JPS58166721A - 超高精度レジストスピナ - 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】 この発明は、半導体製造において、レジストを均一に塗
布で籾るようにした超高精度レジストスピナに関する。

従来、集積回路パターンを形成するためのリングラフィ
においては、半導体基板上にレジスト溶液を塗布しかつ
ベーク後、所望のパターンを形成している。これらのり
ソグラフイ技術は半導体製造において、広く用いられて
おシ、周知の技術である。

リングラフィ工程において、レジスト膜形成には、レジ
スト溶液を半導体基板に摘下し先後、スピン塗布する方
法あるいはローラコータ・により塗布する方法またはス
プレ塗布する方法などが用いられている。

ここで、従来のレジスト塗布スピナ装置を第１図によシ
説明する。このｔｓ１図における１は容器、２は容器１
内に供給されるレジスト溶液であシ、容器１の容量は数
リットル１度である。容器１には圧縮ガス導入パイプ３
が連結されておシ、この容器１はま九パイプ４．フィル
タ５を介して半導体ウェハ６に対してレジスト溶液２を
供給するようになっている。半導体ウェハ６はモータ７
によ〕回転されるようになっている。

この第１図において、レジスト溶液２を半導体ウェハ６
に塗布するには、まず、圧縮ガス導入パイプ３によシ容
器１内に圧縮ガスを供給し、レジスト溶液２を容器１か
らパイプ４．フィルタ５を介して圧送して半導体ウェハ
６上に滴下した後、モータ７によルスビン塗布する。

トコ口で、従来、レジストの保存においては、レジスト
保存条件が室温（２０℃程度）保存が最長保存を可能と
するものが多く、そのため、第１図のようなレジスト塗
布スピナ装置および容器ｌはいずれも室温下において使
用されていた。

しかしながら、上記のようにして、レジスト塗布膜形成
において、露光工程およびパターン寸法制御が極めて高
精度性が要求されつつあり、レジスト塗布膜の厚さが高
精度で要求されることはなかった。

高精度の塗布膜厚を得るためには、塗布されるレジスト
の温度は極めて精度よく制御されねばならない。しかし
ながら第１図のようなレジスト塗布スピナ装置において
は、室温下で動作するため、室温の変動によシレジスト
粘度の変動などをきたし、わずかなレジスト膜厚変動あ
るいは塗布むらが生じることにより、高集積半導体回路
パターン形成に対して微細パターンの寸法変化を生じる
ことになる。

さらに、従来前記レジスト以外に、ポリインドを代表と
される熱硬化性高分子膜が半導体集積回路構造体として
使用されつつある状況にある。九とえは、集積回路配線
は集積回路高密度化により、金属配線を多層構造とする
ことを要し、これら多層配線間の絶縁物として、ポリイ
ンド膜が使用される。また、他の例として、集積回路保
護膜としても重要視されている。

しかしながら、前記ポリイミドを代表とする熱硬化性樹
脂は室温で保存すれば寿命が極めて短く、室温に放置す
ることによシ、短時間で粘度が極めテ高＜なシ、従来の
レジスト塗布スピナ装置を室温下で使用した場合には、
粘度が除々に高くなることによシ、ポリイミド膜の均一
な形成が極めて困難な状態になる。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、レジスト膜、ポリイミド膜あるいは有機シラン
膜の均一な精度を有する膜を形成することのできる超高
精度レジストスピナを提供することを目的とする。

以下、この発明の超高精度レジストスピナの実施例につ
いて図面に基づき説明する。第２図はその一実施例の構
成を示す図である。この第２図において、１１はレジス
トタンク恒温槽であシ、このレジストタンク恒温槽１１
内にはレジスト加圧容器１２が収納されている。レジス
ト加圧容器１２には熱電対１８が設けられており、レジ
スト溶液の温度を検出するようになっている。

また、レジストタンク恒温槽１１の上部には、熱風、冷
風混合室１６が配設されている。この熱風、冷風混合室
１６の底部は混合風導入口１７を通してレジストタンク
恒温槽１１に連通している。

熱風、冷風混合室１６内には、熱電対１５が収納されて
いる。この熱電対１５によシ、熱風、冷風混合室１６内
の温度を検出するようになっている。

熱風、冷風混合室１６には熱風パイプ１３が連通してい
るとともに、冷却風パイプ１４も連通している。この熱
風パイプ１３から熱風が熱風、冷風混合室１６内に送ら
れるとともに、冷却風パイプ１４によシ冷却風も送られ
るようになっている。

また、上記レジスト加圧容器１２ｔＣは圧縮空気パイプ
１９とレジスト移送パイプ２０の各一端が連結されてい
る。圧縮空気パイプ１９はレジスト加圧容器１２に圧縮
ガスを送風するものであり。

レジスト移送パイプ２０はレジスト溶液をレジスト加圧
容器１２から半導体ウェハの方に移送するためのもので
ある。

このレジスト移送パイプ２０にはガス媒体熱交換室２２
が設けられている。ガス媒体熱交換室２２には熱電対２
３が設けられている。この熱電対２３によυ、ガス媒体
熱交換室２２の温度を検出するようになっている。

ガス媒体熱交換室２２上には、混合！１２７が設けられ
ている。この混合室２７とガス媒体熱交換室２２はガス
導入パイプ２９により連通されている。混合室２７内に
も熱電対２４が設けられている。この熱電対２４によ）
混合室２７内の温度を検出するようになっている。混合
室２７には熱風導入パイプ２５を介して熱風が導入され
るようになっているとともに、冷風導入パイプ２６によ
シ冷風が導入されるようになっている。

上記レジスト移送パイプ２０はさらにポンプ３１゜フィ
ルタ３２．ガス媒体熱交換室３４．粘度計４３を通して
レジスト塗布ヘッドパイプ４４に連結されている。

ガス媒体熱交換室３４には熱電対３５が設けられており
、マた、ガス媒体熱交換室３４上には混合室３９が設け
られている。この混合室３９とガス媒体熱交換室３４は
ガス導入パイプ４１によシ連通されている。

混合室３９内には熱電対４０が設けられており。

また、熱風導入パイプ３７．冷風導入パイプ３８が連通
している。熱風導入パイプ「３７は熱風を。

また、冷風導入パイプ３８は冷風をそれぞれ混合室３９
に導入するようになっている。

、上記レジスト塗布ヘッドパイプ４４はウェハ台４５上
に対向しておシ、このウニへ台４５社スピンモータ４６
により回転されるようになっている。

スピンモータ４６は粘度計４３の指示量に応じた信号に
よりフィードバック機構４７を通して駆動されるように
なっている。

上記からも明らかなように、仁の発明の超高精度レジス
トスピナは大別すると、レジストタンク恒温槽１１．レ
ジストパイプの温度コントロール部、粘度計連動スピナ
部からなシ、レジストタンク恒温槽はレジスト加圧容器
１２を指定保存温度で一定温度に維持し、レジスト品質
の劣化を防止する役目を有し、レジストパイプ温度コン
トロール部は塗布レジスト溶液を一定温度に維持するこ
とによシ、所定粘度に均一に保持する役目を有し、粘度
計連動スピナ部はレジスト塗布直前のレジスト溶液の粘
度を粘度計によジオンラインで測定し、マイクロコンピ
ュータによシスビナ回転数を微調整し、常に所望の均一
なるレジスト膜厚を得る役目を有しており、これらによ
って、極めて簡便なることと、空調雰囲気温度が極めて
低く、収納容器内に結露が生じないことを特徴とするも
のである。

次に、この発明の詳細な説明を行う。レジストタンク恒
温槽１１の温度コントロールハ熱風パイプ１３および冷
却風パイプ１４を通して、それぞれ熱風、冷却風を熱風
、冷風混合室１６に導入し。

この熱風、冷風混合室１６の温度を熱電対１５に検出し
て所定の定温にコントロールする。

仁の熱風、冷風混合室１６の温度が所定の定温になると
、導入パイプ１７を介して、レジストタンク恒温槽１１
内に冷却風と熱風との混合風を導入する。なお、熱風の
発生は熱風パイプ１３中にヒータを装着して、簡単に熱
風が得られ、市販品においても、たとえば、熱風エアヒ
ータを装着することが可能である。

また、冷却風の発生には、圧縮ガスを供給することによ
って、マイナス６０℃の冷風を作シ出すことができるい
わゆる冷風発生器にょシ簡単に得られるものであシ、市
販品を使用することができる。

上記熱風および冷風においては、いｔまでのようなプロ
アやエアコンデショナと違って、周囲空気の吸い込みが
全くないため、レジストタンク恒温槽１１内には結露が
生じるおそれは皆無である。

前記の温度調整は例として、レジスト類のレジストタン
ク恒温槽１１の高精度コントセールおよび湿気を生じな
いことについて示したが、レジストに代えて、ボリイ建
ド溶液の場合には、レジストタンク恒温槽１１内は室温
よシも低温度である一１０℃程度に制御することが望ま
しい。

この場合には、熱風導入を止めて冷風のみを導入するこ
とにより、容易に一１０℃以下に冷却することが可能で
ある。このようにして、いわゆる冷蔵庫などを用いるこ
となく、極めて小型にして簡易に温度コントロールが可
能となる。

レジストタンク恒温槽１１内に収納されたレジスト加圧
容器１２のレジスト溶液は圧縮ガスパイプによシ圧送さ
れるガスにより、レジスト移送パイプ２０からガス媒体
熱交換室２２．ポンプ３１゜フィルタ３２．ガス媒体熱
交換器３４．粘度計４３を通して、レジスト塗布ヘッド
パイプ４４に送られる。

この場合、レジスト塗布ヘッドパイプ４４の温度コント
ロール部における温度コントロール方法はレジストタン
ク恒温槽１１において用いた方法と同一である。レジス
ト溶液は移送パイプ２０からガス媒体熱交換室２２にて
熱交換されて所定温度に達する。

その後、ポンプ３１によシ、レジスト溶液を圧送し、フ
ィルタ３２を通過させ、レジスト溶液中の微小ゴミを除
去した後、再度ガス媒体熱交換室３４に入）、そこで熱
交換されて、再度所定の設定温度に維持する。

このガス媒体熱交換室３　、欅、、、、を串たレジスト
溶液は粘度計４３を゛通過し、レジスト塗布ヘッドパイ
プ４４に送られるが、この際、粘度計４３においてレジ
スト溶液の粘度が測定される。この粘度計４３にオイて
測定した粘度値をスピンモータ４６にフィードバック機
構４７ｔ−介して設定回転数を微調整する。

以上説明したように、第１の実施例では、レジストタン
ク恒温槽１１あるいはレジストパイプ温度コン）ｏ−ル
部（ガス媒体熱交換室２２．３４を主体とする部分）に
可動部分のない温度調節機構を有しており、従来のよう
なブロアやニアコンディショナのような周囲空気の吸い
込みが全くないため、極めて露点の低いガスを使用する
ことにより、レジストタンク恒温槽内に結露が生じるこ
とはない利点があシ、レジスト保存性が向上するととも
に、レジスト粘度の制御が容易になる。

さらに、レジストの粘度針とスピンモータと連動してい
るので、測定したレジスト粘度を考慮して塗布回転数を
自動的に微調整しているため、設定膜厚を極めて高精度
に維持できる。

以上のように、この発明の超高精度レジストスピナによ
れば、レジストあるいは高分子樹脂溶液あるいは有機シ
ラン溶液などの溶液の容器を所定温度に保持されたレジ
ストタンク恒温槽内に収納するとともに、上記溶液をガ
ス媒体熱交換室を通して所定の定温度に保持して粘度針
を経て塗布用のヘッドパイプに移送させ、粘度計で測定
した溶液の粘度値に応じてフィードバック機構を介して
スピンモータを駆動させることによシ、半導体ウェハを
回転させ、可動部分がなく、シかも周囲空気の吸い込み
がない低湿度ガスを温度調節用に使用しているので、極
めて小型にして、簡便かつ静かな形態であシ、はとんど
メンテナンスフリーの装置にてレジストタンク恒温槽内
に結露を生じることがなく、溶液を温度制御で教る利点
がある。

これにともない、レジスト塗布機に利用できるとともに
、溶液の粘度のわずかな変動をも塗布回転数を微調整す
ることによシ、常に均一な膜厚を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレジスト塗布スピナ装置の構成を示す図
、第２図はこの発明の超高精度レジストスピナの一実施
例の構成を示す図である。 １１・・・レジストタンク恒温槽、１２・・・レジスト
加圧容器、１６・・・熱風、冷風混合室、２０・・・レ
ジスト移送パイプ、２２．３４・・・ガス媒体、３１・
・・ポンプ、４３・・・粘度計、４４・・・レジスト塗
布ヘッドパイプ、４５・・・ウェハ台、４６・・・スピ
ンモータ、４７・°・フィードバック機構。 手続袖正升 昭和５７年９月２３１１ ４）許庁艮官着杉純大　殿 １、小１・′１の表示 昭和５７年　特　針　　願第　４９０　（Ｊ　’／　　
　号２　発−の名称 ｆＩｊｉ蟲棺嵐レジストスピナ ：３　浦市をする者 ｉＪ１件との関係　　　　　％　許　出願人（０２９）
沖亀気工鉋体式会社 一１代理ノ（ ５ｔｌｌ！　Ｉｆ　’：　ｉ；１ｊ　＜７の１ｌｆＪ　
　　昭和　　年　　月　　１１（自発）６ｈ旧１．の対
象 ２）Ｚｍｌｆ９７ｉｊ３行１箇直」ｔ「製置」と−ｊ圧
する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レジストと高分子樹脂と有機シランのいずれかの溶液を
   充填した容器を収納しかつ熱風と冷風とを混合して所定
   の定温度を保持するレジストタンク恒温槽と、上記容器
   内の上記溶液を圧送する移送パイプの所定個所に設けら
   れ熱風と冷風とを混合した所定温度によシ移送パイプの
   溶液と熱交換を行ってこの溶液を所定温度に保持する温
   度調節手段と、この温度調節手段を通過した上記溶液を
   半導体ウェハに塗布する塗布ヘッドパイプと、上記温度
   調節手段を出た上記溶液の粘度を測定する粘度針と、こ
   の粘度針の測定値に応じてフィードバック機構を介して
   駆動され上記半導体ウェハを回転させるスピンモータと
   よりなる超高精度レジストスピナ。