JP2002143749A

JP2002143749A - 回転塗布装置

Info

Publication number: JP2002143749A
Application number: JP2000340288A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Kawahito; 康仁川人
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄液の使用量を低減しながらスピンカップ
内壁面を均等に洗浄することができるとともに、装置構
成を複雑化することなく、また、生産性を低下させるこ
となくスピンカップの洗浄を可能とする回転塗布装置を
提供すること。【解決手段】スピンカップ２４の内壁面２４ｂへ向け
て洗浄液を噴霧するスプレーノズル３４，３４と、スピ
ンカップ２４をスプレーノズル３４，３４に対して回転
させるカップ回転機構とを設け、カップ内壁面２４ｂへ
洗浄液を広範囲かつ均等に吹き付けて洗浄することによ
り、洗浄液の使用量を抑え、かつ簡素な装置構成で効率
的な洗浄を可能とし、更に洗浄時間の短縮を図って生産
性低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウェ
ーハ等の被処理基板上にフォトレジストや現像液等の塗
布液をスピンコートするための回転塗布装置に関し、更
に詳しくは、被処理基板から飛散する塗布液で汚染され
たスピンカップ内壁面を洗浄するカップ洗浄機能を有す
る回転塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体ウェーハ等の被処理基板
（以下、単に基板という。）に対してフォトレジストや
現像液等の塗布液を塗布する工程では、スピンコータあ
るいはスピンナと呼ばれる回転塗布装置が用いられてい
る。これは公知のように、鉛直方向に配置される回転軸
の上端にスピンチャックを設けた回転保持手段で基板を
水平に保持、回転させることによって、基板上に均等な
膜厚の塗布膜を形成する装置である。

【０００３】一般に上記回転塗布装置には、基板の周囲
を囲むように円筒状のスピンカップが付設されており、
基板周囲から飛散する塗布液の飛沫を上記スピンカップ
内壁面に付着させることによって、装置周辺の汚染を防
止している。

【０００４】ところが、例えばフォトレジスト等、乾燥
して固化する塗布液の場合は、スピンカップ内壁面に塗
布液が付着した状態で基板の処理を続けると、基板の回
転により発生する装置の振動や、飛散する塗布液の飛沫
との衝突により、乾燥固化した塗布液がスピンカップ内
壁面から剥離して基板上へ飛来し、結果的に不良品を生
じさせることがある。

【０００５】このような問題を解消するために、スピン
カップ内壁面に付着した塗布液を洗浄除去できる機能を
備えた回転塗布装置が種々提案されている。

【０００６】例えば実公平６−２８２２３号公報には、
図４に示すように回転保持手段１上の基板２の周囲に設
けられるスピンカップ３の外面上部に対し、洗浄液４が
貯留される環状の洗浄導管５および洗浄液４の複数の吐
出孔６を形成することによって、スピンカップ３の内周
面に沿って洗浄液４を流下させて、付着した塗布液を洗
浄除去する構成が開示されている。なお、基板２とスピ
ンカップ３との間の空気の流れをガイドする円錐台形状
の整流板７の外面に付着した塗布液を洗浄除去するべ
く、整流板７の内面上部に対し、洗浄液４が貯留される
環状の洗浄導管８および洗浄液４の複数の吐出孔９を形
成することによって、吐出孔９から洗浄液４を整流板７
の外面に沿って流下させる構成も開示されている。

【０００７】一方、特許第２８１４１８４号公報には、
図５に示すように回転保持手段１１上に洗浄用治具１２
を固定し、これを回転させることによってスピンカップ
１３の内壁面に付着した塗布液を洗浄除去する構成が開
示されている。すなわち、洗浄用治具１２には、その下
方に配置された洗浄液供給ノズル１４から供給される洗
浄液１５を貯える環状の貯留部１６を有し、この貯留部
１６の側周部に形成された複数の孔１７から、洗浄用治
具１２の回転による遠心力を利用してスピンカップ１３
の内壁面へ向けて洗浄液１５を噴出させるようにしてい
る。

【０００８】また、特許第３０１５２０７号公報、特許
第２８９３１４９号公報には、回転保持手段に洗浄液の
吐出孔を設け、この回転保持手段の回転による遠心力を
利用してスピンカップ内壁面へ向けて洗浄液を噴出させ
る構成が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記実
公平６−２８２２３号公報に記載のようにスピンカップ
内壁面に沿って洗浄液を流下させて洗浄する構成では、
洗浄液４は一度流れた経路を流れ易いことから、洗浄液
４は吐出孔６から一定の経路を通ってスピンカップ３の
内壁面を流れることとなり、スピンカップ３の内面を均
等に洗浄することができないという問題がある。また、
多量の洗浄液を必要とする点で難がある。

【００１０】一方、上記特許第２８１４１８４号公報に
記載の構成では、回転保持手段１１に対して基板の代わ
りに洗浄用治具１２を載せて作業を行う必要がある関係
上、スピンカップ１３の洗浄プロセスに多大な時間を要
し、生産性を大きく損なうこととなる。また、この構成
では、洗浄用治具１２の回転による遠心力を利用して洗
浄液１５を噴出させるようにしているために洗浄用治具
１２の回転速度を比較的大きくする必要があるが、これ
ではスピンカップ１３の内壁面に対して常に一定の位置
にだけしか洗浄液１５を供給することができない。した
がって、スピンカップ１３の内壁面に対して均等に洗浄
液１５を供給することが不可能であるため、洗浄にムラ
が生じて効率的な洗浄作用が得られなくなる。

【００１１】さらに、上記特許第３０１５２０７号公
報、特許第２８９３１４９号公報に記載の構成では、回
転保持手段の構成が複雑となるだけでなく、装置のメン
テナンス性を悪化させて、メンテナンス時間の長大化を
招き、結果的に生産性の低下を引き起こすという問題が
ある。また、回転保持手段の回転による遠心力を利用し
て洗浄液をスピンカップ内壁面へ向けて噴出させるよう
にしているため、上述と同様な問題を含んでいることと
なる。

【００１２】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、洗浄
液の使用量を低減しながらスピンカップ内壁面を均等に
洗浄することができるとともに、装置構成を複雑化する
ことなく、また、生産性を低下させることなくスピンカ
ップの洗浄を可能とする回転塗布装置を提供することを
課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
当たり、本発明の回転塗布装置は、スピンカップの内壁
面へ向けて洗浄液を噴霧するスプレーノズルと、スピン
カップを上記スプレーノズルに対して回転させるカップ
回転機構とを備えたことを特徴としている。

【００１４】本発明では、スプレーノズルの採用によ
り、スピンカップ内壁面の広い範囲に対して均一に洗浄
液を供給することを可能とし、かつ、カップ回転機構の
駆動によりスピンカップをスプレーノズルに対して回転
させることによって、スピンカップ内壁面全周にわたっ
て均一に洗浄液を供給することを可能とする。これによ
り、従来よりも少量の洗浄液でスピンカップ全周を広範
囲に洗浄することができるので、効率的な洗浄作用が得
られる。

【００１５】本発明の回転塗布装置は、スピンカップ内
部を複雑化することなく構成することができるので、装
置のメンテナンス性が損なわれることはない。また、上
記スプレーノズルを複数設ければ、スピンカップ内壁面
全周への洗浄液供給時間が少なくて済み、結果的に洗浄
時間の短縮が図られ、生産性の低下防止を図ることがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。本実施の形態では、半導
体ウェーハ（以下、単に基板という。）に対してフォト
レジストをスピンコート処理する回転塗布装置に適用し
た場合について説明する。

【００１７】図１および図２は、本発明の第１の実施の
形態による回転塗布装置を示している。本実施の形態の
回転塗布装置２０は、基板Ｗを水平に保持して回転させ
る回転保持部２３と、基板Ｗの周囲を囲むように配置さ
れる断面略円錐台形状の筒状のスピンカップ２４とを備
えている。

【００１８】回転保持部２３は、鉛直方向に配置される
回転軸２２ａを有する回転駆動部２２と、回転軸２２ａ
の上端部に固定され基板Ｗを水平に保持する真空吸着式
のスピンチャック２１とからなる。

【００１９】図示しない搬送アームを介して、基板Ｗが
処理面を上向きにして回転保持部２３のスピンチャック
２１上に吸着保持されると、塗布液ノズル３６から基板
Ｗ上へフォトレジストが所定量供給され、そして、回転
駆動部２２を駆動させて基板Ｗを所定の回転数で回転さ
せることにより、供給されたフォトレジストが径外方へ
広がり、基板Ｗの上面に均一な膜厚のレジスト膜が形成
される。このとき、基板Ｗの周縁から外方へ飛散する余
剰のフォトレジストは、スピンカップ２４の内壁面２４
ｂに付着し、装置２０周辺の汚染が防止される。

【００２０】次に、本発明に係るカップ回転機構につい
て説明する。

【００２１】本実施の形態では、スピンカップ２４は、
回転保持部２３が貫通するカップ支持板２５の上にベア
リング部材２６を介して載置される構造を有している。
カップ支持板２５には、図示しない真空ポンプ等の排気
手段に連絡する排気管２６と、塗布液ノズル３６から吐
出された塗布液（フォトレジスト）の余剰液等を装置２
０外部へ排出するための廃液管２７とが接続されてい
る。ベアリング部材２６は、上記構成のカップ支持板２
５の周縁部２５ａ全周にわたって設けられている。一
方、スピンカップ２４の周壁外周部には、上記ベアリン
グ部材２６の上面部に取り付けられる環状のフランジ部
２４ａが形成されており、これによりスピンカップ２４
がカップ支持板２５に対して相対的に回転可能とされ
る。

【００２２】スピンカップ２４の回転駆動は、スピンカ
ップ２４の近傍に配置された駆動モータ３２の駆動によ
り行われる。すなわち、スピンカップ２４のフランジ部
２４ａ外周には、駆動モータ３２の駆動軸３２ａに連結
されるギヤ３１に噛合する歯部２９が全周にわたって設
けられており、これにより、駆動モータ３２の駆動力が
スピンカップ２４へ伝達され、カップ支持板２５に対し
てスピンカップ２４が回転する。以上のようにして、本
発明に係るカップ回転機構が構成される。なお、歯部２
９の下端には、スピンカップ２４の適正な回転移動をガ
イドするガイド部３０が付設されている。

【００２３】カップ支持板２５には、基板Ｗの下方位置
において、スピンカップ２４の内壁面２４ｂへ向けて洗
浄液を噴霧する２本のスプレーノズル３４，３４を固定
するための固定台３３が取り付けられている。スプレー
ノズル３４，３４は供給管３４ａ，３４ａを介して供給
される洗浄液をスピンカップ２４の内壁面２４ｂの所定
範囲に向けて霧状に吹き付ける公知のスプレーガンで構
成されており、本実施の形態では、スピンカップ２４の
中心部に関して対称な位置（すなわち１８０度間隔）で
互いに反対方向へ洗浄液を噴霧するように配置される。

【００２４】また、スプレーノズル３４，３４の配置位
置よりも径内方側には、基板Ｗの裏面に向けて洗浄液を
吐出する３本のバックリンスノズル３５，３５，３５が
１２０度間隔で固定台３３の上面から突出配置されてお
り、基板Ｗの裏面に付着したフォトレジストを洗浄除去
するように構成されている。更に、固定台３３の外周部
には、スピンカップ２４の内部における空気の流れをガ
イドするための整流板３３ａが一体的に形成されてい
る。

【００２５】本実施の形態の回転塗布装置２０は以上の
ように構成され、次にこの作用、特に、スピンカップ２
４の内壁面の洗浄作用について説明する。

【００２６】上記のような態様で基板Ｗのスピンコート
処理を行う回転塗布装置２０のスピンカップ２４の内壁
面２４ｂには、基板Ｗの周囲から飛散したフォトレジス
トの飛沫が付着しており、これが乾燥固化するとダスト
の原因になるので、当該内壁面２４ｂを定期的に洗浄す
る必要がある。本実施の形態では、基板Ｗを所定枚数処
理する毎に、以下のような作用でスピンカップ２４の内
壁面２４ｂを洗浄する。

【００２７】スピンカップ２４の内壁面２４ｂの洗浄
は、当該内壁面２４ｂへ向けて２本のスプレーノズル３
４，３４から洗浄液を吹き付けながら、駆動モータ３２
を駆動させてスピンカップ２４をカップ支持台２５に対
して比較的低速で回転させることにより行われる。スプ
レーノズル３４，３４で噴霧される洗浄液Ｌは、スピン
カップ２４の内壁面２４ｂに対して広範囲かつ均等に吹
き付けられる。しかも、スピンカップ２４はスプレーノ
ズル３４，３４に対して相対的に回転しているので、フ
ォトレジストの飛沫が付着している内壁面２４ｂ全周に
わたって洗浄液Ｌがムラなく吹き付けられる。

【００２８】これにより、スピンカップ２４の内壁面２
４ｂに付着したフォトレジストが洗浄、除去される。洗
い流されたフォトレジストは、廃液管２８を介して装置
２０外部へ排出されるか、あるいは、排気管２７を介し
てスピンカップ２４の内部の空気とともに装置２０の外
部へ排気される。

【００２９】したがって、本実施の形態によれば簡素な
構成でスピンカップ２４の内壁面２４ｂを効率良く洗浄
することができ、しかも洗浄液をスプレーノズル３４，
３４で噴霧する構成であるので、洗浄液の使用量を従来
よりも低減でき、洗浄コストの低下を図ることができ
る。

【００３０】また、本実施の形態によればスプレーノズ
ル３４，３４の配置間隔に相当する回転角だけスピンカ
ップ２４を回転させるだけで、スピンカップ２４の内壁
面２４ｂ全周に対して均等に洗浄液を供給することがで
きるので、洗浄時間の短縮化を図ることができ、生産性
の低下を防ぐことができる。

【００３１】一方、本実施の形態では、基板Ｗの裏面に
対して洗浄液を供給するバックリンスノズル３５を複数
本等角度間隔で配置しているので、基板Ｗの裏面洗浄時
に、基板Ｗの裏面に当たって飛散する洗浄液でもって整
流板３３ａの上面全域を洗浄することが可能となる。こ
れにより、整流板３３ａの上面に付着したフォトレジス
トが乾燥固化してダストの原因となることを未然に防ぐ
ことが可能となる。

【００３２】図３は、本発明の第２の実施の形態を示し
ている。なお、図において上述の第１の実施の形態と対
応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説
明は省略するものとする。

【００３３】本実施の形態による回転塗布装置４０は、
上述の第１の実施の形態における２本のスプレーノズル
３４，３４のうち一方を窒素ガス（Ｎ２）又はドライエ
アＭを噴射するスプレーノズル４１で構成した洗浄液乾
燥手段を設けている点で、第１の実施の形態と異なる。
なお、その他の構成については、第１の実施の形態と同
様とする。

【００３４】この構成により、一方のスプレーノズル
（図３において左側）３４によって、スピンカップ２４
の内壁面２４ｂに洗浄液Ｌを供給し、他方のスプレーノ
ズル（図３において右側）４１によって、洗浄液Ｌが供
給された内壁面２４ｂを窒素ガス又はドライエアＭで即
座に乾かす作用を行う。

【００３５】したがって、上記第１の実施の形態に比し
て、洗浄液の乾燥時間の短縮が図られ、生産性低下を更
に一層防止することが可能となる。

【００３６】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、
本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能であ
る。

【００３７】例えば以上の第１の実施の形態では、洗浄
液Ｌを噴霧するスプレーノズル３４を２本配置するとと
もに、バックリンスノズル３５を３本配置したが、勿
論、これに限ることなく、更にその本数の増減が可能で
ある。

【００３８】また、以上の第２の実施の形態では、洗浄
液Ｌを噴霧するスプレーノズル３４と窒素ガス又はドラ
イエアＭを噴射するスプレーノズル４１を各々別々に構
成したが、１本のスプレーノズルで洗浄液および窒素ガ
ス（ドライエア）の双方を順に噴射するように構成する
ようにしてもよい。

【００３９】この場合、洗浄処理一回分の洗浄液を貯留
したタンクにスプレーノズルの供給管（図１において符
号３４ａに相当）を配置し、上記タンク内に圧送した窒
素ガス又はドライエアの加圧作用で洗浄液を噴霧するよ
うにすれば、洗浄液の残量に応じて、一本のスプレーノ
ズルから洗浄液、洗浄液と窒素ガス（ドライエア）との
混合気、窒素ガス（ドライエア）の順で連続的に噴射す
ることができる。

【００４０】更に、以上の各実施の形態では、洗浄液Ｌ
を噴射するスプレーノズル３４の噴射角度を固定とした
が、これを可変とすることによりスピンカップ２４の内
壁面２４ｂに対して更に広範囲に洗浄液を吹き付けるこ
とが可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の回転塗布装
置によれば、簡素な構成で、スピンカップの内壁面を効
率良く洗浄することができ、しかも洗浄液をスプレーノ
ズルで噴霧する構成であるので、洗浄液の使用量を従来
よりも低減でき、洗浄コストの低下を図ることができ
る。また、洗浄時間の短縮化が図られ、生産性の低下を
防ぐことができる。

【００４２】請求項２の発明によれば、装置構成の複雑
化を防ぎ、既存設備の一部改良で容易に実施することが
可能である。

【００４３】請求項３の発明によれば、スピンカップの
洗浄時間を大幅に短縮することができ、生産性の向上を
図ることができる。

【００４４】請求項４の発明によれば、簡単な構成で洗
浄液の乾燥処理を行うことができ、装置構成の複雑化を
防ぐことができる。

【００４５】請求項５の発明によれば、整流板の上面に
付着したフォトレジストが乾燥固化してダストの原因と
なることを未然に防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による回転塗布装置
の側断面図である。

【図２】同平面図であり、図１において固定台３３の図
示を省略した図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態による回転塗布装置
の側断面図である。

【図４】従来の回転塗布装置を示す部分破断側面図であ
る。

【図５】他の従来の回転塗布装置を示す側断面図であ
る。

【符号の説明】

２０、４０…回転塗布装置、２３…回転保持部、２４…
スピンカップ、２４ｂ…スピンカップの内壁面、２９…
歯部、３１…ギヤ、３２…駆動モータ、３４，４１…ス
プレーノズル、３５…バックリンスノズル、Ｗ…基板
（被処理基板）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｆ 7/30 ５０２Ｇ０３Ｆ 7/30 ５０２Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｃ５６９ＦＦターム(参考） 2H025 AA00 AB16 EA05 FA14 2H096 AA00 AA25 CA14 GA29 GA31 GA32 4D075 AC64 AC79 BB20Z BB24Z BB65Z DA06 DC22 4F042 AA07 CC04 CC07 CC10 DC00 EB09 EB11 EB24 EB25 5F046 JA02 JA05 JA11 LA04 LA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板を水平に保持して回転する回
転保持手段と、前記被処理基板の周囲に配置されるスピ
ンカップとを備えた回転塗布装置において、前記スピンカップの内壁面へ向けて洗浄液を噴霧するス
プレーノズルと、前記スピンカップを前記スプレーノズルに対して回転さ
せるカップ回転機構とを備えたことを特徴とする回転塗
布装置。
【請求項２】前記カップ回転機構が、前記スピンカッ
プの外周部全周に形成される歯部と、前記歯部に噛合す
るギヤと、前記ギヤを回転させる駆動モータとからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転塗布装置。
【請求項３】前記スピンカップの内壁面に噴霧された
洗浄液を乾燥させる洗浄液乾燥手段を設けたことを特徴
とする請求項１に記載の回転塗布装置。
【請求項４】前記洗浄液乾燥手段が、エア又は窒素ガ
スの噴射ノズルであることを特徴とする請求項３に記載
の回転塗布装置。
【請求項５】前記スピンカップの内部における空気の
流れをガイドする整流板と、前記被処理基板の裏面に対
して裏面洗浄液を供給するバックリンスノズルとを有
し、前記被処理基板の裏面から飛散する裏面洗浄液で前
記整流板の上面を洗浄するべく、前記バックリンスノズ
ルが等角度間隔で複数設けられることを特徴とする請求
項１に記載の回転塗布装置。