JP2002166209A

JP2002166209A - 膜形成装置

Info

Publication number: JP2002166209A
Application number: JP2000382705A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kitano; 高広北野; Sukeaki Morikawa; 祐晃森川; Yukihiko Ezaki; 幸彦江崎; Nobukazu Ishizaka; 信和石坂; Norihisa Koga; 法久古閑; Kazuhiro Takeshita; 和宏竹下; Hirobumi Okuma; 博文大隈; Masami Akumoto; 正己飽本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて小さい塗布液の吐出口の径を持った塗
布液供給手段を有する基板の膜形成装置を提供する。【解決手段】ウェハＷ上にレジスト液を吐出する吐出
ノズル８５は，略円筒形の内ボディー９６と，この下面
を閉鎖する円盤状のノズルプレート９５とを有する。こ
のノズルプレート９５の中心には吐出口９４が形成され
る。このノズルプレート９５は，内ボディー９６の外側
で螺着する外ボディー９７によって，内ボディー９６の
下面に対して，密着固定される。レジスト液は溶剤によ
って希釈したものを使用し，濃度は１．０〜７．０％の
ものが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，基板の膜形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造プロセスに
おけるフォトリソグラフィー工程では，ウェハ表面にレ
ジスト液を塗布し，レジスト膜を形成するレジスト塗布
処理，ウェハにパターンを露光する露光処理，露光後の
ウェハに対して現像を行う現像処理等が行われ，ウェハ
に所定の回路パターンを形成する。

【０００３】上述したレジスト塗布処理で使用される装
置において，ウェハにレジスト液を吐出する塗布液吐出
ノズルは，一般に樹脂製で先細のものが用いられてい
る。この先細の塗布液吐出ノズルは，射出成型加工を用
いて形成されているため，この穴径は，加工技術の限界
から，２ｍｍ程度である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，近年の
半導体技術の進歩に伴い，さらに細い回路パターンの線
幅が要求されてきており，この塗布液吐出ノズルの吐出
口の穴径が，そのまま塗布液の径となるため，より小さ
い穴の形成が望まれている。また，レジスト液の無駄な
吐出を抑制するためには，径の小さいのもが好ましい。

【０００５】本発明は，かかる点に鑑みてなされたもの
であり，塗布液が吐出される吐出口の穴径をより小さく
することが可能な塗布液吐出手段を有する膜形成装置を
提供することをその目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば，塗布液吐出手段から基板に塗布液を供給してこの基
板表面に膜を形成する膜形成装置であって，前記塗布液
吐出手段は，略筒状の支持部材と，前記支持部材の基板
側の面を閉塞する薄板を有し，前記薄板には，基板に塗
布液を吐出する所定径の吐出口が設けられていることを
特徴とする基板の膜形成装置が提供される。

【０００７】本発明によれば，塗布液は支持部材の中を
通って薄板の吐出口から吐出されることになるが，レー
ザー加工等により薄板には，従来の射出成型加工よりも
微小な穴を形成することが可能である。したがって，本
発明によれば，極めて微小な吐出口から塗布液を塗布す
ることが可能である。その結果，やむ終えず基板外に吐
出される塗布液の量が減少される。また，吐出口の径を
小さくできることから塗布液の吐出量や吐出部分を厳格
に制御することができる。

【０００８】かかる請求項１の発明において，請求項２
のように，外方から薄板を前記支持部材に対して固定す
る押さえ部材を有するようにしてもよい。このように，
前記薄板を押さえることにより，塗布液に印可される圧
力により，前記薄板が前記支持部材からはずれることが
より確実に防止される。また，塗布液の前記吐出口以外
からの流出も防止される。この場合，薄板を前記押さえ
部材と一体にして，「薄板部」とした構造にしてもよ
い。

【０００９】請求項４の発明は，薄板の吐出口における
基板側の面の周縁部は，基板に近づくにつれて，前記吐
出口の径が大きくなるようなテーパ状に形成されている
ことを特徴としている。したがって，塗布液が前記吐出
口から吐出される際に，前記薄板との接触面積が減少
し，表面張力等の影響が抑制されるため，滑らかに吐出
される。また，吐出口周縁部に塗布液が付着して，表面
張力によって，吐出に影響を与えることも抑制される。

【００１０】一方，請求項５の発明は，薄板の吐出口に
おける基板側の面の逆側の面の周縁部は，基板に近づく
につれて，前記吐出口の径が小さくなるように形成され
ていることを特徴としている。このように，前記吐出口
の基板に対して逆側の面の周縁部をテーパ形状とするこ
とにより，塗布液がこの薄板を通過する際に，余計な圧
力損失が抑制され，滑らかに吐出される。また，吐出口
周縁部に塗布液が付着して，表面張力によって，吐出に
影響を与えることも抑制される。

【００１１】また，請求項６のように前記吐出口におけ
る基板側の面の周縁部の周辺部に凹部を形成してもよ
い。このように，前記基板側の面の周縁部の周辺部を凹
ませることにより，塗布液が前記吐出口から吐出する際
に，吐出口周縁部に塗布液が付着して，表面張力の変動
することによる影響を抑制させることができる。

【００１２】請求項７のように，前記薄板の吐出口に塗
布液に対する撥水処理を施してもよい。このように撥水
処理を施すことにより，塗布液が前記吐出口に対して撥
水し吐出口から滑らかに吐出される。したがって，基板
に安定した所定の塗布液を供給することができる。

【００１３】請求項８の発明は，薄板は，前記支持部材
に対して，着脱自在であることを特徴としている。この
ように前記薄板を着脱自在にすることにより，前記吐出
口の径を変えて吐出する場合，薄板が汚染した場合等
に，薄板を容易に交換することができる。したがって，
前述の場合に速やかに対応できるうえ，他種類の穴径が
使用可能となる。

【００１４】また，請求項９のように，前記薄板の吐出
口を複数個設けるようにしてもよい。このように，前記
吐出口を複数個設けることにより，穴径の小さな吐出口
を有する薄板を用いた場合においても，必要な場合に
は，基板への吐出量を増やすことが可能となる。

【００１５】請求項１０によれば，前記塗布液吐出手段
は，基板に対して，相対的に水平方向に移動自在である
ことを特徴とする基板の膜形成装置が提供される。

【００１６】請求項１０のように，塗布液吐出手段を移
動自在にすることにより，例えば，基板上を移動しなが
ら，塗布液を吐出し，いわゆる一筆書きの要領で基板上
に塗布膜を形成する場合にも応用できる。このように，
いわゆる一筆書きの要領で塗布液を吐出することによ
り，基板全面に渡り，均一に塗布液が供給されるため，
斑のない厚みの均一な塗布膜が形成される。

【００１７】請求項１１の発明によれば，薄板を温度調
節可能とする温度調節手段を有することを特徴とする基
板の膜形成装置が提供される。

【００１８】このように，前記薄板の温度を調節可能と
することにより，薄板の温度を所定の温度に維持するこ
とが可能となる。こうすることにより，前記薄板に形成
された吐出口の径が一定する。また，前記吐出口内を流
れる塗布液の温度を所定の温度に維持することができ
る。従って，塗布液の粘度，表面張力が一定し，安定し
た塗布液を基板に供給することができる。

【００１９】請求項１２の発明は，前記支持部材には，
温度調節可能な流体が流れる流路が設けられていること
を特徴としている。かかる構成により，前記支持部材に
接した前記薄板や塗布液の温度を所定の温度に維持する
ことができる。したがって，前記薄板の吐出口の径，塗
布液の粘度等が一定し，安定した塗布液が基板に供給さ
れる。

【００２０】一方，前記請求項１３の流路を請求項１４
のように前記押さえ部材に設けてもよい。したがって，
上述したように前記薄板の吐出口の径や塗布液の粘度等
が安定し，所定の塗布液を基板に供給することができ
る。

【００２１】かかる請求項１２の発明において，請求項
１５のように，前記温度調節手段として電子冷熱素子を
使用し，この電子冷熱素子を前記支持部材又は前記押さ
え部材に接触して設けるようにしてもよい。

【００２２】このように，電子冷熱素子，例えば，サー
モモジュールにより前記薄板の温度を一定の温度に維持
することにより，前記薄板に設けられた吐出口の径を一
定に維持することができる。また，前記吐出口内を流れ
る塗布液の温度を所定の温度に維持することができるた
め，その塗布液の粘度等を所定の温度に維持することが
でき，所定の塗布液が基板に供給される。また，支持部
材等に流路を形成する加工も不要となる。

【００２３】本発明で使用される塗布液は，通常のスピ
ンコーティング法で塗布される塗布液よりも例えば溶剤
等で希釈して，粘度がより低くなったものが適してい
る。例えば粘度については，２ｃＰ〜７ｃＰが好まし
い。具体的には，例えば塗布液がフォトレジスト形成用
の塗布液である場合には，当該塗布液中のフォトレジス
ト膜形成成分の分量（容積百分率）が，塗布液の１．０
％〜７．０％，とりわけ１．５％程度が適している。ま
た例えば塗布液が層間絶縁膜形成用の塗布液である場合
には，当該塗布液中の層間絶縁膜形成成分の分量は，塗
布液の１．０〜８．０％，とりわけ４．０％程度が適し
ている。

【００２４】前記したような程度に塗布液を溶剤などで
希釈して使用することにより，吐出口からの吐出が円滑
に行われる。しかも後述の実施の形態で説明するよう
に，吐出ノズルから吐出した際，ピッチ間の塗布液が濡
れ性でくっつき，均一な塗布が容易である。

【００２５】また前記押さえ部材の側周面を四角形とす
ることにより，複数の塗布液吐出手段を並列して使用す
る場合に，押さえ部材を安定して接合させることが可能
になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下，本発明の好ましい実施の形
態について説明する。図１は，本実施の形態にかかるレ
ジスト塗布装置を有する塗布現像処理システム１の平面
図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図で
あり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図であ
る。

【００２７】塗布現像処理システム１は，図１に示すよ
うに，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部か
ら塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセ
ットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットス
テーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定
の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステ
ーション３と，この処理ステーション３に隣接して設け
られている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け
渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構
成を有している。

【００２８】カセットステーション２では，載置部とな
るカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセット
ＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在とな
っている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）と
カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ
方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が
搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセッ
トＣに対して選択的にアクセスできるようになってい
る。

【００２９】ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせ
を行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送
体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処
理装置群G3に属するエクステンション装置３２に対して
もアクセスできるように構成されている。

【００３０】処理ステーション３では，その中心部に主
搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の
周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を
構成している。該塗布現像処理システム１においては，
４つの処理装置群G1，G2，G3，G4が配置されており，第
１及び第２の処理装置群G1，G2は現像処理システム１の
正面側に配置され，第３の処理装置群G3は，カセットス
テーション２に隣接して配置され，第４の処理装置群G4
は，インターフェイス部４に隣接して配置されている。
さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群
G5を背面側に別途配置可能となっている。

【００３１】第１の処理装置群G1では，例えば図２に示
すように，本実施の形態にかかるレジスト塗布装置１７
と，ウェハＷに現像液を供給して処理する現像処理装置
１８が下から順に２段に配置されている。第２の処理装
置群G2の場合も同様に，レジスト塗布装置１９と，現像
処理装置２０とが下から順に２段に積み重ねられている

【００３２】第３の処理装置群G3では，例えば図３に示
すように，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３
０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのア
ドヒージョン装置３１，ウェハＷを待機させるエクステ
ンション装置３２，レジスト液中の溶剤を減圧乾燥させ
るバキュームドライング装置３３，プリベーキング装置
３４及び現像処理後の加熱処理を施すポストベーキング
装置３５，３６等が下から順に例えば７段に重ねられて
いる。

【００３３】第４の処理装置群G4では，例えばクーリン
グ装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクス
テンション・クーリング装置４１，エクステンション装
置４２，クーリング装置４３，露光処理後の加熱処理を
行うポストエクスポージャーベーキング装置４４，４
５，ポストベーキング装置４６，４７等が下から順に例
えば８段に積み重ねられている。

【００３４】インターフェイス部４の中央部にはウェハ
搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０は
Ｘ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移
動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在
にできるように構成されており，第４の処理装置群G4に
属するエクステンション・クーリング装置４１，エクス
テンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない
露光装置に対してアクセスできるように構成されてい
る。

【００３５】次に上述したレジスト塗布装置１７の構成
について説明するが，ここでは，レジスト液を吐出する
レジスト液吐出手段がウェハＷに対して，相対的に移動
しながらレジスト液を塗布する，いわゆる一筆書きの要
領の塗布方式を実施可能なレジスト塗布装置を採用す
る。

【００３６】レジスト塗布装置１７のケーシング６０内
には，図４，図５に示すように，Ｙ方向（図５中の上下
方向）に長い略箱形の外容器６１が設けられており，こ
の外容器６１は，上面が開口している。この外容器６１
内には，その中でウェハＷを処理する内容器６２が設け
られている。この内容器６２は，上面が開口しており，
また，外容器６１の底面上に設けられたＹ方向に伸びる
２本のレール６３上を内容器駆動機構６４により移動自
在に構成されている。したがって，ウェハＷを内容器６
２に搬入，搬出する場合には，内容器６２が外容器６１
のＹ方向正方向側（図５中の上方）の搬送部Ｌに移動
し，ウェハＷを塗布処理する場合には，Ｙ方向負方向側
（図５中の下方）の処理部Ｒに移動することができる。
また，ウェハＷに対してレジスト液を塗布中においても
内容器６２を所定のタイミングで所定の距離だけＹ方向
に移動させることが可能となる。

【００３７】さらに，この内容器６２内には，ウェハＷ
を吸着して保持する載置台６５が設けられており，その
下方には，この載置台６５を回転自在とする回転駆動６
６が設けられている。また，この載置台６５には，例え
ば超音波振動子６７が取り付けられており，載置台６５
を高周波数で振動させることができる。内容器６２の底
面には，内容器６２内を所定濃度の溶剤雰囲気に維持す
るための溶剤を貯留する溶剤タンク６８が設けられてい
る。

【００３８】また，内容器６２の底面には，排気口７３
が設けられており，ここからの排気により内容器６２内
に気流を発生させてウェハＷ周辺を所定の溶剤濃度に維
持することができるようになっている。

【００３９】さらに，ウェハＷ上を覆いレジスト液の塗
布範囲を限定するマスク部材７０をがウェハＷ上方に設
けられており，このマスク部材７０は，内容器６２の内
側壁に設けられているマスク支持部材７１で支持され
る。また，マスク部材７０は，図示しない搬送機構によ
りＸ方向に搬送可能になっている。したがって，マスク
部材７０を外容器６１のＸ方向負方向側（図５中の左方
向）の洗浄部に待機させておき，ウェハＷを有する内容
器６２が処理部Ｒに移動した後に，前記搬送機構によ
り，マスク部材７０を内容器６２内のマスク支持部材７
１上に搬入することが可能となる。

【００４０】上述した外容器６１には，外容器６１の処
理部Ｒ側に蓋をする蓋体８０が固定して取り付けられて
おり，内容器６２が処理部Ｒ側に移動したときに，その
上方が蓋体８０で覆われると，所定の雰囲気を維持しや
すくなる。また，この蓋体８０には，Ｘ方向に伸びるス
リット８０ａが設けられており，このスリット８０ａ内
を後述する塗布液吐出手段としての吐出ノズル８５がＸ
方向に移動する。

【００４１】上述したように外容器６１の処理部Ｒ側に
設けられた蓋体８０のスリット８０ａには，本発明にか
かるレジスト液を吐出する吐出ノズル８５が下方のウェ
ハＷに吐出可能に設けられている。この吐出ノズル８５
は，ノズル保持部材のホルダ９１に固定され，このホル
ダ９１は，Ｘ方向に伸びるタイミングベルト８６に取り
付けられている。このタイミングベルト８６は，蓋体８
０上に設けられたプーリ８８，８９間に掛けられ，プー
リ８８は，図示しないモータなどの回転機構によって正
転・反転される。その結果，タイミングベルト８６によ
り，この吐出ノズル８５は，蓋体８０のスリット８０ａ
内を往復移動できる。したがって，吐出ノズル８５が下
方のウェハＷに対して相対的に移動ながら，レジスト液
を吐出し，さらに内容器６２がＹ方向に間欠的に移動す
ることにより，いわゆる一筆書きの要領でウェハＷにレ
ジスト液を供給することができる。

【００４２】次に，前記吐出ノズル８５の構造を詳しく
説明する。吐出ノズル８５は，図６に示すように，支持
部材としての略円筒形の内ボディー９６と，この下面を
閉鎖する薄板としてのノズルプレート９５とを有し，こ
のノズルプレート９５の中心に吐出口９４が形成されて
いる。このノズルプレート９５は，内ボディー９６の外
側で螺着する押さえ部材としての外ボディー９７によっ
て，内ボディー９６の下面に対して，密着固定されてい
る。

【００４３】ノズルプレート９５は，厚さ０．１ｍｍ程
度の金属材，例えばステンレス材が用いられ，その外形
は円形に加工されている。このノズルプレート９５の中
心には，直径が１０μｍから２００μｍの範囲の所定の
大きさの吐出口９４が形成されている。また，図７に示
すように，この吐出口９４の上面周縁部９４ａは，下方
に行くにつれて径が小さくなるようなテーパ形状に形成
されており，一方，吐出口９４の下面周縁部９４ｂは，
下方に行くにつれ径が大きくなるようなテーパ形状に形
成されている。さらに，この吐出口９４には，使用され
るレジスト液に対する撥水処理，例えば無電解ニッケル
処理がされている。なお，ノズルプレート９５の材質と
して，ＰＴＦＥ等の樹脂やセラミックを利用してもよ
い。

【００４４】内ボディー９６は，円筒状に形成されてお
り，上端部には，図示しないレジスト液供給源からレジ
スト液が供給される供給口９６ａを有している。この内
ボディー９６の下端部は，開口端であるが，前記ノズル
プレート９５によって閉鎖されている。したがって，供
給口９６ａから内ボディー９６内に供給されたレジスト
液は，内ボディー９６内を通過し，下端部のノズルプレ
ート９５の吐出口９４からウェハＷ上に吐出される。

【００４５】外ボディー９７は，上方が開口した略筒状
である。この外ボディー９７の内側の形状は，内ボディ
ー９６の外形に対応しており，内ボディー９６の下端面
９６ｂと外ボディー９７の内側底面とでノズルプレート
９５を下から押さえながら，内ボディー９６を外から覆
うように構成されている。このボディー９７の下端に
は，レジスト液を吐出するのを妨げないように穴が設け
られている。さらに，外ボディー９７の外壁には，図示
しない温度制御装置に制御される電子冷熱素子としての
例えばペルチェ素子１００が接触して取り付けられてお
り，外ボディー９７を介して，ノズルプレート９５及び
レジスト液の温度を調節可能としている。

【００４６】また，内ボディー９６の外側面と外ボディ
ー９７の内側面には，ねじが切られており，内ボディー
９７から外ボディー９７を取り外すことにより，ノズル
プレート９５を取り外すことができる。したがって，ノ
ズルプレート９５が汚染された場合やノズルプレート９
５を種種の材質，形状等の他の径のものに交換する場合
等に迅速かつ容易に対応できる。

【００４７】次に，以上のように構成されているレジス
ト塗布装置１７の作用について，塗布現像処理システム
１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共
に説明する。

【００４８】先ず，ウェハ搬送体７がカセットＣから未
処理のウェハＷを１枚取りだし，第３の処理装置群G3に
属するアドヒージョン装置３１に搬入する。そして，レ
ジスト液の密着性を向上させる例えばHMDSを塗布された
ウェハＷは，主搬送装置１３によって，クーリング装置
３０に搬送され，所定の温度に冷却される。その後，ウ
ェハＷは，レジスト塗布装置１７又は１９に搬送され
る。

【００４９】このレジスト塗布装置１７又は１９で，後
述するいわゆる一筆書きの要領でレジスト液が塗布され
たウェハＷは，その後，主搬送装置１３により，バキュ
ームドライング装置３３，プリベーキング装置３４，ク
ーリング装置４０に順次搬送される。その後ウェハＷ
は，各処理装置において露光処理，現像処理等の一連の
所定の処理が行われ，塗布現像処理が終了する。

【００５０】上述したレジスト塗布装置１７の作用につ
いて詳しく説明すると，先ず，クーリング装置３０にお
いて所定の温度に冷却されたウェハＷが主搬送値１３に
より，レジスト塗布装置１７のケーシング６０内に搬入
される。このとき外容器６１内の内容器６２は予め搬送
位置Ｌで待機しており，ウェハＷは，主搬送装置１３に
より直接載置台６５に載置され，吸着保持される。ここ
で，回転機構６６により，図示しないアライメント機構
によりウェハＷのノッチ又はオリフラを検出し，ウェハ
Ｗは所定の位置に位置決めされる。次に，内容器駆動機
構６４により内容器６２を処理位置Ｒに移動させる。そ
の後洗浄部に待機されていたマスク部材７０が，図示し
ない搬送機構により，外容器６１外から内容器内に搬送
され，マスク支持部材７１上に載置される。

【００５１】次に，排気口７３から内容器６２内の気体
を所定速度で排気し，内容器６２内を所定の雰囲気に維
持する。そして，この内容器６２内において，吐出ノズ
ル８５がウェハＷに対して相対的に移動しながら，レジ
スト液を塗布し，ウェハＷ上にレジスト膜を形成する。

【００５２】レジスト液の塗布経路の例を図８に示す。
例えば，図８に示すように，先ず吐出ノズル８５が，Ｓ
ＴＡＲＴ位置からＸ方向正方向（図８の右方向）に所定
の速度で移動しながら，レジスト液をウェハＷ上に吐出
する。このとき，吐出ノズル８５では，図示しないレジ
スト液供給源から所定の圧力で圧送されたレジスト液が
内ボディー９６の上端部９６ａから供給され，ボディー
９６内を通過し，ノズルプレート９５の吐出口９４から
吐出されている。また，ノズルプレート９５は外ボディ
ー９７に取り付けられているペルチェ素子１００により
所定の温度に保たれているため，吐出口９４の径が変化
せず，ノズルプレート９５からは，所定の径の糸状にレ
ジスト液が吐出される。

【００５３】吐出されるレジスト液は，溶剤によって希
釈されたものを使用することが好ましい。例えばレジス
ト膜形成成分がレジスト液中に占める容積が１．５％と
なるように希釈して使用するのが好ましい。このように
希釈することで，吐出口９４からの吐出が円滑に行え
る。

【００５４】その後，吐出ノズル８５は，ウェハＷの直
径分よりも長い距離，すなわち常にウェハＷ端部より外
側に出た位置まで進み，マスク部材７０上で一旦停止す
る。このときもレジスト液は吐出され続け，このウェハ
Ｗ以外の場所に吐出されたレジスト液はマスク部材７０
により受け止められ排液される。そして，内容器駆動機
構６４により内容器６２がＹ方向に所定距離ずらされ，
ウェハＷもＹ方向にずれる。その後，吐出ノズル８５
は，折り返して，引き続きレジスト液を塗布しながら，
Ｘ方向負方向に移動し，同様にして，ウェハＷ外方まで
進み停止する。そして，ウェハＷが所定距離Ｙ方向にず
れ，再び吐出ノズル８５は，折り返しウェハＷにレジス
ト液を塗布する。

【００５５】以上の工程を繰り返して，吐出ノズル８５
が，図８に示すＥＮＤ位置まで来たところで吐出を停止
し，塗布が終了する。これによって，吐出ノズル８５の
軌跡は図８に示した通りになり，ウェハＷの全面にいわ
ゆる一筆書きの要領でレジスト液が塗布される。その後
載置台６５に取り付けられている高周波振動子６７によ
り，ウェハＷが振動され，ウェハＷ上のレジスト液が平
坦化される。そして最終的に，ウェハＷ上の塗布範囲に
は，レジスト液が斑なく塗布され，所定の膜厚のレジス
ト膜が形成される。

【００５６】しかも吐出されるレジスト液は，その濃度
が１．５％に希釈されたものを使用しているので，ウェ
ハＷが所定距離Ｙ方向にずれるように塗布しても，その
濡れ性によって塗布されたレジスト液の盛り上がり低
く，かつピッチを空けて隣に塗布されたレジスト液とく
っつき，全体として平坦性が良好で均一なレジスト膜を
形成することが可能である。

【００５７】レジスト液の塗布の終了後，マスク部材７
０が図示しない搬送機構により，外容器６１内から搬出
され，その後，内容器６２が内容器駆動機構６４によ
り，搬送部Ｌに移動される。そして，主搬送装置１３に
より，ケーシング６０内から搬出され，次工程が行われ
るバキュームドライング装置３３に搬送され，減圧乾燥
処理される。

【００５８】以上の実施の形態における吐出ノズル８５
は，ステンレスの薄板であるノズルプレート９５を使用
することにより，加工が容易であるため直径１０μｍか
ら２００μｍ程度の小さな吐出口を有している。その結
果，ウェハＷの塗布範囲以外でのレジスト液の塗布量が
減少するため，ウェハＷのレジスト塗布に必要なレジス
ト液の量が減少する。また，より細かく吐出量或いは吐
出範囲を制御できることから，歩留まりの向上につなが
る。なお，上述したノズルプレート９５には，ステンレ
スを用いたがその他の金属，例えば，アルミニウム，黄
銅等でもよいし，ＰＴＦＥ樹脂，セラミック等の非金属
材料でもよい。

【００５９】また，ノズルプレート９５の吐出口９４の
両面周縁部９４ａ，９４ｂにテーパを設け，撥水処理を
施すことにより，より滑らかにレジスト液が吐出され，
レジスト液の吐出線の直径や吐出方向が安定するので，
所定のレジスト液が適切に塗布される。なお，このよう
に吐出口９４の両面周縁部９４ａ，９４ｂにテーパを設
ける場合の他，図９に示すように，上面周縁部だけ（図
９の（ａ）），下面周縁部だけ（図９の（ｂ））でもよ
い。さらに，図９の（ｃ）のように，吐出口９４の下面
周縁部の周辺部に，凹部９５ａを形成してもよい。こう
することにより，吐出されるレジスト液がノズルプレー
ト９５の下面との間に働く表面張力の影響を抑制するこ
とができるため，レジスト液の吐出方向を安定させてウ
ェハＷに供給することができる。

【００６０】また，上述した実施の形態では，外ボディ
ー９７にペルチェ素子１００を取り付けることにより，
ノズルプレート９５と内ボディー９６内を流れるレジス
ト液が所定の温度に維持されるため，ノズルプレート９
５の吐出口の径と，レジスト液の粘性等の物性が安定
し，所定のレジスト液が適切に塗布される。

【００６１】さらに，上述したノズルプレート９５は，
内ボディー９６と外ボディー９７とを取り外すことによ
り，着脱自在であるため，ノズルプレート９５を洗浄す
る場合や径の異なるノズルプレート９５を使用する場合
に吐出ノズル８５自体を交換する必要が無く便利であ
る。

【００６２】ここで，上述したように，ノズルプレート
９５とレジスト液の温度を維持させるために，ペルチェ
素子１００を使用したが，その他の方法例えばサーモモ
ジュールで温度調節してもよい。

【００６３】先ず，図１０に示すように，外ボディー９
７に温度調節されたガス又は液体を流す流路１０５を設
けて温度調節するようにしてもよい。また，この流路１
０５を内ボディー９６に取り付けるようにしてもよい。
さらに，上述したペルチェ素子等の電子冷熱素子を内ボ
ディー９６に取り付けてもよい。また，ノズルプレート
９５に直接電子冷熱素子を取り付けるようにしてもよ
い。

【００６４】また，上述したノズルプレート９５の撥水
処理は，材質がアルミニウムのノズルプレートにテフロ
ン加工したり，アルマイト，クロメート，金メッキ，銀
メッキしても，同様の効果が得られ，レジスト液を滑ら
かに吐出させることができる。ノズルプレート９５の吐
出口９４は，一つだけ設けられていたが，複数個でもよ
い。こうすることにより，径を小さくすることによる塗
布速度の低下が回避され，スループットの向上が図られ
る。

【００６５】図１１に示した吐出ノズル８５は，前出ノ
ズルプレート９５を採用せず，セラミックス製の外ボデ
ィー９７の下面に，突出部９７ａを形成し，突出部９７
ａの下面に薄板部９７ｂを採用し，この薄板部９７ｂに
吐出口９４を形成したものである。ＰＴＦＥからなる内
ボディー９６の下端面９６ｂには，環状溝９８が形成さ
れ，この環状溝９８内には，Ｏリング９８ａがはめられ
ている。

【００６６】かかる図１１の吐出ノズル８５では，金属
製のノズルプレートを採用しておらず，しかも内ボディ
ー９６，外ボディー９７とも金属材料ではないので，全
体として金属汚染を引き起こさない。またノズルプレー
トを採用していないので，部品数も低減している。なお
吐出口９４の種々の形態については，前出各実施の形態
の吐出口の変形例をそのまま採用できる。

【００６７】外ボディー９７の外形，とりわけ側周面に
ついては，図１２に示したように，四角形が適してい
る。外ボディー９７の外形を四角形にすることで，他の
吐出ノズル８５と接触して並列使用する際，両吐出ノズ
ル８５を固定しやすく，また安定した固定状態を実現で
きる。

【００６８】ここで，上述した実施の形態では，レジス
ト液をウェハＷに対して上方から吐出していたが，本発
明はウェハＷの表面を下面にした状態で，このウェハＷ
の下方から上方に向けて吐出し，レジスト膜を形成する
場合にも適用できる。いわゆる一筆書きの要領でレジス
ト液を塗布していたがその他の方式例えば，ウェハＷを
回転させてレジスト液を塗布するスピンコーティング方
式等で塗布する場合にも応用可能である。

【００６９】また，以上の実施の形態では，ウェハＷに
レジスト液を塗布し，レジスト膜を形成する膜形成装置
であったが，絶縁膜等の他の膜形成装置においても応用
できる。また，ウェハＷ以外の基板例えばＬＣＤ基板の
膜形成装置にも応用される。

【００７０】

【発明の効果】請求項１によれば，加工が容易な薄板に
吐出口を形成した構成を採用しているので，従来よりも
径の小さい吐出口を提供することができる。その結果，
塗布液の無駄が減少し，コストダウンに繋がる。また，
塗布液の吐出量や吐出部分を厳格に制御できるため，歩
留まりの向上が図られる。

【００７１】請求項２，３によれば，押さえ部材によ
り，薄板を基板側の面から押さえることにより，塗布液
にかかる圧力が大きくても，薄板が薄板を支持する支持
部材からはずれることが防止される。また，塗布液の薄
板の吐出口以外からの流出が防止される。

【００７２】請求項３〜６によれば，塗布液が薄板の吐
出口から滑らかに吐出され，塗布液の吐出方向が安定す
る。したがって，塗布が適切に行われ，歩留まりの向上
が図られる。また薄板と押さえ部材とを一体化すると，
部材数の低減が図れ，取り扱いも容易になる。

【００７３】請求項７によれば，薄板の吐出口に塗布液
に対する撥水処理を施すことにより，塗布液が前記吐出
口に対して滑らかに流れる。したがって，基板に安定し
た塗布液を供給することができるため，歩留まりの向上
が図られる。

【００７４】請求項８によれば，薄板を着脱自在にする
ことにより，穴径の異なる薄板を使用する場合，薄板が
汚染した場合等に，薄板を容易に交換することができ
る。したがって，前述の場合に速やかに対応できるので
スループットの向上に繋がる。

【００７５】請求項９によれば，薄板の吐出口を複数個
設けることにより，穴径の小さな吐出口を有する薄板を
用いた場合においても，基板への吐出量を増やすことが
可能となりスループットの向上が図られる。

【００７６】請求項１０によれば，塗布液吐出手段を移
動自在にすることにより，例えば，基板上を移動しなが
ら，塗布液を吐出し，いわゆる一筆書きの要領で基板上
に塗布膜を形成する場合にも応用できる。このように，
いわゆる一筆書きの要領で塗布液を吐出することによ
り，基板全面に渡り，均一に塗布液が供給されるため，
斑のない厚みの均一な塗布膜が形成され，歩留まりの向
上が図られる。

【００７７】請求項１１によれば，薄板の温度を調節可
能とすることにより，薄板の温度を所定の温度に維持す
ることが可能となる。こうすることにより，前記薄板に
形成された吐出口の径が一定し，また薄板の吐出口内を
流れる塗布液の粘度，表面張力が一定するため，安定し
た塗布液を基板に供給することができ，歩留まりの向上
が図られる。

【００７８】請求項１２又は１３によれば，間接的に薄
板と塗布液の温度を維持することができる。したがっ
て，薄板の吐出口の径，塗布液の粘度等が一定し，安定
した塗布液が基板に供給され，歩留まりの向上が図られ
る。

【００７９】請求項１４によれば，電子冷熱素子によ
り，比較的容易に薄板と塗布液の温度を維持することが
できる。したがって，薄板の吐出口の径，塗布液の粘度
等が一定し，安定した塗布液が基板に供給され，歩留ま
りの向上が図られる。

【００８０】また請求項１５，１６のように溶剤等で所
定の範囲にまで希釈した塗布液を使用すれば，吐出口か
らの吐出が円滑に行われ，さらにまた前記実施の形態で
説明したいわゆる一筆書きの要領で基板上に塗布液を塗
布した際，均一でより薄い膜の塗布を実現することが可
能である。請求項１７のよう，押さえ部材の外形を四角
形とすれば，複数の塗布液吐出手段を並べて使用する
際，各塗布液吐出手段相互を安定して固定接続できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態にかかるレジスト塗布装置を有する
塗布現像処理システムの外観を示す平面図である。

【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。

【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。

【図４】本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断
面の説明図である。

【図５】本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の横断
面の説明図である。

【図６】レジスト塗布装置に用いられる吐出ノズルの縦
断面を示す説明図である。

【図７】吐出ノズルのノズルプレートの断面図の拡大図
である。

【図８】本実施の形態にかかるレジスト液の塗布経路を
示す説明図である。

【図９】他の穴形状を有するノズルプレートを模式的に
示した縦端面の拡大図である。

【図１０】流路を設けた吐出ノズルの縦断面を示す説明
図である。

【図１１】ノズルプレートに代えて薄板部を有する吐出
ノズルの縦断面を示す説明図である。

【図１２】側周面が四角形の外ボディーを有する２つの
吐出ノズルを接続固定した様子を示す斜視図である。

【符号の説明】

１塗布現像処理システム１７レジスト塗布装置６２内容器７０マスク部材８５吐出ノズル９５ノズルプレート９４吐出口９６内ボディー９７外ボディー１００ペルチェ素子Ｗウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０５Ｄ 3/00 Ｂ０５Ｄ 3/00 Ｄ５Ｆ０４６ 7/00 7/00 ＨＧ０３Ｆ 7/16 ５０１Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０１Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｚ (72)発明者江崎幸彦熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地東京エレクトロン九州株式会社熊本事業所内 (72)発明者石坂信和熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地東京エレクトロン九州株式会社熊本事業所内 (72)発明者古閑法久熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地東京エレクトロン九州株式会社熊本事業所内 (72)発明者竹下和宏熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地東京エレクトロン九州株式会社熊本事業所内 (72)発明者大隈博文熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地東京エレクトロン九州株式会社熊本事業所内 (72)発明者飽本正己熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地東京エレクトロン九州株式会社熊本事業所内Ｆターム(参考） 2H025 AB16 EA04 EA05 4D075 AC04 AC09 AC96 DA06 DC22 EA45 4F033 AA14 BA03 CA04 DA05 EA01 HA03 HA05 NA01 4F041 AA06 BA13 BA38 BA48 CA02 CA18 4F042 AA07 BA17 BA19 DG08 DG09 EB05 EB09 EB13 EB18 EB25 5F046 JA02 JA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗布液吐出手段から基板に塗布液を供給
してこの基板表面に膜を形成する膜形成装置であって，
前記塗布液吐出手段は，略筒状の支持部材と，前記支持
部材の基板側の面に支持され，この基板側の面を閉塞す
る薄板を有し，前記薄板には，前記基板に塗布液を吐出
する所定径の吐出口が設けられていることを特徴とす
る，基板の膜形成装置。
【請求項２】さらに，外方から前記薄板を前記支持部
材に対して固定する押さえ部材を有することを特徴とす
る，請求項１に記載の基板の膜形成装置。
【請求項３】前記薄板は，前記押さえ部材と一体とな
った構造を有していることを特徴とする，請求項２に記
載の基板の膜形成装置。
【請求項４】前記薄板の吐出口における基板側の面の
周縁部は，前記基板に近づくにつれて，前記吐出口の径
が大きくなるように形成されていることを特徴とする，
請求項１，２又は３のいずれかに記載の基板の膜形成装
置。
【請求項５】前記薄板の吐出口における前記基板側の
面の逆側の面の周縁部は，前記基板に近づくにつれて，
前記吐出口の径が小さくなるように形成されていること
を特徴とする，請求項１，２，３又は４のいずれかに記
載の基板の膜形成装置。
【請求項６】前記薄板の吐出口における基板側の面の
周縁部の周辺部には，凹部が形成されていることを特徴
とする，請求項１，２，３，４又は５のいずれかに記載
の基板の膜形成装置。
【請求項７】少なくとも前記薄板の吐出口は，前記塗
布液に対する撥水処理がなされていることを特徴とす
る，請求項１，２，３，４，５又は６のいずれかに記載
の基板の膜形成装置。
【請求項８】前記薄板は，前記支持部材に対して，着
脱自在であることを特徴とする，請求項１，２，３，
４，５，６又は７のいずれかに記載の基板の膜形成装
置。
【請求項９】前記薄板の吐出口が複数個設けられてい
ることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，
７又は８のいずれかに記載の基板の膜形成装置。
【請求項１０】前記塗布液吐出手段は，基板に対し
て，相対的に水平に移動自在であることを特徴とする，
請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９のいずれ
かに記載の基板の膜形成装置。
【請求項１１】前記薄板を温度調節可能とする温度調
節手段を有することを特徴とする，請求項１，２，３，
４，５，６，７，８，９又は１０のいずれかに記載の基
板の膜形成装置。
【請求項１２】前記支持部材には，温度調節用の流体
が流れる流路が設けられていることを特徴とする，請求
項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０のいず
れかにに記載の基板の膜形成装置。
【請求項１３】前記押さえ部材には，温度調節用の流
体が流れる流路が設けられていることを特徴とする，請
求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０のい
ずれかに記載の基板の膜形成装置。
【請求項１４】前記温度調節手段は，電子冷熱素子で
あって，この電子冷熱素子は，前記支持部材又は前記押
さえ部材に接触して設けられていることを特徴とする，
請求項１１に記載の基板の膜形成装置。
【請求項１５】前記塗布液は，フォトレジスト形成用
の塗布液であって，当該塗布液中のフォトレジスト膜形
成成分の分量は，塗布液の１．０％〜７．０％であるこ
とを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，１３又は１４のいずれかに
記載の基板の膜形成装置。
【請求項１６】前記塗布液は，層間絶縁膜形成用の塗
布液であって，当該塗布液中の層間絶縁膜形成成分の分
量は，塗布液の１．０〜８．０％であることを特徴とす
る，請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１
０，１１，１２，１３又は１４のいずれかに記載の基板
の膜形成装置。
【請求項１７】前記押さえ部材の側周面は，四角形で
あることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，
６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５
又は１６のいずれかに記載の基板の膜形成装置。