JP3638374B2

JP3638374B2 - 回転式基板処理装置

Info

Publication number: JP3638374B2
Application number: JP10586696A
Authority: JP
Inventors: 学矢部; 靖中村
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH09290197A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を水平に保持した状態で回転させながら基板に対して所定の処理を行う回転式基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転式塗布装置、回転式現像装置などの回転式基板処理装置においては、半導体ウエハなどの基板を水平に保持して回転させる必要がある。基板を保持する装置としては、従来より基板の裏面を真空吸引して保持する吸引式スピンチャックが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、吸引式スピンチャックでは、基板を強固に保持するために強力な吸引を行っており、このために基板の裏面に吸着跡が生じて後工程の処理に悪影響を及ぼす場合がある。また、基板の裏面が汚染されやすいといった問題もある。
【０００４】
そこで、本発明者は、基板の裏面周縁部と外周端面とを保持して基板を回転させる外周端縁保持型の基板回転保持装置（機械式スピンチャック）を案出した。図６は、その基板回転保持装置の概略構成図である。なお、本構造の基板回転保持装置は未公開である。
【０００５】
図６において、基板回転保持装置は、基板９を保持するための基板保持台４１を備える。基板保持台４１は、円板状の底板４２と、底板４２の周縁上に形成されたリング状の基板支持部材４３とから構成される。基板支持部材４３は、基板９の底面を支持する複数のピン部材４６ａと、基板９の水平方向の位置を規制する複数のピン部材４６ｂとを有している。
【０００６】
この基板保持台４１上に基板９が載置されると、基板９と基板保持台４１の底板４２との間にはほぼ密閉された空間Ｘが構成される。したがって、基板９の上面近傍を浮遊するミスト（飛沫）やパーティクル（粒子）は基板９の裏面側に回り込むことが困難となり、これによって基板９の裏面の汚染が防止される。
【０００７】
ところが、基板９の周囲が基板保持部材４３により取り囲まれると、基板９の受渡しを行うための搬送アームを基板９の下面に送り込むことができなくなる。
そこで、図示の基板回転保持装置では、基板保持台４１の底板４２に複数の貫通孔４４を設けている。さらに、貫通孔４４を通して下方から基板押し上げピン４５を上昇させて基板９を押し上げるように構成している。そして、基板押し上げピン４５によって押し上げられた基板９の下面に搬送アームを送り込むことによって基板９の受渡しを可能としている。
【０００８】
ところが、基板保持台４１の回転動作時には、基板９の下部の空間Ｘ内の空気が遠心力を受けて基板保持台４１の外方へ押し出され、空間Ｘ内の圧力が低下する。空間Ｘ内の圧力が低下すると、底板４２の下方の空気が貫通孔４４を通して空間Ｘ内に吸い込まれる。この空気がミストやパーティクルにより汚染されていると、ミストやパーティクルが空間Ｘ内に侵入して基板９の裏面側に付着し、基板の裏面を汚染するという問題が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、基板の裏面の汚染を生じさせることなく基板の回転処理が可能な回転式基板処理装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る回転式基板処理装置は、鉛直方向に延びる回転軸を有するモータと、モータの回転軸の先端に取り付けられかつ貫通孔が形成された底板を有し、底板の上方に所定の空間を隔てて基板を水平に保持して回転する基板保持部材と、基板の下面側の所定の空間内にガスを供給することによって基板の下面に負圧領域が生じることを防止するガス供給手段とを備え、ガス供給手段は、基板の下面中心部にガスを吐出するための吐出口を有しかつ底板の上面中心部分に取り付けられたノズルキャップを備えたものである。
【００１１】
第２の発明に係る回転式基板処理装置は、第１の発明に係る回転式基板処理装置の構成において、ガス供給手段が、回転軸の内部を軸方向に延びかつ先端が基板保持部材の底板およびノズルキャップの吐出口を通り所定に空間に連通された供給管路と、供給管路の下端と外部に設けられたガス供給源とを接続し、ガス供給源から供給されるガスを供給管路に導くガス導入管路とを備えたものである。
【００１２】
第３の発明に係る回転式基板処理装置は、第２の発明に係る回転式基板処理装置の構成において、供給管路の下端と外部に設けられた洗浄液供給源とを接続し、洗浄液供給源から供給される洗浄液を供給管路に導く洗浄液導入管路と、供給管路とガス導入管路とが連通された状態と、供給管路と洗浄液導入管路とが連通された状態とを切り換える切換手段とをさらに備えたものである。
【００１３】
第４の発明に係る回転式基板処理装置は、第２に発明に係る回転式基板処理装置の構成において、供給管路が互いに独立して延びる第１の通路と第２の通路とを有しており、ガス導入管路が供給管路の第１の通路に接続されており、さらに供給管路の第２の通路と外部に設けられた洗浄液供給源とを接続し、洗浄液供給源から供給される洗浄液を供給管路の第２の通路に導く洗浄液導入管路を備えたものである。
【００１４】
第１〜第４の発明に係る回転式基板処理装置においては、基板の回転処理時に、ガス供給手段が基板の下面側にガスを供給する。このため、基板の下面側の気体に基板の回転による遠心力が作用した場合でも、この領域がガスに充満され負圧になることが防止される。したがって、基板保持部材の下方側の空気が底板の貫通孔を通して基板の裏面側に侵入することが妨げられ、基板の裏面の汚染が防止される。
【００１５】
特に、第２の発明に係る回転式基板処理装置においては、回転軸の内部に供給管路を設け、この供給管路を通してガスを基板の下面側に導くように構成されている。このため、ガスの供給管路のための余分なスペースを必要とすることなく、簡素な構成で基板の下面側での負圧領域の発生を防止することができる。
【００１６】
特に、第３の発明に係る回転式基板処理装置においては、供給管路に導くガスと洗浄液とを切換手段を用いて切り換えるように構成されている。このため、回転軸中に設けられる１つの供給管路によって洗浄液供給処理とガス供給処理とを行わせることができる。
【００１７】
第４の発明に係る回転式基板処理装置においては、供給管路にガスを通過させる第１の通路と洗浄液を通過させる第２の通路とを設けている。このため、ガスの供給動作と洗浄液の供給動作とを独立して制御することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例による回転式塗布装置の概略構成図である。図１においては、回転式塗布装置の主要部分の構成のみを模式的に示している。また、図２は、図１中の基板支持台の平面図である。
【００１９】
図１に示すように、回転式塗布装置は、基板９を保持して回転する基板保持台１と、基板保持台１を回転させるスピンモータ１４とを備えている。
基板保持台１の周囲は中空のカップ（図示省略）により取り囲まれている。このカップは主に処理液が外方に飛散するのを防止するために設けられている。
【００２０】
基板保持台１は、底板２と、底板２上に取り付けられた基板支持部材３および環状部材６とを備えている。
底板２は、円板状に形成されており、その中心に形成された軸部２ａがスピンモータ１４の回転軸１０の先端にはめ込まれて固定されている。また、図２に示すように底板２には同心円上の３か所に貫通孔７が設けられている。
【００２１】
基板支持部材３はリング状に形成されており、基板９の底面を支持する複数の底面支持ピン４と、基板９の外周端面に当接して水平方向の移動を規制するための複数の端面支持ピン５が形成されている。
【００２２】
また、基板支持部材３の周囲には環状部材６が配置されている。環状部材６は、回転時に基板支持部材３の底面支持ピン４および端面支持ピン５によって基板９の周囲に乱気流が生じることを防止するために設けられている。これにより、底板２と基板９の下面との間には、ほぼ密閉された空間Ｘが構成されている。
【００２３】
基板保持台１の下部には基板押し上げピン１７および基板押し上げピン１７を昇降させる昇降機構部（図示省略）が設けられている。基板押し上げピン１７は、基板９の排出時に底板２の貫通孔７を通過して基板９を上方へ押し上げる。また、基板９の装着時には、基板押し上げピン１７が基板保持台１の上方に上昇して基板９の裏面を支持した後、下降して基板保持台１の所定の位置に基板９を装着する。さらに、基板押し上げピン１７は下降して所定の待機位置に戻る。
【００２４】
上記の回転式塗布装置は、基板９の表面に処理液を回転塗布する機能に加え、基板９の裏面に洗浄液を供給して裏面洗浄を行なう機能と、基板９下方の空間Ｘ内に不活性ガスを供給する機能とを備えている。このような機能を果たすために、以下のような構成が設けられている。
【００２５】
図１において、スピンモータ１４の回転軸１０には、軸方向に沿って貫通した軸通路１１が形成されている。同様に、基板支持台１の底板２の軸部２ａには回転軸１０の軸通路１１に連通する軸通路２ｂが形成されている。そして、この回転軸１０の軸通路１１および底板２の軸通路２ｂの内部には供給管路１３が挿入されている。
【００２６】
供給管路１３の先端は、底板２の上面中心部分に取り付けられたノズルキャップ８の中心に固定されている。また、供給管路１３の先端近傍は、底板２の軸部２ａの内部に設けられた回転軸受１２によって支持されている。この回転軸受１２によって、基板支持台１が回転した場合でも、供給管路１３は回転せず静止状態を維持することができる。
【００２７】
また、供給管路１３の下端は、マニホールド１５に接続されている。マニホールド１５は回転式塗布装置の内部に固定されている。マニホールド１５の内部に形成された接続路１６の一端は、供給管路１３の下端部に接続されている。また、接続路１６の他端は、共通ライン２０を介して不活性ガス供給ライン２５と洗浄液供給ライン２８とに接続されている。
【００２８】
共通ライン２０は自動二方弁２１を含み、自動三方弁２２を介して不活性ガス供給ライン２５と洗浄液供給ライン２８とに接続されている。
不活性ガス供給ライン２５は、回転式塗布装置の外部に設けられた窒素ガス（Ｎ₂ガス）供給源（図示省略）に接続された管路を有し、その管路中にはフィルタ２４と、流量計２３とが設けられている。また、洗浄液供給ライン２８は、外部に設けられた洗浄液供給源（図示省略）に接続された管路を有し、その管路中には流量計２６と、フィルタ２７とが設けられている。自動二方弁２１および自動三方弁２２はコントローラ２９によって制御される。
【００２９】
コントローラ２９は、不活性ガス供給ライン２５および洗浄液供給ライン２８の供給動作の制御のみならず、たとえばスピンモータ１４の回転制御などを行う。
【００３０】
以上のように構成された回転式塗布装置において、供給管路１３、共通ライン２０、不活性ガス供給ライン２５が本発明の不活性ガス供給手段を構成し、自動二方弁２１、自動三方弁２２およびコントローラ２９が本発明の切換手段を構成する。
【００３１】
ここで、回転式塗布装置の動作について説明する。図３は、回転塗布処理における基板回転数の時間的変化を示す図である。
図１および図３を参照して、レジスト処理工程において、コントローラ２９は自動二方弁２１を閉鎖状態に設定する。したがって、供給管路１３の先端からは不活性ガス（窒素ガス）も洗浄液も吐出されない。この状態で、基板９の表面上にレジスト液が滴下され、高速（たとえば３０００ｒｐｍ）で回転塗布処理が行われる。
【００３２】
次に、裏面洗浄工程では、コントローラ２９は自動二方弁２１を開放状態に設定し、自動三方弁２２を洗浄液供給ライン２８と連通する状態に切り換える。これにより、供給管路１３の先端からは、基板９の裏面に向かって洗浄液が吐出される。基板９は低速（たとえば１２００ｒｐｍ）で回転される。これにより、基板９の裏面が洗浄液によって回転洗浄され、基板９の裏面の汚染物が除去される。
【００３３】
さらに、乾燥工程では、再び基板９を高速回転（たとえば３０００ｒｐｍ）させることによって基板９をスピン乾燥させる。この時、同時に基板９の下方の空間Ｘ内に不活性ガスを充填する。
【００３４】
すなわち、乾燥工程の初期において、コントローラ２９は自動三方弁２２を洗浄液供給ライン２８側から不活性ガス供給ライン２５側に切り換える。これにより、供給管路１３の先端からは不活性ガスが吐出される。吐出された不活性ガスは基板９の下方の空間Ｘ内に充満し、空間Ｘ内が負圧になるのを防止する。このため、底板２の貫通孔７からは、外方の雰囲気が吸引されず、むしろ不活性ガスが空間Ｘから貫通孔７を通して外方へ流れ出る。このため基板９の裏面では、ミストなどに汚染された外気に触れることなく乾燥処理が進行する。
【００３５】
乾燥処理が終了すると、基板支持台１の回転が停止される。なお、不活性ガスの供給は基板支持台１の回転停止後しばらく継続される。
また、不活性ガス供給ライン２５および洗浄液供給ライン２８は、共に流量計２３，２６およびフィルタ２４，２７を有しているため、清浄な不活性ガスおよび洗浄液を適当な量で送り出すことができる。
【００３６】
このように、本実施例による回転式塗布装置は、乾燥工程において基板９の裏面側を不活性ガスで充満させた状態で回転処理を行うことにより、基板９の裏面側にミストなどの汚染源が侵入することを防止する。これにより、洗浄後の基板９の裏面を清浄な状態に保持することができる。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施例による回転式塗布装置の概略構成図である。また図５は、図４中のＡ−Ａ線断面図である。第２の実施例による回転式塗布装置は、第１の実施例による回転式塗布装置の構成に対し、不活性ガスの供給ラインと洗浄液の供給ラインとを各々個別に設けた構成が相違する。したがって、第１の実施例による回転式塗布装置と同一の構成部分には、同一の符号を付すことにより再度の説明を省略する。
【００３８】
図４において、スピンモータ１４の回転軸１０は、軸方向に貫通した軸通路１１を有している。軸通路１１の内部には二重供給管路３０が挿入されている。二重供給管路３０は、図５に示すように、隔壁により仕切られた第１の通路３１と第２の通路３２とを有している。
【００３９】
図４において、二重供給管路３０の先端側は底板２の軸通路２ｂの内部に回転軸受１２を介して保持されている。また、二重供給管路３０の下方端はマニホールド３５に接続されている。マニホールド３５は、その内部に不活性ガス接続路３６と洗浄液接続路３７とが個別に形成されている。そして、二重供給管路３０の第１の通路３１が不活性ガス接続路３６に接続され、第２の通路３２が洗浄液接続路３７に接続されている。
【００４０】
また、マニホールド３５の不活性ガス接続路３６には不活性ガス供給ライン２５が接続され、洗浄液接続路３７には洗浄液供給ライン２８が接続されている。不活性ガス供給ライン２５は、不活性ガス供給源（図示省略）に接続され、そのライン中に自動二方弁３８、流量計２３およびフィルタ２４を備えている。また、洗浄液供給ライン２８は、洗浄液供給源（図示省略）に接続され、そのライン中に自動二方弁３９、流量計２６およびフィルタ２７を備えている。コントローラ２９は自動二方弁３８，３９の開閉動作を制御する。
【００４１】
ここで再び図３を参照して、レジスト処理工程において、コントローラ２９は両方の自動二方弁３８，３９を閉鎖する。
次に、基板の裏面洗浄工程において、コントローラ２９は洗浄液供給ライン２８の自動二方弁３９を開放状態に設定し、不活性ガス供給ライン２５の自動二方弁３８を閉鎖状態に設定する。これにより、洗浄液が二重供給管路３０の第２の通路３２を通して基板９の裏面に吐出される。洗浄液は、基板９の回転に伴って基板９の裏面中央部分から外周側に向かって広げられ、基板９の裏面が洗浄される。
【００４２】
さらに、乾燥工程では、コントローラ２９は洗浄液供給ライン２８の自動二方弁３９を閉塞するとともに、不活性ガス供給ライン２５の自動二方弁３８を開放する。これにより、二重供給管路３０の第２の通路３２を通しての洗浄液の供給が遮断され、第１の通路３１を通して不活性ガスが供給される。不活性ガスは基板９の裏面側の空間Ｘ内に充満される。これにより、空間Ｘ内の負圧の発生が防止される。したがって、貫通孔７を通して外部からミストなどを含む空気が空間Ｘ内に侵入するのを防止することができる。
【００４３】
このように、洗浄液を供給する供給路と不活性ガスを供給する供給路とを個別に設けることにより、洗浄液と不活性ガスとを瞬時に切り換えて供給することができる。
【００４４】
なお、上記第２の実施例において、第１の通路３１および第２の通路３２は一本の二重供給管路３０に形成されている。このため、回転軸１０内の狭い軸通路１１内に効率良く挿入することができる。しかしながら、この第１および第２の通路３１，３２を各々別の管路を用いて回転軸１０の内部に挿入してもよい。
【００４５】
さらに、二重供給管路３０として２重管を用いることによって第１の管路３１と第２の管路３２とを形成してもよい。
また、上記実施例において、不活性ガスの代わりに清浄な空気を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
さらに、本発明による不活性ガスを供給する構成は、回転式洗浄装置や回転式現像装置等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による回転式塗布装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す基板保持台の平面図である。
【図３】回転塗布処理工程における基板回転数の時間的変化を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例による回転式塗布装置の概略構成図である。
【図５】図４中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】従来の回転式塗布装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１基板保持台
２底板
３基板支持部材
７貫通孔
８ノズルキャップ
９基板
１０回転軸
１１軸通路
１２回転軸受
１３供給管路
１４スピンモータ
１５マニホールド
１６接続路
１７基板押し上げピン
２１，３８，３９自動二方弁
２２自動三方弁
２５不活性ガス供給ライン
２８洗浄液供給ライン
３０二重供給管路
３１第１の通路
３２第２の通路

Claims

鉛直方向に延びる回転軸を有するモータと、
前記モータの前記回転軸の先端に取り付けられかつ貫通孔が形成された底板を有し、前記底板の上方に所定の空間を隔てて基板を水平に保持して回転する基板保持部材と、
基板の下面側の前記所定の空間内にガスを供給することによって前記基板の下面に負圧領域が生じることを防止するガス供給手段とを備え、
前記ガス供給手段は、前記基板の下面中心部にガスを吐出するための吐出口を有しかつ前記底板の上面中心部分に取り付けられたノズルキャップを備えたことを特徴とする回転式基板処理装置。
前記ガス供給手段は、
前記回転軸の内部を軸方向に伸びかつ先端が前記基板保持部材の前記底板および前記ノズルキャップの吐出口を通り前記所定の空間に連通された供給管路と、
前記供給管路の下端と外部に設けられたガス供給源とを接続し、前記ガス供給源から供給されるガスを前記供給管路に導くガス導入管路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の回転式基板処理装置。
前記供給管路の下端と外部に設けられた洗浄液供給源とを接続し、前記洗浄液供給源から供給される洗浄液を前記供給管路に導く洗浄液導入管路と、
前記供給管路と前記ガス導入管路とが連通された状態と、前記供給管路と前記洗浄液導入管路とが連通された状態とを切り換える切換手段とさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の回転式基板処理装置。
前記供給管路は互いに独立して延びる第１の通路と第２の通路とを有しており、
前記ガス導入管路は前記供給管路の前記第１の通路に接続されており、
前記供給管路の前記第２の通路と外部に設けられた洗浄液供給源とを接続し、前記洗浄液供給源から供給される洗浄液を前記供給管路の前記第２の通路に導く洗浄液導入管路をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の回転式基板処理装置。