(57)【要約】【課題】レジスト吐出部に至るレジスト液の不純物、特にエア混入を低減するレジスト塗布装置及びその利用で形成された半導体装置を提供する。【解決手段】支持台１２の上方には、供給機構１００から送出されたレジスト液をウェハ１１主表面に滴下するレジスト吐出部１５が配備されている。供給機構１００は、レジスト液収納容器１０１と、レジスト液収納容器１０１からレジスト液を所定の流動経路１０２へと送出するポンプ機構１０３を含む。レジスト吐出部１５の前段に流動圧力振幅経路１０５が設けられている。流動圧力振幅経路１０５は最終的なフィルタリング機能を有し、フィルター機構１０４から逃れたレジスト液中の不純物、すなわち微細粒子やエアを取り除く。流動圧力振幅経路１０５は、レジスト液を通過させる際に圧力を与え、そして緩和させる作用を繰り返す構成を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハが載置され回転可能な支持台と、
前記支持台を所定の回転数で回転させる駆動部と、
レジスト液の供給機構と、
前記ウェハ主表面に前記レジスト液を滴下するレジスト吐出部と、
前記レジスト吐出部の前段にレジスト液の流動経路として構成された流動圧力振幅経路と、
前記流動圧力振幅経路途中に設けられた排出部と、を具備したことを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項２】
前記流動圧力振幅経路は、流動断面積を変動させる配管路を有することを特徴とする請求項１記載のレジスト塗布装置。
【請求項３】
前記流動圧力振幅経路は、鉛直方向で上方に向うほど流動断面積が大きくなり、鉛直方向で下方に向うほど流動断面積が小さくなる配管路を有することを特徴とする請求項１記載のレジスト塗布装置。
【請求項４】
前記流動圧力振幅経路は、鉛直方向で上方に向うほど流動断面積が大きくなり、鉛直方向で下方に向うほど流動断面積が小さくなる配管路を有し、前記排出部は少なくとも流動断面積が大きい方の配管途中に設けられていることを特徴とする請求項１記載のレジスト塗布装置。
【請求項５】
前記供給機構は、レジスト液収納容器と、前記レジスト液収納容器からレジスト液を前記流動経路へと送出するためのポンプ機構を含むことを特徴とする請求項１〜４いずれか一つに記載のレジスト塗布装置。
【請求項６】
前記供給機構は、レジスト液収納容器と、前記レジスト液収納容器からレジスト液を前記流動経路へと送出するためのポンプ機構を含み、さらに、前記ポンプ機構と前記流動圧力振幅経路との間の前記流動経路に設けられるフィルター機構を具備することを特徴とする請求項１〜４いずれか一つに記載のレジスト塗布装置。
【請求項７】
前記請求項１〜６いずれかに記載のレジスト塗布装置を利用して形成されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造に係り、特に半導体ウェハ表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ製造工程（ウェハ工程）の一つにレジスト塗布工程がある。レジストの塗布は、フォトリソグラフィ技術を用いる上で不可欠である。一般に、レジスト塗布工程に用いられるレジスト塗布装置では、スピンコート方式が採用されている。すなわち、固定された半導体ウェハの中央部にフォトレジスト液を滴下した後、そのウェハを所定の回転数で回転させ、レジストを振り切る。これにより、ウェハ主表面に所望のレジスト膜厚を得る。
【０００３】
フォトレジスト液（レジスト液ともいう）には製造プロセスに影響を与える微細な粒子、気泡などが混在している可能性がある。ウェハ主表面に塗布する際にはレジスト液中のこれら微細な粒子、気泡などは完全に除去されていることが重要である。従来技術の一例としては、フォトレジスト液に含まれている不純物、すなわち微細な粒子や気泡を除去するため、循環プレートを設けたフィルターを有する構成がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２６９１２９号公報（第４−５頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献１においては、フィルターを介した後も特に気泡（エア）を含む可能性がある。すなわち、レジスト液の一部は循環プレートを経ず圧力がかからないままフィルターを通過する懸念がある。また、フィルター内に捕捉されているエアが再び溶け込む恐れもある。エアが溶け込んだままのレジスト液がフィルターを通過すれば、吐出部に至るまでエア抜きはできない。
ウェハに塗布されれば、塗布ムラが発生する。
【０００６】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、レジスト吐出部に至るレジスト液の不純物、特にエアの混入を低減するレジスト塗布装置、及びこれを利用し形成された半導体装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のレジスト塗布装置は、半導体ウェハが載置され回転可能な支持台と、前記支持台を所定の回転数で回転させる駆動部と、レジスト液の供給機構と、前記ウェハ主表面に前記レジスト液を滴下するレジスト吐出部と、前記レジスト吐出部の前段にレジスト液の流動経路として構成された流動圧力振幅経路と、前記流動圧力振幅経路途中に設けられた排出部と、を具備したことを特徴とする。
【０００８】
上記本発明に係るレジスト塗布装置によれば、流動圧力振幅経路がレジスト吐出部の前段に設けられている。流動圧力振幅経路によってレジスト液の流動圧力が振られ、レジスト液中に溶け込んでいたエアの気体化が促進される。現出したエアは排出部にて排気され、レジスト吐出部におけるレジスト液のエアの混入をほとんどなくする。
【０００９】
なお、より好ましい実施態様としてのレジスト塗布装置の特徴を次に記す。
前記流動圧力振幅経路は、流動断面積を変動させる配管路を有することを特徴とする。容易にレジスト液の流動圧力を振幅させることができる。
前記流動圧力振幅経路は、鉛直方向で上方に向うほど流動断面積が大きくなり、鉛直方向で下方に向うほど流動断面積が小さくなる配管路を有することを特徴とする。鉛直方向で上方に向うほど流動断面積が大きくなれば、レジスト液にかかる圧力をより確実に緩和させることができ、レジスト液中に混入しているエアを現出させやすい。
前記流動圧力振幅経路は、鉛直方向で上方に向うほど流動断面積が大きくなり、鉛直方向で下方に向うほど流動断面積が小さくなる配管路を有し、前記排出部は少なくとも流動断面積が大きい方の配管途中に設けられていることを特徴とする。鉛直方向で上方に向うほど流動断面積が大きくなれば、レジスト液にかかる圧力をより確実に緩和させることができ、レジスト液中に混入しているエアを現出させやすい。かつ、エアを抜きやすい排出部の設置が達成できる。
前記供給機構は、レジスト液収納容器と、前記レジスト液収納容器からレジスト液を前記流動経路へと送出するためのポンプ機構を含むことを特徴とする。
前記供給機構は、レジスト液収納容器と、前記レジスト液収納容器からレジスト液を前記流動経路へと送出するためのポンプ機構を含み、さらに、前記ポンプ機構と前記流動圧力振幅経路との間の前記流動経路に設けられるフィルター機構を具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体装置は、上述のいずれかの本発明に係るレジスト塗布装置を利用して形成されることを特徴とする。高歩留り、高信頼性の半導体装置の量産に寄与する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態に係るレジスト塗布装置の要部構成を示す概観図である。スピンコート方式のレジスト塗布装置である。処理室内に半導体ウェハ１１の支持台１２が配備されている。支持台１２は、ウェハ１１をチャックして駆動部１３で回転可能である。駆動部１３は、支持台１２を所定の回転数で回転させる。ウェハ１１のチャックは、例えばウェハ裏面の真空吸着によるものを用いる。支持台１２のウェハチャック部分及びウェハ１１の周囲にはドレーンカップ１４が配設される。
【００１２】
支持台１２の上方には、レジスト吐出部１５が配備されている。レジスト吐出部１５は、フォトレジスト液（レジスト液ともいう）の供給機構１００から送出されたレジスト液をウェハ１１主表面に滴下する。供給機構１００は、レジスト液収納容器１０１と、レジスト液収納容器１０１からレジスト液を所定の流動経路１０２へと送出するポンプ機構１０３を含む。供給機構１００は、レジスト液収納容器１０１を図示しない圧力室に設置し不活性ガスの圧力制御でレジスト液を流動経路１０２へと送出する構成でもよい。
【００１３】
フィルター機構１０４は流動経路１０２から送られてくるレジスト液中の不純物、すなわち微細粒子や気泡を取り除く機能を有する。さらに、フィルター機構１０４からレジスト吐出部１５に至る流動経路１０２の途中、レジスト吐出部１５の前段において、流動圧力振幅経路１０５が設けられている。流動圧力振幅経路１０５は、最終的なフィルタリング機能を有し、フィルター機構１０４から逃れたレジスト液中の不純物、すなわち微細粒子やエア（気泡）を取り除く。流動圧力振幅経路１０５は、レジスト液を通過させる際に圧力を与え、そして緩和させる作用を繰り返す構成を有する。
【００１４】
図２（ａ），（ｂ）は、図１中の流動圧力振幅経路１０５の構成例を示す断面図及び主要な上面図である。三角柱形状のガイド部材２１で仕切り、レジスト液の流動断面積を変動させる配管路を構成している。各ガイド部材２１は、その頂部２２と底部２３が交互に流動室２０の上部壁面、下部壁面に接するように配備されている。これにより、流動室２０内で、鉛直方向で上方に向うほど流動断面積が大きくなり、鉛直方向で下方に向うほど流動断面積が小さくなる配管路を有する。ドレーン２４は、流動室２０の上部壁面に備えられている。ここでの流動室２０は最終路として、流動圧力を安定化させた経路２５を有している。
【００１５】
レジスト液中の微細粒子等の異物は流動室２０下部に沈着し易く、流動室２０上部には上がり難い。また、流動室２０内で、鉛直方向で上方に向うほど流動断面積が大きくなり、レジスト液にかかる圧力をより確実に緩和させることができる。これにより、レジスト液中に溶け込んだエアは、圧力が急激に緩和される流動室２０上部に現出し易い。流動室２０の上部に設けられたドレーン２４は、特にレジスト液中に混入されたエアを排出する。
【００１６】
上記実施形態の構成によれば、流動圧力振幅経路１０５がレジスト吐出部１５の前段に設けられている。流動圧力振幅経路１０５は、レジスト液を通過させる際に圧力を与え、そして緩和させる作用を繰り返す構成を有する。流動圧力振幅経路１０５によってレジスト液の流動圧力が振られ、圧力が緩和された流動室２０上部でレジスト液中に溶け込んでいたエアの気体化が促進される。現出したエアはドレーン２４にて排気され、レジスト吐出部１５におけるレジスト液のエアの混入をほとんどなくする。
【００１７】
図３は、図１中における流動圧力振幅経路１０５の他の構成例を示す主要な断面図である。図２（ａ）と同様箇所には同一の符号を付して説明は省略する。図２の構成例と比べて異なる点は、流動室２０の下部に異物排出部２６を設けた点である。異物排出部２６は、例えばレジスト液中の微細粒子等の異物を捉える沈澱カップであり、メンテナンス時に交換されるようにしてもよい。
【００１８】
図４は、本発明の第２実施形態に係るレジスト塗布装置の要部構成を示す概観図である。前記図１の構成に比べて異なる点は、フィルター機構１０４を省略している点である。前記図１のフィルター機構１０４の機能を流動圧力振幅経路１０５で満足させるようにした構成となっている。流動圧力振幅経路１０５は、前記図２や図３のような構成を利用したフィルターの機能を有する。圧力振幅の段数を増やしたり、経路の段面積の大きさをさらに変えるなど、フィルター機能を強化してもよい。その他の構成は前記図１と同様であり、同一の符号を付して説明は省略する。
【００１９】
本発明の実施形態はこの他、前記図１または図４の構成において、フォトレジスト液の供給機構１００は様々な構成が考えられる。
また、前記図２、図３とも流動圧力振幅経路１０５のガイド部材２１は三角柱形状を示したが、これに限るものではない。角を丸めてもよいし、台形柱形状を配するなど、その他の構成が考えられる。
また、上記のようなレジスト塗布装置を利用することにより、高歩留り、高信頼性の半導体装置の量産に寄与する。
【００２０】
上記各実施形態の構成によれば、流動圧力振幅経路をレジスト吐出部の前段に設ける。これにより、レジスト液を通過させる際に圧力を与え、そして緩和させる作用を繰り返す構成を有する。これにより、不純物、特にエアをレジスト吐出部から出さないようにする。この結果、吐出部に至るレジスト液の不純物、特にエアの混入を低減するレジスト塗布装置及びこれを利用し形成された半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るレジスト塗布装置の要部構成を示す概観図。
【図２】図１中の流動圧力振幅経路の構成例を示す各図。
【図３】図１中における流動圧力振幅経路の他の構成例を示す各図。
【図４】第２実施形態に係るレジスト塗布装置の要部構成を示す概観図。
【符号の説明】
１００…レジスト液の供給機構、１０１…レジスト液収納容器、１０２…流動経路、１０３…ポンプ機構、１０４…フィルター機構、１０５…流動圧力振幅経路、１１…半導体ウェハ、１２…支持台、１３…駆動部、１４…ドレーンカップ、１５…レジスト吐出部、２０…流動室、２１…ガイド部材、２４…ドレーン、２５…経路、２６…異物排出部。
【図１】
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【図２】
2004273613.tif 000004
【図３】
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【図４】
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