JPH0194620A - スピン塗布装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明はスピン塗布装置に関するものであり、特に、
半導体デバイス等の製造プロセスに使用するレジスト等
の薄膜形成に使用するスピン塗布装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来より、半導体デバイス製造プロセスで使用する、フ
ォトレジスト等の薄膜は、スピン塗布法により、半導体
基板上に形成される。第４図は、スピン塗布法により半
導体基板上に薄膜を形成するための、従来のスピン塗布
装置の主要部分を示す概略図である。図において１は半
導体基板であり、該半導体基板１はスピンチャック２の
上に保持されている。スピンチャック２はスピンモータ
（図示せず）に接続されている。半導体基板１の周囲を
覆うようにカップ３が設けられている。カップ３は廃レ
ジストを受けるためのものであり、底部には排出口４が
設けられている。レジスト等の塗布液５は、塗布液の演
題６内に入れられている。塗布液の液瓶６には供給管路
８の一端が接続されており、供給管路８の他端には塗布
ノズル１０が設けられており、該塗布ノズル１０は半導
体基板１の上方に位置している。供給管路８の途中には
電磁弁９が設けられており、該電磁弁９によってその管
路の開閉が行なわれている。塗布液の液瓶６には、その
演題６内を加圧するため加圧ロアが設けられている。

次に動作について説明する。

加圧ロアから圧力をかける。すると、電磁弁９が開いた
ときに、塗布液５は、供給管路８を通って塗布ノズル１
０より、半導体基板１上に滴下される。その後、スピン
チャック２とそれに固定された半導体基板１が回転する
。すると、過剰の塗布液は遠心力により水平方向に飛ば
されて、カップ３の側壁に当たり、排出口４から排出さ
れる。

そして、半導体基板１上に薄膜が形成される。従来のス
ピン塗布装置においては、通常常温（室温であり、多く
の場合２０〜２５℃程度の温度である）状態で操作が行
なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のスピン塗布装置では、以上のように、常温状態に
あるレジスト等の塗布液を扱う構成となっている。した
がって、常温で熱硬化反応が進行するような熱硬化性材
料を塗布液として用いた場合、装置内部の塗布液の粘度
が時間の進行とともに変化したり、さらに長時間経つと
、塗布液が供給管路内や演題６内で硬化してしまうとい
う問題点があった。それゆえ、常温で熱硬化反応が進行
するような熱硬化性材料を塗布液に用いる場合には、該
塗布液を室温以下に冷却して、半導体基板１上に供給す
る必要があった。しかしながら、低温に冷却された塗布
液を、基板上に供給すると、半導体基板上での温度差に
よる塗布膜の不均一が発生するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、常温で硬化反応が進行するような熱硬化性材
料であっても、その硬化反応を抑制し、かつ、半導体基
板上での温度差による塗布液の不均一発生を防ぐことの
できる、スピン塗布装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るスピン塗布装置は半導体基板を回転可能
に保持する保持手段と、前記半導体基板上に塗布すべき
塗布液を常温より低い温度で保持する塗布液保冷手段と
、塗布液を溶かす溶剤を貯蔵する溶剤貯蔵手段と、その
一端に塗布ノズルを有し、前記半導体基板上に塗布液を
供給する塗布液供給管路と、前記塗布液保冷手段にその
一端が接続され、該塗布液保冷手段内の塗布液を取出す
塗布液取出管路と、前記溶剤貯蔵手段にその一端が接続
され、該溶剤貯蔵手段内の溶剤を取出す溶剤取出管路と
、前記塗布液供給管路の他端を前記塗布液取出管路の他
端または前記溶剤取出管路の他端と切換可能に連結する
切換弁と、前記切換弁と前記保持手段との間の位置に設
けられ、前記塗布液供給管路内の塗布液を加熱して、前
記塗布液の温度を常温に戻す昇温手段と、を備えている
。

［作用］ 塗布液を常温より低い温度で保持する塗布液保冷手段を
備えているので、熱硬化性材料を低温貯蔵することによ
り、保存中の粘度変化や硬化を防止することができる。

また、切換弁と保持手段との間の位置に設けられ、塗布
液供給管路内の塗布液を加熱して、該塗布液の温度を常
温に戻す昇温手段を備えているので、スピンチャック等
との温度差によるスピン塗布時の膜厚分布の不均一の発
生を抑えることができる。さらに、塗布液供給管路の他
端を塗布液取出管路の他端または溶剤取出管路の他端と
切換可能に連結する切換弁を備えているので、塗布液供
給管路に塗布液を流した後に溶剤を流すことができ、塗
布液供給管路が塗布液で詰まるのを防止できる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるスピン塗布装置の主
要部分を示す概略構成図である。

図において、１は半導体基板であり、該半導体基板１は
保持手段であるスピンチャック２により回転可能に保持
されている。半導体基板１はカップ３内に挿入されるよ
うになっており、該カップ３には排出口４が設けられて
いる。半導体基板１の上方部には、その一端に塗布ノズ
ル１０ａを備え、半導体基板１上に塗布液を供給する第
１の塗布液供給管路と、その一端に塗布ノズル１０ｂを
備え、半導体基板上に塗布液を供給する第２の塗布液供
給管路８ｂを備える。この塗布ノズル１０ａ、１０ｂは
移動可能になっている。

また、本実施例に係るスピン塗布装置は、半導体基板１
上に塗布すべき塗布液を常温より低い温度で保持する塗
布液保冷手段３０を備え、この塗布液保冷手段３０は塗
布液の演題６と該演題６を覆う冷蔵貯蔵庫２０を備える
。液瓶６内には塗布液５が入れられている。演題６には
、該演題内の塗布液５を取出す塗布液取出管路８ａ’の
一端と加圧ロアａが接続されている。塗布液取出管路８
ａ′には電磁弁９ｂが設けられており、該電磁弁９ａに
よって塗布液取出管路８ａ′の開閉が行なわれる。

溶剤貯蔵手段である薬瓶２４には、薬瓶内の溶剤２３を
取出す溶剤取出管路８ｂ’の一端が接続され、加圧ロア
ｂがさらに接続されている。溶剤取出管路８ｂ’の途中
には電磁弁９ｂが設けられており、該電磁弁９ｂにより
該溶剤取出管路８ｂ′の開閉が行なわれる。薬瓶２４内
には、塗布液を溶かす溶剤２３が導入されている。第１
塗布液供給管路８ａの他端と、第２塗布液供給管路８ｂ
の他端と、塗布液取出管路８ａ′の他端と、溶剤取出管
路８ｂ’の他端は切換弁２２によって連結されている。

切換弁２２は四方弁であり、その四方弁の構造は、第１
の塗布液供給管路８ａの他端と塗布液取出管路８ａ’の
他端を接続しているとき、第２の塗布液供給管路８ｂの
他端と溶剤取出管路８ｂ′の他端が接続し、そして、第
１の塗布液供給管路８ａの他端と溶剤取出管路８ｂ’の
他端を接続しているときには、第２の塗布液供給管路８
ｂの他端と塗布液取出管路８ａ′の他端が接続できるよ
うな構造に選ばれている。

切換弁２２の構造を第２Ａ図および第２Ｂ図を用いてさ
らに詳細に説明する。第２Ａ図は第１の塗布液供給管路
８ａの他端と塗布液取出管路８ａ′の他端を切換管路２
２ａで接続し、同時に第２の塗布液供給管路８ｂの他端
と溶剤取出管路８ｂ′の他端を切換管路２２ｂで連結し
ている様子を示している。

第２Ｂ図ぼこの切換弁２２を９０°回転させたときのも
のであり、第１の塗布液供給管路８ａの他端と溶剤取出
管路８ｂ’の他端を切換管路２２ａで連結し、同時に第
２の塗布液供給管路８ｂの他端と塗布液取出管路８ａ′
の他端を切換管路２２ｂで連結している様子を示してい
る。

第１図において、２１は昇温手段である熱交換器２０で
あり、切換弁２２と塗布ノズル１０ａ。

１０ｂの間の位置に設けられ、塗布液供給管路８ａまた
は８ｂ内の塗布液を加熱して、該塗布液の温度を常温に
戻す働きをする。

次に、第１図に示すスピン塗布装置の動作について説明
をする。

切換弁を第２Ａ図の状態にする。電磁弁９ａが開いたと
き、加圧ロアａにより液瓶６内を加圧する。すると、塗
布液５が塗布液取出管路８ａ’を通過し切換弁２２内の
切換管路２２ａを通過し、第１の塗布液供給管路８ａに
入る。第１の塗布液供給管路８ａに入った塗布液は熱交
換器２１で常温にまで昇温されて、基板１上に移動した
塗布ノズルＩＣ１ａより、基板１上に滴下される。そし
て、スピンチャック２およびそれに固定された半導体基
板１が回転することにより、基板１上にレジストの薄膜
が形成される。

次に管路の洗浄の動作について説明する。

電磁弁９ａを閉じる。塗布液５の熱硬化反応が進むのに
十分な時間がある場合は、四方弁２２を９０°回転させ
（第２Ｂ図の状態）、電磁弁９ｂを開いて、加圧ロアｂ
からの加圧により、塗布液５を溶かす溶剤２３を、塗布
液が残っている切換管路２２ａおよび第１の塗布液供給
管路８ａ内に流して、これらの管路中の残渣塗布液５を
取除く。

熱硬化反応が迅速に進む塗布液の場合には、第２Ｂ図の
状態で、切換管路２２ａおよび第１１の塗布液供給管路
８ａを洗浄しているうちに、電磁弁９ａを開けて、切換
管路２２ｂおよび第２塗布液供給管路８ｂを用いて塗布
液５を、塗布ノズル１０ｂより基板１上に滴下する。こ
の場合、第２の塗布液供給管路８ｂも熱交換器２１によ
り加熱されているので、第２供給管路８ｂ内の塗布液も
常温にまで昇温されることは言うまでもない。

以下、同様にして、第１の塗布液供給管路８ａ。

第２の塗布液供給管路８ｂを洗浄、塗布と交互に使用す
ることによって、熱硬化性材料のスピン塗布を行なうこ
とができる。

なお、上記実施例では塗布液の切換に四方弁２２を用い
、第１の塗布液供給管路８ａと第２の塗布液供給管路８
ｂの２つの配管を使用し、２つの塗布ノズル１０ａ、１
０ｂを設けたものを図示して説明したが、この発明はこ
れに限られるものでなく、第３Ａ図および第３Ｂ図のよ
うな三方弁でスピン塗布装置を構成してもよい。但し、
この場合、塗布液供給管路は１本であること言うまでも
ない。

次にこの三方弁３０の動作について説明する。

第３Ａ図は、塗布液取出管路ｇ　ａ／　と塗布液供給管
路８ａが連結されている場合を示している。

これによって、塗布ノズル（図示せず）から塗布液が基
板上に供給される。次に、三方弁３０を９０°回転させ
ると、溶剤取出管路８ｂ’　と塗布液供給管路８ａが連
結される。これによって、塗布液供給管路８ａ内の残渣
塗布液が洗浄除去される。

以上の動作を繰返すことによって、洗浄塗布が交互に行
なえるようになる。

また、上記実施例では、塗布液および溶剤の供給に加圧
式のものを用いた場合を例示したが、この発明はこれに
限られるものでなく、ポンプ式であっても上記実施例と
同様の効果を実現する。

［発明の効果コ 以上説明したとおり、この発明によれば、塗布液を冷蔵
貯蔵し、昇温手段により塗布前に該塗布液を常温に戻せ
るように構成し、さらに、昇温手段と塗布液保冷手段の
間の位置に切換弁を設けて、管路および塗布ノズルの残
渣塗布液を溶剤で洗浄除去できるように構成したので、
熱硬化性レジストの長期保存が可能になると同時に、均
一性の良い薄膜形成が可能になり、また管路や塗布ノズ
ルの詰まり等を防止できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるスピン塗布装置の主
要部分を示す概略構成図、第２Ａ図および第２Ｂ図は上
記一実施例で用いた四方弁の概略図、第３Ａ図および第
３Ｂ図はこの発明の他の実施例で用いる三方弁の概略図
、第４図は従来のスピン塗布装置を示す概略構成図であ
る。 図において、１は半導体基板、２はスピンチャック、５
は塗布液、８ａは第１の塗布液供給管路、８ｂは第２の
塗布液供給管路、８ａ′は塗布液取出管路、８ｂ’　は
溶剤取出管路、１０ａ、１０ｂは塗布ノズル、２０は冷
蔵貯蔵庫、２１は熱交換器、２２は四方弁、２３は溶剤
、２４は薬瓶である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板を回転可能に保持する保持手段と、 前記半導体基板上に塗布すべき塗布液を常温より低い温
   度で保持する塗布液保冷手段と、 塗布液を溶かす溶剤を貯蔵する溶剤貯蔵手段と、その一
   端に塗布ノズルを有し、前記半導体基板上に塗布液を供
   給する塗布液供給管路と、 前記塗布液保冷手段にその一端が接続され、該塗布液保
   冷手段内の塗布液を取出す塗布液取出管路と、 前記溶剤貯蔵手段にその一端が接続され、該溶剤貯蔵手
   段内の溶剤を取出す溶剤取出管路と、前記塗布液供給管
   路の他端を前記塗布液取出管路の他端または前記溶剤取
   出管路の他端と切換可能に連結する切換弁と、 前記切換弁と前記保持手段との間の位置に設けられ、前
   記塗布液供給管路内の塗布液を加熱して、該塗布液の温
   度を常温に戻す昇温手段と、 を備えたスピン塗布装置。
2. （２）前記塗布液供給管路が第１の塗布液供給管路と第
   ２の塗布液供給管路の２つからなり、前記切換弁として
   四方弁を用い、 その四方弁の構造は、前記第１の塗布液供給管路の他端
   と前記塗布液取出管路の他端を接続しているとき、前記
   第２の塗布液供給管路の他端と前記溶剤取出管路の他端
   が接続し、 そして、前記第１の塗布液供給管路の他端と前記溶剤取
   出管路の他端を接続しているときには、前記第２の塗布
   液供給管路の他端と前記塗布液取出管路の他端が接続で
   きるような構造に選ばれている特許請求の範囲第１項記
   載のスピン塗布装置。