JPH05234874A

JPH05234874A - 処理装置

Info

Publication number: JPH05234874A
Application number: JP4073173A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fujimoto; 昭浩藤本; Takashi Takekuma; 貴志竹熊
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-09-10
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JP2976082B2

Abstract

(57)【要約】【目的】装置内の排気を良好に行って、ミスト状にな
った処理液の被処理体の表裏面への飛来を防止する。【構成】ウエハＷを水平に保持して回転するスピンチ
ャック２１のウエハ保持部の下方を内カップ２９にて包
囲し、これらスピンチャック２１と内カップ２９の外方
を外カップ３０にて囲繞する。外カップ３０の底部に起
立された仕切部材３４によって区画される内外二重の環
状流路の内側環状流路１５に排気口３２を開口する。内
カップ２９の上部外周から垂下される外周部２９ｄにて
環状流路を外側環状流路３６と中間環状流路３７とに区
画すると共に、この外側環状流路３６と中間環状流路３
７の流路面積Ｓ1 ，Ｓ2 を相等しく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体ウエハ
等の板状被処理体の表面にレジスト液等の処理液を供給
する処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の処理装置を使用して板状
の被処理体に処理液を塗布する際、回転する被処理体か
ら振り切られて飛散した処理液がカップ内壁ではね返っ
て被処理体表面に付着するのを防止するため、例えばカ
ップの底部より排気を行うことにより、カップ内にその
上部開口部よりエア−（クリンル−ム内のダウンフロ
−）を導入し、被処理体表面に沿って外方へ流れる気流
を発生させている。

【０００３】従来この種の装置として、図８に示すレジ
スト塗布装置が知られている。この装置は、被処理体で
ある半導体ウエハＷ（以下にウエハという）を吸着保持
し、これを水平回転させるスピンチャック５１と、この
スピンチャック５１上に保持されたウエハＷの表面に処
理液を供給する処理液供給ノズル５２と、スピンチャッ
ク５１の周囲を囲うように配置された環状の内カップ５
３と、これらスピンチャック５１及び内カップ５３を包
囲して処理液の飛散を防止する外カップ５４とで主要部
が構成されている。

【０００４】内カップ５３は、外カップ５４の底部より
起立されてスピンチャック５１の周囲を実質的に囲む円
筒状の起立部５３ａと、起立部５３ａの上端部に形成さ
れ、この内カップ５３の上面５７を構成する水平部５３
ｂと、この水平部５３ｂの外周縁部より斜め下方に拡径
されつつ延出された傾斜部５３ｃと、この傾斜部５３ｃ
の外周縁部より外カップ５４の底部近傍に延出された外
周部５３ｄとで構成される。外カップ５４はウエハＷの
出し入れができるよう上部が大きく開口され、底部には
排気口５５並びに排液口５６が設けられている。また、
外カップ５４の底部には起立部５３ａの周囲下部を囲む
環状の仕切部材５８が設けられており、排気口５５は、
この仕切部材５８と内カップ５３の起立部５３ａとの間
に設けられ、排液口５６は、外カップ５４の内壁近傍に
設けられている。

【０００５】このように構成された従来のレジスト塗布
装置において、排気口５５より外カップ５４内の排気を
行うと、外カップ５４の上部開口部より導入されたエア
ーＡは、ウエハＷの表面に沿って放射状に流された後、
内カップ５３と外カップ５４との間を下降し、内カップ
５３の外周部５３ｄと仕切部材５８との間、仕切部材５
８と起立部５３ａとの間を順次通って排気口５５に至り
排気される。回転塗布の際にウエハＷの周縁部より振り
切られて飛散し、外カップ５４の内壁に当たってミスト
状になったレジスト液は、上述したようにウエハＷの表
面に沿って放射状に流れたのち下降するエアーＡの流れ
に搬送されて、排気口５５よりエアーＡと共に排出され
る。また、外カップ５４の内壁に付着し水滴状になった
レジスト液は、内壁に沿って下降し、底部で集積されて
排液口５６より排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこの種
の装置では、排気口５５が設けられた側のエアーＡの流
れは良好に発生するが、排気口５５から離れた位置、特
に排気口５５とは反対側のエアーＡの流れは不足しがち
であり、その結果、外カップ５４の内壁に当ってミスト
状になったレジスト液が完全に下方へ搬送されずにウエ
ハＷの表面に飛来して付着し、塗布膜の均一性を低下す
るという問題が生じていた。このエアーＡの流れが排気
口５５から離れた位置程不足するその主な原因は、本発
明者等が検討した結果、外カップ５４と内カップ５３の
外周部５３ｄとの間に形成された環状の流路と、内カッ
プ５３の外周部５３ｄと仕切部材５８との間に形成され
た環状の流路とにおける流路面積の差にあるということ
が判った。すなわち、従来の装置では、内カップ５３の
外周部５３ｄの径は、外カップ５４の径と仕切部材５８
の径の中間に設定されていたため、外側の流路の方が内
側の流路よりも流路面積が大きく、そのために生じる圧
力損失が排気口５から離れる程顕著にあらわれるものと
考えられる。

【０００７】更に、従来のこの種の装置では、内カップ
５３の上面５７の周縁部の径がウエハＷの径よりも小さ
いため、図９に示すように、ウエハＷの周縁部より裏面
側に回り込んだエアーＡが、ウエハＷの裏面と内カップ
５３の上面７との間に流れ込みやすく、ウエハＷの裏面
や内カップ５３の上面５７にレジスト液が付着し、その
後乾燥してパーティクルが発生するという問題があっ
た。

【０００８】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、装置内の排気を良好に行って、ミスト状になったレ
ジスト液などの処理液の被処理体の表裏面への飛来を防
ぎ、更に、被処理体裏面などへの処理液の付着を防止し
て、良好な処理を行うことができる処理装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の処理装置は、被処理体を保持して
回転する回転保持手段と、この回転保持手段を囲繞する
外カップと、上記回転保持手段の被処理体保持部の下方
を包囲すべく上記外カップの底部から起立する内カップ
と、上記外カップの底部に起立された仕切部材によって
区画される内外二重の環状流路の内側環状流路に開口す
る排気口とを具備し、上記内カップの上部外周から垂下
される外周部にて上記環状流路を外側及び中間環状流路
に区画すると共に、この外側環状流路と中間環状流路の
流路面積を相等しく設定するものである。

【００１０】また、この発明の第２の処理装置は、被処
理体を保持して回転する回転保持手段と、この回転保持
手段の被処理体保持部の下方を包囲する環状の内カップ
とを具備する処理装置において、上記内カップの上面外
周縁部に、上記被処理体の径に合わせて半径方向外方に
延出する外周縁部を形成してなるものである。

【００１１】この発明において、上記排気口は内側環状
流路に開口するものであれば、その深さは任意でよい
が、好ましくは排気口の開口部と同径の筒状流量干渉部
を設けると共に、この流量干渉部の深さを可及的に長く
形成する方がよい。

【００１２】上記外カップの開口部は被処理体の出し入
れに支障をきたさない大きさであれば、開口縁は単にカ
ットしたものであっても差し支えないが、好ましくは開
口端から内側に向ってＶ字状あるいはＵ字状に折り返さ
れる上部開口縁部を形成する方がよい。この上部開口縁
部の折返し角度は水平面に対して例えば４５°〜６０°
に設定する方がよい。

【００１３】

【作用】上記のように構成される第１の発明の処理装置
によれば、上記排気口より外カップ内の排気を行うと、
上部開口部より導入されたエアーは、被処理体の表面に
沿って放射状に流れた後、内カップと外カップとの間を
下降し、上記外側の環状流路、中間の環状流路、更に内
側の環状流路の順に流れ排気口に至り、装置の外に排気
される。外側の環状流路の流路面積と中間の環状流路の
流路面積とが相等しくなるように設定されるので、流路
面積の違いによる圧力損失は解消され、排気口から離れ
た位置においてもエア−の流れを良好に発生させること
ができる。したがって、外カップの内壁に当ってミスト
状になった処理液をエア−の流れによって良好に搬送・
排出して、被処理体の表面への飛来を防止し、塗布膜等
の均一性を向上させることができる。

【００１４】また、第２の発明の処理装置によれば、内
カップの上面外周縁部を被処理体の径に合わせて半径方
向外方に延出させておくことにより、被処理体の周縁部
より裏面側に回り込もうとするエア−を内カップの延出
された上面外周縁部の裏面で阻止することができる。し
たがって、被処理体の裏面や内カップの上面に対する処
理液の付着及びパーティクルの発生をより確実にを防止
することができる。

【００１５】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。この実施例はレジスト塗布現像装置に
適用したものである。

【００１６】レジスト塗布現像装置は、図１に示すよう
に、被処理体例えば半導体ウエハ（以下、単にウエハと
いう）Ｗに種々の処理を施す処理機構が配置された処理
機構ユニット１０と、処理機構ユニット１０にウエハＷ
を自動的に搬入・搬出する搬入・搬出機構１とで主要部
が構成されている。

【００１７】搬入・搬出機構１は、処理前のウエハＷを
収納するウエハキャリア２と、処理後のウエハＷを収納
するウエハキャリア３と、ウエハＷを吸着保持するア−
ム４と、このア−ム４をＸ，Ｙ（水平），Ｚ（垂直）及
びθ（回転）方向に移動させる移動機構５と、ウエハＷ
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Ｗ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。

【００１８】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１
２にはＹ，Ｚ及びθ方向に移動自在にメインア−ム１３
が設けられている。搬送路１１の一方の側には、ウエハ
Ｗ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Ｗ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Ｗを冷却する冷却機構１６とが配置されている。
搬送路１１の他方の側にはウエハＷの表面にレジストを
塗布する処理液塗布機構１７（この発明の処理装置）
と、露光工程時に光乱反射を防止するために、ウエハＷ
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とが配置されている。

【００１９】以上のように構成されるレジスト塗布現像
装置において、まず、処理前のウエハＷは、搬入・搬出
機構１のア−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Ｗは、搬送機構１２
のメインア−ム１３に保持されて、各処理機構１４〜１
８へと搬送される。そして、処理後のウエハＷはメイン
ア−ム１３によってアライメントステージ６に戻され、
更にア−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。

【００２０】この発明の処理装置１７は、図２に示すよ
うに、板状の被処理体である半導体ウエハＷを水平に吸
着保持し、これを水平回転させる回転保持手段であるス
ピンチャック２１と、このスピンチャック２１上に移動
されてウエハＷの表面に処理液であるレジスト液を供給
する処理液供給ノズル２２と、スピンチャック２１のウ
エハ保持部２１Ａの下方の周囲を囲うように同心状に配
置された環状の内カップ２９と、これらスピンチャック
２１及び内カップ２９を包囲して装置外への処理液の飛
散を防止する外カップ３０とで主要部が構成されてい
る。

【００２１】内カップ２９は、外カップ３０の底部より
起立されてスピンチャック２１の周囲を実質的に囲む円
筒状の起立部２９ａと、この起立部２９ａの上端部に形
成されて、この内カップ２９の上面３１を構成する外径
がウエハＷと同径の水平部２９ｂと、水平部２９ｂの外
周縁部のやや内側より斜め下方に拡径されつつ延出され
た傾斜部２９ｃと、この傾斜部２９ｃの外周縁部より外
カップ３０の底部近傍に垂下された外周部２９ｄとで構
成される。この内カップ２９は、外カップ３０の内周部
に下部が連通した内外二重の環状流路（内側環状流路３
５、外側環状流路３６）を区画形成する。また、内カッ
プ２９の水平部２９ｂの上面３１の外周端部はウエハＷ
のエッジと等しい位置におかれ、ウエハＷの裏面にレジ
スト液が入り込むのを阻止し得るようにしてある。な
お、傾斜部２９ｃの水平面に対する角度αは、α＝３０
°〜４５°に設定されている（図４参照）。

【００２２】外カップ３０はウエハＷの出し入れができ
るよう上部が大きく開口され、底部には後述する排気口
３２並びに排液口３３が設けられている。外カップ３０
の上部開口縁部３０ａは、内側に断面Ｖ字状ないしＵ字
状に折返されている。この上部開口縁部３０ａの折返し
角βは、β＝４５°〜６０°の範囲内に設定されている
（図５参照）。また、外カップ３０の底部には起立部２
９ａの周囲下部を囲む環状の仕切部材３４が設けられ
て、内側環状流路３５と外側環状流路３６との間に中間
環状流路３７を形成している。そして、内側環状流路３
５内に排気口３２が開口し、外側環状流路３６の近傍位
置に排液口３３が開口している。なお、仕切部材３４の
高さは、内カップ２９の外周部２９ｄの下端部よりも若
干高く設定されている。

【００２３】外カップ３０の内周壁と内カップ２９の外
周部２９ｄとの間隔は、仕切部材３４と内カップ２９の
外周部２９ｄとの間隔よりも所定間隔狭くなっており、
これによって、上記外側環状流路３６の流路面積Ｓ1 と
中間環状流路３７の流路面積Ｓ2 は相等しく設定されて
いる（図３参照）。

【００２４】排気口３２には、これと同径の筒状の流速
干渉部４２が設けられており、流速干渉部４２の先端に
排気口３２よりも小径の配管３８が接続されている。こ
の流速干渉部４２は、排気口３２の近くにおけるエアー
Ａの流れが排気口３２から離れたところにおける流れよ
りも極端に強くならないようにするために設けられたも
のであり、その長さ（深さ）は長ければ長い程、流速の
平均化には効果がある。なお、配管３８の途中には、排
気量を調節するためのダンパ３９が設けられている。こ
のダンパ３９は、外カップ３０の上部壁に内方空間に望
ませて取り付けられた排気流量センサ４１による排気流
量検出値に基づいて図示しないダンパ駆動装置により駆
動され、排気流量を正確にコントロ−ルすることができ
るようになっている。なお、排液口３３は、配管４０を
介して図示しない排液貯留槽に接続されている。

【００２５】上記のように構成されるこの発明に係るレ
ジスト塗布装置において、排気口３２より外カップ３０
内の排気を行うと、外カップ３０の上部開口部より導入
されたエアーＡは、ウエハＷの表面に沿って放射状に流
されたのち、内カップ２９と外カップ３０との間を下降
し、外側環状流路３６、中間環状流路３７、更に内側環
状流路３５の順に流れて排気口３２に至り、ダンパ３９
を経て排気される。外側の環状流路３６の流路面積Ｓ1
と中間の環状流路３７の流路面積Ｓ2 とが相等しく設定
されているので、流路面積の違いによる内外流路間の圧
力損失は小さく抑えられ、排気口３２の位置による排気
のアンバランスが低減され外側環状流路３６の全域に亘
り排気流量が均一化される。更に、排気口３２と配管と
の間に上記の流速干渉部２２が設けられているので、排
気口３２から離れた位置においてもエアーＡの流れを良
好に発生させることができる。したがって、外カップ３
０の内壁に当ってミスト状になったレジスト液をエアー
Ａの流れによって良好に搬送・排出して、ウエハＷの表
面への飛来を防止し、塗布膜の均一性を向上させること
ができる。

【００２６】また、排気流量センサ２１による排気流量
の検出値に基づいてダンパ３９が駆動され、排気流量が
常に適性にコントロ−ルされるので、排気の強すぎによ
り排気流に乱流が発生したりしてレジスト膜に流線む
ら、ストリエーション等が発生するなどの不都合は生じ
ない。また、内カップ２９の傾斜部２９ｃの傾斜角αが
３０°〜４５°に設定されているので、エアーＡの流れ
を整流化してウエハＷの裏面や内カップ２９の上面３１
に対するレジスト液の付着を防止することができる。更
に、外カップ３０の上部開口縁部３０ａが、上述したよ
うに所定の折返し角βで折り返されているので、外カッ
プ３０の内壁に当ってミスト状になったレジスト液が万
一内壁に沿って上昇しても、図５に示すように折返し部
によってこれより先への移動を阻止し、ウエハＷ上への
飛散を防止できる。

【００２７】図６はこの発明の第二実施例の概略断面
図、図７は第二実施例における要部の断面図が示されて
いる。

【００２８】第二実施例における処理装置は、ウエハＷ
と内カップ２９の上面３１との間にレジスト液が入り込
むのを更に確実に阻止し得るようにした場合である。す
なわち、内カップ２９の上面３１の外周縁部に、ウエハ
Ｗの径に合わせて半径方向外方に延出する外周縁部３１
ａを形成した場合である。このように形成することによ
り、傾斜部２９ｃが水平部２９ｂの外周縁部のやや内側
に設けられ、内カップ２９の上面外周縁部３１ａがウエ
ハＷの径に合わせて半径方向外方に延出されているの
で、図７に示すようにウエハＷの周縁部より裏面側に回
り込もうとするエアーＡを延出された上面外周縁部３１
ａの裏面で阻止することができる。したがって、ウエハ
Ｗの裏面や内カップ２９の上面に対するレジスト液の付
着を防止することができると共に、付着し乾燥したレジ
ストによるパーティクルの発生を防止することができ
る。

【００２９】なお、第二実施例において、その他の部分
は上記第一実施例と同じであるので、同一部分には同一
符号を付して、その説明は省略する。

【００３０】上記実施例では板状被処理体が半導体ウエ
ハの場合について説明したが、これに限られるものでは
なく、例えばＬＣＤ基板あるいはプリント基板等につい
て同様に処理液を回転塗布するものにも適用できるもの
である。また、上記実施例では回転塗布装置をレジスト
塗布装置に適用した場合について説明したが、レジスト
塗布装置以外にも、例えばエッチング液塗布装置や磁性
液塗布処理等を行う装置にも適用できることは勿論であ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の処理装
置によれば、以下のような優れた効果が得られる。

【００３２】１）請求項１記載の処理装置によれば、外
側環状流路の流路面積と中間環状流路の流路面積とを相
等しく設定するので、流路面積の違いによる圧力損失は
小さく抑えられ、排気口から離れた位置においてもエア
−の流れを良好に発生させることができる。したがっ
て、外カップの内壁に当ってミスト状になった処理液を
エア−の流れによって良好に搬送・排出して、被処理体
の表面への飛来を防止し、塗布膜等の均一性を向上させ
ることができる。

【００３３】２）請求項２記載の処理装置によれば、内
カップの上面外周縁部を被処理体の径に合わせて半径方
向外方に延出させたので、被処理体の周縁部より裏面側
に回り込もうとするエア−の流れを延出された上面外周
縁部の裏面で阻止することができる。したがって、被処
理体の裏面や内カップの上面に対する処理液の付着を防
止すると共に、パーティクルの発生を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の処理装置を有するレジスト塗布現像
装置の全体を示す概略平面図である。

【図２】この発明の処理装置の第一実施例を示す断面斜
視図である。

【図３】図２の III−III 線に沿う断面図である。

【図４】この発明における内カップの傾斜部を示す拡大
断面図である。

【図５】この発明における外カップの上部開口部を示す
拡大断面図である。

【図６】この発明の処理装置の第二実施例を示す概略断
面図である。

【図７】第二実施例における上面外周縁部を示す拡大断
面図である。

【図８】従来の処理装置を示す概略縦断面図である。

【図９】図８のIX部を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

２１スピンチャック（回転保持手段）２９内カップ２９ａ起立部２９ｄ外周部３０外カップ３１ａ上面外周縁部３２排気口３４仕切部材３５内側環状流路３６外側環状流路３７中間環状流路Ｓ1 外側環状流路の流路面積Ｓ2 中間環状流路の流路面積Ｗウエハ（板状被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理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囲繞する外カップと、上記回
転保持手段の被処理体保持部の下方を包囲すべく上記外
カップの底部から起立する内カップと、上記外カップの
底部に起立された仕切部材によって区画される内外二重
の環状流路の内側環状流路に開口する排気口とを具備
し、上記内カップの上部外周から垂下される外周部にて上記
環状流路を外側及び中間環状流路に区画すると共に、こ
の外側環状流路と中間環状流路の流路面積を相等しく設
定したことを特徴とする処理装置。
【請求項２】被処理体を保持して回転する回転保持手
段と、この回転保持手段の被処理体保持部の下方を包囲
する環状の内カップとを具備する処理装置において、上記内カップの上面外周縁部に、上記被処理体の径に合
わせて半径方向外方に延出する外周縁部を形成してなる
ことを特徴とする処理装置。