JPH0750673B2 - レジスト塗布装置 - Google Patents

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、レジスト塗布装置に関し、とくにそのレジス
ト液供給途中で空気抜きを実施する装置の改良に関す
る。

（従来の技術） この種の塗布装置として、例えば半導体製造装置に於い
てウエハ上にレジストを塗布する塗布装置を挙げること
ができる。ウエハ上にレジストを塗布する場合、処理容
器の内部に配置した回転可能なスピンヘッド上にウエハ
を載置固定し、ウエハを回転させながらノズルを介して
レジスト液をウエハ表面に供給してレジスト塗布処理を
行っている（特公昭53-37189）。

ここで、レジスト供給経路途中に空気が混入すると、レ
ジストが乾燥し、その成分が変化したり、あるいはレジ
スト吐出用ポンプからノズルまでの間に空気が混入した
場合には、滴下される液量が変化し、レジストの塗布む
らが生ずるので、これをレジスト供給経路途中で除去す
る必要がある。

そこで、前記ノズルへのレジスト液供給途中には、第４
図に示すように内部にゴミ除去用のフィルター100を収
容したトラップ101が設けられ、このトラップ101の上部
に空気を溜め、これを排出管102を介して除去するよう
になっている。

そして、従来装置でトラップ101内の空気抜きを実行す
る場合、前記排出管102をバキュームポンプで真空引き
して行うのであるが、このバキュームポンプの駆動及び
前記排出管102途中に設けたバルブ103の開閉を手動で行
っていた。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来装置によれば、レジスト供給経路の空気抜
きを実行する場合、手動操作で行っていたので、その作
業が極めて煩雑であった。特に、この種のレジスト塗布
装置では、レジスト液の種類として３種類程使用するも
のもあり、この場合にはそれぞれにレジスト供給系を有
し、したがって、各レジスト供給系で上述した手動での
空気抜き作業を必要としている。

ここで、レジスト液は、そのメーカの相違等により空気
抜きの頻度が相違し、１日１回行うもの,3日に１回行う
もの、あるいは１週間に１回行うもの等種々様々であ
り、手動で実行する場合にはその空気抜きの日程管理等
も併せて実行する必要があり、これを忘れた場合にレジ
スト塗布動作に支障を生ずることが問題となっていた。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来の
問題点を解決し、レジスト供給経路途中での空気抜き作
業を、レジスト液の種類に応じた適正な間隔で自動で実
行するようにし、空気抜き作業を大幅に簡易化すること
ができるレジスト塗布装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、被塗布材の表面にレジスト液を滴下して塗布
する塗布装置に於いて、 レジスト液供給経路途中に配置されたトラップ容器と、 このトラップ容器上部に溜まった空気を吸引して排出す
る空気排出手段と、 レジスト液の種別に応じて予め設定された時間が経過す
る毎に空気排出手段を駆動して、空気排出動作を自動制
御する制御手段とを設けた構成としている。

ここで、前記設定時間が経過した場合には空気抜きのレ
ディ状態とし、塗布装置に搬入される被塗布材が所定の
位置に存在しないロットの切れ目等を確認した後に実行
するものが好ましい。

また、前記トラップ容器は、レジスト液を吐出駆動する
ためのポンプの後段側に配置するものが好ましく、フィ
ルター容器と兼用するものでも良い。

（作用） 本発明では、トラップ容器の上部に溜まった空気を排出
手段の駆動によって排出するに際して、レジスト液の種
別に応じて予め空気抜きを所定時間毎に繰り返し実行す
るインターバル時間を設定しておき、この時間が経過す
る毎に自動的に空気抜き動作を実行しているので、レジ
スト液の種別に応じた適正な空気抜き作業を確実に実行
することができ、しかも作業者の負担を大幅に軽減する
ことができる。

ここで、上記空気抜き動作は、レジスト塗布動作が実行
されていない時に行う必要があり、ロットの途中で塗布
動作を中断することは非効率的であるので、設定時間経
過後は一旦レディ状態とし、ロットの切れ目等を確認し
た後に実行することで対処できる。

また、レジスト液吐出駆動用のポンプ駆動の際にレジス
ト液に空気が混入する場合が多いので、トラップ容器を
ポンプの後段側に配置することで、このような空気をも
排除できる点で好ましい。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウエハのレジスト塗布装置に適用
した一実施例について、図面を参照して具体的に説明す
る。

まず、レジスト塗布装置の概要について説明する。

スピンチャック10は、たとえば真空吸着によって半導体
ウエハ１を載置固定し、これを回転できるものであり、
このスピンチャック10は、モータ20の出力軸に固定さ
れ、回転駆動されるようになっている。モータ20は、加
速性に優れた高性能モータで構成され、その上側にフラ
ンジ21を有し、このフランジ21によって塗布装置内の適
宜位置に固定されている。なお、このフランジ21は、図
示しない温調機によって温度調整が可能であって、モー
タ20の発熱を上側に伝達しないように構成することもで
きる。

前記チャック10に支持されるウエハ１の上方には、ウエ
ハ１のほぼ中心位置よりレジスト液を滴下するレジスト
ノズル30が設けられ、このレジストノズル30はスキャナ
ー31によって移動自在となっている。たとえばロットの
切れ目等でノズル30からのディスペンスが所定時間実行
されない場合には、ノズル30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、この
場合にはノズル30をチャック10より外した位置まで退避
させる必要があるので、この種の移動を前記スキャナー
31によって実行するようになっている。なお、この種の
レジストノズル30を複数設け、レジスト液の種類に応じ
て使い分ける構成とすることもできる。

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に、処理容器としてのカップ40
がウエハ１の周囲に形成されている。なお、このカップ
40は、上下動可能であって、レジスト液塗布時には第１
図の位置まで上昇されて停止し、ウエハ１の搬入出時に
は上記位置よりも下降するように構成されている。な
お、このカップ40の下面には、図示しないドレイン管及
び排気管が接続されている。

また、ウエハ１の裏面を洗浄するための洗浄ノズル50
は、ウエア１の裏面と対向する位置に配置された前記モ
ータ20の取り付け用のフランジ21に固定されている。こ
の洗浄ノズル50は、少なくともチャック10を外れた位置
に固定される必要がある。そして、この洗浄ノズル50に
洗浄液たとえば溶剤を供給するための溶剤収容部51が設
けられ、洗浄ノズル50を介してウエハ１の裏面に溶剤を
吐出可能となっている。

次に、このレジストノズル30へのレジスト液の供給系に
ついて説明する。この供給系としては、レジスト液収容
部32,ベローズポンプ33,トラップ容器の一例であるフィ
ルター容器34,及び前記ベローズポンプ33と連動して開
閉されるバルブV1,サックバックバルブV2等が設けられ
ている。なお、前記サックバックバルブV2は、レジスト
ノズル30からのレジスト液吐出後、レジストノズル30先
端部で表面張力によって露出しているレジスト液をレジ
ストノズル30内に引き戻すためのバルブであり、レジス
ト液の固化を防止するためのものである。

前記ベローズポンプ33は、シリンダ33a,逆止弁33b及び
蛇腹部33cで構成され、前記逆止弁33bとシリンダ33aと
の間にレジスト液導入管を接続し、前記蛇腹部33cの上
端よりレジスト液を導出可能となっている。前記シリン
ダ33aは、仕切り板33dの上下にエアー導入用のポート33
e,33fを有し、仕切り板33dを上下させることでポンプ動
作を実行可能となっている。

次に、前記フィルター容器34よりレジスト液中の空気抜
きを行うための構成について、第３図を参照して説明す
る。

フィルター容器34は、そのレジスト液導入管34aが接続
される側が下側に配置され、空気排出管60が接続される
側が上側に配置されるように、この間を結ぶ上壁が傾斜
した形状であり、その内部にフィルター34bを配置し、
フィルター34bを通過したレジスト液を下端より導出可
能となっている。

前記排出管60途中には、たとえばソレノイド駆動によっ
て開閉自在な空気抜きバルブ61が設けられ、その後段側
には廃液トラップ62が設けられている。この廃液トラッ
プ62の下端には、同様にソレノイド駆動等によって開閉
される廃液バルブ63が設けられ、一方廃液トラップ62の
上端にはバキューム管64が接続され、真空ポンプ65によ
って空気抜きを実行可能となっている。

次に、上記空気抜き動作を制御する制御系について、第
１図を参照して説明する。

CPU70は、本実施例装置の制御を司どるものであり、特
に、前述した空気抜き動作を制御するために、空気抜き
バルブ61及び廃液バルブ63の開閉駆動制御及び、真空ポ
ンプ65の駆動制御を実行可能となっている。また、この
CPU70には、レジスト液の種別に応じて空気抜き動作を
所定時間毎に繰り返し行うためのインターバル時間を設
定するための時間設定部71が接続され、レジスト供給系
が複数ある場合には各供給系毎に時間設定可能となって
いる。また、前記CPU70には、この塗布装置にウエハ１
を搬入する前に、前段の搬送部にウエハ１が存在した場
合に出力される搬入レディ信号が入力されるようになっ
ている。

そして、前記CPU70は、空気抜き動作終了後より前記設
定時間をカウントダウンするカウンタ72を接続し、設定
時間経過後には空気抜きレディ状態とし、かつ、搬送レ
ディ信号が入力されないたとえばロットの切れ目等にあ
ることを確認後、上記バルブ61,63の駆動及び真空ポン
プ65の駆動を行って空気抜き動作を実行制御するように
なっている。この意味で、前記CPU70,時間設定部71及び
カウンタ72は、本発明の制御手段を構成する一例であ
る。

次に、作用について説明する。

先ず、通常のレジスト塗布工程では、搬送部より搬送レ
ディ信号をCPU70が受領後、チャック10上に既にウエハ
１が存在しないことをチャック10のバキュームチェック
などにより検知し、ウエハ１の不存在が確認されたら、
ウエハ１を塗布装置に搬入してチャック10上に載置す
る。

次に、スピンチャック10のバキューム系を駆動して、ス
ピンチャック10上でウエハ１を真空吸着することで固定
する。

その後、前記カップ40を上昇させて第２図に示す位置で
停止する。

以上のような搬送駆動は、レジスト塗布装置のCPU70の
指令に基づき、予め組み込まれた搬送プログラムに従っ
て実行される。この搬送駆動の終了後に、ユーザによっ
て組み込まれた独自プログラムをレシピ（Recipe）コン
トローラ（図示せず）によって実行することで、レジス
ト塗布動作が開始される。すなわち、モータ20の駆動に
よってスピンチャック10上のウエハ１を1000rpm程度に
回転させた状態で、バルブV1,V2をオープンとし、ベロ
ーズポンプ33を駆動することにより、ウエハ１のほぼ中
心に位置する上方位置に設定されているレジストノズル
33より所定量のレジスト液をウエハ１の表面に滴下す
る。その後、ウエハ１の回転数を4000rpm程度まで上げ
て回転し、遠心力によってウエハ１の表面に均一にレジ
スト液を塗布することになる。

この際、ウエハ１の端部より飛散したレジスト液は、カ
ップ40によって底部に導かれ、図示しないドレイン管よ
り排出されることになる。

上記のレジスト塗布動作の終了後、上記動作によって汚
染された炉ウエハ１の裏面洗浄を開始する。この裏面洗
浄は、洗浄ノズル50より洗浄剤たとえば溶剤を吐出し、
かつ、ウエハ１をモータ20によってたとえば2000rpm程
度の回転数で回転しつつ実行する。

上述したウエハ１の裏面洗浄の終了後は、カップ40を第
２図の位置よりも下方に下降させ、次にスピンチャック
10のバキュームをOFFした後にウエハ１の搬出を実行す
る。

以上の動作により、一枚のウエハ１に対するレジスト塗
布動作の一サイクルが終了し、以降これを繰り返して実
行することになる。

ここで、この種のレジスト塗布装置では、ウエハ１上に
レジスト液を均一に塗布する要求があり、このためには
ノズル30から適正な量のレジスト液を吐出する必要があ
る。そして、万一このレジスト供給系に空気が混入して
いると、上記の適正な吐出動作を確保できず、また、レ
ジスト液が空気と接触することで乾燥し、その成分が変
化してしまうという問題もある。

そこで、CPU70はレジスト供給系での空気抜き動作を自
動制御している。

すなわち、レジスト液の種別に応じて予め時間設定部71
によって空気抜き動作を繰り返し実行するためのインタ
ーバル時間を設定しておく。

そして、カウンタ72でこの設定時間をカウントダウンし
てゆく。このカウンタ72の出力により、設定時間が経過
したことをCPU70が検知した場合、空気抜きレディ状態
とし、次に、搬送部からの搬送レディ信号が入力されて
いるか否かをチェックする。そして、搬送レディ信号が
たとえば所定時間に亘ってとぎれるロットの切れ目等の
場合である場合にのみ、空気抜き動作を開始制御するよ
うにしている。このように、ロットの切れ目等で空気抜
き動作を行う理由は、空気抜き動作の際にはレジスト塗
布動作を並行して実施することができず、ロットの途中
で空気抜き動作を実行するにはレジスト塗布動作を中断
する必要があり、非効率的であるからである。

この空気抜き動作は下記のようにして実行される。すな
わち、フィルター容器34内にはレジスト液が一旦トラッ
プされており、もしこのレジスト液中に空気が混入して
いる場合には、比重の軽い空気が上昇し、レジスト液上
部に溜まることになる。ここで、フィルター容器34の上
壁を第３図のように傾斜させておき、その頂部に排出管
60が接続される構成であれば、空気を確実に排出管60の
近傍に溜めることができる。

ここで、CPU70は空気抜きバルブ61をオープン，廃液バ
ルブ63をクローズとし、真空ポンプ65を駆動制御するこ
とで、排出管60が真空引きされ、フィルター容器34の頂
部に溜まっている空気を引き込むことになる。この際、
レジスト液も引き込まれることになるので、これを廃液
トラップ62内に一旦収容するようにしている。そして、
たとえば５分程度の間上記空気抜き動作を実行し、その
後空気抜きバルブ61をクローズ，廃液バルブ63をオープ
ンとし、真空ポンプ65を停止制御することで空気抜き動
作が終了し、また、廃液トラップ62内のレジスト液がバ
ルブ63を介しドレインに導かれて廃液されることにな
る。この廃液バルブ63をその後にクローズとすること
で、空気抜き動作が完了することになる。

このように、設定時間経過後に自動的にレジスト供給経
路途中で空気抜き動作が実行されるので、作業者の負担
が大幅に軽減され、かつ、レジスト液を複数使用する場
合にもレジスト液の種別に応じて一旦設定時間を設定し
た後は、空気抜きの日程管理を要しないので、作業者の
管理負担をも軽減され、空気抜き工程の不実行を確実に
防止することで常時適正なレジスト塗布動作を確保する
ことができる。

なお、空気溜め部にセンサを配置して空気量を検出し、
このセンサ出力によって空気抜き動作を自動制御するこ
とも考えられるが、この種のセンサにレジスト液が付着
するとそのセンサ機能を発揮することが出来ず、信頼性
の面で実用化が困難であるが、本実施例のように時間管
理によって空気抜き動作を行えば上記のような弊害はな
く、信頼性が高まる点で優れている。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の
範囲内で種々の変形実施が可能である。

上記実施例例では、ポンプ33よりも供給経路の後段に空
気抜き動作を実行する構成を配置することで、ポンプ駆
動の際に混入した空気をも排除できる点で優れている
が、好ましくはノズル30に近い側がよいが、その場所は
問わず、また、必ずしもフィルター容器34内で空気抜き
を実行するものに限らず、要はレジスト液をトラップで
きる場所であればよい。

また、塗布装置を構成する各種部材については、上記実
施例に掲げたものに限らず、スピンチャックがモータと
共に上下動するタイプなど、種々の方式を採用すること
ができる。

さらに、本発明が適用される塗布装置としては、必ずし
も半導体ウエハへのレジスト塗布に限らず、マスクへの
レジスト塗布等種々の塗布装置に適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば設定時間毎にレジ
スト供給経路途中での空気抜き動作を自動的に実施する
ことができるので、従来の手動による作業に比べれば作
業が大幅に簡易化され、かつ、一旦時間を設定した後に
はレジスト液毎に空気抜きの動作を管理する必要もな
く、確実に空気抜き動作が実行されるので、レジストの
均一塗布を常時確保することができる。

また、この空気排出駆動を、被塗布材がレジスト塗布領
域の前段に存在しないことを確認後に行うと、ロットの
切れ目であるレジスト塗布の空き時間を利用して行える
ため、レジスト塗布動作を中断することなく、処理のス
ループットが低下することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を半導体ウエハのレジスト塗布装置に
適用した一実施例装置での、空気抜き動作の制御系のブ
ロック図、 第２図は第１図のレジスト塗布装置の全体構成を説明す
るための概略説明図、 第３図は、第２図の塗布装置の空気抜きのための構成を
説明するための概略説明図、 第４図は従来装置での空気抜きの構成を説明するための
概略説明図である。 １……被塗布材、30……レジストノズル、33……ベロー
ズポンプ、34……トラップ容器、60,61,62,63,64,65…
…排出手段、70,71,72……制御手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被塗布材の表面にレジスト液を滴下して塗
   布する塗布装置に於いて、 レジスト液供給経路途中に配置されたトラップ容器と、 このトラップ容器上部に溜まった空気を吸引して排出す
   る空気排出手段と、 レジスト液の種別に応じて予め設定された時間が経過す
   る毎に空気排出手段を駆動して、空気排出動作を自動制
   御する制御手段とを設けたことを特徴とするレジスト塗
   布装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記制御手段は、レジスト液の種別に応じて予め設定さ
   れた時間が経過した後であって、かつ、レジスト塗布領
   域の前段に被塗布材が存在しない場合に、空気排出手段
   を駆動制御することを特徴とするレジスト塗布装置。