JPH09139341A - 基板の回転処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の下方へミストを含んだ空気が流入する
ことによって生じる基板の汚染を防止することができる
基板の回転処理方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 スピンチャック１上に載置された基板Ｗ
を高速回転させてフォトレジスト液の被膜を基板Ｗ上に
形成した後に基板Ｗを回転減速させる過程で、エアーシ
リンダ１４を収縮作動して飛散防止カップ４を下降させ
ることにより、スピンチャック１上の基板Ｗをカップ４
の上方の清浄雰囲気中に相対変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板などの基板を回転させながら、
基板表面にフォトレジスト液、現像液、洗浄用純水など
の表面処理液を供給して基板の表面処理を行なう方法お
よびその装置に係わり、特に、表面処理された基板への
ミスト（飛散した表面処理液などの霧状体）の付着を防
止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板の回転処理方法を図
９に示したフォトレジスト液の回転塗布装置を例に採っ
て説明する。処理対象である半導体ウエハなどの基板Ｗ
はスピンチャック１に略水平姿勢で吸着保持される。こ
のスピンチャック１はモータ２によって回転駆動され
る。スピンチャック１の上方には基板Ｗ上にフォトレジ
スト液を供給するノズル３が配備されている。スピンチ
ャック１の周囲にはフォトレジスト液回収用の飛散防止
カップ４が配備され、この飛散防止カップ４の底部には
使用済のフォトレジスト液を回収するための排液口９と
カップ内を強制排気するための排気口１１とが設けられ
ている。

【０００３】以上のように構成された回転塗布装置にお
いて、停止状態あるいは低速回転状態の基板Ｗ上にノズ
ル３からフォトレジスト液を供給した後、基板Ｗを高速
回転することにより基板Ｗにフォトレジスト液の薄膜を
形成する。このような一連の回転塗布処理の間、この回
転塗布装置が設置されるクリーンルーム内のダウンフロ
ー（清浄空気の鉛直下方への流れ）ＤＦを飛散防止カッ
プ４の上部開口からカップ内へ取り込むとともに、カッ
プ底部の排気口１１を介してカップ内を強制排気するこ
とにより、処理中にカップ内で飛散したフォトレジスト
液のミストが基板Ｗへ極力付着しないようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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。回転塗布処理の間、基板Ｗの高速回転に伴って基
板Ｗの周囲の空気が外側へ絶えず押しやられることによ
り、基板Ｗの周囲には図９に示したような水平方向の気
流ＨＦが発生している。この水平方向の気流ＨＦは、特
に基板Ｗの下方側において基板Ｗの中心からその周端面
方向に向かって生じるのであるが、この気流ＨＦによっ
て流出した空気を補うだけの空気の供給が基板下方側
（スピンチャック１やモータ２側）からは多くは行なえ
ないので、基板Ｗの下方空間は回転塗布処理中に幾分負
圧になる。

【０００５】基板Ｗが一定時間高速回転されることによ
り、基板Ｗの表面にフォトレジスト液の薄膜が形成され
ると、基板Ｗは徐々に減速されていき、これに伴って基
板Ｗの周囲に生じていた水平方向の気流ＨＦも消失して
いく。この基板Ｗの減速から停止に至る過程で、図１０
に示すように、カップ内のミストを含んだ空気の一部
が、負圧になっている基板Ｗの下方空間へ流れ込むこと
により、基板Ｗにミストが付着して基板Ｗが汚染される
という問題が生じる。このような問題は、フォトレジス
ト液などの回転塗布処理に限らず、基板Ｗを回転させな
がら現像液を供給して基板Ｗの現像を行なう回転現像処
理や、基板Ｗを回転させながら純水などの洗浄液を供給
して基板Ｗの洗浄を行なう回転洗浄処理にも起こる。

【０００６】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、基板の回転処理の終了時に基板の下方
へミストを含んだ空気が流入することによって生じる基
板の汚染を防止することができる基板の回転処理方法お
よびその装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、飛散防止カップ内に基板
を略水平姿勢で保持し、前記飛散防止カップの上部開口
から清浄気体をカップ内に取り込むとともに、カップ底
部からカップ内を強制排気しながら、前記基板を回転さ
せて処理液で基板の表面を処理する基板の回転処理方法
において、前記基板の表面処理が終わった後で前記基板
が回転している間に前記基板を清浄雰囲気中に置くこと
を特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、基板を略水平姿
勢で保持した状態で基板を回転させる回転保持手段と、
前記回転保持手段に保持された基板の周囲を囲い、その
上部が開口するとともに、その底部に排気口が形成され
た飛散防止カップと、前記基板の表面に処理液を供給す
る処理液供給手段とを備え、前記飛散防止カップの上部
開口から清浄気体をカップ内に取り込むとともに、カッ
プ底部の排気口を介してカップ内を強制排気しながら、
前記基板を回転させて処理液で基板の表面を処理するよ
うに構成された基板の回転処理装置において、前記回転
保持手段に保持された基板が、表面処理を受ける飛散防
止カップ内の処理位置とカップ外の位置とに変位するよ
うに、回転保持手段と飛散防止カップとを相対移動させ
る駆動手段と、前記基板の表面処理が終わった後で前記
基板が回転している間に前記駆動手段を作動させて、回
転保持手段に保持された処理済の基板を飛散防止カップ
外の位置に相対変位させる制御手段と、を備えたもので
ある。

【０００９】請求項３に記載の発明は、基板を略水平姿
勢で保持した状態で基板を回転させる回転保持手段と、
前記回転保持手段に保持された基板の周囲を囲い、その
上部が開口するとともに、その底部に排気口が形成され
た飛散防止カップと、前記基板の表面に処理液を供給す
る処理液供給手段とを備え、前記飛散防止カップの上部
開口から清浄気体をカップ内に取り込むとともに、カッ
プ底部の排気口を介してカップ内を強制排気しながら、
前記基板を回転させて処理液で基板の表面を処理するよ
うに構成された基板の回転処理装置において、前記飛散
防止カップに付設され、前記回転保持手段に保持された
基板の下方空間に向けて清浄気体を供給する気体供給手
段と、前記基板の表面処理が終わった後で前記基板が回
転している間に前記気体供給手段を作動させて、基板の
下方空間へ清浄気体を噴出させる制御手段と、を備えた
ものである。

【００１０】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項１に
記載の発明によれば、基板の回転処理中に基板の回転に
伴って生じる水平方向の気流によって基板の下方空間に
負圧が発生するが、基板の表面処理が終わって基板が回
転している間に、前記基板が清浄雰囲気中に置かれるの
で、処理液のミストなどを含んだ空気の流れによって基
板が汚染されることがない。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、基板の回
転処理中は基板が飛散防止カップ内の処理位置にくるよ
うに、回転保持手段と飛散防止カップとの相対位置が決
められる。そして、基板を回転させながら、処理液供給
手段から基板上に供給された処理液で基板の表面処理が
施される。基板の回転処理中に基板の回転に伴って生じ
る水平方向の気流によって基板の下方空間に負圧が発生
する。基板の表面処理が終わった後で基板が回転してい
る間に、制御手段が駆動手段を作動させることにより、
回転保持手段に保持された処理済の基板を飛散防止カッ
プ外の位置に相対変位させる。これにより処理済の基板
は飛散防止カップ外の清浄雰囲気中に移行するので、処
理液のミストなどを含んだ空気の流れによって基板が汚
染されることがない。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、飛散防止
カップ内で基板に回転処理が施されている間に、請求項
２の記載の発明と同様に基板の下方空間に負圧が発生す
る。基板の表面処理が終わった後で基板が回転している
間に、制御手段が気体供給手段を作動させることによ
り、気体供給手段から基板の下方空間へ清浄気体が供給
される。これにより基板の下方空間の負圧が解消される
とともに、この下方空間が清浄雰囲気になるので、基板
の下方空間への処理液のミストなどを含んだ空気の流入
が阻止される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。 ＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例に係わるフォ
トレジスト液の回転塗布装置の概略構成を示す断面図で
ある。

【００１４】半導体ウエハなどの基板Ｗを略水平姿勢で
吸着保持するスピンチャック１は、モータ２の出力軸２
ａに連結されている。このスピンチャック１は本発明に
おける回転保持手段に相当する。スピンチャック１の上
方にはフォトレジスト液を基板Ｗ上へ供給するためのノ
ズル３が配備されている。このノズル３は本発明におけ
る処理液供給手段に相当する。

【００１５】スピンチャック１の周囲には、基板Ｗの回
転塗布処理中に飛散したフォトレジスト液を回収するた
めの飛散防止カップ４が配備されている。飛散防止カッ
プ４は、上カップ５と、円形整流板６と、下カップ７と
から構成されている。上カップ５は、その上部に開口５
ａを備え、また側面に基板Ｗの回転によるフォトレジス
ト液の飛沫を下方へ案内する傾斜面５ｂを備えている。

【００１６】円形整流板６は、開口５ａから流入した気
流を、その傾斜した面で整流して下カップ７に案内する
とともに、上カップ５の傾斜面５ｂによって下方に案内
されたフォトレジスト液の飛沫をこの気流に乗せて下カ
ップ７に案内するように構成されている。

【００１７】下カップ７は、上カップ５の傾斜面５ｂの
下方にリング状の排液ゾーン８が形成されており、この
排液ゾーン８の一部には排液口９が形成されている。排
液口９には図示しない排液タンクが接続されており、排
液ゾーン８に滞留する飛散したフォトレジスト液を回収
するようになっている。排液ゾーン８の内側には、下カ
ップ７の底部とこれに嵌め込まれた円形整流板６とで囲
まれたリング状の空間である排気ゾーン１０が形成され
ている。この排気ゾーン１０の一部には排気口１１が形
成されている。排気口１１は、図示しない排気手段に連
通しており、飛散防止カップ４内に滞留するフォトレジ
スト液の霧状体（いわゆるミスト）やパーティクルを、
上カップ５の開口５ａから流入する気流とともに排気口
１１から吸引して排気するようになっている。

【００１８】上述した飛散防止カップ４は支持部材１２
を介して受板１３に連結支持されている。この受板１３
がエアーシリンダ１４のロッド１４ａに連結されること
により、エアーシリンダ１４の伸縮動作に伴って飛散防
止カップ４が昇降するように構成されている。飛散防止
カップ４の昇降により、スピンチャック１に保持された
基板Ｗは、表面処理を受けるカップ内の処理位置と、カ
ップ外の位置とに相対的に変位する。エアーシリンダ１
４は、本発明における駆動手段に相当する。

【００１９】モータ２およびエアーシリンダ１４は、本
発明の制御手段に相当する制御部１５によって駆動制御
される。制御部１５は、基板Ｗの塗布処理の各ステップ
に応じてモータ２の回転数を制御するとともに、エアー
シリンダ１４を駆動制御する。具体的な制御手順は後述
する動作説明において詳しく説明する。

【００２０】次に上述した実施例装置の動作を図２に示
したタイミング図を参照して説明する。処理を受ける基
板Ｗがスピンチャック１上に載置されると、エアーシリ
ンダ１４が伸張動作して飛散防止カップ４が上昇するこ
とにより、スピンチャック１の基板Ｗが処理位置に相対
的に変位する（図１に示した状態）。次に制御部１５は
モータ２を低速回転させる。低速回転している基板Ｗ上
にノズル３からフォトレジスト液が供給されて、基板Ｗ
上にフォトレジスト液が拡げられる。

【００２１】次に制御部１５はモータ２を高速回転に切
り換える。これにより基板Ｗ上の余剰のフォトレジスト
液が飛散して基板Ｗ上に所望膜厚のフォトレジスト薄膜
が形成される。基板Ｗが高速回転されている間、基板Ｗ
の周囲の空気が外方向に絶えず押しやられて、水平方向
の気流が発生する。この水平方向の気流ＨＦは、特に基
板Ｗの下方側において基板Ｗの中心からその周端面方向
に向かって生じるのであるが、この気流ＨＦによって流
出した空気を補うだけの空気の供給が基板下方側（スピ
ンチャック１やモータ２側）からは多くは行なえないの
で、基板Ｗの下方空間は回転塗布処理中に幾分負圧にな
っている。

【００２２】モータ２を所定時間だけ高速回転させて回
転塗布処理を行なった後、制御部１５はモータ２を徐々
に減速して停止させる。この減速過程に入ると同時に
（あるいは、その直前または直後に）、制御部１５はエ
アーシリンダ１４を収縮動作させて、飛散防止カップ４
を急速に下降させる。これによりスピンチャック１上で
回転している基板Ｗが、図３に示すように飛散防止カッ
プ４の開口５ａの上方にまで相対的に変位する。基板Ｗ
の回転減速に伴って基板Ｗの周囲の水平方向の気流が弱
まると、カップ内のミストを含んだ空気が、負圧になっ
ている基板Ｗの下方空間を流れ込もうとするが、このと
き基板Ｗは飛散防止カップ４の開口５ａの上方でダウン
フローＤＦが作用する清浄雰囲気中に置かれているの
で、ミストを含んだ気流が基板Ｗの裏面にあたることが
なく、基板Ｗへのミストの付着が有効に防止される。

【００２３】上記のように飛散防止カップ４を下降させ
るタイミングは、カップ内に飛散したフォトレジスト液
のミストがある程度排気された後が好ましい。カップ内
のフォトレジスト液のミストがある程度排気された後で
あれば、飛散防止カップ４を下降させるタイミングは基
板Ｗが高速回転されている間、あるいは減速過程の間の
何れであってもよい。

【００２４】飛散防止カップ４の開口５ａの上方位置で
基板Ｗの回転が停止すると、処理済の基板Ｗが搬出され
た後、次の基板Ｗがスピンチャック１に載置され、続い
て飛散防止カップ４が上昇し、上述と同様にしてフォト
レジスト液の供給、回転塗布処理、カップ外での基板Ｗ
の回転減速が繰り返される。

【００２５】なお、この種の回転塗布処理装置では、フ
ォトレジスト薄膜が形成された基板Ｗを低速回転させな
がら、図１に鎖線で示したようなリンス液吐出ノズル１
６から、基板Ｗの周縁に向けてリンス液を噴出し、基板
Ｗの周縁にあるフォトレジスト薄膜を除去する、いわゆ
るエッジリンスを行なうことがある。このようなエッジ
リンスを行なう場合には、図４に示したタイミング図の
ように、エッジリンス終了後の第２の減速過程で、飛散
防止カップ４を下降させて基板Ｗを開口５ａの上方の清
浄雰囲気中に置いてミストの付着を防止すればよい。

【００２６】また、上記の実施例では、スピンチャック
１に対して飛散防止カップ４を昇降させることにより、
基板Ｗを処理位置とカップ外の位置とに相対的に変位さ
せたが、これはスピンチャック１を直接に昇降させるこ
とにより基板Ｗを変位させるように構成してもよい。

【００２７】＜第２実施例＞図５を参照して本発明の第
２実施例に係わるフォトレジスト液の回転塗布装置の構
成を説明する。図５において、図１に示した各符号と同
一の符号で示した構成部分は、第１実施例装置と同じ構
成であるので、ここでの説明は省略する。

【００２８】本実施例の特徴は、スピンチャック１の下
方にあたる飛散防止カップ４の底部に連通接続する気体
供給機構２０を備えたことにある。この気体供給機構２
０は、モータ２の出力軸２ａを囲うように配備された気
体供給路２１を備え、この気体供給路２１の一端が飛散
防止カップ４の底部に連通接続されて、清浄空気の噴出
口２２を形成している。気体供給路２１の途中に清浄空
気の流量を調整するダンパ２３が設けられており、この
ダンパ２３がモータ２４で回転駆動されるようになって
いる。制御部１５はスピンチャック駆動用のモータ２
と、ダンパ駆動用のモータ２４とをそれぞれ制御する。
上述した気体供給機構２０は本発明における気体供給手
段に相当する。

【００２９】図６のタイミング図を参照して第２実施例
装置の動作を説明する。基板Ｗを低速回転させながら基
板Ｗ上にフォトレジスト液を供給し、続いて基板Ｗを高
速回転させて基板Ｗ上にフォトレジスト液の薄膜を形成
する過程では、ダンパ２３が閉状態となるように制御部
１５がモータ２４を制御する。フォトレジスト液の回転
塗布処理の間に、上述したように基板Ｗの下方空間に負
圧が発生する。基板Ｗ上にフォトレジスト薄膜が形成さ
れて基板Ｗを回転減速させていく過程に入ると同時に
（あるいは、その直前または直後に）、制御部１５がモ
ータ２４を駆動制御してダンパ２３を開状態にする。こ
れにより、図７に示すように気体供給機構２０の気体供
給路２１内を清浄空気が流通し、飛散防止カップ４の底
部の噴出口２２から噴出して基板Ｗの下方空間を外向き
に流れ、基板Ｗと円形整流板６との隙間から流出する。
このように基板Ｗの下方空間に清浄気体が供給されるこ
とにより、基板Ｗの下方空間の負圧が解消されて基板Ｗ
が清浄雰囲気中に置かれるので、基板Ｗの回転減速過程
で基板Ｗの下方空間へカップ内のミストを含んだ空気が
流入することがなく、基板Ｗの汚染が防止される。

【００３０】なお、第１実施例装置と同様に、フォトレ
ジスト液の回転塗布処理の後にエッジリンスを行なう場
合には、図８のタイミング図に示すように、エッジリン
ス終了後の第２の減速過程でダンパ２３を開状態にして
基板Ｗの下方空間へ清浄気体を噴出するようにすればよ
い。

【００３１】また、上述の実施例では、フォトレジスト
液の回転塗布処理中、ダンパ２３を閉状態にすると説明
したが、回転塗布処理中にダンパ２３を少し開いた状態
にして基板Ｗの下方空間に少量の清浄空気を供給し続
け、基板Ｗの下方空間に負圧が発生しないようにしても
よい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次の効果を奏する。請求項１に記載の発明によ
れば、基板の回転処理が終わって基板が回転している間
に、基板が清浄雰囲気中に置かれるので、処理液のミス
トを含んだ空気の流れによって基板が汚染されることは
ない。

【００３３】請求項２に記載の発明によれば、基板の回
転処理が終わって基板が回転している間に、回転保持手
段と飛散防止カップとが相対移動して、回転保持手段に
保持された基板がカップ外に変位するので、カップ内に
流入した処理液のミストを含んだ空気の流れによって基
板が汚染されることがない。

【００３４】請求項３に記載の発明によれば、基板の回
転処理が終わって基板が回転している間に、回転保持手
段に保持された基板の下方空間へ清浄気体が供給され、
基板の下方空間の負圧が解消されるとともに、その下方
空間が清浄雰囲気になるので、その下方空間への処理液
のミストを含んだ空気の流れが阻止されにことにより基
板の汚染が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係わる回転塗布処理装置の概略構
成を示す断面図である。

【図２】第１実施例装置の動作タイミング図である。

【図３】第１実施例装置の動作説明図である。

【図４】第１実施例装置の変形例に係わる動作タイミン
グ図である。

【図５】第２実施例に係わる回転塗布処理装置の概略構
成を示す断面図である。

【図６】第２実施例装置の動作タイミング図である。

【図７】第２実施例装置の動作説明図である。

【図８】第２実施例装置の変形例に係わる動作タイミン
グ図である。

【図９】従来装置の説明図である。

【図１０】従来装置の問題点の説明に供する図である。

【符号の説明】

１…スピンチャック ２…モータ ３…ノズル ４…飛散防止カップ １１…排気口 １４…エアーシリンダ １５…制御部 ２０…気体供給機構 ２３…ダンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｐ 21/30 ５６９Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 飛散防止カップ内に基板を略水平姿勢で
   保持し、前記飛散防止カップの上部開口から清浄気体を
   カップ内に取り込むとともに、カップ底部からカップ内
   を強制排気しながら、前記基板を回転させて処理液で基
   板の表面を処理する基板の回転処理方法において、 前記基板の表面処理が終わった後で前記基板が回転して
   いる間に前記基板を清浄雰囲気中に置くことを特徴とす
   る基板の回転処理方法。
2. 【請求項２】 基板を略水平姿勢で保持した状態で基板
   を回転させる回転保持手段と、前記回転保持手段に保持
   された基板の周囲を囲い、その上部が開口するととも
   に、その底部に排気口が形成された飛散防止カップと、
   前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段とを
   備え、前記飛散防止カップの上部開口から清浄気体をカ
   ップ内に取り込むとともに、カップ底部の排気口を介し
   てカップ内を強制排気しながら、前記基板を回転させて
   処理液で基板の表面を処理するように構成された基板の
   回転処理装置において、 前記回転保持手段に保持された基板が、表面処理を受け
   る飛散防止カップ内の処理位置とカップ外の位置とに変
   位するように、回転保持手段と飛散防止カップとを相対
   移動させる駆動手段と、 前記基板の表面処理が終わった後で前記基板が回転して
   いる間に前記駆動手段を作動させて、回転保持手段に保
   持された処理済の基板を飛散防止カップ外の位置に相対
   変位させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする基板の回転処理装置。
3. 【請求項３】 基板を略水平姿勢で保持した状態で基板
   を回転させる回転保持手段と、前記回転保持手段に保持
   された基板の周囲を囲い、その上部が開口するととも
   に、その底部に排気口が形成された飛散防止カップと、
   前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段とを
   備え、前記飛散防止カップの上部開口から清浄気体をカ
   ップ内に取り込むとともに、カップ底部の排気口を介し
   てカップ内を強制排気しながら、前記基板を回転させて
   処理液で基板の表面を処理するように構成された基板の
   回転処理装置において、 前記飛散防止カップに付設され、前記回転保持手段に保
   持された基板の下方空間に向けて清浄気体を供給する気
   体供給手段と、 前記基板の表面処理が終わった後で前記基板が回転して
   いる間に前記気体供給手段を作動させて、基板の下方空
   間へ清浄気体を噴出させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする基板の回転処理装置。