(57)【要約】【課題】  液体の捨て流し量を少なくすることが可能な液体塗布装置を提供する。【解決手段】  ウエーハＷの回路形成面ｗ１上にフォトレジストを吐出すると共に、当該ウエーハＷを回転させることによって、当該ウエーハＷの回路形成面ｗ１上に該フォトレジストを塗布するレジスト塗布装置１００であって、フォトレジストをウエーハＷに向けて供給する供給用配管３０ａと、供給用配管３０ａに設けられてフォトレジストをウエーハＷの回路形成面ｗ１上に吐出する吐出口３２と、供給用配管３０ａに両端が接続されて当該供給用配管３０ａとの間で循環経路３０を成す循環用配管３０ｂと、この循環経路３０内でフォトレジストを循環させる循環ポンプ４０と、フォトレジストの塗布停止時に、吐出口３２内に残されたフォトレジストを循環経路３０内に取り込むための流量調整機構５０と、を備えたものである。【選択図】  図１
2006205104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面上に所定の液体を吐出すると共に、当該基板を回転させることによって、当該基板の表面上に該液体を塗布する液体塗布装置であって、
前記液体を前記基板の表面上に吐出する吐出部と、
前記液体を循環させるための循環経路と、
前記液体の塗布停止時に、前記吐出部内に残された前記液体を前記循環経路内に取り込む取込み手段と、を備えたことを特徴とする液体塗布装置。
【請求項２】
基板の表面上に所定の液体を吐出すると共に、当該基板を回転させることによって、当該基板の表面上に該液体を塗布する液体塗布装置であって、
前記液体を前記基板に向けて供給する供給用配管と、
前記供給用配管に設けられて前記液体を前記基板の表面上に吐出する吐出部と、
前記供給用配管に接続して当該供給用配管との間で循環経路を成す循環用配管と、
前記循環経路内で前記液体を循環させる循環ポンプと、
前記液体の塗布停止時に、前記吐出部内に残された前記液体を前記循環経路内に取り込む取込み手段と、を備えたことを特徴とする液体塗布装置。
【請求項３】
前記循環経路内で循環する前記液体をろ過するためのろ過装置を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体塗布装置。
【請求項４】
前記基板の表面を下方向に向け、かつ当該表面が水平面と平行となるように該基板を支持し、さらに、支持した前記基板を前記表面の中心部を通る鉛直線回りに回転させる支持装置を備え、
前記吐出部は、前記支持装置によって支持された前記基板の表面と対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体塗布装置。
【請求項５】
前記液体の塗布時に、前記支持装置によって支持された前記基板の表面を前記吐出部と向かい合わせた状態で、当該基板又は該吐出部の少なくとも一方を水平方向に移動させる移動手段、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液体塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体塗布装置に関し、特に、液体の塗布停止時に、吐出部内に残された液体を循環経路内に取り込むための取込み手段を備えたものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。即ち、特許文献１には、フォトレジストのゲル化を防ぐための循環用配管を備えたフォトレジスト塗布装置（以下、「レジスト塗布装置」という。）が開示されており、かかるレジスト塗布装置にあっては、フォトレジストの塗布停止時においてもフォトレジストは循環用配管を経由して循環流動されるので、流れの停滞によるゲルの発生が極度に抑制されるようになっていた。ここで、ゲルとはフォトレジスト中においてその一部が変質した感光性物質とは異なるものを言う。
【特許文献１】特開平１０−１７２８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
確かに、特許文献１に開示されたような従来の装置であれば、フォトレジストの塗布停止時においても、フォトレジストは循環流動されるので、そのゲル化を防ぐことが可能である。
しかしながら、上記のような従来の装置にあっては、吐出ノズル内のフォトレジストを循環用配管に取り込むようになっていないため、吐出ノズル内にフォトレジストが滞留してゲル化（即ち、劣化）してしまう可能性がある。そのため、塗布再開時には、吐出ノズルからカップ（又は、ダミーウエーハ）に向けてフォトレジストを十分に捨て流す必要があり、これがフォトレジスト（以下、「液体」ともいう。）の使用量削減の妨げとなる、という問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、液体の捨て流し量を少なくすることが可能な液体塗布装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１の液体塗布装置は、基板の表面上に所定の液体を吐出すると共に、当該基板を回転させることによって、当該基板の表面上に該液体を塗布する液体塗布装置であって、前記液体を前記基板の表面上に吐出する吐出部と、前記液体を循環させるための循環経路と、前記液体の塗布停止時に、前記吐出部内に残された前記液体を前記循環経路内に取り込む取込み手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
ここで、「基板」は例えば半導体ウエーハであり、「基板の表面」は例えば半導体ウエーハの回路形成面である。また、「所定の液体」は例えばフォトレジスト、又はＳＯＧ（ｓｐｉｎ  ｏｎ  ｇｌａｓｓ）液である。ＳＯＧ液とは、シリカ（ＳｉＯ２）をアルコール等の溶媒に溶かした溶液のことである。
発明１の液体塗布装置によれば、液体の塗布停止時に、吐出部内に残された液体を循環経路内に取り込むようになっているので、吐出部内で液体を停滞させずに済み、その劣化を防ぐことができる。従って、従来例と比べて、液体の捨て流し量を少なくすることが可能である。
【０００７】
〔発明２〕  発明２の液体塗布装置は、基板の表面上に所定の液体を吐出すると共に、当該基板を回転させることによって、当該基板の表面上に該液体を塗布する液体塗布装置であって、前記液体を前記基板に向けて供給する供給用配管と、前記供給用配管に設けられて前記液体を前記基板の表面上に吐出する吐出部と、前記供給用配管に接続して当該供給用配管との間で循環経路を成す循環用配管と、前記循環経路内で前記液体を循環させる循環ポンプと、前記液体の塗布停止時に、前記吐出部内に残された前記液体を前記循環経路内に取り込む取込み手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成であれば、液体の塗布停止時に、吐出部内に残された液体を循環経路内に取り込むようになっているので、吐出部内で液体を停滞させずに済み、その劣化を防ぐことができる。従って、従来例と比べて、液体の捨て流し量を少なくすることが可能である。
【０００９】
〔発明３〕  発明３の液体塗布装置は、発明１又は発明２の液体塗布装置において、前記循環経路内で循環する前記液体をろ過するためのろ過装置を備えたことを特徴とするものである。
このような構成であれば、例えば、循環経路内を循環する液体中に劣化した成分や、異物等が含まれている場合でも、これらを基板に向けて吐出する前に取り除くことができるので、塗布膜の品質向上に寄与することができる。
【００１０】
〔発明４〕  発明４の液体塗布装置は、発明１から発明３の何れかの一の液体塗布装置において、前記基板の表面を下方向に向け、かつ当該表面が水平面と平行となるように該基板を支持し、さらに、支持した前記基板を前記表面の中心部を通る鉛直線回りに回転させる支持装置を備え、前記吐出部は、前記支持装置によって支持された前記基板の表面と対向する位置に配置されていることを特徴とするものである。
このような構成であれば、吐出部から吐出される液体の自重がその吐出圧（即ち、液体を吐出させる方向に働く力）に対してあたかもブレーキのように働くので、基板に向けた液体の吐出量の調整が容易である。
【００１１】
〔発明５〕  発明５の液体塗布装置は、発明４の液体塗布装置において、前記液体の塗布時に、前記支持装置によって支持された前記基板の表面を前記吐出部と向かい合わせた状態で、当該基板又は該吐出部の少なくとも一方を水平方向に移動させる移動手段、を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
このような構成であれば、例えば、基板表面の中心部から外周部にかけての全領域に液体を直接塗布することができる。従って、基板表面の中心部だけに液体を直接塗布し、その後基板を鉛直線回りに回転させて塗布した液体を広げる場合と比べて、基板１枚あたりの液体の使用量を少なくすることが可能である。
本発明は、レジスト塗布装置や、ＳＯＧ膜形成装置等に適用して極めて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る液体塗布装置について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るレジスト塗布装置１００の構成例を示す概念図である。このレジスト塗布装置１００は、半導体ウエーハ（以下、「ウエーハ」という。）Ｗの回路形成面上にフォトレジストを塗布する装置である。図１に示すように、このレジスト塗布装置１００は、ウエーハチャック装置（以下、「チャック装置」という。）１０と、レジスト容器２０と、供給用配管３０ａと、吐出口３２と、循環用配管３０ｂと、循環ポンプ４０と、流量調整機構５０と、フィルタ６０と、を含んだ構成となっている。
【００１４】
チャック装置１０は、ウエーハＷの裏面を吸着して支持するための装置である。図１に示すように、このチャック装置１０のウエーハＷを吸着する面（以下、「吸着面」という。）には、排気ポンプと排気管等からなる排気系（図示せず）が設けられている。この吸着面から排気を行うことによって、チャック装置１０は、ウエーハＷの回路形成面ｗ１を下方向に向け、かつ回路形成面ｗ１が水平面（即ち、重力方向と直角に交わる平面）と平行となるようにウエーハＷを支持することが可能となっている。
【００１５】
また、このチャック装置１０には、支持したウエーハＷを回路形成面ｗ１の中心部を通る鉛直線（図１の破線）回りに回転させるウエーハ回転機構（図示せず）と、チャック装置１０を水平方向に移動させる移動機構（図示せず）とが設けられている。
レジスト容器２０は、フォトレジストを貯留するための密閉可能な容器である。
供給用配管３０ａは、チャック装置１０によって支持されたウエーハＷに向けてフォトレジストを供給するための配管である。図１に示すように、この供給用配管３０ａの一端はレジスト容器２０に接続し、他端は循環用配管３０ｂに接続している。この供給用配管３０ａには、例えばポリテトラフロロエチレン系の樹脂が用いられている。
【００１６】
図１に示すように、この供給用配管３０ａはチャック装置１０の下側まで回されており、この供給用配管３０ａの、チャック装置１０によって支持されたウエーハＷと向かい合う部分に吐出口３２が設けられている。図１において、この吐出口３２と、チャック装置１０によって支持されたウエーハＷとの間の離隔距離は、例えば２〜３［ｍｍ］程度である。
【００１７】
図２は、吐出口３２の構成例を示す断面図である。図２に示すように、この吐出口３２の内壁は、例えば鉛直線に平行である。フォトレジストの塗布時には、供給用配管３０ａを流れるフォトレジストの少なくとも一部が、この吐出口３２の内壁に案内されて上方向に流れ、この吐出口３２からウエーハＷの回路形成面ｗ１に向けて吐出される。
このような構成によって、吐出口３２から吐出されるフォトレジストの自重がその吐出圧（即ち、フォトレジストを吐出させる方向に働く力）に対してあたかもブレーキのように働くので、フォトレジストの吐出量の調整が容易である。
【００１８】
図１に示す循環用配管３０ｂは、フォトレジストの塗布時や、その塗布停止時に、吐出口３２を含む供給用配管３０ａ内のフォトレジストを循環させるための配管である。図１に示すように、この循環用配管３０ｂの一端はレジスト容器２０に接続し、他端は供給用配管３０ａの他端に接続している。この循環用配管３０ｂには、例えばポリテトラフロロエチレン系の樹脂が用いられている。
【００１９】
このレジスト塗布装置１００では、この循環用配管３０ｂと供給用配管３０ａとによって、フォトレジストの循環経路３０が構成されている。図３に示すように、供給用配管３０ａと、循環用配管３０ｂは、例えば、吐出口３２の近傍で直角に交わるように接続しており、その接続部分には多少の丸みが持たされている（即ち、角丸四角形の、角部のような状態で接続している。）。
【００２０】
図１に示すように、循環ポンプ４０は供給用配管３０ａに取り付けられており、レジスト容器２０から供給用配管３０ａを通ってその吐出口３２側にフォトレジストを流すことが可能となっている。流量調整機構５０は、循環用配管３０ｂに取り付けられており、循環用配管３０ｂ内を流れるフォトレジストの流量を調整する機能を備えている。
フィルタ６０は、供給用配管３０ａの循環ポンプ４０と吐出口３２との間に設けられている。供給用配管３０ａ内を流れるフォトレジストに、例えば劣化した成分や、異物等が含まれている場合でも、これら異物等をウエーハＷに向けて吐出する前に取り除くことができるので、レジスト膜の品質向上に寄与することができる。
【００２１】
次に、このレジスト塗布装置１００の動作例について説明する。まず始めに、ウエーハＷの回路形成面ｗ１にフォトレジストを塗布する時（即ち、塗布時）の、レジスト塗布装置１００の動作例について説明する。
図１に示すように、フォトレジストの塗布時には、ウエーハＷはその回路形成面ｗ１を下方向に向け、かつ回路形成面ｗ１が水平面と平行となった状態で、チャック装置１０により支持される。また、循環ポンプ４０によってレジスト容器２０から吐出口３２に向けて一定流量でフォトレジストが送り出される。
【００２２】
さらに、流量調整機構５０では、循環用配管３０ｂ内でのフォトレジストの流量が絞られ、その値は、循環ポンプ４０によって送り出されるフォトレジストの流量値と比べて、小さな値に設定される（但し、「循環ポンプ４０によって送出されるフォトレジストの流量と、流量調整機構５０で設定された流量との差」は、フォトレジストが吐出口３２から湧出する程度にしておく。これは、上記流量の差が大き過ぎる場合には、吐出口３２からフォトレジストが勢い良く噴出してしまい、噴出したフォトレジストの大部分が回路形成面ｗ１で跳ね返されて、カップ内に流れ落ちてしまうからである。つまり、フォトレジストが無駄に消費されてしまうからである。）。
【００２３】
このような流量設定によって、「循環ポンプ４０によって送出されるフォトレジストの流量と、流量調整機構５０で設定された流量との差」に相当する量のフォトレジストが、吐出口３２から湧出する。そして、この吐出口３２から湧出したフォトレジストは、チャック装置１０によって支持されたウエーハＷの回路形成面ｗ１に接触する。
この接触と同時に、又は前後して、チャック装置１０は、支持したウエーハＷをその回路形成面ｗ１の中心部を通る鉛直線回りに低速回転させる。この低速回転の速度は、例えば数十［ｒｐｍ］程度である。そして、ウエーハＷを低速回転させながら、チャック装置１０を水平方向に移動させる。
【００２４】
このようなウエーハＷと吐出口３２との間での相対的な水平方向への移動及び、鉛直線回りの低速回転とによって、回路形成面ｗ１の中心部から外周部にかけての全領域にフォトレジストを直接塗布する。
次に、流量調整機構５０の設定流量を循環ポンプ４０側の流量よりも大きくし（即ち、流量調整機構５０による流量の絞込みをやめ）、循環用配管３０ｂ内でのフォトレジストの流れを開放する。これにより、吐出口３２からのフォトレジストの湧出が止まり、吐出口３２からの湧出部分と、回路形成面ｗ１とが非接触の状態となる。
【００２５】
次に、図１において、ウエーハＷを鉛直線回りに高速回転させる。この高速回転の速度は、例えば数百〜数千［ｒｐｍ］の範囲である。このような高速回転によって、ウエーハＷの回路形成面ｗ１に塗布されたフォトレジストは遠心力によって回路形成面ｗ１の中心部から外周部の方向へ広がり、回路形成面ｗ１にはその回転速度に応じた厚さのレジスト膜が均一に形成される。
【００２６】
一方、フォトレジストの塗布を停止している時（即ち、塗布停止時）は、流量調整機構５０の設定流量を循環ポンプ４０側の流量よりも大きくし、循環用配管３０ｂ内でのフォトレジストの流れを開放する。そして、循環用配管３０ｂと供給用配管３０ａとで構成される循環経路３０内でフォトレジストを循環させる。このようなフォトレジストの循環により、循環経路３０内は吐出口３２内よりもやや負圧（減圧雰囲気）となるので、図２の矢印で示すように、吐出口３２内に残されたフォトレジストは循環経路３０内に取り込まれ、供給用配管３０ａから循環用配管３０ｂに向けて流れる他のフォトレジストと共に、循環経路３０内を循環する。
【００２７】
このように、本発明の実施形態に係るレジスト塗布装置１００によれば、フォトレジストの塗布停止時に、吐出口３２内に残されたフォトレジストを循環経路３０内に取り込むようになっているので、吐出口３２内でフォトレジストを停滞（滞留）させずに済み、その劣化を防ぐことができる。
この実施形態では、ウエーハＷが本発明の「基板」に対応し、回路形成面ｗ１が本発明の「基板の表面」に対応している。また、フォトレジストが本発明の「所定の液体」に対応し、吐出口３２が本発明の「吐出部」に対応している。さらに、流量調整機構５０が本発明の「取込み手段」に対応し、フィルタ４０が本発明の「ろ過装置」に対応している。また、チャック装置１０が本発明の「支持装置」及び「移動手段」に対応し、レジスト塗布装置１００が本発明の「液体塗布装置」に対応している。
【００２８】
なお、この実施形態では、図３に示したように、吐出口３２近傍の循環経路３０の形状は、例えば角丸四角形の角部のような形状であることについて説明したが、循環経路３０の形状はこれに限定されるものではなく、他の形状でも良い。
例えば、図４に示すように、吐出口３２が椀の頂点となるように、吐出口３２近傍の循環経路３０を湾曲させた形状としても良い。また、図５に示すように、吐出口３２が上方向の頂点となるように、吐出口３２近傍の循環経路３０を折り曲げた形状としても良い。さらに、図６に示すように、吐出口３２が上方向の頂点となるように、吐出口３２近傍の循環経路３０を鋭角に折り曲げ、かつ、循環用配管３０ｂを重力の方向に延ばした形状としても良い。
【００２９】
図４〜図６の何れの形状でも、流量調整機構５０の設定流量を循環ポンプ４０側の流量よりも大きくし、循環用配管３０ｂ内でのフォトレジストの流れを開放することで、循環経路３０内は吐出口３２内よりも負圧となる。従って、塗布停止時に、循環経路３０内にフォトレジストを循環させることが可能である。
また、この実施形態では、図２に示したように、吐出口３２の内壁は例えば鉛直線に平行であることについて説明したが、吐出口３２の形状はこれに限定されるものではなく、他の形状でも良い。例えば、図７に示すように、吐出口３２の内壁の一部又は全てを、鉛直線に対して傾けて、吐出口３２の先端が次第に狭く細くなる（即ち、窄まり）形状としても良い。吐出口３２の形状や循環経路３０の形状を調整することで、例えば、フォトレジストの吐出具合や、循環経路３０内への取り込み具合等を改善することが可能である。
【００３０】
さらに、この実施形態では、図１に示したレジスト塗布装置１００において、フォトレジストの塗布時に、チャック装置１０だけを水平方向に移動させることについて説明したが、水平方向に移動させるのはチャック装置１０だけでなく、装置の構成上可能であれば、吐出口３２を水平方向に移動させても良い。
チャック装置１０又は吐出口３２の少なくとも一方を水平方向に移動させることで、回路形成面ｗ１の中心部から外周部にかけての全領域にフォトレジストを直接塗布することができるので、回路形成面ｗ１の中心部だけにフォトレジストを直接塗布し、その後ウエーハＷを鉛直線回りに回転させて塗布したフォトレジストを広げる場合（即ち、特許文献１に開示されたようなスピンコータを用いる場合）と比べて、ウエーハ１枚あたりのフォトレジストの使用量を少なくすることが可能である。
【００３１】
また、この実施形態では、本発明の「所定の液体」の一例としてフォトレジストを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、本発明の「所定の液体」に、例えばＳＯＧ液を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態に係るレジスト塗布装置１００の構成例を示す図。
【図２】吐出口３２の構成例を示す図。
【図３】吐出口３２近傍の循環経路３０の形状の一例（その１）を示す図。
【図４】吐出口３２近傍の循環経路３０の形状の一例（その２）を示す図。
【図５】吐出口３２近傍の循環経路３０の形状の一例（その３）を示す図。
【図６】吐出口３２近傍の循環経路３０の形状の一例（その４）を示す図。
【図７】吐出口３２の他の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１０  チャック装置、２０  レジスト容器、３０  循環経路、３０ａ  供給用配管、３０ｂ  循環用配管、３２  吐出口、４０  循環ポンプ、５０  流量調整機構、１００  レジスト塗布装置、Ｗ  ウエーハ、ｗ１  回路形成面
【図１】
2006205104.tif 000003
【図２】
2006205104.tif 000004
【図３】
2006205104.tif 000005
【図４】
2006205104.tif 000006
【図５】
2006205104.tif 000007
【図６】
2006205104.tif 000008
【図７】
2006205104.tif 000009