JPH05259060A

JPH05259060A - 塗布装置

Info

Publication number: JPH05259060A
Application number: JP9024992A
Authority: JP
Inventors: Haruo Iwazu; 春生岩津; Akihiro Fujimoto; 昭浩藤本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-08
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JP2886382B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被処理体の裏面の洗浄と外側及び内側容器の
洗浄とを同時に行う。【構成】被処理体２を保持して回転する回転保持手段
４と、塗布液Ｌ２の飛散を防止する外側容器６４Ａ及び
内側容器６４Ｂを有する塗布装置において、被処理体の
裏面洗浄時には洗浄液放出ノズル７２Ａ、７２Ｂから洗
浄液Ｌを放出しつつ制御手段７８により回転保持手段４
の回転数を変化させる。これにより、被処理体の裏面か
ら飛散された洗浄液は容器６４の壁面、すなわち外側容
器６４Ａ及び内側容器６４Ｂに到達し、これらの壁面を
同時に洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の被処
理体を回転して塗布液を塗布する塗布装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウエハ等の被処理体を回転
して塗布液を塗布する塗布装置として、図５に示すよう
なレジスト回転塗布装置が試みられている。この塗布装
置は、被処理体としての半導体ウエハ２を水平に保持し
て高速回転する回転保持手段であるスピンチャック４
と、半導体ウエハ２上に塗布液としてレジスト液を滴下
するレジスト液供給ノズル６と、スピンチャック４上の
半導体ウエハ２を包囲するように設けられた外側容器８
及び内側容器１０とを有している。また、上記スピンチ
ャック４の下方には、ウエハ２の裏面に付着したレジス
ト液を洗浄するための洗浄液を放出する裏面洗浄ノズル
１２が設けられている。

【０００３】レジスト液供給ノズル６から半導体ウエハ
２上に滴下されたレジスト液は、スピンチャック４の回
転により、半導体ウエハ２上に均一に塗布され、余分な
レジスト液は半導体ウエハ２の周辺方向に飛散されて外
側容器８及び内側容器１０の内壁面に付着する。この外
側容器８、内側容器１０に付着したレジスト液層を放置
しておくと、次第にレジストが積層、乾燥し、衝撃など
によって容器８、１０から剥離して、半導体ウエハ２を
汚染する虞れがある。このため、容器８、１０を定期的
に取り外して、洗浄除去することが行われている。しか
し、この作業は非常に手間と時間がかかる。

【０００４】そこで、この塗布装置には、容器８、１０
に付着したレジストを自動的に除去する洗浄機構が設け
られている。すなわち、図５及び図６に示すように、カ
ップ８、１０には、レジストを溶解する洗浄液Ｌを導入
する導入路１４と、導入路１４から導入された洗浄液Ｌ
を容器８、１０の全周に分配供給するための環状の液溜
め１６と、液溜め１６の洗浄液Ｌをレジスト付着面へと
流し出すための多数の小孔１８とが形成されると共に、
導入路１４には、継手２０を介して洗浄液導入用のチュ
ーブ２２が接続されている。そして、液溜め１６に供給
された洗浄液Ｌは各小孔１８を通って流れ出し、外側容
器８の内周面、内側容器１０の外周面を伝わって流れ落
ちるようになっている。また、別の洗浄手段として、図
７に示すように、スピンチャック４上にダミーウエハ２
４を載置し、スピンチャック４を回転させながら上方の
洗浄液供給ノズル２０から洗浄液を供給し、飛散させて
容器８、１０を洗浄する技術も知られている（特開昭５
８−１８４７２５号公報、特開昭６２−７３６３０号公
報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者す
なわち図５及び図６に示す洗浄機構では、外側容器８及
び内側容器１０の構造が複雑であり、高価となるばかり
でなく、加工、取付上も難しい。また、何百個もの小孔
１８から洗浄液Ｌを流しているが、洗浄液Ｌは一度流れ
た道筋を流れ易いことから、容器８、１０の全周面に亙
って均一に洗浄液Ｌが拡がって流れず、洗浄むらができ
てしまうという問題があった。更に、容器８、１０の洗
浄操作は、ウエハを一定数、例えば１００〜２００枚、
レジスト塗布する毎に行われるが、この洗浄操作中はウ
エハのレジスト塗布処理ができないのみならず、洗浄に
より温度低下した容器を室温まで戻すために５〜１０分
程度の待機時間を必要とし、スループットが低下すると
いう改善点があった。

【０００６】また、継手２０等から洗浄液Ｌがリークす
るなどのトラブルが発生する虞れもあった。上記の他、
洗浄液の飛散方向をコントロールすることが難しく、容
器を効果的に洗浄できないなどの問題もあった。これに
対して、後者すなわち図７に示す洗浄機構においては、
洗浄時間の短縮及び洗浄液の消費量の削減を図ることは
可能であるが、ダミーウエハ２４の搬入・搬出に時間が
かかると共に、ダミーウエハ２４の待機スペースやマニ
ュアル出し入れが必要となり、更には、ダミーウエハ２
４の表面に付着したパーティクルがスピンチャック４に
付着し、ウエハ２を汚染するという問題があった。本発
明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決
すべく創案されたものである。本発明の目的は、被処理
体の裏面の洗浄と容器の洗浄とを同時に行うことができ
る塗布装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、被処理体を保持して回転する回転保持
手段と、前記回転保持手段を囲むように設けられて前記
被処理体に供給された塗布液の飛散を防止するための容
器とを有する塗布装置において、前記回転保持手段に保
持された前記被処理体の裏面に向けて洗浄液を放出する
洗浄液放出ノズルと、前記被処理体の裏面を洗浄すると
きに前記回転保持手段の回転速度を変化させるための制
御手段とを設け、前記被処理体の裏面に当たった前記洗
浄液を前記容器の壁面に向けて飛散させるように構成し
たものである。

【０００８】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、回転保
持手段に保持された被処理体は、レジスト塗布の最終工
程において被処理体の裏面を洗浄する際に、洗浄液放出
ノズルから洗浄液を放出しつつ制御手段により回転保持
手段の回転数を増減して変化させる。これにより、回転
数が高い時には被処理体の裏面に当たった洗浄液は大き
な遠心力により比較的水平方向に飛ばされて容器の外側
壁面に当たってこれを洗浄し、これに対して回転数が低
い時には被処理体の裏面に当たった洗浄液は余り遠くに
は飛ばされずに容器の内側壁面に当たってこれを洗浄す
ることになる。従って、被処理体の裏面洗浄と容器の洗
浄とを同時に行うことが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係る塗布装置の一実施例を
添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る塗布
装置を示す断面図、図２は本発明をレジスト膜形成装置
に適用した一実施例を示す概略平面図、図３は図１の装
置の要部を示す要部断面図である。尚、従来装置と同一
部分については同一符号を付す。図示するようにこのレ
ジスト膜形成装置は、被処理体、例えば半導体ウエハ２
（以下、単にウエハと称す）に種々の処理を施す処理機
構が配設された処理機構ユニット２８と、この処理機構
ユニット２８にウエハ２を自動的に搬入・搬出するため
の搬入・搬出機構３０とから主に構成されている。上記
搬入・搬出機構３０は、処理前のウエハ２を収納するウ
エハキャリア３２と、処理後のウエハ２を収納するウエ
ハキャリア３４と、ウエハ２を吸着保持するアーム３６
と、このアーム３６をＸ（左右）、Ｙ（前後）、Ｚ（垂
直）及びθ（回転）方向に移動させる移動機構３８と、
ウエハ２がアライメントされかつ処理機構ユニット２８
との間でウエハ２の受け渡しがなされるアライメントス
テージ４０とを備えている。

【００１０】上記処理機構ユニット２８には、アライメ
ントステージ４０よりＸ方向に形成された搬送路４２に
沿って移動自在に搬送機構４４が設けられている。搬送
機構４４にはＸ、Ｙ及びθ方向に移動自在にメインアー
ム４６が設けられている。搬送路４２の一方の側には、
ウエハ２とレジスト液膜との密着性を向上させるための
アドヒージョン処理を行うアドヒージョン処理機構４８
と、ウエハ２に塗布されたレジスト中に残存する溶剤を
加熱蒸発させるためのプリベーク機構５０と、加熱処理
されたウエハ２を冷却する冷却機構５２とが配設されて
いる。また、搬送路４２の他方の側には、ウエハ２の表
面にレジスト液を塗布する本発明に係る塗布機構５４
（塗布装置）と、露光工程時の光乱反射を防止するため
に、ウエハ２のレジスト上にＣＥＬ膜などを塗布形成す
る表面被覆層塗布機構５６とが配設されている。

【００１１】本発明に係る上記塗布装置５４は、被処理
体としてのウエハ２を上部表面に保持、例えば真空吸着
して保持して回転する回転保持手段であるスピンチャッ
ク４と、このスピンチャック４を回転駆動するスピンモ
ータ５８を有している。このスピンチャック４の上面に
は真空ポンプ等に接続された図示しない保持用真空孔が
複数設けられている。このスピンチャック４の下方には
スピンチャック４の回転軸６０を挿通させて底板６２が
設けられ、この底板６２の上部には、上記ウエハ２の上
部に供給された塗布液Ｌ２の飛散を防止するための容器
６４が形成されている。具体的には、この容器６４は、
上記スピンチャック４の外周を被ってその上端部がスピ
ンチャックの水平レベルよりも僅かに高くなされた第１
容器、円環状の外側容器６４Ａと、スピンチャックの下
部よりその外周方向へ延在された第２容器、円環状の内
側容器６４Ｂとにより主に構成されている。両外側容器
６４Ａ及び内側容器６４Ｂは、スピンチャックの半径方
向外方に向けて徐々に下降傾斜して形成されており、こ
れらの壁面に付着した塗布液を底板６２に向けて導くよ
うに構成されている。

【００１２】また、上記底板６２は一方向に向けて緩や
かに傾斜して形成されており、その最上位には容器６４
内の排気を行うための排気管６６が接続されると共に最
下位には容器内を流下した塗布液や後述する洗浄液等を
排出する排液管６８が接続されている。更に、上記内側
容器６４Ｂの周縁部よりも僅かに半径方向内方の底板６
２には、内側へ排液等が侵入することを防止するための
隔壁７０が環状に起立させて設けられている。

【００１３】そして、上記スピンチャック４の下方に
は、ウエハの裏面に向けてシンナーのような洗浄液Ｌを
放出するための複数、例えば２つの洗浄液放出ノズル７
２Ａ、７２Ｂが設けられている。具体的には、これら放
出ノズル７２Ａ、７２Ｂはスピンチャックの回転中心を
中心として点対称に配置されており、例えば８インチウ
エハのように半径の大きなウエハに対しても有効に裏面
洗浄を行い得るように構成されている。尚、これら放出
ノズルの数は、単数でも或いは３個以上設けるようにし
てもよく、その数には限定されず、複数の場合にはスピ
ンチャックの周方向に沿って等間隔でもって配置する。
この場合、上記各放出ノズル７２Ａ、７２Ｂの垂直方向
に対する傾斜角度θは例えば４５°程度に設定し、ウエ
ハの高速回転時にはウエハ裏面で飛散した洗浄液が外側
容器６４Ａの内壁に届き、低速回転時には飛散した洗浄
液が内側容器６４Ｂの外壁に届くように構成されてい
る。尚、上記傾斜角度θは４５°に限定されず、例えば
２５〜６５°の範囲内でスピンチャックとの回転数の関
係で設定可能である。

【００１４】そして、各ノズル７２Ａ、７２Ｂの延長方
向とウエハ２との交点は、上記スピンチャック４の外周
より所定の距離Ｌ３、例えば１５ｍｍ程度だけ離間する
ようにノズル位置を決定する。そして、上記各放出ノズ
ル７２Ａ、７２Ｂは、それぞれ配管７４等を介して洗浄
液タンクや供給ポンプ等を有する洗浄液供給部７６へ接
続されている。また、この洗浄液供給部７６は、予め洗
浄工程等がプログラミングされた例えばマイクロプロセ
ッサ等よりなる制御手段７８からの制御信号によって制
御され、また、この制御手段７８は前記スピンモータ５
８の回転数も制御し、ウエハ２の裏面洗浄操作を行って
いる間に、スピンチャック４の回転数を低速から高速へ
或いはその反対に変化させてウエハ裏面に衝突した洗浄
液Ｌの水平方向への飛散角度等を変化し得るように構成
されている。そして、このスピンチャック４の上方に
は、ウエハ２上にレジスト等の塗布液Ｌ２を供給するた
めのレジスト液供給ノズル６が設けられている。

【００１５】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、処理前のウエハ２は、搬
入・搬出機構３０のアーム３６によってウエハキャリア
３２から搬出されてアライメントステージ４０上に載置
される。次いで、アライメントステージ４０上のウエハ
２は、搬送機構４４のメインアーム４６に保持されて、
各処理機構４８〜５６へと順次搬送されて処理される。
そして、処理後のウエハ２はメインアーム４６によって
アライメントステージ４０に戻され、更にアーム３６に
より搬送されてウエハキャリア３４に収納されることに
なる。

【００１６】上記各処理機構の内の本発明に係る塗布装
置５４においては以下のようにレジスト膜形成操作が行
われる。まず、スピンチャック４上にウエハ２を載置
し、これを真空吸引によって吸引保持する。そして、ウ
エハ２を保持した状態でスピンモータ５８を駆動するこ
とによりスピンチャック４及びこれに吸着されるウエハ
２を例えば２０００ｒｐｍの回転数で高速回転し、これ
と同時にレジスト液供給ノズル６から所定量の塗布液Ｌ
２（レジスト液）をウエハ２上に滴下供給する。この
時、排気管６６を介して容器６４内の雰囲気は所定の吸
引力で排気されている。供給された塗布液は回転するウ
エハ２により遠心力が与えられてウエハ中心よりその半
径方向へ均一に広がりつつウエハ表面に均一に塗布さ
れ、余剰分は高速回転による振り切りによりウエハ周辺
部より外方へ飛散して外側容器６４Ａの内壁面や内側容
器６４Ｂの外壁面に付着し、またミスト状の塗布液がウ
エハ２のサイド面や裏面に付着する。そして、付着した
まま放置しておくとパーティクルの発生原因となる。

【００１７】このようにして所定時間の塗布工程が終了
したならば、制御手段７８を洗浄液供給部７６を駆動し
て両洗浄液放出ノズル７２Ａ、７２Ｂからシンナーのご
とき洗浄液Ｌを放出してウエハ２の裏面洗浄及びサイド
リンスを行ってここに付着した塗布液を除去する。この
裏面洗浄を行う時には、洗浄液Ｌを放出しつつ制御手段
７８によりスピンモータ５８を制御してウエハ２の回転
数を例えば５００〜２０００ｒｐｍの範囲で増減させて
変化させ、ウエハ２の裏面に衝突して飛散する洗浄液に
与える遠心力を漸増或いは漸減することにより飛散した
洗浄液は外側容器６４Ａの内壁面及び内側容器の外壁面
に届き、これら表面を洗浄することになる。

【００１８】すなわち、図３にも示すようにウエハ２が
高速回転している場合、例えば２０００ｒｐｍの時には
ウエハ表面に衝突した洗浄液には比較的大きな遠心力が
付与されるので洗浄液はウエハ裏面を洗浄しつつその周
辺部まで到達し、矢印８０に示すようにほぼ水平方向へ
飛散されて外側容器６４Ａの内壁面８２に付着し、この
部分を流下しながら洗浄することになる。そして、ウエ
ハの回転数を低下するに従って、洗浄液の飛散方向は水
平方向から図示するように次第に下向き傾斜し、洗浄液
は内側容器６４Ｂの外壁面８４にも付着するようにな
る。特に、ウエハ２の回転数を最も低くした場合、例え
ば５００ｒｐｍの時には洗浄液に付与される遠心力はか
なり小さいので、ウエハ裏面に衝突した洗浄液はウエハ
の半径方向の途中から矢印８６に示すよう下向き傾斜し
て落下し、内側容器６４Ｂの外壁面８４に付着してこれ
を洗浄しつつ流下することになる。

【００１９】このようなウエハ裏面洗浄操作は、従来の
ウエハ裏面洗浄操作と同じ時間、例えば１０数秒行い、
その後高速回転でシンナーの振り切り及び乾燥を行う。
そして、洗浄液の乾燥が終了したならば、ウエハ２を次
の処理機構に向けて搬送することになる。このように本
実施例においては、ウエハへのレジスト膜形成操作毎に
ウエハ裏面の洗浄と外側及び内側容器６４Ａ，６４Ｂの
壁面の洗浄とを同時に行うようにしたので、従来装置の
ように一定数のウエハを処理する毎に特別に洗浄用の時
間を設定して容器洗浄操作を行う必要がなく、レジスト
形成処理のスループットを向上させることができる。

【００２０】更に、本実施例においては、容器６４に図
４に示すような洗浄液を供給するための複雑な構造を採
用しなくて済み、この容器６４の構造を簡単化すること
ができる。特に、本実施例においては、洗浄液放出ノズ
ル７２Ａ、７２Ｂをスピンチャックの回転中心に対して
点対称の位置に配置したので、例えばウエハの大きさが
例えば８インチのように大きくなってもウエハの裏面及
び外側及び内側容器６４Ａ、６４Ｂの壁面を確実に洗浄
することができる。尚、上記実施例においては、スピン
チャック４の回転数を５００〜２０００ｒｐｍの範囲で
変化するように設定したが、これに限定されず、洗浄液
の飛散方向は各ノズル７２Ａ、７２Ｂの傾斜角度θにも
依存することからこの傾斜角度θも加味してスピンチャ
ックの回転数も決定し、外側及び内外容器６４Ａ、６４
Ｂの壁面に洗浄液が付着するように回転数を制御する。
このとき、スピンチャック４を上下動させてもよい。こ
うすることにより、外側容器６４Ａの上部の壁面、又、
内側容器６４Ｂの上壁面部を更に有効に洗浄可能とな
る。

【００２１】また、上記実施例においては２つの洗浄液
放出ノズル７２Ａ、７２Ｂの傾斜角度θをともに同じ値
に設定してウエハ裏面洗浄時においてウエハの回転数を
変化させることによって外側容器６４Ａの内壁面及び内
側容器６４Ｂの外壁面に向けて洗浄液を飛散させるよう
にしたが、図４に示すように構成してもよい。尚、図１
に示す装置と同一部分については同一符号を付して説明
を省略する。すなわち、一方の洗浄液放出ノズル７２Ａ
の傾斜角度θ２を図１に示す場合と同じ角度としてスピ
ンチャック４の周辺部からの距離Ｌ３も約１５ｍｍ程度
に設定する。そして、ウエハの裏面洗浄操作時のウエハ
２の回転数も一定とし、この時の洗浄液の飛散方向９０
が内側容器６４Ｂの外壁面の比較的中心部近傍に向くよ
うに上記回転数を設定する。

【００２２】そして、他方の洗浄液放出ノズル７２Ｂの
傾斜角度θ３を上記傾斜角度θ２よりも大きく設定して
放出された洗浄液がウエハの半径方向のほぼ中央部に当
たるようにし、上記ウエハ裏面洗浄時における回転数に
対し洗浄液の飛散方向９２がほぼウエハに対して水平方
向となるようにする。すなわち、上記傾斜角度θ３を、
ウエハ裏面から飛散する洗浄液が外側容器６４Ａの内壁
面に到達し得るような角度に設定する。このように、２
つの放出ノズル７２Ａ、７２Ｂの傾斜角度を予め異なら
せて設定しておくことにより、ウエハ裏面洗浄時にウエ
ハの回転数を変化させなくても外側容器６４Ａの内壁面
及び内側容器６４Ｂの外壁面を同時に洗浄することが可
能となり、前記した実施例と同様な作用効果を発揮する
ことができる。尚、本発明において被処理体としては半
導体ウエハの外に、プリント基板、ＬＣＤ基板等にも適
用することができ、また、本発明はレジスト塗布装置の
みならず、現像液塗布装置、エッチング液塗布装置、磁
性液塗布装置、洗浄装置等にも適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。被処
理体の裏面洗浄と容器の壁面の洗浄とを同時に行うよう
にしたので、従来装置のように容器の洗浄操作のみを単
独で行う必要がなく、従って、処理効率乃至生産効率を
大幅に向上させることができる。また、容器の構造自体
を簡単化することができるので、装置自体のコストを大
幅に低減することができるのみならず、メンテナンスも
容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塗布装置を示す断面図である。

【図２】本発明をレジスト膜形成装置に適用した一実施
例を示す概略平面図である。

【図３】図１に示す装置の要部を示す要部断面図であ
る。

【図４】本発明に係る他の塗布装置を示す断面図であ
る。

【図５】従来の塗布装置を示す断面図である。

【図６】図５に示す装置の斜視断面図である。

【図７】従来の他の塗布装置を示す断面図である。

【符号の説明】

２半導体ウエハ（被処理体）４スピンチャック（回転保持手段）５４塗布機構（塗布装置）５８スピンモータ６４容器６４Ａ外側容器（第１容器）６４Ｂ内側容器（第２容器）７２Ａ、７２Ｂ洗浄液放出ノズル７６洗浄液供給部７８制御手段８２内壁面８４外壁面Ｌ洗浄液Ｌ２塗布液

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を保持して回転する回転保持手
段と、前記回転保持手段を囲むように設けられて前記被
処理体に供給された塗布液の飛散を防止するための容器
とを有する塗布装置において、前記回転保持手段に保持
された前記被処理体の裏面に向けて洗浄液を放出する洗
浄液放出ノズルと、前記被処理体の裏面を洗浄するとき
に前記回転保持手段の回転速度を変化させるための制御
手段とを設け、前記被処理体の裏面に当たった前記洗浄
液を前記容器の壁面に向けて飛散させるように構成した
ことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】前記洗浄液放出ノズルは、複数形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】被処理体を保持して回転する回転保持手
段と、前記回転保持手段を囲むように設けられて前記被
処理体に供給された塗布液の飛散を防止するための第１
容器と第２容器とを有する塗布装置において、前記被処
理体に向けて放出された洗浄液が前記第１容器に到達す
るように設定された第１洗浄液放出ノズルと、前記被処
理体に向けて放出された洗浄液が第２容器に到達するよ
うに設定された第２洗浄液放出ノズルとを備えるように
構成したことを特徴とする塗布装置。