ａの回転数をフィードフォワードす
るので、塗布カップ４内の有機溶媒濃度を高くするため
の待機状態や有機溶媒濃度を低くするための洗浄液の再
流出などが不要となり、より短時間で効率よく塗布膜厚
を均一に形成することができる。

【００６６】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、本発明は前記実施例
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。

【００６７】たとえば、前記実施例１，２では、半導体
ウエハにおけるレジスト膜の塗布について記載したが、
このレジスト膜の塗布は半導体ウエハ以外でもよく、フ
ォトマスクや液晶基板などのレジスト塗布を行う被処理
物であればよい。

【００６８】また、図２に示した排気量可変手段は排気
ポンプ１１以外でもよく、オートダンパを設け制御部１
０から出された制御信号でダンパ閉じ量を変え、排気量
を変化させてもよい。

【００６９】さらに、図４，５に示すように、濃度セン
サ９により塗布カップ４内の気化した有機溶媒濃度を制
御部１０，１０ａが測定する際に、所定の時間における
気化した有機溶媒濃度の経時変化を測定し、予め設定さ
れている有機溶媒濃度の経時変化よりも少ない場合に塗
布カップ４の排気不良を検出して、アラームや警告灯な
どの警告手段１２によって塗布カップ４の排気不良を知
らせるようにしてもよい。

【００７０】

【発明の効果】本願によっ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、
以下のとおりである。

【００７１】（１）本発明によれば、塗布空間内の有機
溶媒濃度に基づいて塗布膜厚保持手段がレジスト塗布膜
厚を制御するので、一定膜厚のレジスト塗布を行える。

【００７２】（２）また、本発明では、塗布カップ内の
気化した有機溶媒濃度に基づいて基板の回転を、その有
機溶媒濃度に応じた回転速度に制御を行いながらレジス
ト塗布が行えるので、一定膜厚のレジスト塗布を行うこ
とができる。

【００７３】（３）さらに、本発明においては、塗布カ
ップ内の気化した有機溶媒濃度に基づいて、有機溶媒流
出手段により塗布カップ内の気化した有機溶媒濃度を予
め設定した値にした後にレジスト塗布を行うので、一定
膜厚のレジスト塗布を行うことができる。

【００７４】（４）また、本発明によれば、有機溶媒流
出手段に塗布カップを自動的に洗浄する塗布カップ洗浄
機構を用い、有機溶媒に、その塗布カップ洗浄機構から
流出される洗浄液を用いることにより、低コストにより
常に塗布カップ内における気化した有機溶媒濃度を一定
に保つことができ、一定膜厚のレジスト塗布を行うこと
ができる。

【００７５】（５）また、本発明によれば、排気手段の
排気量を増加させることによって、塗布カップ内の有機
溶媒濃度をより短時間で低くすることができる。

【００７６】（６）さらに、本発明では、上記（１）〜
（５）により、半導体デバイスの歩留まりを向上するこ
とができ、洗浄作業による工数も少なくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による塗布カップ洗浄機構が
設けられたレジスト塗布装置の概略構成図である。

【図２】本発明の他の実施例による塗布カップ洗浄機構
が設けられたレジスト塗布装置の概略構成図である。

【図３】本発明の実施例２による塗布カップ洗浄機構が
設けられたレジスト塗布装置の概略構成図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例による塗布カップ洗
浄機構が設けられたレジスト塗布装置の概略構成図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例による塗布カップ洗浄機構
が設けられたレジスト塗布装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１レジスト塗布装置２真空チャック３回転モータ３ａ回転モータ４塗布カップ４ａ排気口４ｂ排出口５洗浄液流出口（流出口）６配管６ａ配管７バルブコントローラ（流量制限バルブ）８洗浄槽９濃度センサ（濃度検知手段）１０制御部（制御手段）１０ａ制御部（制御手段）１１排気ポンプ（排気手段）１２警告手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上原美千代東京都青梅市藤橋３丁目３番地２日立東京エレクトロニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗布空間内の有機溶媒濃度に基づいてレ
ジスト塗布膜厚を制御することにより、該レジスト塗布
膜厚を一定に保つ塗布膜厚保持手段を設けたことを特徴
とするレジスト塗布装置。
【請求項２】前記塗布膜厚保持手段が、塗布カップ内
の気化した有機溶媒濃度を検知する濃度検知手段と、前
記濃度検知手段から出力されたデータに基づいて制御信
号を出力する制御手段と、前記制御手段から出力された
制御信号に基づいて被処理物を回転させる速度が変化す
る回転モータとよりなることを特徴とする請求項１記載
のレジスト塗布装置。
【請求項３】前記塗布膜厚保持手段が、塗布カップ内
の気化した有機溶媒濃度を検知する濃度検知手段と、前
記濃度検知手段から出力されたデータに基づいて制御信
号を出力する制御手段と、前記制御手段から出力された
制御信号に基づいて前記塗布カップ内に所定量の有機溶
媒を流出させる有機溶媒流出手段とよりなることを特徴
とする請求項１記載のレジスト塗布装置。
【請求項４】前記有機溶媒流出手段が、前記制御手段
から出力される制御信号に基づいて前記有機溶媒の流量
を制限する流量制限バルブと、前記塗布カップ内の所定
の箇所に設けられた１個以上の前記有機溶媒を流出する
流出口とよりなることを特徴とする請求項３記載のレジ
スト塗布装置。
【請求項５】前記有機溶媒流出手段が、前記塗布カッ
プを自動的に洗浄する塗布カップ洗浄機構よりなり、前
記有機溶媒が、前記洗浄機構から流出される洗浄液より
なることを特徴とする請求項３記載のレジスト塗布装
置。
【請求項６】前記塗布膜厚保持手段に、前記制御手段
から出力された制御信号に基づいて前記塗布カップの排
気量を変化させる排気手段を設けたことを特徴とする請
求項３記載のレジスト塗布装置。