JP4540457B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）等の基板に対して処理液を供給して塗布処理を行う回転塗布装置に関する。

従来、この種の装置として、基板を回転可能に保持するスピンチャックと、このスピンチャックの周囲を囲う飛散防止カップと、スピンチャックの上方から被膜形成用の処理液を供給するノズルと、飛散防止カップの内面全周にわたって洗浄液を供給する洗浄導管とを備えている回転塗布装置がある（例えば、特許文献１参照）。

このように構成されている回転塗布装置では、飛散防止カップの内面に付着した処理液が固化してパーティクルとなって基板へ悪影響を与える恐れがある。そのため定期的に洗浄導管から洗浄液を流し、飛散防止カップの内面に付着している処理液を洗浄するようになっている。この洗浄処理は、一般的に洗浄液による基板への悪影響を防止するために、基板への処理を停止した状態で行う。

実公平６−２８２２３号公報（第１図及び第２図）

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、処理液としてはフォトレジスト液の他に、ガラス膜を被着させるためのＳＯＧ（Spin On Glass）液、反射防止膜を被着させるためのＢＡＲＣ（Bottom Anti-Reflection Coating）液や、エキシマレーザ用の化学増幅系フォトレジスト液（例えば、ＡｒＦフォトレジスト液）などが挙げられるが、これらは一般的なフォトレジスト液に比較して乾燥固化しやすい傾向がある。そのため、これらを使用する回転塗布装置では、洗浄導管からの定期的な洗浄処理を行っても、飛散防止カップに付着した処理液の除去が不可能となったり、飛散防止カップが着脱不可能となったりする場合があり、このような場合には装置を停止させて飛散防止カップごと交換する事態が生じる。その結果として、回転塗布装置の稼働率が著しく低下するという問題がある。

なお、従来のように飛散防止カップの内周全面に洗浄液を供給すると、飛散防止カップが洗浄液の気化により冷えてしまい、基板の雰囲気温度が低下する。そのため、洗浄直後の基板に形成される膜厚は、面内均一性が低下するという別異の問題が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、処理ごとにカップ内の洗浄を行うことにより、乾燥固化が著しい処理液であっても確実に洗浄可能で、装置稼働率を低下させることがない回転塗布装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
回転塗布装置には、基板に処理液を供給するノズルの他に、例えば、基板の端縁に被着している余分な被膜を除去するための副ノズルが設けられているのが一般的である。この副ノズルは、飛散防止カップの側方から洗浄液を供給しつつ移動を開始し、基板の端縁に洗浄液が供給できる位置にまで移動してくる。詳細には、基板の外側よりやや中心側の位置であり、洗浄液が基板の側方に向かって飛散する姿勢で停止する。発明者等は、飛散防止カップの内面のうち、処理液の付着が著しく軽微で他の箇所に比較して正常な箇所があることに着目したところ、副ノズルから供給されている洗浄液により一部だけが洗浄されていることを知見した。このような知見に基づく本発明は、次のように構成されている。

すなわち、請求項１に記載の発明は、基板を水平姿勢で回転可能に支持する回転支持手段と、前記回転支持手段の周囲を囲う飛散防止カップと、前記回転支持手段の上方から基板に対して処理液を供給する主ノズルと、前記飛散防止カップ内へ洗浄液を供給する副ノズルと、前記副ノズルと前記飛散防止カップの相対位置を変える駆動機構と、基板の処理ごとに前記駆動機構を作動させる制御手段と、を備え、前記副ノズルは、基板の端縁に洗浄液を供給するエッジリンスノズルであり、前記制御手段は、主ノズル及び副ノズルによる基板の処理後から次の基板の処理開始前の期間において、前記駆動機構を作動させて回転方向における所定角度だけ相対位置を変えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、エッジリンスノズルである副ノズルから飛散防止カップへ洗浄液を供給して洗浄を行う。この処理は、大量の基板を含む処理ロットの合間に行うのではなく、基板を処理するごとに行う。洗浄されるのは、飛散防止カップの一部だけであるが、主ノズル及び副ノズルによる基板の処理後から次の基板の処理開始前の期間において相対位置を変えることにより、一部が少しずつ洗浄され、ある枚数の処理を終えた時点で飛散防止カップの全面を洗浄できる。したがって、処理液が飛散防止カップ内で完全に固化してしまう前に洗浄するので、付着した処理液を容易に除去できる。その結果、装置稼働率を低下させることがない。その上、飛散防止カップの全面を一度に洗浄するのではなく、一部を少しずつ洗浄してゆくので、洗浄液の気化に伴う雰囲気温度の著しい低下が抑制でき、膜厚の面内均一性を低下させることがない。

また、請求項２に記載の発明は、基板を水平姿勢で回転可能に支持する回転支持手段と、前記回転支持手段の周囲を囲う飛散防止カップと、前記回転支持手段の上方から基板に対して処理液を供給する主ノズルと、前記飛散防止カップ内へ洗浄液を供給する副ノズルと、前記副ノズルと前記飛散防止カップの相対位置を変える駆動機構と、基板の処理ごとに前記駆動機構を作動させる制御手段と、を備え、前記副ノズルは、基板の下面に洗浄液を供給するバックリンスノズルであり、前記制御手段は、主ノズル及び副ノズルによる基板の処理後から次の基板の処理開始前の期間において、前記駆動機構を作動させて回転方向における所定角度だけ相対位置を変えることを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、バックリンスノズルである副ノズルから飛散防止カップへ洗浄液を供給て洗浄を行う。この処理は、大量の基板を含む処理ロットの合間に行うのではなく、基板を処理するごとに行う。洗浄されるのは、飛散防止カップの一部だけであるが、主ノズル及び副ノズルによる基板の処理後から次の基板の処理開始前の期間において相対位置を変えることにより、一部が少しずつ洗浄され、ある枚数の処理を終えた時点で飛散防止カップの全面を洗浄できる。したがって、処理液が飛散防止カップ内で完全に固化してしまう前に洗浄するので、付着した処理液を容易に除去できる。その結果、装置稼働率を低下させることがない。その上、飛散防止カップの全面を一度に洗浄するのではなく、一部を少しずつ洗浄してゆくので、洗浄液の気化に伴う雰囲気温度の著しい低下が抑制でき、膜厚の面内均一性を低下させることがない。

（削除）

さらに、本発明において、駆動機構は、前記飛散防止カップを回転させることが好ましく（請求項７）、副ノズルを移動させることが好ましい（請求項８）。

なお、本明細書は、次のような回転塗布装置における飛散防止カップ洗浄方法に係る発明も開示している。

（１）飛散防止カップで囲われた回転支持手段に基板を支持し、回転支持手段の上方から主ノズルを介して基板に処理液を供給し、回転支持手段を回転させて基板に対して処理液による処理を行う回転塗布装置における飛散防止カップの洗浄方法において、
基板を処理するごとに、飛散防止カップ内の一部に副ノズルから洗浄液を供給しつつ、副ノズルと飛散防止カップの相対位置を変えることを特徴とする回転塗布装置における飛散防止カップの洗浄方法。

前記（１）に記載の発明によれば、大量の基板を含む処理ロットの合間に一度に飛散防止カップの全面を洗浄するのではなく、基板の処理ごとに飛散防止カップ内の一部だけに副ノズルから洗浄液を供給する。洗浄されるのは一部であるが、副ノズルと飛散防止カップの相対位置を変えるので、処理ごとに一部ずつが少しずつ洗浄され、ある枚数の処理を終えた時点で全面を洗浄できる。したがって、処理液が飛散防止カップ内で固化してしまう前に洗浄するので、付着した処理液を容易に除去できる。その結果、装置稼働率を低下させることがない。その上、飛散防止カップの全面を一度に洗浄するのではなく、一部を少しずつ洗浄してゆくので、洗浄液の気化に伴う雰囲気温度の著しい低下が抑制でき、膜厚の面内均一性を低下させることがない。

本発明に係る回転塗布装置によれば、処理ごとに相対位置を変えることによって、飛散防止カップの一部が少しずつ洗浄され、ある枚数の処理を終えた時点でその全面を洗浄できる。したがって、処理液が飛散防止カップ内で固化してしまう前に洗浄するので、付着した処理液を容易に除去でき、装置稼働率を低下させることがない。その上、飛散防止カップの全面を一度に洗浄するのではなく、一部を少しずつ洗浄してゆくので、洗浄液の気化に伴う雰囲気温度の著しい低下が抑制でき、膜厚の面内均一性を低下させることがない。

以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係る回転塗布装置の概略構成を示す縦断面図であり、図２は、回転塗布装置の要部を示した平面図である。

基板Ｗは、スピンチャック１に水平姿勢で支持される。本発明における回転支持手段に相当するスピンチャック１は、下部に回転軸３が連結されている。回転軸３は、回転モータ５の回転軸に連結されている。スピンチャック１の周囲は、飛散防止カップ７で囲われている。スピンチャック１は、飛散防止カップ７の内部に収容された処理位置（図中に実線で示す）と、飛散防止カップ７の上方に突出した受け渡し位置（図中に二点鎖線で示す）とにわたり昇降する。なお、スピンチャック１を固定とし、飛散防止カップ７を昇降させるように構成してもよい。

飛散防止カップ７は、上部に開口部９を備え、側面に下向き案内面１１を備えている。飛散防止カップ７は、回収バット１３の上部に摺動自在に載置されている。回収バット１３は、内周部１３ａと外周部１３ｂとを備えており、内周部１３ａは気体だけが排出され、外周部１３ｂは気体と液体とが排出される。

主ノズル１５は、スピンチャック１の上方にあたる処理位置（図中の二点鎖線）と、飛散防止カップ７の側方にあたる待機位置（図中の実線）との間にわたって移動可能に構成されている。この主ノズル１５は、例えば、基板Ｗの上面にガラス膜を形成するＳＯＧ液を供給する。

飛散防止カップ７の中央部であって、スピンチャック１の下部周囲には、整流板１７が配置されている。この整流板１７は、回収バット１３の内周部１３ａを覆うように取り付けられ、中央部にはバックリンスノズル１９が立設されている。このバックリンスノズル１９は、回転されている基板Ｗの上面に主ノズル１５からＳＯＧ液が供給されている際に、基板Ｗの下面にＳＯＧ液の飛沫が付着しないように洗浄液を供給する。あるいは、ＳＯＧ液を供給した後、下面に洗浄液を供給して、下面に回り込んだＳＯＧ液を除去する。また、整流板１７は、その外周傾斜面のうち一部に連結板１８を備えている。この連結板１８は、飛散防止カップ７の内面の一部位に固定されている。したがって、飛散防止カップ７と整流板１７とは連動するようになっている。

図１における開口部９の右側には、本発明における副ノズルに相当するエッジリンスノズル２１が配備されている。このエッジリンスノズル２１は、開口部９に近接した待機位置（図中の二点鎖線）と、基板Ｗの周縁から中心側へ僅かに入り込んだ処理位置（図中の実線）とにわたり、エッジリンスノズル移動機構２３で移動される。洗浄液は、基板Ｗの端縁側から飛散防止カップ７の内面に向かう方向に供給される。

上述した飛散防止カップ７の下部には、全周にわたって環状ギア２５が形成されている。この環状ギア２５には、主動ギア２７が螺合されている。主動ギア２７は、鉛直方向に回転軸が配置されたモータ２９に連結されている。なお、環状ギア２５と、主動ギア２７と、モータ２９とは、本発明における駆動機構に相当する。

上述したスピンチャック１の昇降と、回転モータ５の回転と、主ノズル１５の移動・供給と、バックリンスノズル１９からの供給と、エッジリンス移動機構２３と、モータ２９は、制御手段３１によって統括的に制御される。この制御手段３１は、図示しないメモリやＣＰＵを内蔵しており、予め記憶されているレシピに応じて各部を制御して処理を行うようになっている。この装置では、基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の処理を行うが、制御手段３１は、基板Ｗを処理するごとにモータ２９を駆動し、図２に示すように飛散防止カップ７を所定角度θだけ時計回りに回転させる。

上述したように構成された回転塗布装置について、図３のフローチャートを参照して動作について説明する。

ステップＳ１
制御手段３１は、スピンチャック１を受け渡し位置にまで上昇させ、処理対象の基板Ｗを受け取る。そして、スピンチャック１を下降させて飛散防止カップ７内に収容するとともに、レシピに応じた回転速度でスピンチャック１を回転させる。次に、主ノズル１５を基板Ｗの上方にあたる処理位置に移動させるとともに、ＳＯＧ液を供給する。供給が完了すると、回転モータ５の回転数を高速回転に切り換えて、余剰のＳＯＧ液を振り切る。この高速回転を一定時間維持してガラス膜を基板Ｗの上面に被着させる。なお、このときバックリンスノズル１９から洗浄液を供給して基板Ｗの下面を洗浄する。この塗布処理により、基板Ｗから振り切られたＳＯＧ液は、飛散防止カップ７の内面に付着したり、下向き案内面１１で下方に案内されたＳＯＧ液の飛沫が整流板１７に付着したりする。

ステップＳ２
ガラス膜が基板Ｗの上面に被着されると、主ノズル１５を待機位置に待避させる。

ステップＳ３
回転モータ５の回転を所定回転数で回転させた状態で、待機位置にあるエッジリンスノズル２１から洗浄液を供給する。すると、洗浄液は飛散防止カップ７の上部内壁に供給され、その部分付近に付着しているＳＯＧ液が洗浄される。一定時間後に、処理位置にエッジリンスノズル２１を移動させ、基板Ｗの端縁に被着されているガラス膜を溶解除去する。このとき基板Ｗの端縁から周囲に飛散した洗浄液は、飛散防止カップ７の内壁に飛散し、比較的広い範囲にわたって飛散防止カップ７の内壁に付着しているＳＯＧ液を溶解除去する。

ステップＳ４
モータ２９を駆動し、飛散防止カップ７を所定角度θだけ回転させる。これにより図２に点線で示すように、エッジリンスノズル２１からの洗浄液による洗浄箇所が移動することになる。なお、飛散防止カップ７とともに整流板１７も所定角度θだけ移動する。

ステップＳ５
エッジリンスノズル２１を待機位置に戻し、洗浄液の供給を停止する。そして、回転モータ５の回転を停止し、スピンチャック１を上昇させて処理した基板Ｗを搬出させる。

以上の一連の処理により一枚の基板Ｗに対する塗布処理が完了するが、基板Ｗの処理ごとにエッジリンスノズル２１に対する飛散防止カップ７及び整流板１７の位置を変えることによって、飛散防止カップ７及び整流板１７の一部が少しずつ洗浄され、ある枚数の基板Ｗに対する処理を終えた時点でその全面を洗浄できる。したがって、ＳＯＧ液が飛散防止カップ７及び整流板１７で固化してしまう前に洗浄するので、付着したＳＯＧ液を容易に除去でき、装置稼働率を低下させることがない。その上、飛散防止カップ７及び整流板１７の全面を一度に洗浄するのではなく、一部を少しずつ洗浄してゆくので、洗浄液の気化に伴う雰囲気温度の著しい低下が抑制でき、膜厚の面内均一性を低下させることがない。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図４は、実施例２に係る回転塗布装置の概略構成を示す縦断面図である。なお、上述した実施例１と同じ構成については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。

本実施例２では、飛散防止カップ７を位置固定とし、エッジリンスノズル２１Ａを飛散防止カップ７に対して回転移動させるようになっている。また、飛散防止カップ７と整流板１７Ａとは連結されていない。

エッジリンスノズル２１Ａは、ノズル本体３３と、このノズル本体３３を支持するアーム３５とを備えている。アーム３５は、エッジリンスノズル移動機構２３によって移動されるが、その移動は、飛散防止カップ７の開口部９に沿って所定角度だけ移動するように行われる。また、エッジリンスを行う際には、図４中に点線で示すように処理位置に移動される。

このように飛散防止カップ７を位置固定とし、エッジリンスノズル２１側を移動させるようにしても、上述した実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（削除）

（削除）

（１）上述した実施例１，２では、処理液としてＳＯＧ液を例示しているが、その他にフォトレジスト液、ＢＡＲＣ液、化学増幅型フォトレジスト液などを基板に塗布する装置であっても本発明を適用することができる。

（２）上述した実施例１では、飛散防止カップ７と整流板１７とを連動して移動させているが、整流板１７への処理液の付着が軽微である場合には、飛散防止カップ７だけを回転させる構成としてもよい。

実施例１に係る回転塗布装置の概略構成を示す縦断面図である。 回転塗布装置の要部を示した平面図である。 動作に係るフローチャートである。 実施例２に係る回転塗布装置の概略構成を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … スピンチャック（回転支持手段）
７ … 飛散防止カップ
１５ … 主ノズル
１７ … 整流板
１８ … 連結板
１９ … バックリンスノズル
２１ … エッジリンスノズル（副ノズル）
２５ … 環状ギア（駆動機構）
２７ … 主動ギア（駆動機構）
２９ … モータ（駆動機構）
３１ … 制御手段

Claims (4)

1. 基板を水平姿勢で回転可能に支持する回転支持手段と、
   前記回転支持手段の周囲を囲う飛散防止カップと、
   前記回転支持手段の上方から基板に対して処理液を供給する主ノズルと、
   前記飛散防止カップ内へ洗浄液を供給する副ノズルと、
   前記副ノズルと前記飛散防止カップの相対位置を変える駆動機構と、
   基板の処理ごとに前記駆動機構を作動させる制御手段と、
   を備え、
   前記副ノズルは、基板の端縁に洗浄液を供給するエッジリンスノズルであり、
   前記制御手段は、主ノズル及び副ノズルによる基板の処理後から次の基板の処理開始前の期間において、前記駆動機構を作動させて回転方向における所定角度だけ相対位置を変える
   ことを特徴とする回転塗布装置。
2. 基板を水平姿勢で回転可能に支持する回転支持手段と、
   前記回転支持手段の周囲を囲う飛散防止カップと、
   前記回転支持手段の上方から基板に対して処理液を供給する主ノズルと、
   前記飛散防止カップ内へ洗浄液を供給する副ノズルと、
   前記副ノズルと前記飛散防止カップの相対位置を変える駆動機構と、
   基板の処理ごとに前記駆動機構を作動させる制御手段と、
   を備え、
   前記副ノズルは、基板の下面に洗浄液を供給するバックリンスノズルであり、
   前記制御手段は、主ノズル及び副ノズルによる基板の処理後から次の基板の処理開始前の期間において、前記駆動機構を作動させて回転方向における所定角度だけ相対位置を変える
   ことを特徴とする回転塗布装置。
3. 請求項１または２に記載の回転塗布装置において、
   前記駆動機構は、前記飛散防止カップを回転させることを特徴とする回転塗布装置。
4. 請求項１または２に記載の回転塗布装置において、
   前記駆動機構は、前記副ノズルを移動させることを特徴とする回転塗布装置。

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