CN114074057A - 药液涂布装置及粘度调整瓶 - Google Patents

Abstract

实施方式提供一种能够简便地供给粘度不同的多种药液的药液涂布装置及粘度调整瓶。实施方式的药液涂布装置具备：处理部，在衬底涂布药液；药液供给部，可连接药液的供给源；稀释液供给部，可连接稀释药液的稀释液的供给源；粘度调整部，具有粘度调整瓶，所述粘度调整瓶分别从药液供给部及稀释液供给部供给药液及稀释液，并将药液及稀释液混合；以及混合液供给部，将药液及稀释液混合而成的混合液供给到处理部；且粘度调整瓶具有：第1导入口，供药液导入；第2导入口，供稀释药液的稀释液导入；多孔质体，连接到第1及第2导入口，可供从第1及第2导入口导入的药液及稀释液流通；以及排出口，连接到多孔质体，将药液与稀释液的混合液排出。

Description

药液涂布装置及粘度调整瓶

[相关申请案]

本申请案享有以日本专利申请案2020-138231号(申请日：2020年8月18日)为基础申请案的优先权。本申请案通过参考该基础申请案而包含基础申请案的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种药液涂布装置及粘度调整瓶。

背景技术

作为半导体装置的制造装置之一，有在衬底上涂布药液而形成涂布膜的药液涂布装置。在衬底上形成涂布膜时，例如通过使药液的粘度不同，而可调整涂布膜的膜厚。然而，每次形成不同膜厚的涂布膜时，都必须将粘度不同的药液放置在装置上，这样会费时费力。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够简便地供给粘度不同的多种药液的药液涂布装置及粘度调整瓶。

实施方式的药液涂布装置具备：处理部，在衬底涂布药液；药液供给部，可连接所述药液的供给源；稀释液供给部，可连接稀释所述药液的稀释液的供给源；粘度调整部，具有粘度调整瓶，所述粘度调整瓶分别从所述药液供给部及所述稀释液供给部供给所述药液及所述稀释液，并将所述药液及所述稀释液混合；以及混合液供给部，将所述药液及所述稀释液混合而成的混合液供给到所述处理部；且所述粘度调整瓶具有：第1导入口，供所述药液导入；第2导入口，供稀释所述药液的稀释液导入；多孔质体，连接到所述第1及第2导入口，可供从所述第1及第2导入口导入的所述药液及所述稀释液流通；以及排出口，连接到所述多孔质体，将所述药液与所述稀释液的混合液排出。

附图说明

图1是表示实施方式的药液涂布装置的构成的一例的图。

图2(a)～(e)是表示实施方式的粘度调整瓶的构成的一例的图。

图3是表示利用实施方式的药液涂布装置进行的药液涂布处理的步序的一例的流程图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地对本发明进行说明。此外，本发明不受下述实施方式所限定。另外，下述实施方式中的构成要素包含业者可容易地假定的要素或实质上相同的要素。

(药液涂布装置的构成例)

图1是表示实施方式的药液涂布装置1的构成的一例的图。如图1所示，药液涂布装置1具备药液供给部10、稀释液供给部20、粘度调整部30、混合液供给部40、处理部50及控制部70。药液涂布装置1利用这些构成，在作为衬底的晶圆W上涂布药液而形成涂布膜。

作为利用药液涂布装置1而形成的涂布膜，例如有光阻膜等掩模膜、SOC(Spin OnCarbon，旋涂碳)膜等底层膜、SOG(Spin On Glass，旋涂玻璃)膜等中间膜/绝缘膜、及使晶圆W的表面平坦化的平坦化膜等。

处理部50具备旋转涂布机51、多个喷嘴52a、52b、52c及承杯54。

旋转涂布机51具备支撑台51a及旋转马达51b。支撑台51a具有大致圆板状的上表面形状。在支撑台51a的上表面载置晶圆W。支撑台51a具备未图示的旋转夹头。旋转夹头通过例如真空吸附来固定保持晶圆W。

旋转马达51b设置在支撑台51a的下方。旋转马达51b通过使支撑台51a沿着旋转轴Ro以特定转速旋转，而使支撑在支撑台51a的晶圆W旋转。旋转马达51b通过使晶圆W旋转，而利用离心力使供给到晶圆W上的药液向晶圆W的径向(边缘侧)扩展。另外，旋转马达51b通过使晶圆W以特定速度旋转，而利用离心力甩掉残留在晶圆W上的药液。

承杯54配置在支撑台51a的边缘侧。承杯54呈圆环状，以此能够接收从晶圆W甩落的药液。由此，承杯54回收被晶圆W甩落的药液。

多个喷嘴52a、52b、52c分别以将特定的药液等输送到晶圆W上的方式构成。喷嘴52a例如将成为涂布膜原料的药液53a滴加到晶圆W上。喷嘴52b例如将从晶圆W上去除多余药液的稀释剂53b滴加到晶圆W上。喷嘴52c例如将N₂气体等惰性气体53c吹送到晶圆W上，进而去除多余的药液等。

各喷嘴52a、52b、52c设置在未图示的扫描臂的前端部，可通过扫描臂而移动。这些扫描臂以能够在晶圆W的中心位置与边缘位置之间移动的方式设置。

另外，各喷嘴52a、52b、52c分别连接到供给管，这些供给管分别连接着瓶子。图1中仅例示出连接到喷嘴52a的供给管11、31、41等及药液瓶CB。根据这种构成，各喷嘴52a、52b、52c可一边沿着晶圆W的径向移动，一边供给特定的药液等。

如上所述，处理部50例如利用旋转涂布法在晶圆W上形成涂布膜。但是，处理部50也可以利用光栅扫描法等除旋转涂布法以外的方式在晶圆W上形成涂布膜。

药液供给部10、稀释液供给部20、粘度调整部30及混合液供给部40连接到喷嘴52a，将药液从药液瓶CB输送到处理部50。

药液供给部10具备：可连接成为药液供给源的药液瓶CB的供给管11、连接到供给管11的泵12、设置在供给管11的药液瓶CB与泵12之间的排气槽13、以及连接到排气槽13的排气管14。

在药液瓶CB中收容成为涂布膜原料的药液。通过驱动泵12，药液从药液瓶CB流入供给管11。另外，药液暂时贮存在排气槽13内并排气后，通过泵12向粘度调整部30输送。药液所产生的气泡等气体从排气管14排出。

稀释液供给部20具备可连接成为稀释液供给源的稀释液瓶TB的供给管21。在稀释液瓶TB中收容稀释药液的稀释液。如下所述，通过用稀释液将药液以特定比率进行稀释，而可获得各种不同粘度的药液。通常，稀释前的药液的粘度最高，稀释率越升高，则药液的粘度越降低。稀释液通过供给管21向粘度调整部30输送。

此处，作为稀释液，例如可使用环己酮(CAS No.108-94-1)、γ-丁内酯(CASNo.96-48-0)、丙二醇单甲醚(PGME：CAS No.107-98-2)、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA：CASNo.108-65-6)、丙二醇单乙醚(PGEE：CAS No.1569-02-4)、3-甲氧基丙酸甲酯(MMP：CASNo.3852-09-3)、乙酸丁酯(CAS No.123-86-4)、2-庚酮(CAS No.110-43-0)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP：CAS No.872-50-4)等各种溶剂。

粘度调整部30具备：粘度调整瓶安装部ATT、粘度调整瓶300、将泵12与粘度调整瓶300连接的供给管31、连接到粘度调整瓶300的供给管32及排气管33、设置在供给管32的粘度计34、以及将泵12与下述阀门43连接的供给管35。粘度调整瓶300还连接着所述供给管21。此外，阀门43也可以包含在粘度调整部30中。

粘度调整瓶300以能够安装在粘度调整部30所具备的粘度调整瓶安装部ATT的方式构成。粘度调整瓶安装部ATT由连接到粘度调整瓶300的供给管21、31、32、33等构成。关于粘度调整瓶安装部ATT的详细构成，将于下文进行叙述。

对粘度调整瓶300，从供给管31供给药液，从供给管21供给稀释液。粘度调整瓶300将所供给的这些药液及稀释液混合而产生特定粘度的混合液。将药液及稀释液混合时，这些液体产生的气泡等气体从排气管33排出。关于粘度调整瓶300的详细构成，将于下文进行叙述。

粘度调整瓶300中产生的混合液从供给管32流入粘度计34。粘度计34计测流入的混合液的粘度。当混合液为所需粘度时，通过切换阀门43，使混合液向下游的处理部50侧输送。当混合液未达到所需粘度时，通过切换阀门43，使混合液通过供给管35返回到泵12，在供给管31、粘度调整瓶300、供给管32、阀门43、供给管35所构成的路径中循环直到成为所需粘度为止。如此，阀门43可具有例如三向阀这样的构成。

混合液供给部40具备：连接到喷嘴52a的供给管41、设置在供给管41且从上游侧起的过滤器42、阀门43、泵44及阀门45、以及连接到过滤器42的排气管46。但是，阀门43也可以设置在过滤器42的上游侧。另外，阀门43也可以包含在粘度调整部30中。

从粘度调整部30输送的混合液通过过滤器42到达阀门43。混合液通过过滤器42时产生的气泡等气体通过连接到过滤器42的排气管46排出。

到达阀门43的混合液通过切换阀门43而向处理部50侧输送，或通过供给管35返回到泵12侧。通过驱动泵44，输送到处理部50侧的混合液通过阀门45，经由喷嘴52a向处理部50供给。

此外，如上所述，图1中仅示出将药液供给到喷嘴52a的机构，但将稀释剂供给到喷嘴52b的机构除不具有以虚线的方框表示的稀释液供给部20、粘度调整部30及阀门43以外，也可以与所述将药液供给到喷嘴52a的机构同样地构成。

控制部70具备CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)及RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等，构成为控制药液涂布装置1整体的计算机。

即，控制部70控制来自喷嘴52a、52b、52c的药液(混合液)53a、稀释剂53b及惰性气体53c向晶圆W的滴加量。另外，控制部70控制喷嘴52a、52b、52c在晶圆W上的位置及移动速度。另外，控制部70控制旋转涂布机51的旋转开始/停止时间及旋转速度。

另外，控制部70控制来自药液瓶CB及稀释液瓶TB的药液及稀释液的输送量。另外，控制部70控制泵12、44及阀门43、45，使它们输送药液、稀释液、及药液与稀释液的混合液。另外，控制部70控制粘度计34，使它计测从粘度调整瓶300排出的混合液的粘度，并基于混合液的粘度来调整药液及稀释液的输送量，另外，控制阀门43将混合液供给到处理部50、或输送回泵12。

(粘度调整瓶的构成例)

接下来，利用图2对粘度调整瓶300的构成例进行说明。图2是表示实施方式的粘度调整瓶300的构成的一例的图。图2(a)是粘度调整瓶300的纵向剖视图，图2(b)是粘度调整瓶300的俯视图。图2(c)是粘度调整瓶300所具备的多孔质体310的横向剖视图。

如图2(a)(b)所示，粘度调整瓶300具备导入口321a、331a、排出口332a、流路321、331、332、及多孔质体310。另外，粘度调整瓶300优选具备排出内部产生的气泡等气体的排气口333a及流路333。

导入口321a、331a、排出口332a及排气口333a设置在粘度调整瓶300的上表面，并连接到药液涂布装置1所具备的粘度调整瓶安装部ATT。但是，导入口321a、331a、排出口332a及排气口333a在粘度调整瓶300上表面的数量及配置不限于图2(b)的例子，可设为各种不同的构成。

粘度调整瓶安装部ATT具备：供给管21、31、32、排气管33、安装在供给管21的下游端的输送口21a、安装在供给管31的下游端的输送口31a、安装在供给管32的上游端的流入口32a、及安装在排气管33的上游端的排气口33a。

从输送口21a向粘度调整瓶300输送稀释液，从输送口31a向粘度调整瓶300输送药液。混合液从粘度调整瓶300流入到流入口32a，气泡等气体从粘度调整瓶300流入到排气口33a。

作为第2导入口的导入口321a连接到安装在供给管21的作为第2输送口的输送口21a。由此，稀释液经由导入口321a导入粘度调整瓶300。作为第1导入口的导入口331a连接到安装在供给管31的作为第1输送口的输送口31a。由此，药液经由导入口331a导入粘度调整瓶300。

排出口332a连接到安装在供给管32的流入口32a。粘度调整瓶300中混合而成的混合液从排出口332a向流入口32a排出。由此，混合液经由流入口32a流入药液涂布装置1。

排气口333a连接到安装在排气管33的排气口33a。粘度调整瓶330内产生的气泡等气体从排气口333a向排气口33a排出。由此，气体经由排气口33a向排气管33排出。

导入口321a、331a分别通过流路321、331连接到多孔质体310的上游端。由此，从导入口321a、331a导入的稀释液及药液通过流路321、331流入多孔质体310。

此处，通过使导入口321a、331a的数量及配置为各种不同形态，可如图2(c)～(e)所示，将药液及稀释液导入多孔质体310的上游端附近的各种位置。

图2(c)中，药液10c与稀释液20t被导入到多孔质体310的上游端附近的随机位置。图2(d)中，药液10c被导入到多孔质体310的上游端附近的包含中心位置在内的大致圆形区域，稀释液20c被导入到在包围该区域的圆周上相互隔开特定距离而配置的多个位置。图2(e)中，药液10c被导入到多孔质体310的上游端附近的包含中心位置在内的大致圆形区域，稀释液20c被导入到包围该区域的圆周状连续区域。

如此，药液及稀释液被分开导入多孔质体310的不同流路内后，如以下所述，在多孔质体310内合流并混合。

如图2(a)所示，多孔质体310例如由多孔质性树脂等构成，且具备多个微细的孔310p。通过使这些多个孔310p连续或间断地连接，而形成从多孔质体310的上游端通向下游端且可供药液及稀释液流通的多条流路。

另外，多孔质体310所具备的这些孔310p的直径根据从多孔质体的上游端到下游端的位置而不同。此时，孔径优选从上游侧向下游侧变小。

根据这些构成，在从多孔质体310的上游侧向下游侧流通的过程中，药液与稀释液混合而产生混合液。此时产生的气泡等气体通过将多孔质体310的上游端与排气口333a连接的流路333向粘度调整瓶300的外部排出。

此外，也可以通过使多孔质体310具备从上游侧向下游侧排列的多个副体311、312，而反复多次从上游侧到下游侧的孔径变化。在图2(a)的例子中，多孔质体310具备孔径从上游侧向下游侧变小的2个副体311、312，但副体311、312的数量也可以为3个以上。

另外，副体311、312也可以为孔径从上游侧向下游侧变大的构成。另外，也可以构成为：在上游侧的副体311中，孔径从上游侧向下游侧变小，在下游侧的副体312中，孔径从上游侧向下游侧变大。

在孔径从上游侧向下游侧变大的构成中，在药液粘度较高的上游侧，可迅速地使药液流通，在下游侧，药液与稀释液更精密地混合。另一方面，在孔径从上游侧向下游侧变大的构成中，可期待药液与稀释液在混合初期迅速地混合。

在多孔质体310的下游端连接着分支成多条的流路332。分支的流路332汇集而在多孔质体310的侧方向上方延伸，并连接到排出口332a。由此，在多孔质体310产生的混合液从排出口332a向药液涂布装置1流入。

(药液涂布装置的处理例)

接下来，利用图3对实施方式的药液涂布装置1中的药液涂布的处理例进行说明。图3是表示利用实施方式的药液涂布装置1进行的药液涂布处理的步序的一例的流程图。

如图3所示，控制部70利用药液涂布装置1的未图示的搬送系统将晶圆W搬入处理部50内(步骤S101)。控制部70以适合形成在晶圆W上的涂布膜的所需膜厚的比率，从药液瓶CB输送药液，从稀释液瓶TB输送稀释液(步骤S102)。

分别从药液瓶CB及稀释液瓶TB输送的药液及稀释液被导入粘度调整瓶300内，并以在多孔质体310内被调整了粘度的混合液的形式从粘度调整瓶300排出(步骤S103)。

控制部70利用粘度计34计测混合液的粘度(步骤S104)，判定混合液是否达到所需粘度(步骤S105)。当混合液未达到所需粘度时(步骤S105：否(No))，控制部70切换阀门43以使混合液返回到泵12(步骤S109)，重复从步骤S103开始的处理。

当混合液已达到所需粘度时(步骤S105：是(Yes))，控制部70切换阀门43以将混合液向处理部50供给(步骤S106)。控制部70控制喷嘴52a将混合液涂布在晶圆W上(步骤S107)。控制部70将涂布了混合液的晶圆W从处理部50搬出(步骤S108)。

然后，利用药液涂布装置1的未图示的烘烤机构对晶圆W进行加热，在晶圆W上形成所需膜厚的涂布膜。

通过以上操作，实施方式的药液涂布装置1中的药液涂布处理结束。

(概括)

在利用药液涂布装置进行的处理中，为了在晶圆上形成所需膜厚的涂布膜，有时使用粘度经调整的药液。然而，当变更涂布膜的膜厚时，必须将收容有不同药液的瓶子重新安装在药液处理装置。另外，当形成膜厚不同的多种涂布膜时，必须针对与各涂布膜对应的多种药液中的每一种药液，在药液涂布装置安装瓶子，存在药液涂布装置大型化而价格变高的情况。

根据实施方式的药液涂布装置1，粘度调整部30具有将药液及稀释液混合的粘度调整瓶300。由此，能够简便地供给粘度不同的多种药液。因此，无须在每次变更涂布膜的膜厚时更换药液瓶CB，从而可缩短药液涂布装置1的停工时间，并削减步骤数。另外，无须为了形成膜厚不同的多种涂布膜而提前安装多个药液瓶CB，从而可使药液涂布装置1小型化而降低价格。

根据实施方式的药液涂布装置1，粘度调整部30包含能够安装粘度调整瓶300的粘度调整瓶安装部ATT。由此，可简便地安装粘度调整瓶300。

根据实施方式的药液涂布装置1，基于粘度计34的计测结果，控制部70切换阀门43以控制混合液的输送目的地。由此，可抑制未达到所需粘度的混合液被供给到处理部50的情况。

实施方式的粘度调整瓶300具备可供药液及稀释液流通的多孔质体310。由此，可产生在多孔质体310中流通的药液及稀释液混合而成的混合液。

根据实施方式的粘度调整瓶300，多孔质体310的多个孔310p的直径根据上游侧到下游侧的位置而不同。由此，可精密地混合药液及稀释液。

根据实施方式的粘度调整瓶300，多孔质体310具备多个孔310p的直径从上游侧向下游侧变小的多个副体311、312。由此，以特定周期反复进行药液及稀释液的混合，而可更精密地混合这些药液及稀释液。

根据实施方式的粘度调整瓶300，粘度调整瓶300的上表面具有导入口321a、331a、排出口332a及排气口333a。如此，这些导入口321a、331a、排出口332a及排气口333a汇集到粘度调整瓶300的1个面，由此，容易将粘度调整瓶300安装到药液涂布装置1。另外，可简化药液涂布装置1的粘度调整瓶安装部ATT的构成，从而可使药液涂布装置1小型化。

对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它各种方式实施，能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变化包含在发明的范围或主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

[符号的说明]

1:药液涂布装置

10:药液供给部

20:稀释液供给部

30:粘度调整部

40:混合液供给部

50:处理部

70:控制部

300:粘度调整瓶

310:多孔质体

310p:孔

311,312:副体

ATT:粘度调整瓶安装部

W:晶圆。

Claims (5)

1.一种药液涂布装置，具备：

处理部，在衬底涂布药液；

药液供给部，可连接所述药液的供给源；

稀释液供给部，可连接稀释所述药液的稀释液的供给源；

粘度调整部，具有粘度调整瓶，所述粘度调整瓶分别从所述药液供给部及所述稀释液供给部供给所述药液及所述稀释液，并将所述药液及所述稀释液混合；以及

混合液供给部，将所述药液及所述稀释液混合而成的混合液供给到所述处理部；且

所述粘度调整瓶具有：

第1导入口，供所述药液导入；

第2导入口，供稀释所述药液的稀释液导入；

多孔质体，连接到所述第1及第2导入口，可供从所述第1及第2导入口导入的所述药液及所述稀释液流通；以及

排出口，连接到所述多孔质体，将所述药液与所述稀释液的混合液排出。

2.根据权利要求1所述的药液涂布装置，其中所述多孔质体的多个孔的直径根据上游侧到下游侧的位置而不同。

3.根据权利要求1或2所述的药液涂布装置，其中

所述多孔质体

具有从上游侧向下游侧排列的多个副体，

在各所述多个副体中，

所述多孔质体的多个孔的直径从上游侧向下游侧变小。

4.一种药液涂布装置，具备：

处理部，在衬底涂布药液；

药液供给部，可连接所述药液的供给源；

稀释液供给部，可连接稀释所述药液的稀释液的供给源；

粘度调整部，包含能够安装粘度调整瓶的粘度调整瓶安装部，所述粘度调整瓶分别从所述药液供给部及所述稀释液供给部供给所述药液及所述稀释液，并将所述药液及所述稀释液混合；以及

混合液供给部，将所述药液及所述稀释液混合而成的混合液供给到所述处理部；且

所述粘度调整瓶安装部具有：

第1输送口，将所述药液输送到所述粘度调整瓶；

第2输送口，将稀释所述药液的稀释液输送到所述粘度调整瓶；以及

流入口，供所述药液与所述稀释液的混合液从所述粘度调整瓶流入。

5.一种粘度调整瓶，能够安装到在衬底涂布药液的药液涂布装置，且具备：

第1导入口，供所述药液导入；

第2导入口，供稀释所述药液的稀释液导入；

多孔质体，连接到所述第1及第2导入口，可供从所述第1及第2导入口导入的所述药液及所述稀释液流通；以及

排出口，连接到所述多孔质体，将所述药液与所述稀释液的混合液排出。

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