JP4985082B2 - 塗布膜形成装置、塗布膜形成装置の使用方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面に薬液を塗布した後、当該基板の裏面にノズルから洗浄液を供給する技術に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の基板にレジスト液や絶縁膜の前駆物質を含む薬液を塗布する液処理は、一般にウエハを高速回転させてこのウエハ表面に薬液を展伸させるスピンコーティングにより行われる。しかし、このような液処理では、薬液がウエハの周端部のベベル部及び裏面の周縁部まで回りこみ、ベベル部などに付着した薬液が乾燥してパーティクルとなり搬送アームを汚染する等の不具合を生じることがある。

このため図１３（ａ）に示すようにウエハＷの表面周縁部上方にエッジ洗浄ノズル１０１を位置させて、このノズル１０１から溶剤を吐出することにより、ウエハＷ表面周縁部及びベベル部に付着した例えばレジストを洗浄したり、また図１３（ｂ）に示すようにウエハＷの下方側に裏面洗浄ノズル１０２を設けてここからウエハＷの裏面周縁部に溶剤を吐出してウエハＷ裏面を洗浄したりすることが従来から行われている。ここで１００はレジスト膜である。

ところで半導体デバイスの製造工程においては、ウエハＷのデバイス形成領域をできるだけ周縁まで広げようとする傾向にあるが、図１３（ａ）のようにエッジ洗浄ノズル１０１を用いると、ウエハＷのベベル部から数ｍｍ内側に寄った領域のレジスト膜１００が除去されてしまうので、ベベル部近くまで即ちウエハの周端近くまでレジスト膜１００を残すことができなくなってしまう。また最近では露光時にウエハ上に水を存在させる液浸露光が検討されており、この手法を採用するにあたって、液浸露光時にレジスト膜１００を保護するための撥水性の保護膜を形成する場合がある。この保護膜の形成も薬液処理で行うことから不要な部位の保護膜を除去する必要があるが、保護膜はウエハの周端まで形成しなければならないことから、エッジ洗浄ノズル１０１を使用しにくい状況にある。更にまたコスト面などの事情からエッジ洗浄ノズル１０１の設置を避けたいという要請もある。

一方図１３（ｂ）に示す裏面洗浄ノズル１０２を用いた場合には、裏面側から供給した洗浄液をウエハＷ上面側のベベル部まで回りこませて確実に洗浄することが困難であるという問題がある。例えば、ウエハＷの下方側にはウエハＷの裏面の周縁部に沿って内カップが設けられており、スピンコーティングの際に飛散した塗布液のミストを排気路へ案内するようになっているため、裏面洗浄ノズル１０２はこのうちカップの内側に位置させなければならない。このため裏面洗浄ノズル１０２からの溶剤の供給位置がベベル部よりもかなり内側によってしまい、溶剤をベベル部まで行き渡らせることが難しくなる。

またレジスト膜１００の塗布に際しレジスト膜１００の密着性を高めるため予めウエハＷに疎水化処理を施すことが行われるが、この処理に使用したガスの一部が裏面側に回り込んでウエハＷ裏面の周縁部を疎水化してしまうことがある。このような状態のウエハＷに、既述のようにベベル部よりもかなり内側に設けられた裏面洗浄ノズル１０２を使って洗浄液を供給しても、疎水化処理された領域にて洗浄液が撥ね返されてしまい、ベベル部の洗浄が更に困難となる問題も確認されている。

これら図１３（ａ）、図１３（ｂ）を用いて説明した問題を解消する手法として、例えば既述の内カップに孔を空けて洗浄液の供給ノズルとし、ウエハＷ裏面側のベベル部近傍の位置から洗浄液を供給する手法も考えられる。しかしながら、この内カップは例えば内面に付着したレジスト液を洗浄する等のメンテナンスのため、例えば週一回、定期的に塗布膜形成装置から取り外さなければならない。このような内カップに洗浄液の供給ノズルを設けると、例えば洗浄液配管の取り外しや接続作業が必要となり、メンテナンス作業の煩雑化につながり好ましくない。

ここで特許文献１や特許文献２にはスピンチャック上のウエハＷに裏面側より洗浄液を供給して、ウエハＷ表面に塗布された塗布膜の周縁部を除去する技術が記載されている。しかしながら特許文献１に記載されている技術には、ウエハＷ裏面側に設けられた内カップがベベル部洗浄時の障害になるといった問題については全く触れられておらず、この問題を解決する手段についての示唆もない。また、特許文献２に記載されている技術においては、後述する実施の形態に係る塗布膜形成装置とは内カップに相当する部材の形状が異なっており、内カップ取り外し時のメンテナンス性低下を解消する技術として採用することはできない。
特開平８−２６４４１２号公報：第００３１段落、図２ 特開２００３−４５７８８号公報：第００３１段落、図７

本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は基板周端部の洗浄能力が高く、且つメンテナンスの容易な塗布膜形成装置、塗布膜形成装置の使用方法及び当該方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る塗布膜形成装置は、基板をスピンチャックに保持し、薬液を基板表面に供給して塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
前記スピンチャックを囲むように着脱自在に設けられた外カップと、
前記スピンチャックに保持された基板の下方領域を囲むように着脱自在に設けられた内カップと、
前記基板の周端部を洗浄するための洗浄液を供給口から基板の裏面周縁部に向かって、当該裏面周縁部よりも中央部側から斜め上方に向けて供給する洗浄ノズルと、
前記内カップの上部における内周面から外周面に亘って切り欠かれ、前記供給孔が内カップの外周面側に位置するように前記洗浄ノズルが嵌合するノズル装着用の切り欠き部と、
前記洗浄ノズルに接続された洗浄液供給管と、を備え、
前記洗浄ノズルは、前記洗浄液供給管が接続された状態で前記切り欠き部に着脱できるように構成されていることを特徴とする。

ここで前記洗浄ノズルは、前記切り欠き部に装着されたときに内カップの一部を構成するように、内カップの外面の形状に対応した形状に形成されていることが好ましく、前記内カップの上縁に、斜め上方外側に向かって延びだすミスト流入防止用の突片を内カップの周方向に沿って形成する場合には、前記洗浄ノズルの一部は、前記突片の一部として機能させるようにするとよい。また、前記内カップの上部の縦断面形状を山型に形成されると共にその山型部分の頂部から前記突片が延び出すように構成する場合には、前記洗浄ノズルは、前記山型部分の外側の傾斜面の一部と前記突片の一部として夫々機能する上向き傾斜面部と下向き傾斜面部とを備え、これら傾斜面部の間から洗浄液が吐出するように構成するとよい。

また前記洗浄ノズルを、前記切り欠き部に装着した状態の装着位置と、当該切り欠き部より取り外して前記内カップの内周縁よりも内側に退避させた退避位置と、の間で移動させるための移動機構を更に備えてもよい。更には、前記移動機構は、前記洗浄ノズルを回転動作及びスライド動作のうちの少なくとも一方により退避させるように構成されていることが好ましい。

次に他の発明に係る塗布膜形成装置の使用方法は、スピンチャックを囲むように着脱自在に設けられた外カップと、前記スピンチャックに保持された基板の下方領域を囲むように着脱自在に設けられた内カップと、を備えた塗布膜形成装置を使用する方法において、
前記基板の裏面周縁部に向かって、当該裏面周縁部よりも中央部側から斜め上方に向けて洗浄液を供給孔から供給するために、洗浄液供給管が接続された洗浄ノズルを、前記内カップの上部における内周面から外周面に亘って切り欠かれ、前記供給孔が内カップの外周面側に位置するように設けられたノズル装着用の切り欠き部に嵌合して装着する工程と、
基板をスピンチャックに保持し、薬液を基板上に供給して塗布膜を形成する工程と、
前記スピンチャックを回転させながら前記洗浄ノズルから洗浄液を基板の裏面周縁部に供給することにより前記基板の周端部を洗浄する工程と、
前記洗浄ノズルを洗浄液供給管が接続されたまま内カップから取り外す工程と、
次いで前記内カップを取り外す工程と、を含むことを特徴とする。

ここで前記洗浄ノズルは、前記切り欠き部に装着されたときに内カップの一部を構成するように、内カップの外面の形状に対応した形状に形成されていることを特徴とする。また前記内カップの上縁に、斜め上方外側に向かって延びだすミスト流入防止用の突片を内カップの周方向に沿って形成する場合には、前記洗浄ノズルの一部は、前記突片の一部として機能するようにするとよい。この他、前記内カップの上部の縦断面形状が山型に形成すると共にその山型部分の頂部から前記突片が延び出すように構成する場合には、前記洗浄ノズルは、前記山型部分の外側の傾斜面の一部と前記突片の一部として夫々機能する上向き傾斜面部と下向き傾斜面部とを備え、これら傾斜面部の間から洗浄液が吐出するように構成することが好ましい。更には、洗浄ノズルを洗浄液供給管が接続されたまま内カップから取り外す工程は、前記洗浄ノズルを、前記内カップの切り欠き部に装着した位置から内カップの内周縁よりも内側位置まで、移動機構による回転動作及びスライド動作の少なくとも一方により退避させる工程であるとよい。

次いで本発明に係る記憶媒体は、外カップの中に設けられたスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板の下方領域を囲むように設けられた内カップとを備えた塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布膜形成装置の使用方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

本発明に係る塗布膜形成装置によれば、スピンチャックに保持された基板の下方領域を囲むように設けられた内カップに切り欠き部を備え、この切り欠き部に嵌合させて洗浄ノズルを着脱することができるので、基板周端部の近傍位置より洗浄液を供給することが可能になる。この結果、基板裏面の中央側のみから洗浄液を供給する従来の手法に比べて基板の周端部の洗浄能力が向上し、搬送アーム汚染等の不具合発生をより確実に抑制することができる。
またこの洗浄ノズルは内カップから取り外すことができるので、内カップ洗浄等のメンテナンス時には、この洗浄ノズルを予め取り外しておくことにより内カップ等の着脱が容易となる。

本発明に係る塗布膜形成装置をウエハＷに対して塗布液（薬液）であるレジスト液をスピンコーティングにより塗布する塗布ユニットに適用した実施の形態について図１、図２を参照しながら説明する。図１は塗布膜形成装置１の縦断面図であり、図２は当該塗布膜形成装置１に設けられた内カップ３４の外観構成を示す斜視図である。

図１に示すように塗布膜形成装置１は、処理対象のウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平に保持するスピンチャック１１と、ウエハＷ表面にレジスト液を供給する供給ノズル１４と、ウエハＷ表面から飛散したレジスト液のミスト等の飛散を抑えるためのカップ体３とを備えている。これらの機器は、例えば清浄空気のダウンフローが形成された図示しない筐体内に収められている。

スピンチャック１１は、軸部１２を介して駆動機構（スピンチャックモータ）１３に接続されており、ウエハＷを保持した状態で上面から見て例えば時計回りに回転自在且つ昇降自在に構成されている。ウエハＷは外部の搬送アームにより塗布膜形成装置１に搬送され、スピンチャック１１の側方に設けられた図示しない昇降ピンとの協同作用によってスピンチャック１１上へ受け渡すことができるようになっている。

供給ノズル１４は、ウエハＷの表面の例えば中央部と対向し、図示しない供給ユニットから送液されてきたレジスト液をウエハＷ表面に供給する役割を果たす。供給ノズル１４は、レジスト液の供給を行わない期間中はウエハＷの上方位置より退避して、搬送アーム等によるウエハＷの搬入出動作と干渉しないように構成されている。

カップ体３は、スピンコーティング等の際にウエハＷを回転させることによってウエハＷより飛散したミストが飛び散るのを抑え、塗布膜形成装置１外にミストやドレインを排出する役割を果たす。カップ体３は、ドーナツ型の二重円筒構造を備えた外カップ３１と、この外カップ３１の内側の円筒上に設置される内カップ３４とから構成されている。図１に示すように、外カップ３１はスピンチャック１１を囲むように設けられており、その側周面上端側は内側に傾斜し、この傾斜部の先端にはカップ体３内へ取り込まれる気流の流れ方向を整えるための規制部材３１ｂが設けられている。一方、外カップ３１の底部側には凹部状の液受け部３１ａが形成されており、その底面にはレジスト液のドレインを排出するためのドレインポート３２と、カップ体３内を通流した気流を排気するための例えば２つの排気ポート３３とが設けられている。これらのポート３２、３３は各々ドレイン管１５、排気管１６に接続され、レジスト液のドレインや、ミストを含む気流が塗布膜形成装置１から排出されるようになっている。ここで排気ポート３３は、外カップ３１内の上方に延伸されており、外カップ３１から排気管１６へのドレインの溢流を防ぐための溢流防止壁３３ａを構成している。

また図１、図２に示すように、スピンチャック１１の下方側にはスピンチャック１１の軸部１２を取り囲んで円形板１８を設けてあり、この円形板１８の周囲にはリング状に内カップ３４が配置されている。内カップ３４の上部は断面形状が山型に形成されていて、前記山型部分の頂部、即ち内カップ３４の上縁からは、斜め上方外側に向かって突片３６が延び出している。この突片３６は、スピンチャック１１上に保持されたウエハＷの裏面をカップ体３内部の空間から遮って、カップ体３を流れるミストのウエハＷ裏面側への流入を抑える役割を果たす。ここでスピンチャック１１上にウエハＷが保持された状態において、内カップ３４はウエハＷの下方領域を囲むように設けられ、ウエハＷの裏面と突片３６の先端部との距離は、例えば１．０〜１．５ｍｍとなるように構成されている。また山型に形成された突片３６の上面には、図２に示すように内カップ３４の直径方向に相対向する２箇所に切り欠き部３７が設けられており、この切り欠き部３７内に後述する洗浄ノズル２１を装着することができるようになっている。

この内カップ３４の外端面には、図１に示すように外カップ３１の液受け部３１ａに進入するように下方に伸びる端板３５が設けられており、ウエハＷから飛散したレジスト液の一部はドレインとして内カップ３４及び端板３５の表面を伝って液受け部３１ａに案内されるようになっている。なお円形板１８は、ドーナツ型のカップ体３の内側に嵌挿可能な例えば円筒形状の支持部材１８ａにより支持されており、この支持部材１８ａの内部には既述のスピンチャック１１を支える軸部１２やスピンチャックモータ１３等が格納されている。

またドレイン管１５や排気管１６は既述の筐体を構成する底板１７上に固定されており、各ポート３２、３３は対応する配管１５、１６に嵌入可能な形状となっている。洗浄作業等、カップ体３のメンテナンス時には、これらドレインポート３２や排気ポート３３を配管１５、１６から取り外すことでカップ体３全体をスピンチャック１１よりも上方に持ち上げて、塗布膜形成装置１内から取り出すことができる。即ち、外カップ３１と内カップ３４とは、塗布膜形成装置１に対して着脱自在に構成されている。

更に本実施の形態に係る塗布膜形成装置１は、ウエハＷの周端部であるベベル部に付着しているレジスト液を除去して搬送アーム等の汚染を防止するためのベベル洗浄機構２を備えている。ベベル洗浄機構２は、図２に示すように、ウエハＷの裏面周縁部に、例えば溶剤からなる洗浄液を供給する洗浄ノズル２１と、この洗浄ノズル２１を移動させるアーム部２２と、アーム部２２を支えると共にこのアーム部２２の走行路をなす基台２３とから構成され、アーム部２２と基台２３とは連結部材２４によって連結されている。基台２３は、細長いブロック状に構成され、その上面には、アーム部２２の走行路をなすレール２３ａが形成されている。レール２３ａの長手方向両側面には、図４（ａ）に示すように細長いスリット２３ｂが形成されておりこのスリット２３ｂ内を連結部材２４の連結軸２４ａが走行するスライド動作をできるようになっている。

アーム部２２は既述の基台２３と同様に細長いブロック状に構成され、その内部には空洞が形成されていると共に、当該空洞の下面側が開放されていてレール２３ａ全体をその空洞内に収納することができる。このアーム部２２の先端部上面には洗浄ノズル２１が固定されている一方で、基端部は連結部材２４を介して基台２３と連結されている。連結部材２４はＵ字型の押さえ部材２４ｂと連結軸２４ａとから構成されており、図４（ａ）に示すように連結軸２４ａをスリット２３ｂに貫通させ、基台２３の上面を覆うように配置した押さえ部材２４ｂの両側面に、連結軸２４ａの両端部を固定してある。

この押さえ部材２４ｂの内側にアーム部２２の基端部を固定し、連結軸２４ａをスリット２３ｂに沿って左右に移動可能、且つ連結軸２４ａを回転可能とすることにより、アーム部２２は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように左右方向に移動自在であって、連結軸２４ａを回転軸として先端側を上下に回動自在な移動機構として構成される。

次に、図３に基づいて洗浄ノズル２１の構成を説明する。図３（ａ）は洗浄ノズル２１の側面図であり、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は内カップ３４の切り欠き部３７に洗浄ノズル２１を装着した状態における斜視図である。以下、ベベル洗浄機構２の説明においては内カップ３４から見て外側の方向を手前側として説明する。

洗浄ノズル２１は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように上面に山形の傾斜面部４２、４５を備えた小型のブロックであって、後方傾斜面部４５が前方まで延び出すことによりノズル突片４１が形成されている。そして図３（ｃ）に示すように内カップ３４の切り欠き部３７に嵌合させて、既述の洗浄液供給管５２が接続された状態で装着できるようになっている。洗浄ノズル２１は、装着された状態において内カップ３４の一部を構成するように、内カップ３４の形状に対応した形状に形成されており、ノズル突片４１は内カップ３４の突片３６の一部として機能する。

ここで図３（ａ）に示した山型の手前側の傾斜面を上向き斜面部４２、ノズル突片４１の下方側の傾斜面を下向き斜面部４３と呼ぶと、これら上向き斜面部４２、下向き斜面部４３は夫々内カップ３４の外側の傾斜面及び内カップ３４の突片３６の一部として機能する。そして、これらの傾斜面部４２、４３の間である上向き斜面部４２の中央部には、図３（ｂ）に示すように供給孔４４が設けられており、正面から見て左上方、即ちスピンチャック１１の回転方向に向けて洗浄液を噴射することができる。なお、例えば噴射された洗浄液の軌道とノズル突片４１とが干渉する場合には、干渉する位置にあるノズル突片４１に切り欠きを設けてもよい。

洗浄ノズル２１の供給孔４４は、図１に示すように洗浄液供給管５２を介して洗浄液タンク５１と接続されており、洗浄液は、例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給することによって洗浄液タンク５１から押し出され、洗浄液供給管５２上に介設された流量コントローラ５３にて流量調整されて供給孔４４へと供給されるようになっている。なおアーム部２２が移動、回動する円形板１８の上面側においては、洗浄液供給管５２は例えば可撓性のチューブ等により構成され、アーム部２２の動作の障害とならないように十分な余裕を持たせてある。また図示の便宜上、図２以降においては洗浄液供給管５２の記載を適宜省略してある。

以上の構成を備えたベベル洗浄機構２は図２に示すように、円形板１８上面の両端部に例えば２台設けられ、円形板１８の中心を通る直線に沿って洗浄ノズル２１を外側へ向けた状態で夫々配設されている。そして、アーム部２２を手前側に伸ばすことにより内カップ３４の切り欠き部３７に洗浄ノズル２１を装着し、スピンチャック１１に保持されたウエハＷのベベル部近傍に洗浄ノズル２１を位置させることができる（以下、この位置を装着位置という）。一方、アーム部２２を後方位置まで退行させると、カップ体３の着脱に際して内カップ３４と干渉しない、内カップ３４の内周縁よりも内側の位置まで洗浄ノズル２１を退避させることができる（以下、この位置を退避位置という）。なお、図１に示した縦断面図では、説明の便宜上ベベル洗浄機構２の設けられた位置と、ベベル洗浄機構２から外れた位置との双方の縦断面を示してあるため、右側のベベル洗浄機構２の記載を省略してある。更に図１においては装着位置、退避位置に夫々位置する洗浄ノズル２１を図示する便宜上、洗浄ノズル２１に接続された洗浄液供給管５２の一部を省略して示してある。

また図１に示すように、塗布膜形成装置１のスピンチャックモータ１３やベベル洗浄機構２、洗浄液の流量コントローラ５３、また図示しないレジスト液の供給ユニット等は制御部６と接続されている。制御部６は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、塗布膜形成装置１に備わる機器の各種作用に関するプログラムとを含むコンピュータからなる。このプログラムには予め決められたスケジュールに基づいて、レジスト液の供給タイミングや供給量、スピンチャック１１の回転速度や回転時間、洗浄液の供給タイミングや供給量等に係る制御についてのステップ（命令）群等が組まれている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

以上に説明した構成に基づいて本実施の形態に係る塗布膜形成装置１の作用について説明すると、外部の図示しない搬送アームによってスピンチャック１１の上方位置まで搬送されたウエハＷは、既述の昇降ピンとの協同作用によってスピンチャック１１に受け渡される。そして、図５（ａ）の模式図に示すように、スピンチャック１１上に保持されたウエハＷの中央部上方位置まで供給ノズル１４を移動させた後レジスト液を供給する。

次いで、ウエハＷ表面にレジスト液を供給しながらウエハＷを回転させることにより、図５（ａ）に示すようにレジスト液をウエハＷの径方向に広げるスピンコーティングを行う。そして、レジスト液の供給を停止した後、更にウエハＷを回転させて、コーティングしたレジスト液の振り切り乾燥を行う。以上の動作により、図５（ｂ）の拡大図に示すようにウエハＷ表面に塗布膜であるレジスト膜１００が形成される。このとき、スピンコーティングにより形成したレジスト膜１００では、背景技術にて述べたようにレジスト液が回り込み、上記拡大図に示すようにウエハＷのベベル部及び裏面の周縁部にまでレジスト膜１００が形成される。

そこで、図６（ａ）の模式図に示すように、ウエハＷを例えば７００ｒｐｍ程度の回転数で例えば数秒間回転させながら、ベベル部の下方側近傍位置にある洗浄ノズル２１から洗浄液を供給することにより当該ベベル部のレジスト膜１００を除去する。このとき、洗浄液は図３（ｂ）に示すように、ウエハＷの回転方向と同じ方向へ向けて斜め上方へ噴射される。洗浄液をウエハＷの回転方向と同じ向きに供給するのは、洗浄液がウエハＷに衝突した衝撃で飛び散ってしまうのを抑えるためである。また洗浄液は、例えばウエハＷの外周端より４ｍｍ内側位置を狙って供給され、ウエハＷ外周端部に設けられた切り欠き部であるノッチ（切り欠き部の奥行きが２ｍｍ程度）における洗浄液の飛び散りを回避している。

こうして図６（ｂ）に示すように洗浄液をウエハＷの下方側から供給すると、供給された洗浄液がウエハＷベベル部の裏面から側面及び上面にかけての領域に広がり、当該領域のレジスト膜１００が除去される。この結果、図６（ｃ）に示すように、ベベル部を除くウエハＷの近傍にまで広がったレジスト膜１００を得られることが実験的に確認されている。

ここで、洗浄液を裏面側から供給しているにもかかわらずベベル部の側面から上面にかけての領域のレジスト膜１００を除去できる理由を考察する。洗浄ノズル２１から供給された洗浄液は、噴射圧とウエハＷの回転に伴う遠心力との作用によりウエハＷのベベル部裏面側の領域を広がる。このとき洗浄液はその領域のレジスト膜１００を溶かし、ウエハＷ表面には洗浄液とレジスト液の混合溶液が形成される。洗浄ノズル２１からは連続して洗浄液が供給されるので、供給された洗浄液はこの溶液内を拡散し、溶液との接触界面にあるレジスト膜１００を溶かしていく。この結果、洗浄液はベベル部の裏面側から側面、上面側へと回り込んで、その領域のレジスト膜１００を除去していく。一方、既述のようにウエハＷには回転による遠心力が働いているため、遠心力によってウエハＷ表面から溶液が飛散してしまうと、洗浄液はそれ以上レジスト膜を除去することができなくなってしまう。以上のように、溶液との接触界面にて洗浄液がレジスト膜１００を溶かしていく作用と、遠心力によってこの溶液がウエハＷ表面から飛散する作用との相反する作用がバランスして、図６（ｃ）に示すようにベベル部の余分な領域が除去されたレジスト膜１００を得ることができるものと考えられる。

更にこの後、ウエハＷを例えば２０００ｒｐｍの回転数で例えば５秒間回転させることで洗浄液の振り切り乾燥を行って液処理を完了する。レジスト液の塗布されたウエハＷは、搬入時とは逆の順序で搬送アームに受け渡され塗布膜形成装置１から搬出される。

以上に述べた動作においては図７に示すように、ウエハＷの振り切り回転により生じたレジスト液や洗浄液のミストをカップ体３外に排出するため、外カップ３１と内カップ３４との間の空間には下方側へと向かう気流が形成されている。このようなミストを含む気流は、ウエハＷの回転動作等によってその一部が巻き込まれてウエハＷ裏面へ向かおうとする。これに対して本実施の形態においては、内カップ３４上部が山型となっており、ウエハＷと内カップ３４との間の隙間が狭いため、巻き込まれた気流がウエハＷの裏面側まで進入しにくい。また山型部分の頂部には斜め上方外側に向かって突片３６が延び出しているため、巻き込まれた気流はこの突片３６にて外側へと流れ方向を変えられる。この結果、ミストを含んだ気流はこれら山型部分やノズル突片４１にて流路を阻害され、図７中に破線で示した矢印のようにウエハＷ裏面側へと進入することは困難になり、ウエハＷ裏面へのレジスト液等のミストの付着が大幅に抑制される。

さらに本実施の形態においては、図３（ｃ）、図７に示すように内カップ３４の切り欠き部３７に嵌合した洗浄ノズル２１が既述の山型部分や突片３６の一部を構成しているので、内カップ３４上部の他の領域と同様にミストを含んだ気流のウエハＷ裏面側への進入が抑えられる。

次に、カップ体３のメンテナンス時におけるベベル洗浄機構２の作用について説明する。塗布膜形成装置１にてウエハＷの液処理を行っていない期間中、例えば当該塗布膜形成装置１を搭載した塗布、現像装置が停止している期間中は、図８に示すように例えば洗浄等のメンテナンスのために塗布膜形成装置１からカップ体３を取り出すことができる。このとき図４（ａ）に示すように、オペレータはベベル洗浄機構２のアーム部２２を上方に回動させて洗浄ノズル２１を装着位置から持ち上げ、次いで図４（ａ）中の破線で示すようにそのままの状態で後方へと退行させる。その後、図４（ｂ）に示すようにアーム部２２を下方へと回動させ、同図中に破線で示す退避位置にて洗浄ノズル２１を待機させる。

退避位置においては、図８に示すようにベベル洗浄機構２の洗浄ノズル２１やアーム部２２が内カップ３４の内周縁よりも内側に退避して、互いに干渉しない状態となっているので、左右２つのベベル洗浄機構２についての洗浄ノズル２１の退避完了後、洗浄液供給管５２の取り外し等の煩雑な作業を行うことなく自由にカップ体３を取り外すことができる。そしてカップ体３のメンテナンスが終了して再びカップ体３を塗布膜形成装置１に取り付けた後には、２つのベベル洗浄機構２を既述の退避動作とは反対の順序で作動させて内カップ３４に洗浄ノズル２１を装着する。なお図２においては、説明の便宜上左側のベベル洗浄機構２は装着位置、右側のベベル洗浄機構２は退避位置に夫々の洗浄ノズル２１を移動させた状態で示してあるが、実際にはこれらのベベル洗浄機構２はカップ体３の使用中は装着位置、メンテナンス時には退避位置に同じタイミングで移動させる。

以上に説明した本実施の形態に係る塗布膜形成装置１によれば以下の効果がある。スピンチャック１１に保持されたウエハＷの下方領域を囲むように設けられた内カップ３４に切り欠き部３７を備え、この切り欠き部３７に嵌合させて洗浄ノズル２１を着脱することができるので、ベベル部の近傍位置より洗浄液を供給することが可能になる。この結果、ウエハＷ裏面の中央側のみから洗浄液を供給する従来の手法に比べてベベル部の洗浄能力が向上し、搬送アーム汚染等の不具合発生をより確実に抑制することができる。なお、実施の形態に係る洗浄ノズル２１を使用したベベル部の洗浄と並行して、または当該洗浄と前後して、内カップ３４よりも内側の位置に設けた従来の裏面洗浄ノズル１０２によりウエハＷの裏面洗浄を行ってもよいことは勿論である。

また内カップ３４の上部が断面形状が山型に形成されていて、前記山型部分の頂部からは、斜め上方外側に向かって突片３６が延び出していることにより、レジスト液等のミストを含む気流のウエハＷ裏面側への進入が抑えられる。更にまた、洗浄ノズル２１を装着した状態においては上向き斜面部４２、下向き斜面部４３は夫々内カップ３４の外側の傾斜面及び内カップ３４の突片３６の一部として機能するので、洗浄ノズル２１を装着した部位においてもミストを含む気流の進入を阻止する効果が失われない。この結果、これらの作用においてもウエハＷ裏面へのレジスト液等の付着を抑え、搬送アーム汚染等の発生を抑制することができる。なお、洗浄ノズル２１のサイズは内カップ３４の上縁の長さと比較して十分に小さいので、ノズル突片４１を備えない構成の洗浄ノズル２１を採用する場合であっても、ウエハＷ裏面へのミストを含む気流の進入は相当程度抑える効果は得ることができる。しかしながら、可能な限り洗浄ノズル２１にはノズル突片４１を設けることが好ましい。

また洗浄ノズル２１は内カップ３４から取り外すことができるので、カップ体３洗浄等のメンテナンス時には、この洗浄ノズル２１を予め取り外しておくことにより内カップ３４を含むカップ体３の着脱が容易となる。特に本実施の形態に係るベベル洗浄機構２は洗浄ノズル２１を装着位置と退避位置との間で移動させる移動機構を備えているので、オペレータが洗浄ノズル２１の装着や取り外しを行う必要がなく装置の取り扱いは更に容易となる。

ここで図１〜図７に示した実施の形態においては、装着位置と退避位置との間で洗浄ノズル２１をスライド動作させる移動機構を備えたベベル洗浄機構２について例示したが、移動手段の構成や、退避位置は上述の実施の形態に中に示したものに限定されない。例えば図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、切り欠き部３７に洗浄ノズル２１を装着した状態のアーム部２２を後方へ跳ね上げた後、側方へ横倒しにする回転動作を行うことにより図９（ｃ）に示す退避位置まで洗浄ノズル２１を移動させるようにベベル洗浄機構２移動手段を構成しいてもよい。また図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように洗浄ノズル２１を装着した状態のアーム部２２全体を平行に上昇させ、然る後アーム部２２の基端部を中心にアーム部２２を横方向へと回動させてから、アーム部２２全体を平行に下降させることにより図１０（ｃ）に示す退避位置まで洗浄ノズル２１を移動させるようにベベル洗浄機構２の移動手段を構成してもよい。なお、当該ベベル洗浄機構２に駆動機構を設け、オペレータからの指示を受けて装着位置と退避位置との間で自動的に移動させるように構成してもよい。また上述の実施の形態では、周端部にベベル部（傾斜）の形成されたウエハＷを例に説明をしたが、周端部にこのような傾斜部を有さないウエハＷの洗浄に上述の洗浄機構を適用してもよいことは勿論である。

次に塗布、現像装置に上述した塗布膜形成装置１を適用した一例について簡単に説明する。図１１は塗布、現像装置に露光装置が接続されたシステムの平面図であり、図１２は同システムの斜視図である。図中Ｓ１はキャリアブロックであり、ウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリアＣ１を搬入出するための載置部１２１を備えたキャリアステーション１２０と、このキャリアステーション１２０から見て前方の壁面に設けられる開閉部１２２と、開閉部１２２を介してキャリアＣ１からウエハＷを取り出すためのトランスファーアームＣとが設けられている。

キャリアブロックＳ１の奥側には筐体１２４にて周囲を囲まれる処理ブロックＳ２が接続されており、処理ブロックＳ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３及び液処理ユニットＰ４、Ｐ５と、搬送アームＡ１、Ａ２とが交互に設けられている。搬送アームＡ１、Ａ２はこれら各ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う役割を果たす。搬送アームＡ１、Ａ２は、キャリアブロックＳ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３の一面側と、右側の液処理ユニットＰ４、Ｐ５側の一面側と、左側の一面側をなす背面部とで構成される区画壁により囲まれる空間１２３内に置かれている。

棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、液処理ユニットＰ４、Ｐ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段積層した構成とされている。積層された各種ユニットにはウエハＷを加熱(ベーク)する複数の加熱ユニット(ＰＡＢ)や、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

また液処理ユニットＰ４、Ｐ５は、レジスト液や現像液等の薬液収納部の上に下部反射防止膜塗布ユニット１３３、レジスト塗布ユニット１３４、ウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像ユニット１３１等を複数段、例えば５段に積層して構成されている。ここで、これらの下部反射防止膜塗布ユニット１３３、レジスト塗布ユニット１３４、現像ユニット１３１はウエハＷのベベル部に塗布された塗布膜を除去する構造に関し、既述の実施の形態に示した塗布膜形成装置１とほぼ同様に構成されている。

インターフェイスブロックＳ３は、処理ブロックＳ２と露光装置Ｓ４との間に前後に設けられる第１の搬送室３Ａ及び第２の搬送室３Ｂにより構成されており、夫々に昇降自在、鉛直軸回りに回転自在かつ進退自在なウエハ搬送機構１３１Ａ、１３１Ｂを備えている。

第１の搬送室３Ａには、棚ユニットＰ６及びバッファカセットＣＯが設けられている。棚ユニットＰ６にはウエハ搬送機構１３１Ａとウエハ搬送機構１３１Ｂとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡しステージ（ＴＲＳ）、露光処理を行ったウエハＷを加熱処理する加熱ユニット（ＰＥＢ）及び冷却プレートを有する高精度温調ユニット等が上下に積層された構成となっている。

続いて、この塗布、現像装置におけるウエハＷの流れについて説明する。先ず外部からウエハＷの収納されたキャリアＣ１がキャリアブロックＳ１に搬入されると、ウエハＷは、トランスファーアームＣ→棚ユニットＰ１の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→搬送アームＡ１→下部反射防止膜形成ユニット（ＢＡＲＣ）１３３→搬送アームＡ１（Ａ２）→加熱ユニット→搬送アームＡ１（Ａ２）→冷却ユニット→疎水化処理ユニット→搬送アームＡ１（Ａ２）→冷却ユニット→搬送アームＡ１（Ａ２）→レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）１３４→搬送アームＡ１（Ａ２）→加熱ユニット→搬送アームＡ１（Ａ２）→冷却ユニット→搬送アームＡ２→棚ユニットＰ３の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ６の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→ウエハ搬送機構１３１Ｂ→露光装置Ｓ４の順に搬送される。

露光処理を受けたウエハＷは、ウエハ搬送機構１３１Ｂ→棚ユニットＰ６の受け渡しステージ（ＴＲＳ）→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ６の加熱ユニット→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ６の温調ユニット→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ３の受け渡しステージ（ＴＲＳ）→搬送アームＡ２→現像ユニット１３１→搬送アームＡ１→棚ユニットＰ１の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→トランスファーアームＣの順で搬送され、キャリアＣ１に戻されて塗布、現像処理が完了する。

なお、レジスト膜表面に保護膜を形成する場合には、Ｐ４、Ｐ５に示した液処理ユニットの一部を保護膜塗布ユニットとし、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）１３４にてレジスト膜を形成し、露光装置Ｓ４へと搬送する工程の間に、保護膜塗布ユニットにて保護膜を形成するように構成するとよい。

実施の形態に係る塗布膜形成装置の構成を示す縦断面図である。 上記塗布膜形成装置に装着された内カップの外観構成を示す斜視図である。 上記内カップに装着される洗浄ノズルの外観構成を示す説明図である。 上記洗浄ノズルを備えた洗浄機構の構成及び動作を示す側面図である。 上記塗布膜形成装置の塗布膜形成時の作用を示す説明図である。 上記塗布膜形成装置のベベル洗浄時の作用を示す説明図である。 上記塗布膜形成装置のベベル洗浄時の作用を示す第２の説明図である。 上記塗布膜洗浄装置より内カップを取り外した状態を示す縦断面図である。 上記洗浄機構の変形例を示す斜視図である。 上記洗浄機構の第２の変形例を示す斜視図である。 実施の形態に係る塗布膜形成装置を備えた塗布、現像装置を示す平面図である。 上記塗布、現像装置の外観構成を示す斜視図である。 従来のウエハ周縁部の洗浄法を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
１ 塗布膜形成装置
２ ベベル洗浄機構
３ カップ体
６ 制御部
１１ スピンチャック
１２ 軸部
１３ スピンチャックモータ
１４ 供給ノズル
１５ ドレイン管
１６ 排気管
１７ 底板
１８ 円形板
１８ａ 支持部材
２１ 洗浄ノズル
２２ アーム部
２３ 基台
２３ａ レール
２３ｂ スリット
２４ 連結部材
２４ａ 連結軸
２４ｂ 押さえ部材
３１ 外カップ
３１ａ 液受け部
３１ｂ 規制部材
３２ ドレインポート
３３ 排気ポート
３３ａ 溢流防止壁
３４ 内カップ
３５ 端板
３６ 突片
３７ 切り欠き部
４１ ノズル突片
４２ 上向き斜面部
４３ 下向き斜面部
４４ 供給孔
４５ 後方傾斜面部
５１ 洗浄液タンク
５２ 洗浄液供給管
５３ 流量コントローラ
１００ レジスト膜
１０１ エッジ洗浄ノズル
１０２ 裏面洗浄ノズル

Claims (12)

1. 基板をスピンチャックに保持し、薬液を基板表面に供給して塗布膜を形成する塗布膜形成装置において、
   前記スピンチャックを囲むように着脱自在に設けられた外カップと、
   前記スピンチャックに保持された基板の下方領域を囲むように着脱自在に設けられた内カップと、
   前記基板の周端部を洗浄するための洗浄液を供給孔から基板の裏面周縁部に向かって、当該裏面周縁部よりも中央部側から斜め上方に向けて供給する洗浄ノズルと、
   前記内カップの上部における内周面から外周面に亘って切り欠かれ、前記供給孔が内カップの外周面側に位置するように前記洗浄ノズルが嵌合するノズル装着用の切り欠き部と、
   前記洗浄ノズルに接続された洗浄液供給管と、を備え、
   前記洗浄ノズルは、前記洗浄液供給管が接続された状態で前記切り欠き部に着脱できるように構成されていることを特徴とする塗布膜形成装置。
2. 前記洗浄ノズルは、前記切り欠き部に装着されたときに内カップの一部を構成するように、内カップの外面の形状に対応した形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成装置。
3. 前記内カップの上縁には、斜め上方外側に向かって延びだすミスト流入防止用の突片が内カップの周方向に沿って形成され、
   前記洗浄ノズルの一部は、前記突片の一部として機能することを特徴とする請求項２に記載の塗布膜形成装置。
4. 前記内カップの上部は、縦断面形状が山型に形成されると共にその山型部分の頂部から前記突片が延び出すように構成され、
   前記洗浄ノズルは、前記山型部分の外側の傾斜面の一部と前記突片の一部として夫々機能する上向き傾斜面部と下向き傾斜面部とを備え、これら傾斜面部の間から洗浄液が吐出するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の塗布膜形成装置。
5. 前記洗浄ノズルを、前記切り欠き部に装着した状態の装着位置と、当該切り欠き部より取り外して前記内カップの内周縁よりも内側に退避させた退避位置と、の間で移動させるための移動機構を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
6. 前記移動機構は、前記洗浄ノズルを回転動作及びスライド動作のうちの少なくとも一方により退避させるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の塗布膜形成装置。
7. スピンチャックを囲むように着脱自在に設けられた外カップと、前記スピンチャックに保持された基板の下方領域を囲むように着脱自在に設けられた内カップと、を備えた塗布膜形成装置を使用する方法において、
   前記基板の裏面周縁部に向かって、当該裏面周縁部よりも中央部側から斜め上方に向けて洗浄液を供給孔から供給するために、洗浄液供給管が接続された洗浄ノズルを、前記内カップの上部における内周面から外周面に亘って切り欠かれ、前記供給孔が内カップの外周面側に位置するように設けられたノズル装着用の切り欠き部に嵌合して装着する工程と、
   基板をスピンチャックに保持し、薬液を基板上に供給して塗布膜を形成する工程と、
   前記スピンチャックを回転させながら前記洗浄ノズルから洗浄液を基板の裏面周縁部に供給することにより前記基板の周端部を洗浄する工程と、
   前記洗浄ノズルを洗浄液供給管が接続されたまま内カップから取り外す工程と、
   次いで前記内カップを取り外す工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成装置の使用方法。
8. 前記洗浄ノズルは、前記切り欠き部に装着されたときに内カップの一部を構成するように、内カップの外面の形状に対応した形状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の塗布膜形成装置の使用方法。
9. 前記内カップの上縁には、斜め上方外側に向かって延びだすミスト流入防止用の突片が内カップの周方向に沿って形成され、
   前記洗浄ノズルの一部は、前記突片の一部として機能することを特徴とする請求項８に記載の塗布膜形成装置の使用方法。
10. 前記内カップの上部は、縦断面形状が山型に形成されると共にその山型部分の頂部から前記突片が延び出すように構成され、
    前記洗浄ノズルは、前記山型部分の外側の傾斜面の一部と前記突片の一部として夫々機能する上向き傾斜面部と下向き傾斜面部とを備え、これら傾斜面部の間から洗浄液が吐出するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の塗布膜形成装置の使用方法。
11. 洗浄ノズルを洗浄液供給管が接続されたまま内カップから取り外す工程は、前記洗浄ノズルを、前記内カップの切り欠き部に装着した位置から内カップの内周縁よりも内側位置まで、移動機構による回転動作及びスライド動作の少なくとも一方により退避させる工程であることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置の使用方法。
12. 外カップの中に設けられたスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板の下方領域を囲むように設けられた内カップとを備えた塗布膜形成装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項７ないし１１のいずれか一つに記載された塗布膜形成装置の使用方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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