JPH03291913A

JPH03291913A - 半導体製造用塗布装置

Info

Publication number: JPH03291913A
Application number: JP2093325A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Ishii; 哲好石井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1991-12-24

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）本発明は、半導体製造装置に関するものであり、特に各
種基板にレジストを塗布する塗布装置に関するものであ
る。

（従来の技術）各種半導体の製造は主として以下のバタン形成工程の繰
り返しからなる。

先ず、基板上に絶縁物、金属等の薄膜を堆積したのち感
光性樹脂からなる有機高分子（通称レジスト）溶液を回
転塗布してレジスト薄膜を作成する。前記回転塗布は所
定の溶媒にレジストを溶解したレジスト溶液をノズルか
ら基板上に清下し、この後基板を所定の回転数で回転さ
せ、所望の膜厚の高分子膜を得る手法である０次に所望
のバタンを紫外線、Ｘ線、電子線等を用いてレジスト上
に露光する。現像工程を経て所望のレジストパタンを形
成し、このレジストバタンをマスクとして前記絶縁物、
金属等の薄膜をエツチング加工して所望の薄膜バタンを
得る。したがって、レジストパタンの寸法精度は加工し
た薄膜バタンの精度、すなわち半導体の性能を左右する
。

これまで市販されている半導体製造用塗布装置は、第３
図に示すような構成となっている。薬液［２内に保管さ
れているレジスト溶液８は、ポンプ６によりフィルター
５を通してノズル３まで送液され、恒温部により一定の
塗布温度に温度調節されたのち、基板７上に滴下される
。この場合、前記薬液瓶、フィルター、ポンプおよび配
管は、室温あるいは装置内の装置稼動、制御用のモータ
。

ボード類の発熱により室温よりやや高い温度（２５〜３
０℃）のもとに置かれる。その結果、前記薬液瓶、フィ
ルター、ポンプおよび配管内のレジスト溶液は変質（レ
ジスト分子間の熱架橋や感光荊の分解等）して感度、解
像性等の特性が劣化する問題が発生していた６例えば、
シラプレー社製のＳＡＬ　（Ｓｈｉｐｌｅｙ　Ａｄｖａ
ｎｃｅｄ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）レジストなどはジ
ャーナル・オブ・バキュウム・サイエンス−アンド−テ
クノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＶａｃｕｕｍＳｃ
ｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）誌、第Ｂ
６＠、第１号、１９８８年、第３７９〜第３８３頁に報
告されているように高解像、高感度電子ビーム化学増幅
系レジストとして知られているが、１０℃以下では半年
以上たっても材料の変質は認められないが、２５℃以上
になると１〜２週間で変質が顕著となり感度、解像性と
も数十％低下することが確認された。また前記薬液瓶、
フィルター、ポンプおよび配管内のレジスト溶液から、
経時的に溶媒が揮発することにより、それらに残存する
レジスト溶液の濃度が局部的に変化し、塗布むらなどに
よりウニへ面内で塗布膜が不均一になったり、塗布膜厚
がウェハ間で変動したりして、レジストパタンの寸法精
度の低下を招いていた。

これまで前記問題を解決する手段として、例えば特願昭
６２−２５３３１号明細書に記載されているように、冷
蔵部を設けてレジスト溶液を低温保存すると同時に配管
系に残存するレジスト溶液を溶媒により溶解除去する方
法が知られている。第２図はこの一例を示したもので、
レジスト溶液８は冷蔵部９内の薬液瓶２に低温保存され
、恒温部１０で所定の温度に昇温されたのちノズル３に
より基板７上に滴下される。この場合、冷蔵部の温度は
レジスト溶液の変質ならびにレジスト溶液からの溶媒の
揮発が起こらないか、無視できるほど小さいものとなる
よう設定されている。これにより薬液瓶内のレジスト溶
液に対して、周囲の温度の影響による変質ならびに溶媒
揮発による濃度変化を抑制している。さらに塗布後、必
要に応じて溶剤１２を切換弁１３を通して配管内に圧送
することにより、フィルター、ポンプおよび配管系内に
残存するレジスト溶液を溶解除去し、それら内部に残存
するレジスト溶液に対しても変質、濃度変化を回避して
塗布膜厚の不均一、膜厚変動を防いでいる。

（発明が解決しようとする１１ｇ）上述した従来技術では、レジスト溶液を低温保存すると
同時にポンプ、フィルターおよび配管内に残存するレジ
スト溶液を溶剤により溶解除去している。しかし、この
方法ではフィルターおよびポンプ内の微細間隙あるいは
微細構造部分に残存するレジスト溶液を完全に除去する
ことはてきず、これらの残存レジストが室温、あるいは
周囲の発熱体により室温よりやや高い温度下に置かれる
ため変質してしまうという欠点があった。また溶解除去
用の溶剤もレジスト溶液と同様、フィルターおよびポン
プ内に残存してしまうため送液、塗布時にこれらの残存
レジスト溶液、溶剤と冷蔵部ニット内の薬液瓶から送出
されてくるレジスト溶液とが混合し、塗布液の濃度が局
部的に変化してしまうため塗布膜が不均一になったり、
膜厚が変動したりするという問題もあった。さらに塗布
工程の高精度制御のために従来使用されている異物除去
用フィルターと精密送液用ポンプの内容積を合わせると
１００ｃｃ以上にも達し、これは６インチウェハで約２
５枚塗布可能な量に相当するもので、塗布作業毎に少な
くてもこれだけの量が溶解除去され捨てられていた。

本発明は上記問題点を解決するためなされたもので、室
温で特性が劣化するようなレジスト材料であっても、そ
の劣化を抑制すると同時に、レジスト溶液の局部的な濃
度変化による塗布膜の不拘、膜厚変動の発生を防ぎ、さ
らには使用不能となるレジスト溶液量を最小限にするこ
とのできる塗布装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は半導体基板上にレ
ジスト溶液を滴下し回転塗布する塗布装置において、そ
のレジスト溶液をそのレジスト溶液が変質を起こさない
低温で保存する冷蔵ユニットと、そのレジスト溶液が送
液される塗布液供給配管に接続されたフィルターおよび
ポンプをそのレジスト溶液が変質を起こさない低温で保
持する低温収納ユニットと、前記塗布液供給配管内のレ
ジスト溶液を昇温して所定の塗布温度にする恒温ユニッ
トとから構成されることを特徴とする半導体製造用塗布
装置を発明の要旨とするものである。

（作用）本発明はレジスト溶液をそのレジスト溶液が変質を起こ
さない低温で保存する冷蔵ユニットを備えているので、
冷蔵ユニット内に保存されるレジスト溶液に対して、周
囲温度の影響によるレジスト溶液の変質ならびに溶媒の
揮発によるレジスト溶液の濃度変化が抑制される。また
、低温収納ユニットにより、フィルターおよびポンプも
レジスト溶液が変質を起こさない温度に保持されるので
、フィルターおよびポンプ内部に残存するレジスト溶液
に対しても冷蔵ユニットと同じように周囲温度の影響に
よるレジスト溶液の変質ならびに溶媒揮発によるレジス
ト溶液の濃度変化が抑制される。

さらに塗布液供給配管内のレジスト溶液を昇温して所定
の塗布温度に高精度に維持できる恒温ユニットを備えて
いるので、塗布時の塗布液の温度が常に一定に保たれる
。これらにより周囲温度に起因するレジスト溶液の変質
、濃度変化および温度変化が回避され、常にウェハ内、
ウェハ間で一定の膜厚、均一性をもった塗布膜厚が得ら
れる。

（実施例）次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうろことは言うまでも
ない。

第１図は本発明の半導体製造用塗布装置の構成図を示す
。

図において、土は塗布装置、２は薬液瓶、３はノズル、
４は配管、５はフィルター、６はポンプ、７は基板、８
はレジスト溶液、９は冷蔵部、１ｏは恒温部、１１は低
温収納部を示す。

レジスト溶液８を入れた薬液瓶２は冷蔵部９に保存され
る。冷蔵部９は、冷凍機で冷却され、通常は１０℃以下
に保持される。またフィルターおよびポンプを収納した
低温収納部も、同様に冷凍機で冷却され、１０℃以下に
保持される。レジスト溶液は、配管４により冷蔵部９か
ら低温収納部１１を通して送液され、恒温水により高精
度に制御された恒温部１０で塗布温度（２３±０．１℃
）に昇温された後、ノズル３より基板上に滴下される。

この実施例では、低温収納部からほぼノズル先端までの
配管が恒温部内にあり温度制御されている。

（例）温度を５”Ｃに保持した冷蔵部にシラプレー社製
５ＡＬ−６０１−ＥＲ７レジストを入れた薬液瓶を保管
し、温度を１０℃に保持した低温収納部のフィルター、
ポンプを通してレジスト溶液を送液し、恒温部によりレ
ジスト溶液の温度を２３℃に昇温した後、ノズルからレ
ジスト溶液を滴下して塗布膜を得た。

この実施例のレジストを用いてフィルター、ポンプ内に
２週間レジスト溶液を残存、放置した後塗布した実験に
おいて、従来の冷蔵部のみを備え、低温収納部のない塗
布装置を用いた場合には、ウェハ内、ウェハ間の膜厚変
動は約３０％、感度変動は３０％あった。一方、本装置
では、膜厚変動、感度変動とも３％以下になった。

なお本実施例のレジストの前記塗布温度における特性変
化の程度は低かったが、その程度の著しいものについて
は、塗布後溶剤により残存液を溶解除去することも可能
である。この場合、低温収納部のフィルター、ポンプ内
のレジスト溶液は冷蔵部と同一の温度（１０℃）に保持
されているので変質、溶媒揮発が生じることはなく、低
温収納部以降の配管内に残存するレジスト溶液のみを除
去すればよい、また低温収納部以降の配管内には微小間
隙は存在しないので残存溶液は完全に除去される０本実
施例の塗布装置では低温収納部以降ノズルまでの配管長
を２ｍ以下（配管内径３−）に設計してあるので、たと
え溶解除去の必要が生じても除去され使用不能となるレ
ジスト溶液量は２０ｃｃ以下に抑えられる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明による塗布装置は半導体基
板上に塗布されるレジスト溶液をそのレジスト溶液が変
質を起こさない低温で保存する冷蔵ユニットと、そのレ
ジスト溶液が送液される塗布液供給配管に接続されたフ
ィルターおよびポンプをそのレジスト溶液が変質を起こ
さない低温で保持する低温収納ユニットと、前記塗布液
供給配管内のレジスト溶液を昇温して所定の塗布温度に
する恒温ユニットとを備えているため、たとえ室温で初
期特性が劣化するようなレジスト材料であっても、装置
内の薬液瓶内に常時そのレジスト溶液を保管して塗布作
業が可能となるばかりでなくフィルターおよびポンプ内
に残存するレジスト溶液についても周囲の温度の影響に
よる材料の変質ならびに溶媒揮発に起因した局部的濃度
変化を抑制し、かつ、塗布液温度に対する周囲の温度変
化の影響も回避できるので塗布膜の不均一、Ｈ厚変動を
防いで高寸法精度を保証する塗布工程を実現可能とする
。さらに塗布作業終了後フィルターポンプおよび配管内
に残存して使用不能となるレジスト溶液の量を最小限に
抑えることができるので、使用するレジスト溶液も節約
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体製造用塗布装置の一実施例、第
２図は冷蔵部、恒温部を有する従来の塗布装置の一実施
例、第３図は従来の塗布装置を示す。１・・・・・半導体製造用塗布装置２・・・・・薬液瓶３・・・・・ノズル４・・・・・配管５・・・・・フィルター６・・・・・ポンプ７・・・・・基板８・・・・・レジスト溶液９・・・・・冷蔵部１０・・・・・恒温部１１・・・・・低温収納部１２・・・・・溶削１３・・切換弁第図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

　半導体基板上にレジスト溶液を滴下し回転塗布する塗
布装置において、そのレジスト溶液をそのレジスト溶液
が変質を起こさない低温で保存する冷蔵ユニットと、そ
のレジスト溶液が送液される塗布液供給配管に接続され
たフィルターおよびポンプをそのレジスト溶液が変質を
起こさない低温で保持する低温収納ユニットと、前記塗
布液供給配管内のレジスト溶液を昇温して所定の塗布温
度にする恒温ユニットとから構成されることを特徴とす
る半導体製造用塗布装置。