JPH0897134A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］被処理基板から飛散する処理液を回収するため
のカップ内で処理液の固化または詰まりをなくし、メン
テナンス性を改善する。 ［構成］ユニット底の中央部に環状のカップＣＰが配設
され、その内側にスピンチャック５２が配置されてい
る。カップＣＰの中は、外周壁面、内周壁面および底面
によって１つの室が形成されており、底面に１つまたは
複数のドレイン口５６が設けられている。このドレイン
口５６はドレイン管７０を介してタンク７２に接続され
ている。タンク７２は密閉容器であり、その底面に排液
口７２ａが設けられ、上面に排気口７２ｂが設けられて
おり、それぞれ配管７４，７６を介して排液処理部（図
示せず）および排気ポンプ（図示せず）に接続されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗布装置に係り、特に
被処理基板をスピンチャックに載せて基板表面に処理液
を塗布するスピンナ型の塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の塗布装置として、たとえば半導
体製造工程において半導体ウエハのウエハ表面にレジス
ト液を塗布するレジスト塗布装置が挙げられる。

【０００３】図１３〜図１６につき従来のレジスト塗布
装置を説明する。図１３はこのレジスト塗布装置の構成
を模式的に示す略断面図、図１４はこのレジスト塗布装
置においてレジスト塗布を行うときのスピンチャックの
回転速度の特性を示す図、図１５はこのレジスト塗布装
置の構成を模式的に示す略平面図および図１６はこのレ
ジスト塗布装置においてレジストノズルスキャンアーム
にレジストノズル保持体を着脱可能に装着するための構
造を示す略側面図である。

【０００４】このレジスト塗布装置は、環状カップ２０
０の内側中心部にスピンチャック２０２を配置し、この
スピンチャック２０２上に半導体ウエハＷを載せ、上方
からレジストノズル２０４を介してレジスト液をウエハ
Ｗの表面上に適下し、スピンチャック２０２を回転させ
てそれと一体に半導体ウエハＷを回転させ、レジスト液
を遠心力により拡散させてウエハ表面全体に均一に塗布
するようにしている。

【０００５】このレジスト塗布工程の際に、半導体ウエ
ハＷから四方へ飛散したレジスト液は、実線Ｒで示すよ
うにカップ２００の上部内壁に当たってカップ２００の
底に導かれ、排液口２００ａから配管２０６を通って廃
液タンク（図示せず）へ送られる。カップ２００内には
中間垂れ壁２０１と中間直立壁２０３とで形成されたラ
ビリンス構造の排気路２００ｂが設けられており、排気
ガスが点線Ｇで示すようにこの排気路２００ｂを通って
カップ内周側の排気室２００ｃへ導かれ、排気室２００
ｂの排気口２００ｄから配管２０８を通って排気ポンプ
（図示せず）へ送られる。

【０００６】また、レジスト塗布時にレジスト液がウエ
ハ裏面へ回り込まないようにするため、半導体ウエハＷ
の裏面とカップ１００との間に隙間２１５を設け、この
隙間２１５を点線Ｊで示すようにウエハ中心部からウエ
ハ周辺部へ向かって空気が流れるようにしている。

【０００７】スピンチャック２０２は、真空吸着によっ
て半導体ウエハＷを固定保持した状態で、駆動モータ２
１０の回転駆動力によって回転する。通常は、半導体ウ
エハＷの表面にレジスト液を滴下した後に、スピンチャ
ック２０２の回転速度を静止状態から直線的に立ち上
げ、所定の高速回転速度（たとえば４０００ｒｐｍ）で
レジスト液をウエハ表面上に行き渡らせ、所定時間経過
後にスピンチャック２０２の回転を止めるようにしてい
る。したがって、スピンチャック２０２の回転速度は、
図１４に示すように、時間軸上で台形波の関数として変
化する。

【０００８】なお、ウエハ表面にレジスト液を滴下する
前からスピンチャック２０２を所定の低速度（たとえば
１０００ｒｐｍ）で回転させておいて、滴下後に高速回
転（４０００ｒｐｍ）に切り替えることも行われてい
る。この場合でも、低速回転から高速回転まで直線的に
立ち上げるようにしているので、図１４のものと実質的
に同じ台形波特性で回転速度が制御されている。

【０００９】このようなスピンチャック２０２の回転速
度つまり駆動モータ２１０の回転速度の制御は、システ
ムコントローラ（図示せず）からの指令の下にスピンチ
ャック回転制御部２１２によって行われる。

【００１０】レジストノズル２０４はレジスト供給管２
１４を介してレジスト供給部（図示せず）に接続されて
いる。図１５に示すように、レジストノズル２０４は、
レジストノズルスキャンアーム２１６によってスピンチ
ャック２０２の上方に設定された所定の（図１３に示
す）レジスト液吐出位置とカップ２００の外側に配設さ
れたレジストノズル待機部２１８との間で移送されるよ
うになっている。

【００１１】レジストノズル待機部２１８では、レジス
トノズル２０４の吐出口が溶媒雰囲気室の口２１８ａに
挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル
先端のレジスト液が固化または劣化しないようになって
いる。通常は、複数本のレジストノズル２０４，２０
４，…が設けられ、レジスト液の種類に応じてそれらの
ノズルが使い分けられる。したがって、レジストノズル
スキャンアーム２１６は各レジストノズル２０４をアー
ム先端部に着脱可能に取り付けて移送するようになって
いる。

【００１２】図１６に示すように、各レジストノズル２
０４は板状のノズル保持体２２０に固定保持されてい
る。ノズル保持体２２０には、レジストノズル２０４と
接続するようにレジスト供給管２１４が取り付けられる
とともに、レジストノズルスキャンアーム２１６に着脱
可能に装着されるための連結部材２２２およびレジスト
ノズル待機部２１８の固定用保持穴２１８ａに嵌合固定
されるための固定部材２２４が一体的に形成または取付
されている。連結部材２２２の相対抗する外壁面には一
対のざぐり穴２２２ａ，２２２ｂが穿設されている。

【００１３】レジストノズルスキャンアーム２１６の先
端部２１６ａに内蔵されている駆動機構（図示せず）が
一対の開閉可能なピンセット２２６，２２８の先端の爪
部２２６ａ，２２８ａをそれらの穴２２２ａ，２２２ｂ
に入れて係合させることで、レジストノズルスキャンア
ーム２１６にノズル保持体２２０が装着され、したがっ
てレジストノズル２０４が装着されるようになってい
る。

【００１４】この種のレジスト塗布装置では、レジスト
液の塗布後に、レジストノズルとは別個のリンスノズル
を用いてウエハ周縁部にリンス液を当て、その部分のレ
ジストを溶解除去するようにしている（サイドリン
ス）。図１５に示すように、従来の装置ではアーム先端
部にリンスノズル２３０を取り付けたリンスノズルスキ
ャンアーム２３０が矢印Ｈのように回動することで、カ
ップ２００の側方に設定されたノズル待機位置と半導体
ウエハＷの周縁部の上方に設定されたリンス液吐出位置
との間でリンスノズル２３０が移動するように構成され
ている。

【００１５】なお、図１３では、図解の便宜上、両ノズ
ル２０４，２３０にそれぞれ接続される配管を省略して
いる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
レジスト塗布装置には改善すべき点が多々あった。

【００１７】第１に、従来の装置では、図１３に示すよ
うに、カップ２００内でレジスト液（廃液）と排気ガス
とを分離してそれぞれ別個の排出口２００ａ，２００ｄ
から排出するようにしている。しかし、排気ガスと一緒
にレジスト液のミストも排気路２００ｂに導かれて、そ
の壁面２０１，２０３に付着して乾燥固化し、排気路２
００ｂがレジストで詰まってしまうという不具合があっ
た。このため、排気路２００ｂをシンナー等の溶媒で頻
繁に洗浄しなければならず、管理の点でも作業の点でも
煩わしかった。

【００１８】第２に、従来の装置では、上記したように
レジスト液のウエハ裏面への回り込みを防止するため
に、半導体ウエハＷの裏面周縁部とカップ２００との間
の隙間２１５に気流を（内側から外側へ）流すようにし
ている。しかし、この気流の空気は、駆動モータ２１０
の側面に沿って上昇して来る際に、モータ２１０の熱で
温められる。このように温まった空気が半導体ウエハＷ
の裏面周縁部に当たるため、その部分が局所的に加熱さ
れ、レジスト膜厚の均一性が低下するという問題があっ
た。

【００１９】第３に、従来の装置では、スピンチャック
２０２の回転速度を立ち上げまたは立ち下げる時、ある
いは切り替える時は、図１４に示すように時間軸上で直
線的な関数になるような速度制御を行っている。このた
め、回転速度の変化点（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）では加速度が
非常に大きく、スピンチャック２０２と半導体ウエハＷ
との間にすべりが生じて、そこから屑（パーティクル）
が発生するおそれがあった。

【００２０】第４に、従来の装置では、レジストノズル
スキャンアーム２１６のピンセット２２６，２２８がノ
ズル保持体２２０の連結部材２２２を掴みまたは離す際
に、ピンセット先端の爪部２２６ａ，２２８ａが連結部
材２２２の穴２２２ａ，２２２ｂを擦り、そこで発生し
た屑（パーティクル）が半導体ウエハＷ上に落下するお
それがあった。

【００２１】第５に、従来装置のように回動式のリンス
ノズルスキャンアーム２３０によってサイドリンス用の
リンスノズル２３２を移動させる構成においては、アー
ム駆動機構内のバックラッシュ等によりアーム２３０の
回動角度に僅かな誤差があっても、アーム先端部の円弧
移動距離には大きな誤差が現れる。このため、リンスノ
ズル２３２を所定のリンス液吐出位置に正確に位置決め
するのが難しかった。リンスノズル２３２がリンス液吐
出位置からずれると、サイドリンスの精度が下がり、半
導体ウエハＷの周縁部にレジストが残ったりする。そう
すると、後で搬送アームが半導体ウエハＷの周縁部を掴
んだ際にレジスト膜に触れてしまい、レジスト膜が剥が
れてパーティクルとなる不具合がある。

【００２２】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたものである。すなわち、本発明の第１の目的
は、被処理基板から飛散する処理液を回収するためのカ
ップ内で処理液の固化または詰まりをなくして、メンテ
ナンス性を改善する塗布装置を提供することにある。

【００２３】本発明の第２の目的は、被処理基板の裏面
に当てる気流の温度を一定に制御して塗布品質を向上さ
せるようにした塗布装置を提供することにある。

【００２４】本発明の第３の目的は、被処理基板とスピ
ンチャックとの間ですべりが起こらないようにしてパー
ティクルの発生を防止するようにした塗布装置を提供す
ることにある。

【００２５】本発明の第４の目的は、被処理基板に処理
液を供給するためのノズルとこのノズルを着脱可能に取
り付けて移送するためのノズル移送手段との間から周囲
へパーティクルを出さないようにした塗布装置を提供す
ることにある。

【００２６】本発明の第５の目的は、被処理基板の周縁
部に処理液を当てるためのノズルを所定の処理液吐出位
置に高い精度で位置決めし、ひいては処理精度を向上さ
せるようにした塗布装置を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の第１の塗布装置は、環状カップの内
側に被処理基板を保持しながら回転するスピンチャック
を設け、前記スピンチャック上の前記被処理基板の表面
に所定の処理液を供給し、前記スピンチャックにより前
記被処理基板を回転させて前記被処理基板の表面に前記
処理液を塗布するようにした塗布装置において、前記被
処理基板から飛散して前記カップの底部に集められた前
記処理液を廃液として前記カップから排気ガスと一緒に
排出する排出手段と、前記排出手段からの前記廃液およ
び排気ガスを一時的に貯留する貯留手段と、前記貯留手
段にて前記廃液および前記排気ガスを分離する気液分離
手段とを具備する構成とした。

【００２８】上記第２の目的を達成するために、本発明
の第２の塗布装置は、環状カップの内側に被処理基板を
保持しながら駆動モータの回転駆動力で回転するスピン
チャックを設け、前記スピンチャック上の前記被処理基
板の表面に所定の処理液を供給し、前記スピンチャック
により前記被処理基板を回転させて前記被処理基板の表
面に前記処理液を塗布するようにした塗布装置におい
て、前記カップおよびその周囲に温調された清浄空気を
ダウンフローで流す清浄空気供給手段と、前記回転駆動
モータの外側面を少なくとも部分的に覆うように取り付
けられた冷却または断熱手段と、前記ダウンフローで供
給される清浄空気を前記カップの外側から下を通って内
側へ迂回させて前記スピンチャック上の前記被処理基板
の裏面に供給する清浄空気案内手段とを具備する構成と
した。

【００２９】上記第３の目的を達成するために、本発明
の第３の塗布装置は、環状カップの内側に被処理基板を
保持しながら回転可能なスピンチャックを設け、前記ス
ピンチャック上の前記被処理基板の表面に所定の処理液
を供給し、前記スピンチャックにより前記被処理基板を
回転させて前記被処理基板の表面に前記処理液を塗布す
るようにした塗布装置において、前記スピンチャックの
回転速度を変えるときに前記回転速度を時間軸上で曲線
的に変化させるスピンチャック回転制御手段を具備する
構成とした。

【００３０】上記第４の目的を達成するために、本発明
の第４の塗布装置は、被処理基板をスピンチャックに載
せ、前記スピンチャック上の前記被処理基板の表面にノ
ズルを介して所定の処理液を供給し、前記スピンチャッ
クにより前記被処理基板を回転させて前記被処理基板の
表面に前記処理液を塗布するようにした塗布装置におい
て、前記ノズルを保持するノズル保持体の上面に凹所を
形成して、前記凹所内に第１の連結部を設け、前記ノズ
ルを所定のノズル待機位置と前記スピンチャックの上方
に設定された所定の処理液吐出位置との間で移動させる
ためのノズル移送手段に、前記ノズル保持部の前記凹所
に垂直方向に出入り可能で、かつ前記凹所内の第１の連
結部と連結可能な第２の連結部を有するピンセット部材
を設ける構成とした。

【００３１】上記第５の目的を達成するために、本発明
の第５の塗布装置は、被処理基板をスピンチャックに載
せ、前記スピンチャックにより前記被処理基板を回転さ
せながら前記被処理基板の周縁部にノズルより所定の処
理液を当てるようにした塗布装置において、前記ノズル
を支持する可動のアームと、前記ノズルを所定のノズル
待機位置と前記スピンチャック上の前記被処理基板の上
方に設定された所定の処理液吐出位置との間で移動させ
るために前記アームを並進移動させるアーム駆動手段と
を具備する構成とした。

【００３２】

【作用】第１の塗布装置では、カップでは気液分離が行
われず、カップから共通の排出手段を介して廃液と排気
ガスが一緒に貯留手段へ送られ、貯留手段で気液分離手
段により廃液と排気ガスとの分離が行われる。これによ
り、カップ内で廃液が固化したり詰まったりすることが
なくなる。

【００３３】第２の塗布装置では、ダウンフローで供給
された一定温度の清浄空気がカップの外側からカップの
下を通って内側へ迂回し、回転駆動モータの傍らを上昇
してから被処理基板の裏面に沿って基板内側から外側へ
向かって流れる。冷却または断熱手段の冷却または断熱
作用により、清浄空気は回転駆動モータの傍らを通る際
にモータの熱で温められることはなく、ほぼ一定温度の
ままで被処理基板の裏面に供給される。これにより、被
処理基板が基板裏面に当たる気流で加熱されることはな
く、良好な塗布品質が得られる。

【００３４】第３の塗布装置では、スピンチャックの回
転速度を変えるとき、たとえば立ち上げ時に、その回転
速度を時間軸上で曲線的に、たとえばＳ字状に変化させ
るので、スピンチャックと被処理基板との間の応力また
はすべりをなくし、パーティクルの発生を防止すること
ができる。

【００３５】第４の塗布装置では、ノズル移送手段のピ
ンセット部材の第２の連結部とノズル保持体の凹所の第
１の連結部とが連結したり外れたりする際に、両者間の
擦れ等によって屑が生じても、それらの屑（パーティク
ル）は凹所の中に閉じ込められ、周囲に飛散することが
ない。

【００３６】第５の塗布装置では、アームが並進移動し
てノズルを移送するため、駆動機構内のバックラッシュ
等によりアームの移動距離に誤差があっても、それ以上
の誤差がノズルの位置に生じることはなく、実用上十分
な精度でノズルが処理液吐出位置に位置決めされる。こ
れにより、被処理基板の周縁部に正確な幅で処理液を当
てることが可能となる。

【００３７】

【実施例】以下、図１〜図１２を参照して本発明の実施
例を説明する。

【００３８】先ず、図１〜図５につき本発明の一実施例
によるレジスト塗布装置を含む塗布現像処理システムを
説明する。図１〜図３はこの塗布現像処理システムの全
体構成を示す図であって、図１は平面図、図２は正面図
および図３は背面図である。

【００３９】この処理システムは、被処理基板として半
導体ウエハＷをウエハカセットＣＲで複数枚たとえば２
５枚単位で外部からシステムに搬入しまたはシステムか
ら搬出したり、ウエハカセットＣＲに対して半導体ウエ
ハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーショ
ン１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつ半導体ウエハＷ
に所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位
置に多段配置してなる処理ステーション１２と、この処
理ステーション１２と隣接して設けられる露光装置（図
示せず）との間で半導体ウエハＷを受け渡しするための
インタフェース部１４とを一体に接続した構成を有して
いる。

【００４０】カセットステーション１０では、図１に示
すように、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に
複数個たとえば４個までのウエハカセットＣＲがそれぞ
れのウエハ出入口を処理ステーション１２側に向けてＸ
方向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）およ
びウエハカセットＣＲ内に収納されたウエハのウエハ配
列方向（Ｚ垂直方向）に移動可能なウエハ搬送体２２が
各ウエハカセットＣＲに選択的にアクセスするようにな
っている。さらに、このウエハ搬送体２２は、θ方向に
回転可能に構成されており、後述するように処理ステー
ション１２側の第３の組Ｇ3 の多段ユニット部に属する
アライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびイクステンシ
ョンユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっ
ている。

【００４１】処理ステーション１２では、図１に示すよ
うに、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２４が設
けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複
数の組に亙って多段に配置されている。この例では、５
組Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3,Ｇ4,Ｇ5 の多段配置構成であり、第１お
よび第２の組Ｇ1,Ｇ2 の多段ユニットはシステム正面
（図１において手前）側に並置され、第３の組Ｇ3 の多
段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置
され、第４の組Ｇ4 の多段ユニットはインタフェース部
１４に隣接して配置され、第５の組Ｇ5 の多段ユニット
は背部側に配置されている。

【００４２】図２に示すように、第１の組Ｇ1 では、カ
ップＣＰ内で半導体ウエハＷをスピンチャックに載せて
所定の処理を行うスピンナ型処理ユニットとして本実施
例によるレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像ユ
ニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
第２の組Ｇ2 でも、本実施例によるレジスト塗布ユニッ
ト（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順
に２段に重ねられている。レジスト塗布ユニット（ＣＯ
Ｔ）ではレジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの
上でも面倒であることから、このように下段に配置する
のが好ましい。しかし、必要に応じて上段に配置するこ
とも可能である。

【００４３】図３に示すように、第３の組Ｇ3 では、半
導体ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオ
ーブン型の処理ユニットたとえばクーリングユニット
（ＣＯＬ）、アドヒージョンユニット（ＡＤ）、アライ
メントユニット（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫ
Ｅ）およびポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）
が下から順に８段に重ねられている。第４の組Ｇ4 で
も、オーブン型の処理ユニット、たとえばクーリングユ
ニット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニ
ット（ＥＸＴＣＯＬ）、イクステンションユニット（Ｅ
ＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、プリベーキン
グユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）およびポストベーキング
ユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が下から順にたとえば８段に
重ねられている。

【００４４】このように処理温度の低いクーリングユニ
ット（ＣＯＬ）、（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処
理温度の高いベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、
ポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）およびアド
ヒージョンユニット（ＡＤ）を上段に配置することで、
ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができ
る。しかし、ランダムな多段配置とすることも可能であ
る。

【００４５】インタフェース部１４は、奥行方向では処
理ステーション１２と同じ寸法を有するが、幅方向では
小さなサイズにつくられている。インタフェース部１４
の正面部には可搬性のピックアップカセットＣＲと定置
型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部に
は周辺露光装置２８が配設され、中央部にはウエハ搬送
体２６が設けられている。このウエハ搬送体２６は、
Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺
露光装置２８にアクセスするようになっている。さら
に、ウエハ搬送体２６は、θ方向に回転可能に構成さ
れ、処理ステーション１２側の第４の組Ｇ4 の多段ユニ
ットに属するイクステンションユニット（ＥＸＴ）に
も、および隣接する露光装置側のウエハ受渡し台（図示
せず）にもアクセスできるようになっている。

【００４６】この処理システムは、クリーンルームに設
置されるが、さらにシステム内でも効率的な垂直層流方
式によって各部の清浄度を高めている。図４および図５
に、システム内における清浄空気の流れを示す。

【００４７】図４および図５において、カセットステー
ション１０，処理ステーション１２およびインタフェー
ス部１４の上方にはエア供給室１２ａ，１４ａ，１６ａ
が設けられており、各エア供給室１２ａ，１４ａ，１６
ａの下面に防塵機能付きフィルタたとえばＵＬＰＡフィ
ルタ３０，３２，３４が取り付けられている。

【００４８】図５に示すように、本処理システムの外部
または背後に空調器３６が設置されており、この空調器
３６より配管３８を通って空気が各エア供給室１２ａ，
１４ａ，１６ａに導入され、各エア供給室のＵＬＰＡフ
ィルタ３０，３２，３４より清浄な空気がダウンフロー
で各部１０，１２，１４に供給されるようになってい
る。

【００４９】このダウンフローの空気は、システム下部
の適当な箇所に多数設けられている通風孔４０を通って
底部の排気口４２に集められ、この排気口４２から配管
４４を通って空調器３６に回収され循環するようになっ
ている。なお、循環させずに排気口４２から外部に放出
するように構成することもできる。

【００５０】図４に示すように、カセットステーション
１０において、カセット載置台２０の上方空間とウエハ
搬送アーム２２の移動空間とは垂れ壁式の仕切り板１１
によって互いに仕切られており、ダウンフローの空気は
両空間で別個に流れるようになっている。

【００５１】図４および図５に示すように、処理ステー
ション１２では、第１および第２の組Ｇ1,Ｇ2 の多段ユ
ニットの中で下段に配置されているレジスト塗布ユニッ
ト（ＣＯＴ），（ＣＯＴ）の天井面にＵＬＰＡフィルタ
４６が設けられており、空調器３６からの空気は配管３
８より分岐した配管４８を通ってフィルタ４６まで送ら
れるようになっている。この配管４８の途中に温度・湿
度調整器（図示せず）が設けられ、レジスト塗布工程に
適した所定の温度および湿度の清浄空気がレジスト塗布
ユニット（ＣＯＴ），（ＣＯＴ）に供給されるようにな
っている。そして、フィルタ４６の吹き出し側付近に温
度・湿度センサ５０が設けられており、そのセンサ出力
が該温度・湿度調整器の制御部に与えられ、フィードバ
ック方式で清浄空気の温度および湿度が正確に制御され
るようになっている。

【００５２】図４において、各スピンナ型処理ユニット
（ＣＯＴ），（ＤＥＶ）の主ウエハ搬送機構２４に面す
る側壁には、ウエハおよび搬送アームが出入りするため
の開口部ＤＲが設けられている。各開口部ＤＲには、各
ユニットからパーティクルまたはコンタミネーションが
主ウエハ搬送機構２４側に入り込まないようにするた
め、シャッタ（図示せず）が取り付けられている。

【００５３】上記構成の塗布現像処理システムにおいて
は、たとえば次のように順に半導体ウエハＷを搬送して
各処理を行う。

【００５４】先ず、ウエハカセットＣＲから処理前の半
導体ウエハＷを１枚ずつウエハ搬送体２２によって搬出
しアライメントユニット（ＡＬＩＭ）搬入する。ここで
位置決めされた半導体ウエハＷを主ウエハ搬送機構２４
により搬出してアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入
してアドヒージョン処理を施す。このアドヒージョン処
理の終了後、半導体ウエハＷを主ウエハ搬送機構２４に
より搬出してクーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送し
て、ここで冷却する。以下、半導体ウエハＷをレジスト
塗布ユニット（ＣＯＴ）、プリベーキングユニット（Ｐ
ＲＥＢＡＫＥ）、イクステンション・クーリングユニッ
ト（ＥＸＴＣＯＬ）、インタフェース部１４を介して露
光装置に搬送し、次に第４の組Ｇ4 のイクステンション
ユニット（ＥＸＴ）、現像ユニット（ＤＥＶ）、ポスト
ベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）、第３の組Ｇ3 の
イクステンションユニット（ＥＸＴ）等に搬送して各処
理を行い、処理済みの半導体ウエハＷをウエハカセット
ＣＲに収納する。

【００５５】次に、図６〜図１２につき本実施例におけ
るレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を説明する。図６お
よび図７は、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の全体構
成を示す略断面図および略平面図である。

【００５６】このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）で
は、ユニット底の中央部に環状のカップＣＰが配設さ
れ、その内側にスピンチャック５２が配置されている。
スピンチャック５２は真空吸着によって半導体ウエハＷ
を固定保持した状態で、駆動モータ５４の回転駆動力で
回転するように構成されている。駆動モータ５４は、ユ
ニット底板５０に設けられた開口５０ａに昇降移動可能
に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状
のフランジ部材５８を介してたとえばエアシリンダから
なる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２に結合
されている。駆動モータ５４の側面にはたとえばＳＵＳ
からなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フ
ランジ部材５８はこの冷却ジャケット６４の上半部を覆
うように取り付けられている。

【００５７】レジスト塗布時には、図６に示すように、
フランジ部材５８の下端５８ａが開口５０ａの外周付近
でユニット底板５０に密着し、ユニット内部が密閉され
るようになっている。スピンチャック５２と主ウエハ搬
送機構２４のピンセット２４ａとの間で半導体ウエハＷ
の受け渡しが行われる時は、昇降駆動手段５４が駆動モ
ータ５４ないしスピンチャック５２を上方へ持ち上げる
ため、フランジ部材５８の下端がユニット底板５０から
浮くようになっている。

【００５８】冷却ジャケット６４の内部には冷却水を流
すための水路が設けられており、図示しない冷却水供給
部より一定の温度に温調された冷却水ｃｗがジャケット
内に循環供給されるようになっている。

【００５９】カップＣＰの下面とユニット底板５０との
間には隙間６６が設けられている。ユニット内には、上
記したように天井のＵＬＰＡフィルタ４６より温度およ
び湿度を一定に制御された清浄空気がダウンフローで供
給される。カップＣＰの周囲でユニット底板５０に当た
った清浄空気は、カップＣＰの下の隙間６６を通ってカ
ップＣＰの内側に回る。レジスト塗布時は、上記したよ
うにフランジ部材５８の下端５８ａが開口５０ａの外周
付近でユニット底板５０に密着してユニット内を密閉し
ているため、隙間６６を通ってカップＣＰの内側に回っ
て来た清浄空気は点線Ａで示すようにフランジ部材５８
の側面に沿って上昇し、ウエハＷの周縁部とカップＣＰ
との隙間６８を通ってカップＣＰの中へ入る。このよう
に隙間６８を気流が内側から外側へ抜けることで、レジ
スト液のウエハ裏面への回り込みが防止される。

【００６０】駆動モータ５４より発せられる熱は冷却ジ
ャケット６４に速やかに吸収されるうえ、フランジ部材
５８が冷却ジャケット６４の回りを覆っているため、隙
間６６を通ってカップＣＰの内側に回って来た清浄空気
は駆動モータ５４付近を通る際に温められるようなこと
がない。このように、天井のＵＬＰＡフィルタ４６から
の清浄空気が温度および湿度をほぼ一定に維持したまま
カップＣＰの下を迂回して隙間６８に供給されるため、
半導体ウエハＷの周縁部が裏面側の気流で温められるよ
うなことはなく、レジスト膜の均一性が保証されてい
る。

【００６１】カップＣＰの中は、外周壁面、内周壁面お
よび底面によって１つの室が形成されており、底面に１
つまたは複数のドレイン口５６が設けられている。この
ドレイン口５６はドレイン管７０を介してタンク７２に
接続されている。タンク７２は密閉容器であり、その底
面に排液口７２ａが設けられ、上面に排気口７２ｂが設
けられており、それぞれ配管７４，７６を介して排液処
理部（図示せず）および排気ポンプ（図示せず）に接続
されている。タンク７２の外にはタンク内の液面を検出
するための液面センサ７８，８０がそれぞれ所定の高さ
位置に設けられている。

【００６２】レジスト塗布時、半導体ウエハＷから四方
へ飛散したレジスト液は、実線Ｂで示すようにカップＣ
Ｐの中に回収され、廃液としてカップＣＰの底のドレイ
ン口５６からドレイン管７０を通ってタンク７２へ送ら
れる。この際、カップＣＰ内のガスも排気ガスとして、
廃液と一緒にドレイン口５６から排出される。

【００６３】タンク７２にはシンナー等の溶媒が図示し
ない配管を介して供給されており、レジストは固化する
ことなく液状のままタンク内に一時的に貯留される。タ
ンク７２内の液面が上限位置まで上昇すると液面センサ
７８からの出力信号ＳH に応動して制御回路（図示せ
ず）が配管７４の開閉弁８２を開け、タンク７２内の液
面が下限位置まで下降すると液面センサ８０からの出力
信号ＳL に応動して該制御回路が開閉弁８２を閉めるよ
うになっている。このようにして、カップＣＰからの廃
液は、タンク７２に一時的に貯留された後、配管７４を
通って廃液処理部へ送られる。一方、タンク７２に送ら
れて来た排気ガスは、排気口７２ｂから配管７６を通っ
て排気ポンプ側へ排出される。

【００６４】このように、本実施例のレジスト塗布ユニ
ットでは、カップＣＰ内では気液分離を行わずにカップ
ＣＰから共通の排出口５６およびドレイン管７０を介し
て廃液と排気ガスを一緒にタンク７２へ送り、タンク７
２で廃液と排気ガスの分離（気液分離）を行うようにし
ている。カップＣＰからのレジスト液はタンク７２側の
負圧で吸引されて来て勢いよくタンク７２内の溶媒に落
ちて衝突し捕えられるため、タンク７２内ではレジスト
のミストの浮遊が少なく、排気口７２ｂないし配管７６
がレジストで詰まるおそれはほとんどない。たとえ詰ま
ったとしても、排気口７２ｂおよび配管７６の洗浄は非
常に簡単である。

【００６５】スピンチャック５２の回転速度つまり駆動
モータ５４の回転速度は、システムコントローラ（図示
せず）の下にスピンチャック回転制御部８４によって制
御される。このスピンチャック回転制御部８４は、サー
ボコントローラからなり、例えば図８に示すように、ス
ピンチャック５２の回転を立ち上げまたは立ち下げる時
は、時間軸上で曲線の関数となるように、たとえばＳ字
状の曲線を描くように駆動モータ５４を速度制御する。
これにより、回転速度の変化点でスピンチャック５２お
よび半導体ウエハＷに加わる加速度は小さく、両者の間
ですべりが起こり難く、パーティクルの発生が防止され
る。

【００６６】半導体ウエハＷのウエハ表面にレジスト液
を供給するためのレジストノズル８６は、レジスト供給
管８８を介してレジスト供給部（図示せず）に接続され
ている。レジストノズル８６は、カップ１００の外側に
配設されたレジストノズル待機部９０でレジストノズル
スキャンアーム９２の先端部に着脱可能に取り付けら
れ、スピンチャック５２の上方に設定された所定のレジ
スト液吐出位置まで移送されるようになっている。レジ
ストノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の
上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４上
で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付け
られており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支
持部材９６と一体にＹ方向で移動するようになってい
る。

【００６７】また、レジストノズルスキャンアーム９２
は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を
選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移
動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方
向にも移動するようになっている。

【００６８】本実施例のレジスト塗布ユニット（ＣＯ
Ｔ）においては、レジストノズル待機部９０でレジスト
ノズル８６の吐出口が溶媒雰囲気室の口９０ａに挿入さ
れ、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端の
レジスト液が固化または劣化しないようになっている。
また、複数本のレジストノズル８６，８６，…が設けら
れ、レジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分
けられるようになっている。

【００６９】レジストノズル待機部９０では、設計上は
複数のレジストノズル８６，８６，…が一定の間隔Ｐを
置いて配置され、レジストノズルスキャンアーム９２は
間隔Ｐに対応したピッチＰ’の移動で各レジストノズル
を取りに行くようになっている。しかし、製作ないし取
付段階で各レジストノズル８６，８６，…間の間隔Ｐに
誤差が出ることがある。本実施例では、このようなレジ
ストノズル間隔Ｐの誤差に応じてレジストノズルスキャ
ンアーム９２の移動ピッチＰ’を微調整するようにして
いる。たとえば、Ｘ方向駆動機構の駆動モータにパルス
モータを用いた場合には、モータに与えるパルス数をソ
フトウェア的に調整することによって移動ピッチＰ’の
微調整を行うことができる。

【００７０】図９〜図１２につき、本実施例においてレ
ジストノズルスキャンアーム９２にレジストノズル８６
を着脱可能に取り付けるための構造を説明する。図９お
よび図１０は、レジストノズル８６を保持するノズル保
持体１００の構成を示す斜視図および断面図である。図
１１は、レジストノズルスキャンアーム９２のアーム先
端部にレジストノズル８６が取り付けられている様子を
示す側面図である。図１２は、レジストノズルスキャン
アーム９２とノズル保持体１００との間の連結機構の構
造を示す部分断面図である。

【００７１】図９および図１０に示すように、ノズル保
持体１００は厚い板体で、その上面および下面に筒状の
配管取付部１０２およびノズル取付部１０４がそれぞれ
固着され、両取付部１０２，１０４は貫通孔１０６で連
通している。ノズル取付部１０４にレジストノズル８６
が螺着されるとともに、配管取付部１０２にレジスト供
給管８８が嵌着される。さらに、ノズル保持体１００の
下面にはレジストノズル待機部９０の固定用保持穴９０
ｂに嵌合固定されるためのロッド状の固定部材１０８が
突設され、この固定部材１０８と反対側の上面にはレジ
ストノズルスキャンアーム９２のピンセット９２ａ，９
２ｂを受け入れるための凹所１１０が設けられている。
この凹所１１０の底部の内壁面には、図１２に示すよよ
うに、相対向する一対の溝部１１０ａ，１１０ｂが形成
されている。

【００７２】図１１に示すように、レジストノズルスキ
ャンアーム９２の先端部９２ａに内蔵されたピンセット
開閉駆動機構（図示せず）に一対の開閉可能なピンセッ
ト１１２，１１４が取り付けられている。図１２（Ａ）
に示すように、これらのピンセット１１２，１１４は、
閉じた状態でノズル保持体１００の凹所１１０に出入り
できるようになっている。そして、両ピンセット１１
２，１１４の先端に爪部１１２ａ，１１４ａが形成され
ており、図１２（Ｂ）に示すように、凹所１１０の中で
両ピンセット１１２，１１４が開くとそれぞれの爪部１
１２ａ，１１４ａが凹所１１０の溝部１１０ａ，１１０
ｂに嵌入または係合し、これでレジストノズルスキャン
アーム９２にノズル保持体１１０が装着または連結さ
れ、レジストノズル８６が取り付けられる。レジストノ
ズル８６を取り外すときは、図１２（Ａ）に示すように
両ピンセット１１２，１１４を閉じて引き上げればよ
い。

【００７３】なお、図１１において、１１６はアーム先
端部９２ａ内のピンセット開閉駆動機構に駆動電流を供
給するためのケーブルであり、１１８はアーム内部の塵
芥を吸引して排出するための配管である。

【００７４】このように、本実施例においては、レジス
トノズル８６を保持するノズル保持体１００の上面に形
成された凹所１１０の中で凹所１１０内の溝部（第１の
連結部）１１０ａ，１１０ｂとレジストノズルスキャン
アーム９２のピンセット１１２，１１４の先端爪部（第
２の連結部）１１２ａ，１１４ａが嵌合することで、レ
ジストノズルスキャンアーム９２にレジストノズル８６
が着脱可能に取り付けられるようにしている。レジスト
ノズル８６の取付けまたは取外しの際、両連結部（１１
０ａ，１１０ｂ），（１１２ａ，１１４ａ）が擦れ、そ
こから屑（パーティクル）が発生しても、それらの屑は
凹所１１０の底に閉じ込められるため、周囲へ散らばる
おそれはない。

【００７５】なお、ピンセット１１２，１１４の周囲に
吸引口（図示せず）を設けて、発生したパーティクルを
その吸引口で吸引し、配管１１８を通して排出するよう
に構成することもできる。

【００７６】再び図７において、ガイドレール９４上に
は、上記したレジストノズルスキャンアーム９２を支持
する垂直支持部材９６だけでなく、リンスノズルスキャ
ンアーム１２０を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部
材１２２も設けられている。リンスノズルスキャンアー
ム１２０の先端部にはサイドリンス用のリンスノズル１
２４が取り付けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せ
ず）によってリンスノズルスキャンアーム１２０および
リンスノズル１２４は、カップＣＰの側方に設定された
ノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャック５２に
載置されている半導体ウエハＷの周縁部の真上に設定さ
れたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進また
は直線移動するようになっている。

【００７７】このリンスノズルスキャンアーム１２０用
のＹ方向駆動機構にもサーボ式の位置決め手段が設けら
れてよい。並進移動における位置決めであるから、バッ
クラッシュ等によってリンスノズルスキャンアーム１２
０の移動距離に誤差が生じても、それ以上の誤差がリン
スノズル１２２の位置に生じることはなく、リンスノズ
ル１２２は実用上十分な精度で位置決めされる。これに
より、半導体ウエハＷの周縁部に常の一定の幅でサイド
リンスを施すことができる。

【００７８】なお、図７では、図解を容易にするため、
レジストノズル８６およびリンスノズル１２２にそれぞ
れ接続する配管（レジスト供給管８８、リンス供給管）
を図から省いている。また、図６および図７でも、ウエ
ハ搬送用ピンセット２４ａがユニットに出入りするため
の開口部ＤＲに取り付けられているシャッタを図から省
いている。

【００７９】上記した実施例における各部の構造、形状
および回路構成等は一例であって、種々の変形が可能で
ある。たとえば、上記実施例では、レジストノズルスキ
ャンアーム９２とノズル保持体１００との間の連結機構
において、アーム９２のピンセット１１２，１１４側に
爪部１１２ａ，１１４ａを設けるとともにノズル保持体
１００の凹所１１０側に溝部１１０ａ，１１０ｂを設け
て、両者を連結させる構成としたが、反対に、ピンセッ
ト１１２，１１４側に溝部を設け、凹所１００側に爪部
または突起を設け、両者を連結させる構成としてもよ
い。

【００８０】また、上記した実施例は半導体ウエハにレ
ジスト液を塗布する装置に係るものであったが、本発明
は他の被処理基板に他の処理液を塗布する装置にも適用
可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の塗
布装置によれば、被処理基板から飛散する処理液を回収
するためのカップから廃液と排気ガスを一緒に排出し、
カップの外で気液分離を行うようにしたので、カップを
洗浄する煩わしさがなくなり、メンテナンス性が改善さ
れる。

【００８２】本発明の第２の塗布装置によれば、ダウン
フローで供給される温調された清浄空気をカップの下を
迂回させ、駆動モータからの熱を受けずに、被処理基板
の裏面へ供給するようにしたので、塗布品質を向上させ
ることができる。

【００８３】本発明の第３の塗布装置によれば、スピン
チャックの回転速度を時間軸上で曲線的に変化させるこ
とにより、被処理基板とスピンチャックとの間でのすべ
りをなくし、パーティクルの発生を防止することができ
る。

【００８４】本発明の第４の塗布装置によれば、ノズル
移送手段にノズルが取り付けられる際に連結部から発生
するパーティクルをノズル保持体の上面に形成された凹
所の中に閉じ込めるようにしたので、パーティクルの周
囲への飛散を防止することができる。

【００８５】本発明の第５の塗布装置によれば、被処理
基板の周縁部に処理液を当てるためのノズルを並進移動
型のアームに支持させて移送するようにしたので、該ノ
ズルを所定の処理液吐出口に高い精度で位置決めするこ
とが可能であり、これによって処理精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレジスト塗布ユニット
（装置）を含む塗布現像処理システムの全体構成を示す
平面図である。

【図２】図１の塗布現像処理システムの構成を示す正面
図である。

【図３】図１の塗布現像処理システムの構成を示す背面
図である。

【図４】図１の塗布現像処理システムにおける清浄空気
の流れを示す略正面図である。

【図５】図１の塗布現像処理システムにおける清浄空気
の流れを示す略側面図である。

【図６】実施例におけるレジスト塗布ユニットの全体構
成を示す略断面図である。

【図７】実施例におけるレジスト塗布ユニットの全体構
成を示す略平面図である。

【図８】実施例のレジスト塗布ユニットにおけるスピン
チャックの速度制御の一例を示す図である。

【図９】実施例のレジスト塗布ユニットにおけるレジス
ト保持体の構成を示す斜視図である。

【図１０】実施例のレジスト塗布ユニットにおけるレジ
スト保持体の構成を示す断面図である。

【図１１】実施例のレジスト塗布ユニットにおいてリン
スノズルスキャンアームにレジストノズルが取り付けら
れている状態を示す断面図である。

【図１２】実施例のレジスト塗布ユニットにおけるレジ
ストノズルスキャンアームとノズル保持体との間の連結
機構の構成を示す部分断面図である。

【図１３】従来のレジスト塗布装置の全体構成を示す略
断面図である。

【図１４】図１３の従来のレジスト塗布装置におけるス
ピンチャックの速度制御を示す図である。

【図１５】図１３の従来のレジスト塗布装置の構成を示
す略平面図である。

【図１６】図１３の従来のレジスト塗布装置におけるレ
ジストノズルスキャンアームとノズル保持体との間の連
結機構の構成を示す側面面図である。

【符号の説明】

ＣＰ カップ Ｗ 半導体ウエハ ５２ スピンチャック ５４ 駆動モータ ５０ ユニット底板 ５６ ドレイン口 ５８ フランジ部材 ６４ 冷却ジャケット ７０ ドレイン管 ７２ タンク ７４ 排液管 ７６ 排気管 ８４ スピンチャック回転制御部 ８６ レジストノズル ９０ レジストノズル待機部 ９２ レジストノズルスキャンアーム １００ ノズル保持体 １１０ 凹所 １１０ａ，１１０ｂ 溝部 １１２，１１４ ピンセット １２０ リンスノズルスキャンアーム １２２ リンスノズル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状カップの内側に被処理基板を保持し
   ながら回転するスピンチャックを設け、前記スピンチャ
   ック上の前記被処理基板の表面に所定の処理液を供給
   し、前記スピンチャックにより前記被処理基板を回転さ
   せて前記被処理基板の表面に前記処理液を塗布するよう
   にした塗布装置において、 前記被処理基板から飛散して前記カップの底部に集めら
   れた前記処理液を廃液として前記カップから排気ガスと
   一緒に排出する排出手段と、 前記排出手段からの前記廃液および排気ガスを一時的に
   貯留する貯留手段と、 前記貯留手段にて前記廃液および前記排気ガスを分離す
   る気液分離手段と、を具備することを特徴とする塗布装
   置。
2. 【請求項２】 環状カップの内側に被処理基板を保持し
   ながら駆動モータの回転駆動力で回転するスピンチャッ
   クを設け、前記スピンチャック上の前記被処理基板の表
   面に所定の処理液を供給し、前記スピンチャックにより
   前記被処理基板を回転させて前記被処理基板の表面に前
   記処理液を塗布するようにした塗布装置において、 前記カップおよびその周囲に温調された清浄空気をダウ
   ンフローで流す清浄空気供給手段と、 前記回転駆動モータの外側面を少なくとも部分的に覆う
   ように取り付けられた冷却または断熱手段と、 前記ダウンフローで供給される清浄空気を前記カップの
   外側から下を通って内側へ迂回させて前記スピンチャッ
   ク上の前記被処理基板の裏面に供給する清浄空気案内手
   段と、を具備することを特徴とする塗布装置。
3. 【請求項３】 環状カップの内側に被処理基板を保持し
   ながら回転可能なスピンチャックを設け、前記スピンチ
   ャック上の前記被処理基板の表面に所定の処理液を供給
   し、前記スピンチャックにより前記被処理基板を回転さ
   せて前記被処理基板の表面に前記処理液を塗布するよう
   にした塗布装置において、 前記スピンチャックの回転速度を変えるときに前記回転
   速度を時間軸上で曲線的に変化させるスピンチャック回
   転制御手段を具備することを特徴とする塗布装置。
4. 【請求項４】 被処理基板をスピンチャックに載せ、前
   記スピンチャック上の前記被処理基板の表面にノズルを
   介して所定の処理液を供給し、前記スピンチャックによ
   り前記被処理基板を回転させて前記被処理基板の表面に
   前記処理液を塗布するようにした塗布装置において、 前記ノズルを保持するノズル保持体の上面に凹所を形成
   して、前記凹所内に第１の連結部を設け、 前記ノズルを所定のノズル待機位置と前記スピンチャッ
   クの上方に設定された所定の処理液吐出位置との間で移
   動させるためのノズル移送手段に、前記ノズル保持部の
   前記凹所に垂直方向に出入り可能で、かつ前記凹所内の
   第１の連結部と連結可能な第２の連結部を有するピンセ
   ット部材を設けたことを特徴とする塗布装置。
5. 【請求項５】 被処理基板をスピンチャックに載せ、前
   記スピンチャックにより前記被処理基板を回転させなが
   ら前記被処理基板の周縁部にノズルより所定の処理液を
   当てるようにした塗布装置において、 前記ノズルを支持する可動のアームと、 前記ノズルを所定のノズル待機位置と前記スピンチャッ
   ク上の前記被処理基板の上方に設定された所定の処理液
   吐出位置との間で移動させるために前記アームを並進移
   動させるアーム駆動手段と、を具備することを特徴とす
   る塗布装置。