塗布装置

【目的】カップに付着した塗布液を、少量の洗浄液で均一にかつ短時間で効率よく洗浄除去でき、しかも装置の構造を簡素化する。
【構成】洗浄液供給ノズル４０から導入口３３を通じて洗浄治具３０内に洗浄液Ｌを供給すると共に、スピンチャック２０により洗浄治具３０を回転する。この回転による遠心力により洗浄液Ｌは貯留部３５に集まり、貯留部３５に形成された吐出孔３６より外カップ２３及び内カップ２４に向けて噴射する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ等の被塗布体を回転して塗布液を塗布する塗布装置に係り、特に回転により飛散される塗布液が付着する容器を洗浄することができ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塗布体を回転して塗布液を塗布する塗布装置として、図７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、半導体ウエハ６０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６１と、半導体ウエハ６０上に塗布液としてレジスト液を滴下するレジスト供給ノズル６２と、スピンチャック６１上の半導体ウエハ６０を包囲するように設けられた外カップ６３及び内カップ６４とを有している。
【０００３】レジスト供給ノズル６２から半導体ウエハ６０上に滴下されたレジスト液は、スピンチャック６１の回転により、半導体ウエハ６０上に均一に塗布され、余分なレジスト液は半導体ウエハ６０の周辺方向に飛散されて外カップ６３及び内カップ６４の内壁面に付着する。この外カップ６３、内カップ６４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し乾燥すると、衝撃などによってカップ６３，６４から剥離して、半導体ウエハ６０を汚染してしまう。このため、カップ６３，６４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、カップ６３，６４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。即ち、図７及び図８に示すように、カップ６３，６４には、レジストを溶解する洗浄液Ｌを導入する導入路６５と、導入路６５から導入された洗浄液Ｌをカップ６３，６４の全周に分配供給するための環状の供給路６６と、供給路６６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６７とが形成されると共に、導入路６５には、継手６８を介して洗浄液導入用のチューブ６９が接続されている。そして、供給路６６に供給された洗浄液Ｌは各小孔６７を通って流れ出し、外カップ６３の内周面、内カップ６４の外周面を伝わって流れ落ちるようになっている。
【０００５】上記の他に、例えば、特開昭５８−１８４７２５号，特開昭５９−２１１２２６号，特開昭６２−７３６２９号，特開昭６２−７３６３０号，特公昭６３−４１６３０号，実公平１−２５６６５号公報にて開示された技術がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の塗布装置における洗浄機構では、外カップ６３及び内カップ６４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、何百本もの小孔６７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、カップ６３，６４の全周面に亘って均一に洗浄液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、洗浄液Ｌを少しずつ流してレジストを溶解除去する方式なので、洗浄時間が長く、洗浄液Ｌの消費量も多い。また、継手６８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、カップを効果的に洗浄できないなどの問題もあった。
【０００７】この発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、少量の洗浄液で均一にかつ短時間で効率よく塗布液の洗浄を行うことができる構造簡単な塗布装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、被塗布体を保持して回転する回転保持手段と、この回転保持手段を取り囲むように設けられ、上記被塗布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であって、上記回転保持手段に設けられ、上記容器に付着した塗布液を洗浄するための洗浄液が供給される洗浄用治具を備え、この洗浄用治具は、上記洗浄液を貯留し得る貯留部を有すると共に、上記回転保持手段の回転により上記貯留部の洗浄液を上記容器に向って吐出する吐出孔を有するものである。
【０００９】この発明において、上記被塗布体としては、半導体ウエハ、プリント基板、ＬＣＤ基板等があり、レジスト液塗布処理、現像液塗布処理、エッチング液塗布処理、磁性液塗布処理などを行う装置に適用される。
【００１０】また、上記洗浄用治具は、塗布液を溶解する溶剤などの洗浄液に冒されずかつ回転支持手段により高速回転できるように比重が軽い材質のもの、例えばデルリン、テフロン（共に商品名）あるいは塩化ビニルなどを用いるのがよい。また、洗浄用治具の例えば吐出孔は、回転支持手段により回転走査する場合には、例えば上、中、下に各々１つ以上設ければよい。
【００１１】
【作用】回転保持手段に載置された洗浄用治具には洗浄液供給ノズルなどから予めあるいは回転保持手段による回転中に洗浄液が適宜供給される。洗浄用治具に供給された洗浄液は、回転保持手段の回転に伴う遠心力により、洗浄用治具の周縁部側の貯留部に集められ、更に回転保持手段の回転による回転力及び遠心力を受けて、洗浄液は吐出孔から高速で吐出飛散しカップ内面に衝突する。洗浄液は貯留部に一旦貯えられ、大きな運動量を持った洗浄液が例えば連続的に吐出孔から吐出されるので、カップ内面に付着した塗布液は急速に洗浄除去される。また、吐出孔がカップに臨ませて上下に複数形成されているので、カップ内面に広く洗浄液が散布される。
【００１２】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。この実施例はレジスト膜形成装置に適用したものである。
【００１３】図１に示すように、このレジスト膜形成装置は、被塗布体例えば半導体ウエハ６０（以下、単にウエハという）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１０と、処理機構ユニット１０にウエハ６０を自動的に搬入・搬出するための搬入・搬出機構１とから主に構成されている。
【００１４】搬入・搬出機構１は、処理前のウエハ６０を収納するウエハキャリア２と、処理後のウエハ６０を収納するウエハキャリア３と、ウエハ６０を吸着保持するアーム４と、このアーム４をＸ，Ｙ，Ｚ及びθ方向に移動させる移動機構５と、ウエハ６０がアライメントされかつ処理機構ユニット１０との間でウエハ６０の受け渡しがなされるアライメントステージ６とを備えている。
【００１５】処理機構ユニット１０には、アライメントステージ６よりＸ方向に形成された搬送路１１に沿って移動自在に搬送機構１２が設けられている。搬送機構１２にはＹ，Ｚ及びθ方向に移動自在にメインアーム１３が設けられている。搬送路１１の一方の側には、ウエハ６０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１４と、ウエハ６０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１５と、加熱処理されたウエハ６０を冷却する冷却機構１６とが配設されている。また、搬送路１１の他方の側には、ウエハ６０の表面にレジストを塗布する塗布機構１７と、露光工程時の光乱反射を防止するために、ウエハ６０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１８とが配設されている。
【００１６】まず、処理前のウエハ６０は、搬入・搬出機構１のアーム４によってウエハキャリア２から搬出されてアライメントステージ６上に載置される。次いで、アライメントステージ６上のウエハ６０は、搬送機構１２のメインアーム１３に保持されて、各処理機構１４〜１８へと搬送される。そして、処理後のウエハ６０はメインアーム１３によってアライメントステージ６に戻され、更にアーム４により搬送されてウエハキャリア３に収納されることになる。
【００１７】次に、塗布機構（あるいは塗布装置）１７について説明する。塗布機構１７はスピンコーターで、図２に示すように、ウエハ６０（図２には図示なし）を保持例えば吸着保持して回転する回転保持手段であるスピンチャック２０を有し、スピンチャック２０には、これを回転駆動するスピンモータ２１が連結されており、スピンモータ２１によりスピンチャック２０を所望の回転数で回転制御できるようになっている。更に、スピンチャック２０の下部外周には底板２２が設けられ、底板２２上には外カップ２３と内カップ２４とが、スピンチャック２０上に載置されるウエハ６０を包囲するように設けられている。外カップ２３と内カップ２４とはスピンチャック２０の半径方向外方に向けて下降傾斜して形成され、レジスト液を底板２２へと導くようになっている。底板２２は緩やかに傾斜して設けられており、底板２２の最下位にはレジスト液等を排出する排液管２５が接続されている。また、底板２２には排液の侵入を防止するための隔壁２６が環状に立設されており、隔壁２６の内側の底板２２には、カップ内の排気を行うための排気管２７が接続されている。
【００１８】レジスト液塗布処理は、スピンチャック２０上にウエハ６０を載置し、ウエハ６０上面にレジスト供給ノズル（図示せず）よりレジスト液を滴下し、スピンチャック２０を回転して行う。このレジスト液塗布処理を何回も繰り返すと、飛散したレジストが外カップ２３及び内カップ２４に積層して付着する。そこで、この実施例では、自動化された洗浄機構を備えている。従って、洗浄工程を自動的にプログラムすることが可能である。即ち、洗浄治具３０を用いて、このカップ壁面上に付着したレジスト液の洗浄除去を行うようにしている。
【００１９】洗浄治具３０は、例えば図２に示すように、ウエハ６０とほぼ同形の円盤状の円板状体であり、洗浄治具３０内は中空構造となっている。具体的には、図３に示すように、洗浄液を収容し得る受け部３１と、受け部３１の上部開口を覆って取り付けられる蓋部３２とからなる。材料は耐溶剤性があり、比重が軽いデルリン（商品名）などを用いればよい。形状はウエハ６０と必ずしも同一でなくても方形状でもよく、洗浄効果により選択可能である。又、材料もデルリンの他のもの例えば金属のＡｌ板なども最適である。カップ洗浄時にはスピンチャック２０の中心上方には、図２あるいは図４に示すように、洗浄液Ｌ（例えばシンナー）を供給する洗浄液供給手段例えば洗浄液供給ノズル４０が設置されるが、洗浄液供給ノズル４０から流下する洗浄液Ｌを洗浄治具３０内に導入するために、蓋部３２の中央には導入口３３が形成されている。また、洗浄液Ｌが当る受け部３１の中心には、洗浄液Ｌを洗浄治具３０内全周に均等に分配供給すると共に洗浄液Ｌのはねを防止するために、円錐状の突起３４が形成されている。更に、洗浄治具３０内の外周部側には遠心力により集められる洗浄液Ｌを貯えることができる貯留部３５が形成されている。また、貯留部３５に集められる洗浄液Ｌをカップ２３，２４に向けて供給例えば吐出するために、吐出孔３６が例えば複数形成されている。これら吐出孔は、受け部３１の周壁に水平に形成された吐出孔３６ｂ及びその上方に水平より所定角度、半径方向外方に上向きにして形成された吐出孔３６ａと、受け部３１の底壁に水平より所定角度、半径方向外方に下向きにして形成された吐出孔３６ｃ及び垂直方向に形成された吐出孔３６ｄとを有する。これら吐出孔３６ａ〜３６ｄは、受け部３１の外周に沿って等間隔に３箇所に設けられている。
【００２０】カップ洗浄は、レジスト塗布処理が所定回数、実行された後、あるいはロット初めなどになされる。このときには、アライメントステージ６や冷却機構１６などの上方に設けた待機ステーション（図示せず）に待機させておいた洗浄治具３０をメインアーム１３で保持してスピンチャック２０上に載置する。また、レジスト液塗布処理のときに使用していたレジスト供給ノズル（図示せず）に代えて洗浄液供給ノズル４０をセットする。そして、ノズル４０から洗浄液Ｌを流下し、導入口３３より洗浄治具３０内に供給する。導入口３３は洗浄治具３０の回転中心が望ましい。なお、スピンチャック２０の回転中にも供給する。洗浄治具３０が停止のとき、あるいはスピンチャック２０の駆動により低速回転されているときには、貯留部３５の洗浄液は主に吐出孔３６ｄから流下し、内カップ２４の洗浄がなされる。更に、洗浄治具３０が中速・高速で回転されるようになると、遠心力により貯留部３５に集められてきた洗浄液Ｌは、主に吐出孔３６ａ，３６ｂ，３６ｃから高速で吐出されるようになる。吐出孔３６ａ，３６ｂから吐出された洗浄液Ｌは外カップ２３内周面に衝突して、レジスト液の洗浄がなされる。また、吐出孔３６ｃから吐出された洗浄液Ｌは内カップ２４の外周上面に当って、内カップ２４の洗浄が行われる。
【００２１】このように、洗浄治具３０の回転による遠心力によって外周部に移動する洗浄液Ｌを貯留部３５に一旦貯留し、この貯留された洗浄液Ｌを吐出孔３６から吐出するようにしているので、ある程度、まとまった量の洗浄液Ｌを高速で連続的に噴射することができ、有効な洗浄が行える。また、水平面より所定の角度（仰角、伏角）をなす吐出孔３６を複数形成しているので、外カップ２３、内カップ２４の広範囲にわたって洗浄液Ｌを散布できる。
【００２２】なお、上記実施例では、吐出孔３６ａ〜３６ｄを、図３で示すように、３箇所設けたが、図５に示すように、１箇所のみとしてもよい。これは、洗浄治具３０はスピンチャック２０により回転走査されるからであり、吐出孔（吐出孔群）３６の数を減らすと、１つの吐出孔３６からの吐出流量を増加できる。この場合、１箇所の吐出孔３６へと洗浄液Ｌをガイドするために、図５R>５のような仕切壁３７を設けるのがよい。仕切壁３７を吐出孔３６とは反対側にも延出させたのは、回転時のバランスをも考慮したためである。このように、吐出孔３６ａ〜３６ｄは各１つずつでよいが、これらのうち、いずれかを省略すると、カップ２３，２４に噴射供給される洗浄液Ｌの範囲が減少することとなる。
【００２３】また、上記実施例では、吐出孔３６ａ〜３６ｄを半径方向に沿って、即ち放射状に形成したが、半径方向より傾斜して形成するようにしてもよい。このようにすると、スピンチャック２０の回転方向に対する吐出孔の半径方向に対する傾斜方向及び角度並びにスピンチャック２０の回転速度によって、吐出孔３６から洗浄治具３０のほぼ接線方向に吐出される洗浄液Ｌの飛び出し方向を、半径方向側へと変更することも可能となる。
【００２４】また、上記実施例では、吐出孔３６を洗浄治具３０の壁に穿設して形成したが、貯留部３５よりノズルを延出して吐出孔としてもよい。また、洗浄治具は円盤状でなく、楕円形状や多角形状としてもよく、更にスピンチャック２０上に保持可能に載置できるならば盤状でなくてもよい。更に又、洗浄治具の回転速度は、洗浄液の飛散状態から選択し、例えば３００〜３０００ＲＰＭが望ましい。
【００２５】なお、上記説明の洗浄治具のもう一つの他の実施例として、図６に示すようなものに構成してもよい。この洗浄治具１３０は、周縁部下面側に、洗浄液Ｌの貯留部１３５、洗浄液Ｌの吐出孔１３６を設けたものである。そして、この洗浄治具１３０をスピンチャック２０に吸着保持し、スピンチャック２０の近傍に配置した洗浄液供給ノズル１４０から洗浄液Ｌを吐出させ貯留部１３５内に洗浄液を導入するものである。
【００２６】なお、洗浄の動作等については、先の実施例と同等のため、ここではその説明を省略する。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、回転保持手段に載置されて回転保持手段よりカップに向けて洗浄液を吐出する洗浄治具が設けられているので、従来のカップ頂部より洗浄液を流す方式のものに比較して、構造を簡素化できる。また、被塗布体と同様に回転保持手段に洗浄治具を載置すればよいので、特別な取扱いも不要であり、容易に洗浄の自動化ができる。更に、一旦、貯留部に洗浄液を貯えているので、吐出孔からカップに向けて大きな運動量をもった洗浄液を連続的に吐出でき、カップ面に付着した塗布液を効果的に短時間で洗浄除去でき、洗浄液の使用量も低減できる。また、吐出孔をカップに臨ませて上下に複数形成しているので、洗浄液がカップ面により広く均一に散布供給されるので、洗浄むらも大幅に減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この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２】この発明の塗布装置を概略的に示す側断面図である。
【図３】この発明における洗浄治具を示す分解斜視図である。
【図４】図２の一部を拡大して示す側断面図である。
【図５】この発明における洗浄治具の他の実施例を示す断面図である。
【図６】この発明における洗浄治具の更に他の実施例を示す側断面図である。
【図７】従来のレジスト塗布装置を示す側断面図である。
【図８】図６の外カップの一部を拡大して示す断面斜視図である。
【符号の説明】
２０スピンチャック（回転保持手段）
２３外カップ
２４内カップ
３０，１３０洗浄治具
３１受部
３２蓋部
３３導入口
３４突起
３５，１３５貯留部
３６（３６ａ〜３６ｄ），１３６吐出孔
４０，１４０洗浄液供給ノズル
Ｌ洗浄液

【特許請求の範囲】
【請求項１】被塗布体を保持して回転する回転保持手段と、この回転保持手段を取り囲むように設けられ、上記被塗布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、上記回転保持手段に設けられ、上記容器に付着した塗布液を洗浄するための洗浄液が供給される洗浄用治具を備え、この洗浄用治具は上記洗浄液を貯留しうる貯留部を有すると共に、上記回転保持手段の回転により上記貯留部の洗浄液を上記容器に向って吐出する吐出孔を有することを特徴とする塗布装置。

【図１】