JP2010172877A - 塗布装置及びノズルの待機方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルチップの先端での薬液の固化を抑制し、塗布不良の発生を抑制し、ノズルチップの交換頻度を低減することができる塗布装置及びノズルの待機方法を提供する。
【解決手段】基板に塗布する薬液を供給するノズル５と、ノズル５を薬液の溶剤の蒸気を含む雰囲気中に待機させるノズル待機部５０とを有する塗布装置において、ノズル待機部５０の雰囲気中に、不活性ガスを供給することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板に薬液を塗布する塗布装置及びノズルの待機方法に係り、特に半導体ウェハ等の基板上にＳＯＧ溶液等の薬液よりなる薬液膜を塗布する塗布装置及びノズルの待機方法に関する。

一般に、半導体デバイスの製造工程において、たとえば半導体ウェハ（以下「ウェハ」という。）等の被処理体の表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて所定の回路パターンの転写を行っている。

また、近年の回路パターンの集積度の向上に伴い、回路配線の多層化が進んでおり、このような多層配線構造においては、下層配線の凹凸を可及的に少なくすることが肝要であり、そのため、下層配線と上層配線との間を相互に絶縁するための層間絶縁膜を平坦化するための技術が必要である。

そこで、従来では、層間絶縁膜を形成する際の平坦化技術として、塗布ガラス（ＳＯＧ；Spin On Glass）を用いる方法が知られている。このＳＯＧ塗布方法は、膜となる成分（例えばシラノール化合物（Ｓｉ（ＯＨ_４））と溶媒（例えばエチルアルコール）とを混合した薬液を被処理体であるウェハ上に塗布し、熱処理で溶媒を蒸発させ重合反応を進めて絶縁膜を形成する技術である。具体的には、まず、回路パターンが形成されたウェハをスピンチャック上に載置して、ウェハを回転（８００〜６０００ｒｐｍ）させながら、供給管を介してノズルからウェハ上に圧送ガスによって圧送されるＳＯＧ溶液よりなる薬液を滴下し塗布してＳＯＧ膜を形成する。次に、プレヒート工程で１００〜１４０℃の温度下で熱処理することによって溶媒を蒸発した後、加熱装置内にウェハを搬入して約４００℃の温度下で熱処理することにより、ＳＯＧ膜をシロキサン結合している。また、ＳＯＧ膜を多層に形成する場合には、ウェハ上にＳＯＧ溶液よりなる薬液を塗布して溶媒を蒸発する工程を繰り返して行った後に、塗布後のウェハを加熱装置内に搬入して熱処理を行う工程を繰り返して多層のＳＯＧ膜を形成している（例えば、特許文献１参照）。

ここで、薬液をウェハ上へ塗布する塗布装置において、薬液をウェハ上へ塗布する部分であるノズルの先端部には、ノズルチップと呼ばれる交換可能なノズルが使用される。ノズルチップは、ノズルの先端部が塗布装置又は塗布装置内のノズルが配置される各塗布モジュール内の雰囲気に接触される場合、ノズルの先端部に保持されるか又は付着している薬液が、高分子化等の反応に起因して固化してしまうことがある。従って、塗布装置は、ノズルチップが容易に交換できる構造を有している。

また、塗布装置のノズルの先端部に保持されるか又は付着している薬液の固化を防止する方法として、ノズルを洗浄する方法がある。ノズルを洗浄する方法として、例えば、定期的にノズルチップの周辺に薬液の溶剤であるシンナーを流し、ノズルチップの先端部の洗浄を行う方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１４２４６５号公報 特開２００４−２６７８７０号公報

ところが、上記のＳＯＧ溶液等の薬液を塗布する塗布装置において、ノズルチップの先端部の洗浄を行うか、又はノズルチップの交換を行う場合、次のような問題があった。

ノズルチップの外壁と先端部は、シンナーを流して洗浄することができる。一方、ノズルチップの内壁は、シンナーで十分に洗浄することができないため、固化が発生しやすい。ノズルチップが固化した場合、塗布ウェハに斑やパーティクルなどの塗布不良が確認される。塗布不良が確認されると、ノズルチップを新品に交換しなくてはならない。しかしながら、ノズルチップを新品に交換する場合には、装置の稼動を停止する必要がある。また、交換後、復旧させる際にも、薬液を捨てる必要があり、その分余計に薬液を消費することになるため、生産コストが増大する。更に、ノズルチップの交換の頻度が高くなると、生産のスケジュールに遅滞が発生するという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ノズルチップの先端での薬液の固化を抑制し、塗布不良の発生を抑制し、ノズルチップの交換頻度を低減することができる塗布装置及びノズルの待機方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

第１の発明は、基板に塗布する薬液を供給するノズルと、前記ノズルを前記薬液の溶剤の蒸気を含む雰囲気中に待機させるノズル待機部とを有する塗布装置において、前記ノズル待機部の雰囲気中に、不活性ガスを供給することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る塗布装置において、前記ノズル待機部から前記溶剤を排出する排出管を有し、前記排出管を介して、不活性ガスを供給することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明に係る塗布装置において、前記排出管はトラップ管を有し、前記トラップ管を介して、不活性ガスを供給することを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明に係る塗布装置において、前記薬液の溶剤に不活性ガスをバブリングすることにより、前記不活性ガスを前記溶剤の蒸気と混合し、前記溶剤の蒸気と混合した前記不活性ガスを供給することを特徴とする。

第５の発明は、基板に塗布する薬液を供給するノズルと、該ノズルを前記薬液の溶剤の蒸気を含む雰囲気中に待機させるノズル待機部とを有する塗布装置におけるノズルの待機方法であって、前記ノズル待機部の雰囲気中に、不活性ガスを供給することを特徴とする。

本発明によれば、ＳＯＧ溶液等の薬液を塗布する塗布装置において、ノズルチップの先端での薬液の固化を抑制し、塗布不良の発生を抑制し、ノズルチップの交換頻度を低減することができる。

本発明の実施の形態に係る塗布装置を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る塗布装置の上面図である。 本発明の実施の形態に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す一部縦断面を含む図である。 本発明の実施の形態に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す上面図である。 ポリシラザンの構造を示す図である。 ポリシラザンが加水分解して固化する反応を構造式を用いて示す図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す一部縦断面を含む図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す一部縦断面を含む図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
始めに、図１及び図２を参照し、本実施の形態に係る塗布装置を説明する。

図１は、本実施の形態に係る塗布装置を示す概略構成図である。図２は、本実施の形態に係る塗布装置の上面図である。

図１及び図２に示すように、塗布装置１は、ベース２と、ベース２に保持され上面にウェハＷを保持するスピンチャック機構３と、ベース２に固定されスピンチャック機構３の周囲を覆うカップ状の容器４と、スピンチャック機構３の上方に対向可能に設けられ、ウェハＷ上にＳＯＧ溶液等の薬液を滴下し、本願発明のノズルに相当する薬液吐出ノズル５と、スピンチャック機構３の上方に対向可能に設けられ、ウェハＷに溶剤としてのシンナーを供給する溶剤吐出ノズル６と、薬液吐出ノズル５を待機させるノズル待機部５０とを有する。

また、本実施の形態に係る塗布装置１は、メインアーム機構７を有する。メインアーム機構７は、スピンチャック機構３に対し、薬液の塗布処理を行うウェハＷを供給する。

次に、各機構について詳しく説明する。

まず、スピンチャック機構３は、スピンチャック９と、スピンチャック９を回転駆動するためのサーボモータよりなるモータ１０とを有する。スピンチャック９は、その上面に真空チャック溝１１を有し、真空チャック溝１１は、スピンチャック９を通してバキューム装置１２に接続されている。

従って、バキューム装置１２を作動させることによってウェハＷをスピンチャック９上に吸着保持することができ、且つ、モータ１０を作動させることで吸着保持したウェハＷを回転させることができるようになっている。

スピンチャック９の上面には、微細な突起１４が散設されており、吸着保持されたウェハＷとスピンチャック９との間に所定の隙間を生じさせるように構成され、突起１４の高さは、スピンチャック９上にウェハＷを確実に吸着保持することができる寸法に調節されている。

モータ１０及びバキューム装置１２は中央制御装置１５に接続されており、スピンチャック機構３は、中央制御装置１５からの指令によって作動するようになっている。

ベース２には、ウェハＷの裏面に向けて溶剤としてのシンナーを噴射する溶剤噴射ノズル１６が設けられる。溶剤噴射ノズル１６は、制御弁１８を介して溶剤供給源１９に接続される。また、ベース２の周縁部には、複数の排液管１７が設けられ、ベース２上で受けた不要な薬液又は溶剤を排出できるように構成されている。

容器４は、ベース２に取付けられた内カップ２０と、内カップ２０の外側を覆うように設けられた外カップ２１とよりなる。内カップ２０は、径方向外側に向かってしだいに高さが低くなるように傾斜し、不要な排出気液をこの方向に導く傾斜部２２と、傾斜部２２に連結され略垂直に下方向に延出された分離板２３を有する。外カップ２１は、内カップ２０の傾斜部２２及び分離板２３を外側から囲むように設けられ、分離板２３と共に断面略Ｕ字状の気液流路２８を形成する外側壁部２４と、外側壁部２４の内側に配置され、Ｕ字状の気液流路２８を通過した排出気体を容器４の下方向へ排出する排気口２５とを有する。また、Ｕ字状の気液流路２８の底面には、排液口２６が設けられる。

このような構成によれば、分離板２３によって液体と気体とが分離され、液体は、気液流路２８の底面に設けられた排液口２６から排出され、気体は、排気口２５から排出される。なお、排気口２５に接続された排気管２９の途中にはオートダンパ３０が設けられ、容器４内の雰囲気の排気／停止を中央制御装置１５の指令により切り換えるように制御される。

薬液吐出ノズル５は、スピンチャック機構３及び容器４の直上に対向可能に設けられたアーム３２に保持される。薬液吐出ノズル５は、ホルダ３３を介してアーム３２に着脱自在に取付けられている。また、薬液吐出ノズル５の先端部には、後述するように、交換可能なノズルチップ５ａが取り付けられている。

薬液吐出ノズル５は、図示しない温度制御機構によって温度制御される供給管３５を介し、薬液供給タンク３６に接続される。供給管３５の途中には、薬液供給用のバルブ３７及びポンプ３８（例えばベローズポンプ）が設けられる。バルブ３７、ポンプ３８は、例えばエア源３９から供給されるエアにより作動するようになっている。エア源３９は、中央制御装置１５からの指令に基づいて動作することによって、薬液供給タンク３６から薬液を吸い上げ、薬液吐出ノズル５を通じてウェハＷ上に滴下するようになっている。

薬液吐出ノズル５を保持したアーム３２は、図２に示されるように、Ｙ駆動機構４４によってＹ方向位置決め駆動可能に保持される。Ｙ駆動機構４４は、Ｙ方向に沿って容器４の外側まで延出されたＹレール４５を有し、薬液吐出ノズル５をウェハＷに対向する位置とノズル待機部５０との間で駆動できるようになっている。

ノズル待機部５０には、ホルダ３３に保持された３つの薬液吐出ノズル５が待機させられる。各薬液吐出ノズル５は、それぞれ異なる種類のＳＯＧ溶液等の薬液を収納する図示しない薬液タンクに接続されており、アーム３２に保持されている薬液吐出ノズル５と交換できるようになっている。従って、本実施の形態では、３種類の薬液を選択的に供給することができるように構成されている。また、ノズル待機部５０は、各薬液吐出ノズル５をＸ方向に駆動してアーム３２の先端部に対向位置決めできるように構成される。

更に、塗布装置１は、図２に示すように、サイドリンスノズル４７を有する。サイドリンスノズル４７は、アーム４８に保持され、ウェハＷの周縁部のみに溶剤を供給し、不要な薬液よりなる膜を溶解して除去する。また、サイドリンスノズル４７を保持したアーム４８も、図２に示されるように、Ｙ駆動機構４４によってＹ方向位置決め駆動可能に保持される。

次に、図３を参照し、本実施の形態に係る塗布装置におけるノズル待機部を説明する。

図３は、本実施の形態に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す一部縦断面を含む図である。図４は、本実施の形態に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す斜視図である。図５は、本実施の形態に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す上面図である。図３は、図５のＡ−Ａ線に沿う縦断面を含む。

ノズル待機部であるソルベントバス５０は、ノズル収容室５１、溶剤供給手段である溶剤供給管５２、第１の溶剤溜部５３、第２の溶剤溜部５４、開口部５５、を有する。

ノズル収容室５１は、ノズル待機部であるソルベントバス５０の上面に開口して設けられる。ノズル収容室５１は、薬液吐出ノズル５を収容するためのものである。ノズル収容室５１は、収容される薬液吐出ノズル５の径と略等しいか又は薬液吐出ノズル５の径よりも若干大きな径を有する略円筒形状の空間である。その体積は、例えば５０ｍｌとすることができる。ノズル収容室５１は、上部が開口された開口部５５を有する。図４及び図５に示すように、開口部５５は、ノズル待機部であるソルベントバス５０の上面に設けられ、平面視において、略円形形状を有する。また、ノズル収容室５１は、複数並べて設けてもよく、ノズル収容室５１に対応して設けられる開口部５５も、複数並べて設けてもよい。図４及び図５には、３つのノズル収容室５１及び対応する開口部５５が設けられた例を示す。

薬液吐出ノズル５は、図示しない上下駆動機構により上下移動可能に設けられ、開口部５５の上方から下降し、開口部５５を通ってノズル収容室５１に挿入され、ノズル収容室５１に収容される。なお、図３は、ノズル待機部であるソルベントバス５０のノズル収容室５１に薬液吐出ノズル５が収容されて待機させられている状態を示し、図４及び図５は、ノズル待機部であるソルベントバス５０に薬液吐出ノズル５が待機させられていない状態を示す。また、薬液吐出ノズル５は、前述したように、ホルダ３３、ノズルチップ５ａ、供給管３５を有する。

溶剤供給手段である溶剤供給管５２は、ノズル待機部であるソルベントバス５０の一側面においてノズル待機部であるソルベントバス５０に接続される。溶剤供給管５２は、後述するようなシンナー等の溶剤を、ノズル待機部であるソルベントバス５０の第１の溶剤溜部５３、第２の溶剤溜部５４に供給するためのものである。図４及び図５に示すように、ノズル待機部であるソルベントバス５０には一系統の溶剤供給管５２が接続されるだけでもよい。この場合、一系統の溶剤供給管５２をノズル待機部であるソルベントバス５０の中の複数のノズル収容室５１に分配するように供給することができる。

第１の溶剤溜部５３は、図３に示すように、ノズル収容室５１の下端でノズル収容室５１に連通して設けられる溝形状の部分である。第１の溶剤溜部５３は、シンナー等の溶剤を溜め、蒸発した溶剤の蒸気をノズルチップ５ａの先端の周辺に供給し、ノズルチップ５ａの先端の周辺の薬液が固化することを防止するためのものである。図５に示すように、第１の溶剤溜部５３は、ノズル待機部であるソルベントバス５０に設けられた複数のノズル収容室５１を互いに連通させるように、複数のノズル収容室５１の配列方向に沿って連続して一体に設けられている。溶剤供給手段である溶剤供給管５２から供給されたシンナー等の溶剤は、ノズル待機部であるソルベントバス５０に導入される際に最初に第１の溶剤溜部５３に溜められる。

第２の溶剤溜部５４は、図３に示すように、ノズル収容室５１に収容される薬液吐出ノズル５のノズルチップ５ａの先端の下方に設けられる。第２の溶剤溜部５４は、第１の溶剤溜部５３と同様に、シンナー等の溶剤を溜め、蒸発した溶剤の蒸気をノズルチップ５ａの先端の周辺に供給し、ノズルチップ５ａの先端の周辺の薬液が固化することを防止するためのものである。第２の溶剤溜部５４は、第１の溶剤溜部５３の下方に設けられ、溶剤を溜める貯留溝５４ａと、ノズル収容室５１と貯留溝５４ａとの間に設けられた空間５４ｂを有する。

図５に示すように、第２の溶剤溜部５４は、ノズル待機部であるソルベントバス５０に設けられた複数のノズル収容室５１に対応して、複数のノズル収容室５１の配列方向に沿って個別に設けられている。溶剤供給手段である溶剤供給管５２から供給されたシンナー等の溶剤は、ノズル待機部であるソルベントバス５０に導入される際に最初に第１の溶剤溜部５３に溜められた後、第１の溶剤溜部５３から溢れて第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａに溜められる。あるいは、溶剤供給管５２から供給されたシンナー等の溶剤が、第１の溶剤溜部５３を経由せずに直接第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａに溜められるようにしてもよい。

なお、薬液吐出ノズル５がノズル待機部であるソルベントバス５０に待機させられる場合、ノズルチップ５ａの先端が、ノズル収容室５１から空間５４ｂに若干入った位置に来るように、ノズル収容室５１の高さを設計してもよい。

本実施の形態において、塗布装置１は、ノズル待機部であるソルベントバス５０の下方に、ノズル待機部であるソルベントバス５０の第１の溶剤溜部５３、第２の溶剤溜部５４から溶剤を排出する排出管５６を有する。排出管５６は、例えば、図３に示すように、ノズル待機部であるソルベントバス５０の下面であって、平面視において第２の溶剤溜部５４に隣接する位置で接続するように設けられ、ノズル待機部であるソルベントバス５０の内部において、第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａの上端近傍に設けられる開口部５４ｃを介して第２の溶剤溜部５４と連通する。

溶剤供給手段である溶剤供給管５２から供給されたシンナー等の溶剤は、第１の溶剤溜部５３に溜められ、第１の溶剤溜部５３から溢れて第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａに溜められた後、第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａから溢れて排出管５６に排出される。あるいは、溶剤供給管５２から供給されたシンナー等の溶剤が、第１の溶剤溜部５３を経由せずに直接第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａに溜められ、その後排出管５６から排出されるようにしてもよい。

次に、本実施の形態に係る塗布装置１における不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管について説明する。

図３に示すように、本実施の形態に係る塗布装置１において、排出管５６の途中の位置Ｐ１に不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７を接続し、排出管５６の途中の位置Ｐ１に不活性ガスを供給する。また、図３において、不活性ガスの流れを太実線の矢印Ｉで示す。また、図３において、溶剤が蒸発した蒸気の流れを太点線の矢印Ｓで示す。

図３に示すように、不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７を通って位置Ｐ１で排出管５６に供給された不活性ガスは、排出管５６を上方へ流れ、開口部５４ｃを通過して第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａの上方の空間５４ｂに流れ込む。第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａの上方の空間５４ｂに流れ込んだ不活性ガスは、更に上方へ流れ、ノズル収容室５１へ流れ込む。ノズル収容室５１へ流れ込んだ不活性ガスは、開口部５５において、薬液吐出ノズル５とノズル待機部であるソルベントバス５０との隙間を通過し、ノズル待機部であるソルベントバス５０の外部へ放出される。

不活性ガスとして、後述するように、水分、酸素等がノズルチップ５ａの先端の周辺に混入しなければよく、Ｎ_２ガスを始めとする各種不活性ガスを用いることができる。

次に、本実施の形態に係る塗布装置におけるノズルの待機方法、及び本実施の形態に係る塗布装置におけるノズルの待機方法を行うことによって、ノズルチップの先端での薬液の固化を抑制することができる作用効果について説明する。

本実施の形態に係る塗布装置１のノズル待機部であるソルベントバス５０において、ＳＯＧ薬液は、図３に示すように、薬液吐出ノズル５の内部に設けられた配管５ｂ、及び薬液吐出ノズル５の先端部であるノズルチップ５ａの内部等に保持されている。また、ノズルチップ５ａの先端において、薬液は外部の雰囲気と接触している。

本実施の形態に係る塗布装置１において、ウェハＷに塗布処理を行う時以外は、図３に示すように、薬液吐出ノズル５を、ノズル待機部であるソルベントバス５０のノズル収容室５１に収容することにより、ホームポジションであるノズル待機部であるソルベントバス５０に待機させる。

一方、薬液吐出ノズル５をノズル待機部であるソルベントバス５０に待機させる場合、ノズル待機部であるソルベントバス５０の下方から、微量のＮ_２ガス等の不活性ガスを吐出させ、ノズル待機部であるソルベントバス５０内をＮ_２ガス等の不活性ガスで充満させる。ノズル待機部であるソルベントバス５０内をＮ_２ガス等の不活性ガスで充満させることによって、ノズル待機部であるソルベントバス５０内に存在する水分、酸素等をノズル待機部であるソルベントバス５０の外部へ追い出す。

すなわち、排出管５６の途中の位置に接続された不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７から、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを供給する。排出管５６の途中の位置Ｐ１から供給された不活性ガスを、図３に示すように、ノズル待機部であるソルベントバス５０の第１の溶剤溜部５３、第２の溶剤溜部５４の付近を通過させ、ノズル待機部であるソルベントバス５０に導入することにより、不活性ガスに、第１の溶剤溜部５３、第２の溶剤溜部５４に溜められた溶剤であるシンナーの蒸気を混入させる。これにより、まず、ノズルチップ５ａの内部等に保持されている薬液、とりわけノズルチップ５ａの先端において外部の雰囲気と接触している薬液が乾燥することを防止することができる。

加えて、ノズル待機部であるソルベントバス５０の内部にＮ_２ガス等の不活性ガスを導入することにより、ノズルチップ５ａの先端及びノズルチップ５ａの先端付近の雰囲気は、水分、酸素等を含んだ大気からＮ_２ガス等の不活性ガスに置換される。ノズル待機部であるソルベントバス５０の内部の雰囲気が十分に不活性ガス雰囲気に置換された後、Ｎ_２ガス等の不活性ガスは、開口部５５において、薬液吐出ノズル５とノズル待機部であるソルベントバス５０との隙間を通過し、ノズル待機部であるソルベントバス５０の外部へ放出される。

また、本実施の形態において、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを供給する供給流量（供給速度）が所定の値になるように、Ｎ_２ガス等の不活性ガスの供給を継続し、ノズル待機部であるソルベントバス５０の内部の圧力を、ノズル待機部であるソルベントバス５０の外部の圧力に比べて高くすることによって、陽圧に保つことができる。具体的には、前述したように、容積を例えば５０ｍｌ程度としたノズル収容室５１から水分、酸素等を追い出すためには、例えば３ｌ／ｍｉｎの供給流量（供給速度）でＮ_２ガス等の不活性ガスを供給することによって、ノズル待機部であるソルベントバス５０の内部の圧力を、ノズル待機部であるソルベントバス５０の外部の圧力に比べて例えば５ｋＰａ高くすることができる。これにより、ソルベントバス５０の外部からソルベントバス５０の内部へ水分、酸素等が混入することを防止することができる。

また、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを連続して供給するだけでなく、供給と停止を周期的に繰り返すことによって、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを間欠的に供給してもよい。例えば、上記の条件で１０秒間供給する供給動作を６０秒毎に繰り返すこともできる。これにより、ソルベントバス５０の外部からソルベントバス５０の内部へ水分、酸素等が混入することを防止することができるとともに、Ｎ_２ガス等の不活性ガスの使用量を削減することができる。

更に、薬液吐出ノズル５をノズル待機部であるソルベントバス５０に待機させていない間は、Ｎ_２ガス等の不活性ガスの供給を停止することができる。これにより、Ｎ_２ガス等の不活性ガスの使用量を更に削減することができる。

次に、本実施の形態における薬液について説明し、本実施に形態において、不活性ガスを供給して薬液が固化することを防止することができる作用効果について説明する。

本実施の形態において、基板に塗布する薬液として、例えばペルヒドロポリシラザンを用いることができる。ペルヒドロポリポリシラザンは、ポリシラザンの側鎖全部が水素であり、以下ペルヒドロポリシラザンのことを「ポリシラザン」という。

図６は、ポリシラザンの構造を示す図である。図７は、ポリシラザンが加水分解して固化する反応を構造式を用いて示す図である。

図６に示すように、ポリシラザンは、シリコン、窒素、水素を含む高分子化合物である。また、図７及び式（１）に示すように、ポリシラザンは、酸素、水分の存在下で、水酸基（−ＯＨ）を有する化学物質と反応し、加水分解される。

従って、例えばポリシラザンよりなる薬液を希釈するための溶媒として、水、アルコール系溶媒（例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、エタノール等）を使用することができない。また、溶媒として、溶媒自体はポリシラザンと反応しないが、水を溶解する溶媒（例えば、ケトン類、エステル類等）を使用することもできない。従って、溶媒として、溶媒自体もポリシラザンと反応せず、水を溶解しない例えばＤＢＥ（ジブチルエーテル）を用いることができる。

なお、本実施の形態に係る塗布装置１において、ノズル待機部であるソルベントバス５０の第１の溶剤溜部５３、第２の溶剤溜部５４に溜められる溶剤として、シンナー（ＨＣ−１００（商品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）、ＨＣ−３００（商品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）等を用いることができる。

本実施の形態に係る塗布装置では、上述したように、水分、酸素等を含む大気がノズル待機部であるソルベントバス５０の内部に混入することがない。従って、ノズルチップ５ａの先端において、薬液は水分、酸素等を含む大気と接触しないため、上記した薬液の反応を抑制することができ、ノズルチップ５ａの先端における薬液が固化することを防止することができる。また、第１の薬液溜部５３、第２の薬液溜部５４においても、溜められている薬液が水分、酸素等を含む大気と接触しないため、上記した薬液の反応を抑制することができる。

以上、本実施の形態に係る塗布装置によれば、ノズル待機部であるソルベントバス５０内を薬液が加水分解等の反応を起こさないガスで充満させることにより、薬液と反応する水分、酸素等を、ノズル待機部であるソルベントバス５０の外部に追い出すことができる。従って、ノズルチップ５ａに付着している薬液の固化を抑制することができるため、塗布不良になるウェハを削減することができる。塗布不良になるウェハを削減することができれば、ノズルチップ５ａを交換する周期である交換周期を長くすることができる。これにより、ノズルチップ５ａを交換する際に排出しなくてはならない薬液の分のコストを削減することができる。また、ノズルチップ５ａを交換する際のメンテナンス作業時間を削減することができるため、塗布装置全体のメンテナンス作業時間を削減することができ、塗布装置を用いて塗布処理するウェハの単位時間当たりの処理枚数を増大させることができる。

なお、本実施の形態においては、排出管５６の途中の位置に不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７を接続し、排出管５６の途中の位置に不活性ガスを供給するが、ノズル待機部であるソルベントバス５０の開口部５５から水分や酸素を含んだ大気が流入しないようにすることができればよい。従って、排出管５６以外のノズル待機部であるソルベントバス５０のいずれの位置において不活性ガス供給管５７を接続して不活性ガスを供給してもよい。

また、本実施の形態によれば、基板に塗布する薬液を供給する薬液吐出ノズル５と、薬液吐出ノズル５を薬液の溶剤の蒸気を含む雰囲気中に待機させるノズル待機部であるソルベントバス５０とを有する塗布装置１において、ノズル待機部の雰囲気中に、不活性ガスを供給することを特徴とする。しかしながら、上述したように、水分、酸素等をノズル収容室５１から追い出すことによって、薬液の固化を防止することができるため、薬液の溶剤を供給せず、不活性ガスのみを供給してもよい。この場合、基板に塗布する薬液を供給する薬液吐出ノズル５と、薬液吐出ノズル５を待機させるノズル待機部であるソルベントバス５０とを有する塗布装置において、ノズル待機部の雰囲気中に、不活性ガスを供給することを特徴とする。
（実施の形態の第１の変形例）
次に、図８を参照し、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る塗布装置を説明する。

図８は、本変形例に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す一部縦断面を含む図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある（以下の変形例についても同様）。

本変形例に係る塗布装置は、排出管はトラップ管を有し、トラップ管を介して不活性ガスを供給する点で、実施の形態に係る塗布装置と相違する。

図８を参照するに、実施の形態において、排出管５６の途中の位置Ｐ１において不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７を接続し、排出管５６の途中の位置Ｐ１に不活性ガスを供給するのと相違し、本変形例においては、排出管５６ａは排出管５６ａの途中にトラップ管５８を有しており、トラップ管５８のノズル待機部であるソルベントバス５０と反対側の位置Ｐ２に不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７を接続し、位置Ｐ２に不活性ガスを供給する。また、図８において、不活性ガスの流れを太実線の矢印Ｉで示す。また、図８において、溶剤が蒸発した蒸気の流れを太点線の矢印Ｓで示す。

図８に示すように、トラップ管５８はＳ字形状を有しており、溶剤供給手段である溶剤供給管５２から供給されたシンナー等の溶剤は、第１の溶剤溜部５３、第２の溶剤溜部５４を順次溢れて排出され、排出された溶剤がＳ字形状のトラップ管５８に溜められる。

図８に示すように、不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７を通って位置Ｐ２で排出管５６ａに供給された不活性ガスは、排出管５６ａを上方へ流れ、トラップ管５８のＳ字形状の部分に溜められたシンナー等の溶剤中を通過した後、トラップ管５８から更に排出管５６ａを上方へ流れ、開口部５４ｃを通過して第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａの上方の空間５４ｂに流れ込む。第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａの上方の空間５４ｂに流れ込んだ不活性ガスは、更に上方へ流れ、ノズル収容室５１へ流れ込み、ノズル収容室５１へ流れ込んだ不活性ガスは、開口部５５において、薬液吐出ノズル５とノズル待機部であるソルベントバス５０との隙間を通過し、ノズル待機部であるソルベントバス５０の外部へ放出されるのは、実施の形態と同様である。

本変形例に係る塗布装置におけるノズル待機方法においても、不活性ガスを供給して薬液が固化することを防止することができる作用効果は、実施の形態に係る塗布装置におけるノズル待機方法と同様である。

特に、ノズルチップの先端において、薬液は水分、酸素等を含む大気と接触しないため、上記した薬液の反応を抑制することができ、ノズルチップの先端における薬液が固化することを防止することができる作用効果は、実施の形態と同様である。

加えて、本変形例では、薬液の溶剤である不活性ガスをトラップ管５８のＳ字形状の部分に溜められたシンナー等の溶剤中にバブリングする。薬液の溶剤に不活性ガスをバブリングすることにより、不活性ガスを溶剤の蒸気と混合し、溶剤の蒸気と混合した不活性ガスを供給することができる。従って、不活性ガスが溶剤の蒸気と混合することにより、溶剤の蒸気の分圧を飽和蒸気圧に近い圧力まで高めることができるため、薬液中の溶剤の揮発を抑制し、ノズルチップの先端における薬液が固化することをより確実に防止することができる。
（実施の形態の第２の変形例）
次に、図９を参照し、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る塗布装置を説明する。

図９は、本変形例に係る塗布装置を説明するための図であり、ノズル待機部の周辺の構造を示す一部縦断面を含む図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本変形例に係る塗布装置は、不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管の途中に溶剤トラップを有し、溶剤トラップを介して不活性ガスを供給する点で、実施の形態の第１の変形例に係る塗布装置と相違する。

図９を参照するに、実施の形態の第１の変形例において、排出管５６ａは排出管５６ａの途中にトラップ管５８を有しており、トラップ管５８のノズル待機部であるソルベントバス５０と反対側の位置Ｐ２に不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７を接続し、位置Ｐ２に不活性ガスを供給するのと相違し、本変形例においては、排出管５６はトラップ管を有していてもいなくてもよく、不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７ａの途中に溶剤トラップ５９を有しており、不活性ガスをバブリングすることにより、不活性ガスを溶剤の蒸気と混合し、予め溶剤の蒸気と混合した不活性ガスを排出管５６に供給する。ここでは、排出管５６がトラップ管を有していない場合について説明する。また、図９において、不活性ガスの流れを太実線の矢印Ｉで示す。また、図９において、溶剤が蒸発した蒸気の流れを太点線の矢印Ｓで示す。

図９に示すように、不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７ａを通って位置Ｐ１で排出管５６に供給された不活性ガスは、排出管５６を上方へ流れ、開口部５４ｃを通過して第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａの上方の空間５４ｂに流れ込む。第２の溶剤溜部５４の貯留溝５４ａの上方の空間５４ｂに流れ込んだ不活性ガスは、更に上方へ流れ、ノズル収容室５１へ流れ込み、ノズル収容室５１へ流れ込んだ不活性ガスは、ノズル収容室５１の開口部５５において、薬液吐出ノズル５とノズル待機部であるソルベントバス５０との隙間を通過し、ノズル待機部であるソルベントバス５０の外部へ放出されるのは、実施の形態と同様である。

本変形例に係る塗布装置におけるノズル待機方法においても、不活性ガスを供給して薬液が固化することを防止することができる作用効果、特に、ノズルチップ５ａの先端において、薬液は水分、酸素等を含む大気と接触しないため、上記した薬液の反応を抑制することができ、ノズルチップ５ａの先端における薬液が固化することを防止することができる作用効果は、実施の形態と同様である。

また、本変形例では、不活性ガスを溶剤トラップ５９に溜められた薬液の溶剤であるシンナー等の溶剤中にバブリングする。薬液の溶剤に不活性ガスをバブリングすることにより、不活性ガスを溶剤の蒸気と混合し、溶剤の蒸気と混合した不活性ガスを供給することができる。従って、不活性ガスが溶剤の蒸気と混合することにより、溶剤の蒸気の分圧を飽和蒸気圧に近い圧力まで高めることができるため、薬液中の溶剤の揮発を抑制し、ノズルチップ５ａの先端における薬液が固化することをより確実に防止することができる。

更に、本変形例では、排出管５６が途中にトラップ管を有していない場合にも、不活性ガスを溶剤にバブリングして供給することができるという効果を有する。

なお、本変形例においては、排出管５６の途中の位置Ｐ１に不活性ガス供給手段である不活性ガス供給管５７ａを接続し、排出管５６の途中の位置Ｐ１に不活性ガスを供給するが、ノズル待機部であるソルベントバス５０の開口部５５から水分や酸素を含んだ大気が流入しないようにすることができればよい。従って、排出管５６以外のノズル待機部であるソルベントバス５０に連通するいずれの位置において不活性ガス供給管５７ａを接続してもよく、排出管５６以外のノズル待機部であるソルベントバス５０のいずれの位置に不活性ガスを供給してもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

２ ベース
３ スピンチャック機構
４ 容器
５ 薬液吐出ノズル
５ａ ノズルチップ
６ 溶剤吐出ノズル
７ メインアーム機構
９ スピンチャック
１０ モータ
１１ 真空チャック溝
１２ バキューム装置
１４ 突起
１５ 中央制御装置
１６ 溶剤噴射ノズル
１７ 排液管
１８ 制御弁
１９ 溶剤供給源
３２ アーム
３３ ホルダ
３５ 供給管
３６ 薬液供給タンク
３７ バルブ
３８ ポンプ
３９ エア源
４４ Ｙ駆動機構
４５ Ｙレール
５０ ノズル待機部（ソルベントバス）
５１ ノズル収容室
５２ 溶剤供給管
５３ 第１の溶剤溜部
５４ 第２の溶剤溜部
５４ａ 貯留溝
５４ｂ 空間
５４ｃ 開口部
５５ 開口部
５６、５６ａ 排出管
５７、５７ａ 不活性ガス供給管
５８ トラップ管
５９ 溶剤トラップ

Ｗ ウェハ
Ｐ１、Ｐ２ 位置

Claims (5)

1. 基板に塗布する薬液を供給するノズルと、
   前記ノズルを前記薬液の溶剤の蒸気を含む雰囲気中に待機させるノズル待機部と
   を有する塗布装置において、
   前記ノズル待機部の雰囲気中に、不活性ガスを供給することを特徴とする塗布装置。
2. 前記ノズル待機部から前記溶剤を排出する排出管を有し、
   前記排出管を介して、不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記排出管はトラップ管を有し、
   前記トラップ管を介して、不活性ガスを供給することを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
4. 前記薬液の溶剤に不活性ガスをバブリングすることにより、前記不活性ガスを前記溶剤の蒸気と混合し、前記溶剤の蒸気と混合した前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
5. 基板に塗布する薬液を供給するノズルと、該ノズルを前記薬液の溶剤の蒸気を含む雰囲気中に待機させるノズル待機部とを有する塗布装置におけるノズルの待機方法であって、
   前記ノズル待機部の雰囲気中に、不活性ガスを供給することを特徴とするノズルの待機方法。

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