JPH10172881A - フォトレジスト塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトレジストにゲルを発生させ難く、かつ
発生したゲルは容易に洗浄し得るフォトレジスト塗布装
置を提供すること。 【解決手段】 フォトレジストガロン瓶２１から三方弁
１３、ポンプ３、フィルターユニット４、三方弁１４を
経て塗布ノズル５に至る供給用配管２について、三方弁
１４から直接に三方弁１３へ戻る循環用配管８を設け
る。 また、ポンプ３には高い粘度のフォトレジストに
対しても所定の流速を維持し得るように調整可能なもの
を取り付け、フィルターユニット４には流路を流線形と
したものを取り付けると共に、洗浄溶剤ガロン瓶２２を
汲み込む。そして塗布停止時にはフォトレジストを三方
弁１３、ポンプ３、フィルターユニット４、三方弁１４
から循環用配管８を経て三方弁１３へ戻る環状ラインを
循環させてフォトレジストを停滞させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフォトレジスト塗布
装置に関するものであり、更に詳しくはフォトレジスト
のゲル化を防ぐための手段を具備したフォトレジスト塗
布装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの集積度が進むと共にそのデザイ
ンルールは小さくなり、パターニングを行なう製造工程
での異物のコントロールにはより繊細な異物に対する技
術が要求されている。パターニングは一般的にはフォト
レジストを半導体ウエハに適用し、露光部と未露光部と
の現像液に対する溶解度の差を利用して行われている。
このフォトレジストは通常はガロン瓶からポンプを用い
て汲み上げ、フィルターを通過させた後、半導体ウエハ
に塗布される。

【０００３】フォトレジストは滞留、長時間の放置によ
ってゲルを発生し易い性質を持っているので、フォトレ
ジストにゲルが発生することを防ぐために、フォトレジ
ストの供給源としてのフォトレジスト・ガロン瓶から半
導体ウエハまでの供給用配管には商品名テフロンで知ら
れるポリテトラフロロエチレン系の樹脂が用いられ、配
管の継手にはフォトレジストの滞留をなくす構造が採用
されている。例えば、配管径の統一、吐出口に近くなる
に従って細くする配管、下入れ上出しのフィルターハウ
ジングなどである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ゲルとはフォトレジス
ト中においてその一部が変質した感光性物質とは異なる
ものを言うが、その様子を図１、図２に概念的に示し
た。半導体ウエハＷにフォトレジストを塗布し露光、現
像してフォトレジスト膜Ｒに６個の丸孔からなるパター
ンＰを作成する場合を例示するが、図１はゲルを発生し
ていない正常なフォトレジストが使用された場合を示
し、図１のＡは断面図、図１のＢは平面図である。半導
体ウエハＷ上のフォトレジスト膜Ｒに所定通りのパター
ンＰが得られている。これに対して、図２はゲルを発生
したフォトレジストが使用された場合を示し、図２のＡ
は断面図、図１のＢは平面図である。半導体ウエハＷ上
のフォトレジスト膜Ｒには感光によって現像液に溶解さ
れるべきパターンＰに未溶解の異物Ｃが残り、パターン
欠陥を生じている。

【０００５】図７は従来例のフォトレジスト塗布装置５
０を示す概略図であり、フォトレジスト・ガロン瓶２１
が二方弁５１を介して接続されている供給用配管５２の
途中にはポンプ５３、フィルタユニット５４が設置され
ており、供給配管５２に続く先端部の塗布ノズル５５か
らスピンコータ５６上の半導体ウエハＷにフォトレジス
トが塗布されるようになっている。

【０００６】ゲルの発生を防ぐための上述の配管上の対
策は、フォトレジストが常に流れている場合、もしくは
短い停止時間を挟み一定の時間間隔で流れている場合に
は有効であるが、フォトレジストを長時間使用しない場
合には効果がなく、ゲルの発生は避けられないのであ
る。また、フォトレジストに発生するゲルは微細であり
フィルターをすり抜けるのでフィルターの効果はなく、
発生したゲルはこれを溶解させる溶液で溶解排除する以
外に除去の方法はない。

【０００７】更にはフィルターユニット５４はその断面
図である図８に示すように箱形のハウジング６２を有し
ており、その内部にレジストフィルタ６４が設けられて
いる。すなわち、フィルターユニット５４はハウジング
６２の下部に導入管６１を備え、内部のレジストフィル
ター６４に取り付けられた導出管６３がハウジング６２
の上部から引き出されており、フォトレジストは矢印で
示すように流れる。しかし、ハウジング６２が箱形であ
るためにａで示すようなコーナー部分にフォトレジスト
が滞留し易く、ゲルを発生させ易い。

【０００８】そして、図７へ戻り、一旦、この供給用配
管５２やフィルターユニット５４にゲルが発生すると、
その除去のために、フォトレジスト・ガロン瓶２１を供
給用配管５２から取り外し、ゲル溶解性のある洗浄溶液
のガロン瓶２２を供給用配管５２へ接続して、ポンプ５
３を駆動し供給用配管５２内を洗浄しているが、その洗
浄作業は人手を要し労務コストを増大させている。

【０００９】フォトレジスト中のゲルによるレジストパ
ターンの欠陥はパターンの微細化と共に顕著に現れるの
で、半導体ウエハ製造工程でのゲル発生の防止は極めて
重要な問題である。従って本発明においては、フォトレ
ジストにゲルを発生させ難く、かつ発生したゲルが容易
に洗浄し得るフォトレジスト塗布装置を提供することを
課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１の構成
によって解決されるが、その解決手段を実施の形態によ
って例示すれば、図３はフォトレジスト塗布装置１の構
成を示す概略図であり、フォトレジスト・ガロン瓶２１
から塗布ノズル５に至る供給用配管２の途中には、三方
弁１２、三方弁１３、ポンプ３、フィルターユニット
４、三方弁１４が設けられているが、この三方弁１４か
ら直接に三方弁１３へ戻る循環用配管８が設けられてお
り、フォトレジストの塗布停止時にはフォトレジストが
循環され、フォトレジストが一か所に停滞することによ
るゲルの発生を防いでいる。

【００１１】また、ポンプ３には、フォトレジストの粘
度が高くとも流速を低下させないように流速調整し得る
機能を備えたものを採用している。

【００１２】また、フィルターユニット４のハウジング
４２には内部流路を流線形としてフォトレジストが滞留
を生じないものを取り付けている。

【００１３】更にはフォトレジストの洗浄溶剤ガロン瓶
２２が二方弁１１を介して接続されている洗浄溶剤導入
用配管９をフォトレジスト・ガロン瓶２１の上方の三方
弁１２に連結して供給用配管２に組み込み、二方弁１１
を切り替えて洗浄作業ができるようになっている。

【００１４】以上のようなフォトレジスト塗布装置１と
することにより、フォトレジストの停滞に起因するゲル
の発生が防がれて、半導体ウエハのパターン欠陥が著し
く減少されると共に、配管の洗浄作業の簡易化によって
労務コストが低減される。

【００１５】

【発明の実施の形態】図面を使って本発明の実施の形態
を説明する。

【００１６】図３は本発明の実施の形態によるフォトレ
ジスト塗布装置１を示す概略図である。フォトレジスト
・ガロン瓶２１が三方弁１２によって接続されている供
給用配管２はスピンコータ６上のウエハＷの直上の位置
する塗布ノズル５に接続されているが、その途中には三
方弁１３、ベローズタイプのポンプ３、フィルターユニ
ット４が設けられている。また、塗布ノズル５が接続さ
れている供給用配管２の先端部の三方弁１４から直接に
三方弁１３へ戻る循環用配管８が設けられている。なお
二方弁１１、三方弁１２、１３、１４は何れも空気圧で
作動されるダイヤフラムタイプのものである。

【００１７】また、供給用配管２の三方弁１２も接続さ
れている洗浄溶剤導入用配管９に対して洗浄溶剤ガロン
瓶２２が二方弁１１を介して接続されており、洗浄溶剤
ガロン瓶２２をフォトレジスト塗布装置１に組み込んで
いる。

【００１８】更に、ポンプ３は使用するフォトレジスト
の粘度が異なる場合にも、供給用配管２、循環用配管８
を所定の流速で流すことができるように流速調整の可能
なものを採用している。

【００１９】更にまた、フィルターユニット４には楕円
体状のハウジングを採用し、内部でフォトレジストが滞
留を生じないようにしている。すなわち、図４はフィル
ターユニット４の断面図であり、断面が楕円状のハウジ
ング４２の最下端部に導入管４１が取り付けられ、ハウ
ジング４２内に設けられているレジストフィルター４３
の上端に取り付けた導出管４４がハウジング４２の最上
端部から外部へ導かれている。ハウジング４２内は流線
形の流路となっているので、フォトレジストは矢印で示
すように流れてフィルターユニット４を通過し、ハウジ
ング４２内での滞留が防がれている。

【００２０】上記のフォトレジスト塗布装置１は上記の
ように構成されるが、次ぎにその作用を説明する。

【００２１】図５は、図３に示した供給用配管２、循環
用配管８、洗浄溶剤導入用配管９のなかで、フォトレジ
ストの塗布時、塗布停止時に使用される配管を実線で示
し、使用されない配管を破線で示した。また、図６にお
いては、溶剤洗浄時において使用される配管、使用され
ない配管を同様に示した。フォトレジストの塗布時にお
いては、図５のＡに示すように、ポンプ３が駆動され
て、フォトレジストがフォトレジスト・ガロン瓶２１か
ら汲み上げられ、三方弁１２から三方弁１３、ポンプ
３、フィルターユニット４、三方弁１４を経て、塗布ノ
ズル５からスピンコータ６上のウエハＷに塗布される。

【００２２】フォトレジストの塗布停止時においては、
図５のＢに示すように、フォトレジスト・ガロン瓶２１
の上方の三方弁１２が閉じられ、三方弁１４が循環用配
管８へ切り替えられ、かつ三方弁１３が三方開きとされ
る。ポンプ３は継続して駆動されるので、フォトレジス
トは三方弁１３、ポンプ３、フィルターユニット４、三
方弁１４、循環用配管８、三方弁１３の環状ラインを循
環され、フォトレジストの滞留が防がれる。フォトレジ
ストの塗布を再開する場合には、三方弁１２、三方弁１
３、三方弁１４が元へ戻されて、図５のＡの状態とな
る。

【００２３】供給用配管２、循環用配管８を溶剤洗浄す
る場合には、ポンプ３を駆動して配管中のフォトレジス
トを塗布ノズル５から抜き出した後、図６に示すよう
に、三方弁１２はフォトレジスト・ガロン瓶２１側を閉
じ、三方弁１３は三方に開いた状態、三方弁１４は供給
配管２と循環用配管８とを繋ぐ状態とし、洗浄溶剤導入
用配管９の二方弁１１は開とされる。ポンプ３を駆動し
て、洗浄溶剤が供給用配管２、循環用配管８に注入充填
されると、二方弁１１を閉じてポンプ３は停止され、所
定時間保持した後、洗浄完了後の洗浄溶剤はポンプ３を
駆動して塗布ノズル５から排出される。この時、図示し
ない配管からフォトレジストに使用されている溶剤を追
加して洗浄用溶剤が各配管内に残らないようにしてもよ
い。

【００２４】本実施の形態のフォトレジスト塗布装置１
は以上のように構成され作用するが、勿論、本発明はこ
れに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて
種々の変形が可能である。

【００２５】例えば本実施の形態においては、循環用配
管８はフォトレジスト・ガロン瓶２１が接続されている
三方弁１２に近い箇所に設けた三方弁１３へ戻して、フ
ォトレジストを循環させたが、循環用配管８をフォトレ
ジスト・ガロン瓶２１へ戻し、供給用配管２から汲み上
げるような配管として循環させてもよい。このようにす
れば、全体が均質化される。

【００２６】また本実施の形態におては、フォトレジス
トの塗布時にはフォトレジストを循環させなかったが、
塗布時にも循環させて、一部を塗布ノズル５の方へ取り
出すようにしてもよい。供給用配管２、循環用配管８に
おいて流速を大にし得る。

【００２７】また本実施の形態においては、図６に示し
た溶剤洗浄時に、塗布ノズル５へは洗浄溶剤を充填させ
ていないが、三方弁１４の操作によって塗布ノズル５へ
も洗浄溶剤を充填させ得ることは言うまでもない。

【００２８】また本実施の形態においては、供給用配管
２、循環用配管８からのフォトレジストの抜き出し、洗
浄完了後の洗浄溶剤の抜き出しは、いずれもポンプ３を
駆動して塗布ノズル５から排出するようにしたが、フォ
トレジストや洗浄溶剤を自然流下させるような排出ノズ
ルを供給用配管２の最低箇所に設けてもよい。

【００２９】また本実施の形態においては、フィルータ
ユニット４において、レジストフィルター４４がハウジ
ング４２の中央部に固定されるものを使用したが、レジ
ストフィルター４４の上面の形状をハウジング４２の上
部内面の形状に整合させ、レジストフィルター４４をハ
ウジング４２の上部に接触させるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上に説明したような形態で実
施され、次に記載するような効果を奏する。

【００３１】本発明のフォトレジスト塗布装置によれ
ば、フォトレジストの塗布停止時においてもフォトレジ
ストは循環用配管を経由して循環流動されるので、流れ
の停滞によるゲルの発生は極度に抑制される。

【００３２】また、使用しているポンプはフォトレジス
トを所定の流速に調整し得るようになっているので、粘
度の高いフォトレジストを使用する場合にも流速が低下
してゲルの発生を招くようなことはない。

【００３３】また、フィルターユニットのハウジングに
は内部流路を流線形としてフォトレジストが滞留する箇
所をなくしているので、流速が低下し易いフィルタユニ
ット内でのゲルの発生も防いでいる。

【００３４】更には、洗浄溶剤液ガロン瓶を供給用配管
に組み込んでおり、供給用配管、循環用配管の定期的、
および非定期的な洗浄作業が簡易化されているので、労
務コストが低減化される。

【００３５】以上によって、フォトレジスト内のゲルに
基づくレジストパターンの欠陥の極度の減少、加えて洗
浄作業の簡易化により、半導体製造の生産性が大幅に向
上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】フォトレジストにおけるゲルを説明する図であ
り、ゲルが存在しないフォトレジストによるフォトレジ
スト膜とパターンとを示し、Ａはその断面図、Ｂは平面
図である。

【図２】フォトレジストにおけるゲルを説明する図であ
り、ゲルが存在するフォトレジストによるフォトレジス
ト膜とパターンとを示し、Ａはその断面図、Ｂは平面図
である。

【図３】本実施の形態によるフォトレジスト塗布装置の
概略図である。

【図４】同塗布装置で使用するフィルターユニットの断
面図である。

【図５】同装置においてフォトレジストの塗布時に使用
される配管を示す図であり、Ａは塗布時、Ｂは塗布停止
時を示し、フォトレジストが循環される。

【図６】同装置において溶剤洗浄時に使用される配管を
示す図である。

【図７】従来例のフォトレジスト塗布装置の概略図であ
る。

【図８】同装置で使用されているフィルターユニットの
断面図である。

【符号の説明】

１……フォトレジスト塗布装置、２……供給用配管、３
……ポンプ、４……フィルターユニット、５……塗布ノ
ズル、６……スピンコータ、８……循環用配管、９……
洗浄溶剤導入用配管、１１……二方弁、１２、１３、１
４……三方弁、２１……フォトレジストガロン瓶、２２
……洗浄溶剤ガロン瓶、４１……導入管、４２……ハウ
ジング、４３……導出管、４４……レジストフィルタ
ー、Ｒ……フォトレジスト膜、Ｗ……ウエハ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトレジスト供給源からポンプおよび
   フィルターユニットを経由し塗布ノズル取付け部へ至る
   供給用配管に対して、前記塗布ノズルの取付け部から前
   記フォトレジスト供給源、または該フォトレジスト供給
   源に近接した箇所の前記供給用配管に接続して戻される
   循環用配管が設置されており、 前記フォトレジストの塗布停止時、または塗布停止時と
   塗布時との両時において、前記フォトレジストが前記供
   給用配管および前記循環用配管を循環されることを特徴
   とするフォトレジスト塗布装置。
2. 【請求項２】 前記ポンプが粘度の異なる前記フォトレ
   ジストに対して一定の流速を与えるように流速調整が可
   能とされていることを特徴とする請求項１に記載のフォ
   トレジスト塗布装置。
3. 【請求項３】 前記フィルターユニットが前記フォトレ
   ジストの滞留を生じないように内部流路を流線形とした
   ハウジングを備えていることを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載のフォトレジスト塗布装置。
4. 【請求項４】 洗浄溶剤供給源が前記フォトレジスト供
   給源に近接した箇所において前記供給用配管に弁を介し
   て接続されており、前記供給用配管および前記循環用配
   管の洗浄作業が前記弁を切り換えて行われることを特徴
   とする請求項１から請求項３までの何れかに記載のフォ
   トレジスト塗布装置。