JP3301239B2 - 塗布装置 - Google Patents

塗布装置

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JP3301239B2
JP3301239B2 JP27038794A JP27038794A JP3301239B2 JP 3301239 B2 JP3301239 B2 JP 3301239B2 JP 27038794 A JP27038794 A JP 27038794A JP 27038794 A JP27038794 A JP 27038794A JP 3301239 B2 JP3301239 B2 JP 3301239B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ホトレジスト又は現像
液をウェハ上に回転塗布又はスプレー塗布するために半
導体装置の製造工程で使用される塗布装置に関し、更に
詳細にはホトレジスト又は現像液の塗布終了後の基体を
塗布装置の回転盤(スピナ)から引き離して取り出す際
に基体を傷つけないように改良した塗布装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】上面に基体を載せて回転する回転盤(ス
ピナ)を備え、スピンコートしたり或いはスプレーコー
トする塗布装置は種々の分野で使用されているが、本明
細書ではホトリソグラフィ技術によりパターニングする
際に使用されるホトレジスト(感光剤)及び現像液の塗
布装置を例にしてスピナ式塗布装置を説明する。
【0003】ホトレジストは、感光性の高分子材料で
り、光を照射した部分が硬化し、光が照射されなかった
部分が現像液に溶解するネガ形と、逆に光を照射した部
分が変質して現像液に溶解し易くなるポジ形とがある。
ネガ形ホトレジストを使ったウェハのパターニングは、
以下のようにして行われる。ホトレジストとウェハとの
密着性を良くするために、ホトレジストを塗布する前
に、先ず、ウェハを約200°C の窒素雰囲気中で、6
0分ベーキングして湿気を除去する。
【0004】次いで、粘度を調節するために有機溶剤と
混合して液状になったホトレジストをスピナ式塗布装置
によりウェハ上に塗布する。塗布装置は、基本的には図
5に示すように、真空チャック12を備えたスピナ(回
転盤)14を有しており、ウェハWをスピナ14に真空
チャック12で吸着、固定し、次いでウェハW上にホト
レジスト液Hを滴下し、スピナ14を高速回転させるこ
とにより、ウェハW上に周辺まで均一なレジスト膜を形
成する。レジスト膜形成後、窒素雰囲気中で約80°C
、約30分間ベーキングしてホトレジスト液中の有機
溶剤を蒸発させ、ホトレジスト膜と下地との密着性を向
上させる。
【0005】次いで、露光工程では、回路パターンが形
成されているホトマスクをホトレジスト膜上に重ね合わ
せ、その上から紫外線を照射し、ホトマスクのパターン
をホトレジスト膜上に転写する。露光の終わったウェハ
を現像液で現像し、ホトレジストのパターンを形成す
る。ネガ形のホトレジストの場合、現像液は一般にはキ
シレンを含む有機溶剤であって、未露光部分のホトレジ
ストを溶解し、露光した部分を残存させる。現像工程で
は、ホトレジストを塗布した上述のスピナ式塗布装置と
同じ形式の塗布装置或いはスプレー式塗布装置が使用さ
れる。スプレー式塗布装置は、図6に示すように、真空
チャック12を備えた回転盤(スピナ)14を有してお
り、ウェハWを回転盤14に真空チャック12で吸着、
固定し、回転盤14を回転させながら現像液をノズル1
5から噴霧する。現像後、現像液の残滓を除去するため
にリンスが行われる。最後に、窒素雰囲気中で約150
°C 、約60分間のポストベークを行い、現像により膨
潤したホトレジストを硬化させ、下地との密着性を良く
する。
【0006】図7は、2トラック式の上述したスピナ式
ホトレジスト塗布装置及びスピナ式現像液塗布装置の全
体斜視図である。図7に示す装置では、まずローダによ
ってウェハを塗布部に送り、塗布部でホトレジスト又は
現像液を塗布した後、後続のオーブンでベーキングし、
アンローダによりオーブンから取り出して次の装置に送
る。
【0007】塗布終了後、ウェハを真空チャックした回
転盤から引き離して取り外すために、塗布装置の塗布部
には、図8及び図9に示すようなスライダ装置10が設
けてある。図8及び図9は、塗布部の要部を示す俯瞰図
であり、図8は図7の塗布装置の長手方向に直交する方
向から見た図であり、図9は長手方向から見た図であ
る。スライダ装置10は、図8及び図9に示すように、
対のアーム、例えば2本のアーム18A、Bと、2本の
アームA、Bを支持して矢印方向X及びX′に進退でき
る支持フレーム24と、支持フレーム24を駆動する駆
動装置(図示せず)とを備えている。
【0008】更に詳細には、図10及び図11に示すよ
うに、2本のアーム16A、Bは、離隔して相互に平行
に延び、かつスピナ14より下方にあってスピナ14の
上面に平行な面に沿って自在に進退する。各アーム16
にはそれぞれウェハを載せる受け面17が前部の上面
に、かつ上方に突起する送り出しピン18が先端から所
定距離離れた位置に設けられている。図10は、スピナ
とスライダ装置の要部を示す俯瞰図、及び図11は1本
のアームの側面図である。塗布作業終了後、先ず、スピ
ナ14の真空チャック作用が停止され、2本のアーム1
6A、Bは、前進しつつスピナ14上のウェハWを送り
出しピン18にて押し出してスピナ14からアーム16
の受け面17に移動させる。図6に示すスプレー式塗布
装置にも、上述したスライダ装置10と同様なスライダ
装置がウェハWを真空チャックした回転盤14から引き
離して取り外すために設けられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスライ
ダ装置では、ウェハをアームの送り出しピンにより押し
出す際には、ウェハの裏面が必ず回転盤の上面を滑るこ
とになり、そのためにウェハの裏面が損傷を受けると共
に損傷によりパーティクルが発生する。ウェハ裏面或い
はアーム等に付着したパーティクルは、別のウェハの鏡
面側に落下するために、後続のプロセスでトラブルを引
き起こす原因となり、また製品歩留りの低下を招く。ウ
ェハ裏面の傷も同様の問題を発生させる。アームを昇降
させるような複雑な機構にスライダ装置を改造してウェ
ハ裏面に損傷を与えないようにすることは、技術的には
可能であるが、機構が複雑になって故障が発生し易くな
ったり、コストが増大したりして、実用化するには問題
である。
【0010】そこで、本発明は、簡単な機構であって、
しかもウェハ裏面に損傷を与えないようなスライダ装置
を備えた塗布装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ウェハ裏面
に損傷を与えないようにするには、ウェハを回転盤から
押し出す際にウェハが回転盤の上を滑らないように回転
盤から離隔させることが必要であると考え、本発明を完
成するに到った。
【0012】上記目的を達成するために、本発明に係る
塗布装置は、上面に載置した基体を回転させる回転盤
と、離隔して相互に平行に延び、かつ回転盤の下方で回
転盤の上面に平行な面に沿って自在に進退する対のアー
ムとを備え、各アームにはそれぞれ基体を載せる受け面
が前部の上面に、かつ上方に突起する送り出しピンが先
端から所定距離離れた位置に設けられ、塗布作業終了
後、アームを前進させつつ回転盤上の基体を送り出しピ
ンにて押し出してアームの受け面に移動させるようにし
た塗布装置において、前記アーム及び回転盤がそれぞれ
上向きの空気吹き出し口を備え、かつ空気吹き出し口か
ら空気を吹き出して基体を回転盤の上面から浮上させる
に必要な流量と圧力の空気を供給できる空気供給手段が
塗布装置に設けられていることを特徴としている。
【0013】本発明の好適な実施態様は、前記アームが
前進方向に対して上方に僅かに傾斜しており、かつ空気
吹き出し口の方向が送り出しピンの側に向いていること
を特徴としている。
【0014】本発明は、スピナ式ホトレジスト塗布装
置、スピナ式現像液塗布装置及びスプレ式現像液塗布装
置に適用できる。
【0015】
【作用】請求項1の発明では、基体を回転盤の上面から
浮上させつつ送り出しピンにより基体を押し出している
ので、基体の裏面が回転盤の上面と擦れることがない。
よって、基体の裏面は、損傷を受けず、またパーティク
ルも発生しない。請求項2の発明では、前記アームが前
進方向に対して上方に僅かに傾斜しており、かつ空気吹
き出し口の方向が送り出しピンの側に向いているので、
吹き出し空気により基体を前進方向とは逆に送り出しピ
ンに向かって付勢しつつ回転盤の上面から浮上させてい
るので、基体は送り出しピンに常に押し付けられてお
り、基体が誤ってアームから落ちるような事故を防止で
きる。
【0016】
【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図1は、本発明に係る塗
布装置の実施例に設けたスライダ装置の俯瞰図、図2は
図1に示したスライダ装置の斜視図、図3は図1のスラ
イダ装置のアームの側面断面図及び図4はスライダ装置
の作用を説明する説明図である。塗布装置の本実施例
は、真空チャック12を備えたスピナ(回転盤)14を
有しており、ウェハWをスピナ14に真空チャック12
で固定し、ウェハW上にホトレジスト液を滴下し、続い
てウェハWを高速回転させることにより、周辺まで均一
なレジスト膜を形成する装置であって、以下に述べる事
項を除いて図7に示した従来のスピナ式塗布装置と同じ
構成を備えている。
【0017】塗布装置の実施例に設けたスライダ装置2
0は、図1から図3に示すように、2本のアーム22
A、Bと、2本のアーム22A、Bを支持して進退自在
な支持フレーム24と、支持フレーム24を進退させる
駆動装置(図示せず)とから構成されている。
【0018】2本のアーム22A、Bは、スピナ14か
ら離隔してスピナ14の両側に対称に配置され、スピナ
14の上面、即ちスピナ14上に載置されているウェハ
Wの裏面より僅かに低い位置に延びるように構成されて
いる。図3に示すように、アーム22は、傾斜角θで以
てアーム12の前進方向から上方に僅かに傾斜してお
り、スピナから移動したウェハを載せる受け面26を前
部に備え、かつウェハWの差し渡し寸法にほぼ等しい距
離だけ先端から離れた位置にアーム22の受け面26に
直交して突起した送り出しピン28を備えている。
【0019】アーム22の中心部には軸方向に延在する
空気導入孔30が設けてあって、空気導入孔30の先端
は閉止され、後方の他端はフレキシブルホースで配管さ
れた空気供給管32(図2参照)を介して外部の空気供
給手段(図示せず)に接続している。受け面26には、
多数の空気吹き出し孔34が空気導入孔30に連通する
ように設けられており、かつ空気吹き出し孔34の空気
吹き出し方向は受け面26に直交する方向から僅かに送
り出しピン28に傾斜した方向を向くようになってい
る。
【0020】本実施例では、スピナ14の空気吹き出し
孔36は、スピナ14上に載置されたウェハを真空吸引
してスピナ14上に吸着、保持するための真空チャック
12により代替される。即ち、真空チャック12は、真
空吸引手段(図示せず)及び上述の空気供給手段(図示
せず)に接続されており、ホトレジストの回転塗布終了
後、真空吸引の作用に代えて、ウェハWを浮上させる空
気を吹き出す空気吹き出し孔36として作用する。空気
供給手段は、空気吹き出し孔32及び34から吹き出し
た空気がウェハWを浮上させるに十分な流量と圧力の空
気を供給できる空気源、例えば空気ボンベ、空気圧縮装
置等で構成されている。4インチのウェハを取り扱う場
合、1本のアームには、例えば、径0.8mmの空気吹き
出し孔32を6個設ければ十分であり、その場合に必要
な空気圧は2.5kg/cm2g である。
【0021】以下に、本実施例のスライダ装置20の使
用方法を簡単に説明する。先ず、ホトレジストの塗布終
了後、スピナ14の真空チャック12の吸着作用を解除
する。次いで、真空チャック12を切り換えて空気吹き
出し孔36とし、そこから空気を吹き出してウェハWを
浮上させると共に、アーム22A、Bの空気吹き出し孔
34から空気を吹き出しつつアーム22A、Bをウェハ
Wの下に前進させ、更に前進させて送り出しピン28で
ウェハWを押し出しつつスピナ14の上からアーム22
A、B上に移動させる。ウェハWが移動した時点で、ス
ピナ14の空気吹き出し孔34及びアーム22の空気吹
き出し孔32からの空気吹き出しを停止する。最終的
に、アーム22によりウェハWを所定の位置に搬送す
る。
【0022】本実施例では、送り出しピン28でウェハ
Wを押し出しつつスピナ14の上からアーム22A、B
上に移動させる際、図4に示すように、ウェハWが吹き
出し空気の作用によりスピナ14の上面から浮上して接
触していないので、従来の塗布装置のようにウェハWの
裏面がスピナ14により傷つけられることが無い。尚、
本実施例では、スピナ14の真空チャック12を空気吹
き出し孔36として使用したが、真空チャック12とは
別に空気吹き出し孔36を設けても良い。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、塗布作業終了後、アー
ムを前進させつつ回転盤上の基体を送り出しピンにて押
し出してアームの受け面に移動させるようにした塗布装
置において、アーム及び回転盤にそれぞれ上向きの空気
吹き出し口を備え、かつ空気吹き出し口から空気を吹き
出して基体を回転盤の上面から浮上させるに必要な流量
と圧力の空気を供給できる空気供給手段を塗布装置に設
けることにより、基体を回転盤の上面から浮上させつつ
送り出しピンにより基体を押し出しているので、基体の
裏面が回転盤の上面と擦れることがない。よって、基体
の裏面は、損傷を受けず、またパーティクルも発生しな
い。本発明に係る塗布装置を半導体装置のホトレジスト
塗布工程及び現像液塗布工程に使用すれば、ウェハの裏
面が損傷せず、またパーティクルも発生しないので、半
導体装置の製品歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る塗布装置の実施例に設けられたス
ライダ装置の俯瞰図である。
【図2】図1に示したスライダ装置の斜視図である。
【図3】図1のスライダ装置のアームの側面断面図であ
る。
【図4】図1のスライダ装置の作用を説明する説明図で
ある。
【図5】スピナ式塗布装置に設けられたスピナの概念図
である。
【図6】スプレー式塗布装置の要部の構成を示す概念図
である。
【図7】スピナ式ホトレジスト塗布装置及び現像液塗布
装置の全体図である。
【図8】スピナ式塗布装置の塗布部の要部を示す俯瞰図
である。
【図9】図8に直交する方向から見た塗布部の要部を示
す俯瞰図である。
【図10】スピナとスライダ装置の要部を示す俯瞰図で
ある。
【図11】1本のアームの側面図である。
【符号の説明】
10 従来の塗布装置に設けられているスライダ装置 12 真空チャック 14 スピナ 15 ノズル 16 アーム 17 受け面 20 本発明に係る実施例に設けたスライダ装置 22 アーム 24 支持フレーム 26 受け面 28 送り出しピン 30 空気導入孔 32 空気供給管 34 空気吹き出し孔 36 スピナの空気吹き出し孔
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−164477(JP,A) 特開 昭59−4022(JP,A) 特開 昭56−45017(JP,A) 特開 平6−127738(JP,A) 実開 昭59−111042(JP,U) 実開 平6−13141(JP,U) 実開 平1−125549(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 B05C 5/00 B05C 11/08 H01L 21/68

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面に載置した基体を回転させる回転盤
    と、離隔して相互に平行に延び、かつ回転盤の下方で回
    転盤の上面に平行な面に沿って自在に進退する対のアー
    ムとを備え、各アームにはそれぞれ基体を載せる受け面
    が前部の上面に、かつ上方に突起する送り出しピンが先
    端から所定距離離れた位置に設けられ、塗布作業終了
    後、アームを前進させつつ回転盤上の基体を送り出しピ
    ンにて押し出してアームの受け面に移動させるようにし
    た塗布装置において、 前記アーム及び回転盤がそれぞれ上向きの空気吹き出し
    口を備え、かつ空気吹き出し口から空気を吹き出して基
    体を回転盤の上面から浮上させるに必要な流量と圧力の
    空気を供給できる空気供給手段が塗布装置に設けられて
    いることを特徴とする塗布装置。
  2. 【請求項2】 前記アームが前進方向に対して上方に僅
    かに傾斜しており、かつ空気吹き出し口の方向が送り出
    しピンの側に向いていることを特徴とする請求項1に記
    載の塗布装置。
  3. 【請求項3】 回転盤に空気吹き出し孔を設ける代わり
    に、回転盤の真空チャックの吸引口を空気吹き出し孔と
    して使用することを特徴とする請求項1又は2に記載の
    塗布装置。
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