DE102004011850B4

DE102004011850B4 - Schleuderbeschichtungsvorrichtung und -verfahren

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Publication number: DE102004011850B4
Application number: DE102004011850A
Authority: DE
Inventors: Shinji Kobayashi; Tetsushi Miyamoto; Masahito Hamada; Masatoshi Kaneda
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: US20040180141A1; DE102004011850A1; US7615117B2; US8277884B2; JP2004273845A; US20100034969A1; JP3890025B2

Abstract

Schleuderbeschichtungsvorrichtung
zum Auftragen einer Beschichtungslösung auf ein viereckiges Substrat für einen Belichtungsprozess in einem photolithographischen Prozess und
zum Entfernen von Beschichtungslösung, die an einer rückseitigen Oberfläche und einer Seitenfläche des Substrats anhaftet, durch Verwendung einer Spülflüssigkeit,
gekennzeichnet durch:
ein Drehfutter (2; 2A) mit einer Halteplatte (23; 23A), die der rückseitigen Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, und
Substrathalteelemente (44; 44A), die in Kontakt mit nur einem peripheren Teil des Substrats stehen, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Substrat und der Halteplatte (23; 23A) vorgesehen ist und das Drehfutter (2; 2A) das viereckige Substrat horizontal hält und in einer horizontalen Ebene dreht;
eine Beschichtungslösungsdüse (39) zum Zuführen einer Beschichtungslösung zu einer vorderseitigen Oberfläche des Substrats;
eine Vielzahl von Spüldüsen (41) zum Zuführen von Spülflüssigkeit zu der rückseitigen Oberfläche des von dem Drehfutter (2; 2A) gehaltenen Substrats;
Ausschnitte (25; 25A), die in den Eckabschnitten der Halteplatte...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungslösung auf ein viereckiges Substrat für einen Belichtungsprozess in einem photolithographischen Prozess und zum Entfernen von Beschichtungslösung, die an der rückseitigen Oberfläche und einer Seitenfläche des Substrats anhaftet, und ein Schleuderbeschichtungsverfahren.
Bei der Fertigung einer Halbleitervorrichtung und einer Flüssigkristall-Anzeige-Vorrichtung (LCD) wird photolithographisch ein vorgegebenes Muster auf einem Fotolackfilm auf einem Substrat unter Verwendung eines Masken-Substrats (Belichtungsschablone) gebildet, d. h. es wird eine sogenannte photolithographische Bearbeitung ausgeführt. Das vorgegebene Muster des Masken-Substrats wird gebildet, indem ein Fotolackbeschichtungsfilm auf einer der Oberflächen des Masken-Substrats durch Rotations-Beschichtung und Belichtung des Fotolackbeschichtungsfilms gebildet wird, um ihn zu entwickeln.
In der Patentanmeldung JP 2000 271 524 A wird eine Beschichtungsvorrichtung zum Bilden eines Fotolackbeschichtungsfilms durch Aufbringen einer Fotolacklösung auf einem viereckigen Substrat durch Rotations-Beschichtung beschrieben. Die Beschichtungsvorrichtung hat ein Drehfutter mit einer rechteckigen Ausnehmung in der oberen Oberfläche. Wenn das viereckige Substrat in der rechteckigen Ausnehmung platziert ist, ist die obere Oberfläche des Substrats auf einer Ebene mit dem Drehfutter. Während das in der Ausnehmung platzierte viereckige Substrat mittels eines Drehfutters rotiert, wird der oberen Oberfläche des Substrats eine Fotolacklösung zugeführt. Nachdem die Zuführung der Fotolacklösung gestoppt wurde, rotiert das Substrat weiter, damit ein Luftstrom von der Mitte des Substrats zu dem Umfang entlang der Oberfläche des Substrats entsteht. Durch den Luftstrom verdunstet ein Lösungsmittel aus der Fotolacklösung. Dies wird „Rotations- Trocknung" genannt. Das hat zur Folge, dass ein gewünschter Fotolackbeschichtungsfilm gebildet wird.
Wenn die Maßhaltigkeit eines Maskenmusters gering ist, wird die Genauigkeit der Leitungsbreite bei allen Halbleiter-Wafern bedeutend beeinträchtigt, die mit dem Muster als eine Maske belichtet wurden. Daher ist es erforderlich, möglichst zu verhindern, dass Fremdkörper an dem Masken-Substrat haften bleiben. Die Wahrscheinlichkeit, dass Fremdkörper an dem Masken-Substrat haften bleiben, ist am größten, wenn das Substrat unmittelbar nach einem Beschichtungsprozess weitergeleitet wird. Wenn ein Übergabe-Armelement ein Masken-Substrat weiterleitet, sollte möglichst verhindert werden, dass das Übergabe-Armelement in Kontakt mit dem Masken-Substrat kommt. Tatsächlich sind, wie in der 8A gezeigt ist, die Bereiche 11, mit denen das Übergabe-Armelement in Kontakt sein kann, auf nur vier Ecken und die Mitte der vier Seiten des Substrats G beschränkt. Da der Übergabe-Arm daran gehindert wird, mit einer rückseitigen Oberfläche 13b und einer Seitenfläche 13e des Masken-Substrats in Berührung zu kommen, kann das Haltestück 52 des Übergabe-Armelements nur mit einer abgeschrägten C-Ebene 13c in Kontakt kommen, wie in der 8C gezeigt ist.
Wenn jedoch eine Fotolacklösung auf einem Masken-Substrat unter Einsatz einer herkömmlichen Vorrichtung aufgetragen wird, läuft die Fotolacklösung in die Ausnehmung, haftet sich an die Seitenflächen und rückseitige Oberfläche des Masken-Substrats und die haftende Fotolacklösung wird an ein Übergabe-Armelement abgegeben, wobei eine Kreuzkontamination verursacht wird. Die Kreuzkontamination geschieht häufig insbesondere an den Eckabschnitten des Substrats.
Wenn die Fotolacklösung einem auf einem Drehfutter rotierenden Substrat G zugeführt wird, wird sie radial entlang der Oberfläche (obere Oberfläche) 13a des Substrats G verteilt und von dem Substrat G durch Zentrifugalkraft abgeschüttelt. Wenn jedoch, wie in der 1 gezeigt ist, eine Fotolacklösung 100 von der Mitte des Substrates 13a den Umfang des Substrates G erreicht, ändert ein Teil der Fotolacklösung seine für die Ecken des Substrates bestimmte Richtung, wobei sie in einen Zwischenraum zwischen der Seitenfläche 13e und der inneren peripheren Oberfläche der Ausnehmung des Drehfutters eindringt. Weiterhin kann die Fotolacklösung möglicherweise die rückseitige Oberfläche 13b des Substrats G erreichen. Die Ecken des Substrates G werden von Haltestücken 52 des Übergabe-Armelementes gehalten, die Fotolacklösung 100 wird von dem Substrat G auf das Haltestück 52 und weiter von dem Haltestück 52 auf ein anderes Substrat G übertragen, wobei eine Kreuz-Kontamination verursacht wird. Außerdem trocknet die so übergebene Fotolacklösung in Partikel ein, die sich auf einem anderen Substrat ablagern können.
In der WO 01/15818 A1 ist eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung beschrieben, bei der ein Substrat an seiner Unterseite von einem Träger gehalten wird, der sich vom Zentrum über einen wesentlichen Teil der rückseitigen Fläche des Substrates erstreckt.
Auch in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 295 05 960 U1 ist eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung beschrieben, bei der Beschichtungslösung auf ein großflächiges LCD Substrat aufgetragen wird. Die gesamte rückseitige Oberfläche des Substrats steht im engen Kontakt mit dem Drehfutter.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung und ein Schleuderbeschichtungsverfahren zum Auftragen einer Beschichtungslösung und zum Entfernen von überschüssiger Beschichtungslösung zu schaffen, die sich an den Seitenflächen und an der rückseitigen Oberfläche eines viereckigen Substrats abgelagert hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art vorgesehen mit:
einem Drehfutter mit einer Halteplatte, die der rückseitigen Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, und
Substrathalteelementen, die in Kontakt mit nur einem peripheren Teil des Substrats stehen, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Substrat und der Halteplatte vorgesehen ist und das Drehfutter das viereckige Substrat horizontal hält und in einer horizontalen Ebene dreht;
einer Beschichtungslösungsdüse zum Zuführen einer Beschichtungslösung zu einer vorderseitigen Oberfläche des Substrats;
einer Vielzahl von Spüldüsen zum Zuführen von Spülflüssigkeit zu der rückseitigen Oberfläche des von dem Drehfutter gehaltenen Substrats;
Ausschnitten, die in den Eckabschnitten der Halteplatte derart geformt sind, dass die Ecken des Substrats über die Halteplatte hinausragen;
Paaren von Abstandshaltern zum Ausrichten des Substrats in Bezug auf die Halteplatte, wobei die Abstandshalter paarweise an einer Diagonallinie des Substrats gespiegelt einander gegenüberliegend derart angeordnet sind, dass die Spüldüsen in Richtung einer verlängerten Diagonalen des Substrates gerichtet sind; und
Führungskanälen, die als Öffnungen in jeweils mit den Eckabschnitten des Substrats korrespondieren Abschnitten der Halteplatte vorgesehen sind und zum Leiten der Spülflüssigkeit zu dem Zwischenraum durch Nutzung einer durch Rotation des Drehfutters generierten Zentrifugalkraft dienen,
wobei nach dem Auftragen von Beschichtungslösung auf die vorderseitige Oberfläche des Substrats die Spülflüssigkeit von den Spüldüsen in Richtung einer unteren Oberfläche der Halteplatte zuführbar ist und die Halteplatte sowie das Substrat durch das Drehfutter zur Generierung einer Zentrifugalkraft drehbar sind, was bewirkt, dass die Spülflüssigkeit die Eckabschnitte des Substrats durch die Führungskanäle und durch den Zwischenraum unter Einfluss der Zentrifugalkraft erreicht und die an der rückseitigen Oberfläche und der Seitenfläche anhaftende Beschichtungslösung entfernbar ist.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung ein viereckiges Substrat, ein Drehfutter und eine Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit synchron rotieren, wirken die Zentrifugalkraft und die Spannung der Oberfläche zusammen, mit dem Ergebnis, dass der abgelagerte Fotolack wirkungsvoll von der rückseitigen Oberfläche und den Seitenflächen der Eckabschnitte eines Substrats entfernt werden kann. Daher kann die Fotolacklösung nicht auf das Übergabe-Armelement übergehen, wenn die Eckabschnitte des Substrats von dem Übergabe-Armelement gehalten werden. Auf diese Art und Weise kann eine Kreuz-Kontamination über das Übergabe-Armelement wirksam verhindert werden.
Die Führungskanäle haben jeweils einen Spülflüssigkeits-Zufuhranschluss.
Die Führungskanäle sind vorzugsweise in einem konzentrischen Kreis um die Rotationsachse der Halteplatte angeordnet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Führungskanäle von der unteren zur oberen Oberfläche der Halteplatte schräg nach außen führende Durchgangslöcher sind, durch die die Spülflüssigkeit, die von den Spüldüsen auf die untere Oberfläche der Halteplatte aufgetragen wird, in Richtung der rückseitigen Oberfläche des Substrats gleichmäßig zuführbar ist.
Die Führungskanäle sind vorteilhaft nahe an den entsprechenden Eckabschnitten des Substrats ausgebildet, um den Raum zwischen den Diagonallinien des Substrats zu überbrücken.
Eine Abdeckung mit einer Spülflüssigkeits-Auffangeinheit ist unter der rückseitigen Seite der Halteplatte vorgesehen und die Spülflüssigkeit in der Spülflüssigkeits-Auffangeinheit wird durch den Führungskanal zugeführt.
Eine Wandung mit Ausnehmungen für Substrat-Eckabschnitte ist weiterhin entlang des Umfangs der Halteplatte vorgesehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Schleuderbeschichtungsverfahren vorgesehen zum Aufbringen einer Beschichtungslösung auf ein viereckiges Substrat zur Verwendung in einem Entwicklungsprozess eines photolithographischen Prozesses und zum Entfernen von Beschichtungslösung, die ungewollt an der rückseitigen Oberfläche und an der Seitenfläche des viereckigen Substrats haftet, mit den Schritten:

(a) Bereitstellen eines Drehfutters mit einer Halteplatte und Substrathalteelementen, einer Beschichtungslösungsdüse, einer Vielzahl von Spüldüsen, von Ausschnitten in Eckabschnitten der Halteplatte, eines Paares Abstandshalter an dem Drehfutter und von Führungskanälen, die als Öffnungen in jeweils mit den Eckabschnitten des Substrats korrespondierenden Abschnitten der Halteplatte vorgesehen sind;
(b) Tragen des Substrats mittels den Substrathalteelementen im peripheren Bereich des Substrats mit einem ein Zwischenraum zwischen der Halteplatte und dem Substrat;
(c) Positionieren des Substrats zwischen den Abstandshaltern;
(d) Halten des viereckigen Substrats horizontal über dem Drehfutter;
(e) Zuführen von Beschichtungslösung aus der Beschichtungslösungs-Düse zur vorderseitigen Oberfläche des Substrats und Verteilen der Beschichtungslösung mit Hilfe einer Zentrifugalkraft durch Rotieren des Drehfutters um eine vertikale Achse; und
(f) Zuführen von Spülflüssigkeit zu einer rückseitigen Oberfläche des Substrats aus einer Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit, während die Halteplatte mit dem Substrat um die vertikale Achse rotiert, was bewirkt, dass die Spülflüssigkeit durch die Führungskanäle und den Zwischenraum zwischen der Halteplatte und dem Substrat sowie über die Substratoberfläche läuft, um die Eckabschnitte des Substrats mit Hilfe der Zentrifugalkraft zu erreichen und da durch die an der rückseitigen Oberfläche und der Seitenfläche des Substrats anhaftende Beschichtungslösung abzuwaschen.

In dem Schritt (f) wird das Substrat durch das Drehfutter abwechselnd mit einer vorbestimmten niedrigen Rotationsgeschwindigkeit und einer hohen Rotationsgeschwindigkeit innerhalb eines Bereiches von 200 bis 1.500 U/min gedreht.
In Schritt f) fallen eine Beschleunigungsrate zum Wechseln von der niedrigen Rotationsgeschwindigkeit auf die hohe Rotationsgeschwindigkeit und eine Verzögerungsrate zum Wechseln von der hohen Rotationsgeschwindigkeit auf die niedrige Rotationsgeschwindigkeit innerhalb des Bereiches von 1.000 bis 5.000 U/(min·sec).
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt.
1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht des Oberflächenzustands eines Substrats, wenn ein Fotolack durch eine herkömmliche Vorrichtung aufgetragen wird;
2 ist ein schematischer Querschnitt einer Beschichtungs- und Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Blockdiagramm, das periphere Elemente zeigt;
3 ist eine teilweise auseinandergerissene perspektivische An-Sicht eines Drehfutters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4A ist eine Draufsicht auf ein Drehfutter von oben gesehen;
4B ist eine vergrößerte Draufsicht, die einen Teil eines Drehfutters von oben gesehen zeigt;
5 ist eine Draufsicht auf ein Drehfutter von oben gesehen gemäß einer anderen Ausführungsform;
6 ist eine Draufsicht eines Drehfutters von unten gesehen gemäß einer anderen Ausführungsform;
7 ist eine Draufsicht eines Drehfutters gemäß eines wesentlichen Teils eines Übergabe-Arms für die Übergabe eines viereckigen Substrats an ein Drehfutter;
8A ist eine schematische Draufsicht auf ein viereckiges Substrat;
8B ist ein Teilquerschnitt eines viereckigen Substrats;
8C ist eine vergrößerte Seitenansicht, die einen Teil eines viereckigen Substrats zeigt, das von einem Übergabe-Arm gehalten wird;
8D ist eine vergrößerte Draufsicht, die einen Teil eines viereckigen Substrats zeigt, das von einem Übergabe-Arm gehalten wird;
9A–9D sind Querschnitte, die Schritte zur Reinigung der rückseitigen Oberfläche eines Substrats durch ein Beschichtungs- und Bearbeitungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
10 ist eine Zeittafel für einen Schritt zur Reinigung einer rückseitigen Oberfläche in einem Beschichtungs- und Bearbeitungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Zustands, wenn die Eckabschnitte der rückseitigen Oberfläche eines Substrats mit einer Spülflüssigkeit gereinigt werden;
12A ist eine Draufsicht auf ein Drehfutter gemäß einer anderen Ausführungsform;
12B ist eine Teilschnittansicht eines Drehfutters gemäß einer anderen Ausführungsform;
13 ist eine teilweise auseinandergerissene perspektivische Ansicht eines Drehfutters gemäß einer anderen Ausführungsform;
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Drehfutters gemäß einer anderen Ausführungsform;
15 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil einer Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit gemäß einer anderen Ausführungsform;
16 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil einer Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit gemäß einer anderen Ausführungsform;
17 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil einer Spülflüssigkeitszuführungseinheit gemäß einer anderen. Ausführungsform;
18 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil eines Drehfutters gemäß einer anderen Ausführungsform;
19 ist eine schematische Draufsicht auf die gesamte Beschichtungs- und Entwicklungsvorrichtung; und
20 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der gesamten Beschichtungs- und Entwicklungsvorrichtung;
Wie in der 2 gezeigt, ist ein Drehfutter 2 in einer Schale 3 der Beschichtungs- und Bearbeitungsvorrichtung untergebracht. Das Drehfutter 2 nimmt ein Masken-Substrat G (Werkstück) von einem in der 7 gezeigten Übergabe-Armmechanismus 5 auf und führt an dem Substrat G eine vorbestimmte Beschichtungsbehandlung aus. Das Masken-Substrat G (Werkstück) ist aus rechteckigen Quarzglas mit einer Seitenlänge L1 von 152 ± 0,4 mm gebildet, auf dem ein Chrom-Oxid (Cr₂O₃)-Beschichtungsfilm aufgetragen wird und auf dem Chrom-Oxid außerdem ein Fotolackbeschichtungsfilm gebildet wird. Die Dicke des Masken-Substrats G beträgt 6,35 ± 0,1 mm (ein Viertel-Zoll) und die projektierte Länge der C-Ebene beträgt 0,2 bis 0,6 mm.
Das Drehfutter 2 hat eine Halteplatte 23 zum Halten eines viereckigen Substrats G. Die Halteplatte 23 ist mit einer Antriebseinheit 22 über eine Drehachse 21 verbunden. Die Antriebseinheit 22, die durch eine Steuerung 60 gesteuert wird, dreht das Drehfutter 2 um die Z-Achse und bewegt das Drehfutter entlang der Z-Achse auf und ab.
Nachstehend wird die Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit erklärt.
Die Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit ist unterhalb des Drehfutters 2 zum Reinigen der rückseitigen Oberfläche und Seitenflächen des Substrats G vorgesehen. Die Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit beinhaltet eine Spülflüssigkeitszuführungs-Quelle 64, eine Vielzahl von Düsen, eine Abdeckung, einen Führungskanal, der an einer Halteplatte 23 vorgesehen ist. Eine Vielzahl von Düsen 41 steht mit der Spülflüssigkeitszuführungs-Quelle 64 in Verbindung und wird von einer kreisförmigen Platte 32 derart gehalten, dass jede der Düsen der unteren Oberfläche der Halteplatte 23 gegenüberliegt. Die Düsen 41 sind an der kreisförmigen Platte 32 angebracht. Diese Düsen sind in zwei Gruppen unterteilt, die axialsymmetrisch mit Bezug auf die Welle 21 und derart schräg angeordnet sind, dass sie sich gegenüberliegen.
Die Abdeckung 40 hat eine deutliche Schalenform mit einem großen Loch am Boden, wie in der 3 gezeigt ist, und ist an dem unteren Teil der Halteplatte 23 angebracht, um die gesamte untere Oberfläche der Halteplatte 23 abzudeck en. Der obere Teil der Abdeckung 40 ist vollständig geöffnet und der untere Teil davon hat ein mittiges Loch 40b. Ein Spülflüssigkeits-Auffangabschnitt 40a, der sich an dem unteren Abschnitt von dem Umfang nach innen erstreckend ausgebildet ist, definiert eine mittige Öffnung 40b. Die Spülflüssigkeit, die aus den Düsen 41 austritt, passiert die mittige Öffnung 40b der Abdeckung 40, trifft auf die untere Oberfläche der Halteplatte 23 auf, steuert auf den Führungskanal 43 entlang der unteren Oberfläche der Halteplatte 23 mittels Zentrifugalkraft zu, läuft durch den Führungskanal 43 und erreicht die untere Oberfläche des Substrats G.
Weiterhin ist ein bogenförmiger Führungskanal 43, der die Halteplatte 23 passiert, dicht an einer Ecke des Substrats G, insbesondere 20 mm innerhalb der Ecke, vorgesehen. Insbesondere wird die von den Düsen 41 abgelassene Spülflüssigkeit einem Zwischenraum zwischen der Oberfläche der Abdeckung 40 und der rückseitigen Oberfläche der Halteplatte 23 zugeführt, passiert den Spülflüssigkeits-Auffangabschnitt 40a und wird in Richtung der rückseitigen Oberfläche des Substrats G aus dem Führungskanal 43 zugeführt.
Die Führungskanäle 43 sind derart angeordnet, dass die Abstandshalter 27 zu dem Zeitpunkt gereinigt werden, wenn die rückseitige Oberfläche des Substrats G gereinigt wird. Insbesondere sind die Führungskanäle 43 vorgesehen, um den Bereich zu umfassen, der von Linien eingegrenzt ist, die die Mitte des Substrats G und die Abstandshalter 27 verbinden. Durch diese Anordnung erlangt der Führungskanal 43 eine Funktion zum Regulieren des Stromes einer Spülflüssigkeit in Richtung der Ecke des Substrats G, wie nachstehend beschrieben wird.
Bei dieser Ausführungsform sind die Führungskanäle dicht an den Ecken angeordnet, so dass sie die Diagonale des Substrats überspannen. Die Führungskanäle können jedoch außerhalb der Diagonalen angeordnet sein, solange die Spülflüssigkeit die Ecken des Substrats erreicht.
Weiterhin ist an der Oberfläche der Halteplatte 23 ein Vorsprung 44 vorgesehen, zum Beispiel in der Nähe der Mitte jeder einzelnen Seite des Substrats G. Die Vorsprünge 44 dienen als Substrathalteelemente zum Halten der rückseitigen Oberfläche des Substrats G, während es leicht nach oben von der Oberfläche der Halteplatte 23 abgesetzt ist, um zu verhindern, dass Fremdkörper an der rückseitigen Oberfläche des Substrats haften bleiben. Genauer gesagt, der Zwischenraum zwischen dem Substrat G und der Halteplatte 23 wird gebildet, indem das Substrat leicht von der Oberfläche der Halteplatte 23 abgehoben wird. Eine aus dem Führungskanal 43 zugeführte Spülflüssigkeit strömt durch den Zwischenraum, um die Ecken des Substrats zu reinigen.
Die Vorsprünge 44 und die Abstandshalter 27, insbesondere mit dem Substrat in Kontakt stehenden Teile davon, werden mit Polyether-Ether-Keton (PEEK) überzogen, um das Substrat G vor Schäden zu schützen.
Das PEEK kann Kohlenstoff-Fasern enthalten. Der andere Abschnitt des Drehfutters kann geeigneterweise aus Aluminium, einer Aluminium-Legierung, nichtrostendem, mit Fluor überzogenem Stahl, Polyether-Ether-Keton (PEEK) oder einer Kombination davon gebildet sein.
Wie in der 2 gezeigt, ist ein erster Führungsring 31 vorgesehen, um den seitlichen Umfang des Drehfutters 2 zu umgeben. Der erste Führungsring 31 hat eine obere Oberfläche, die praktisch eben mit der des Drehfutters 2 ist. Die untere Oberfläche des ersten Führungsringes 31 fällt schräg nach unten und nach außen ab (die innere, untere Oberfläche ist höher als die äußere, untere Oberfläche). An der unteren Seite des Drehfutters 2 ist die kreisförmige Platte 32 angeordnet, um die Rotationswelle des Drehfutters 2 zu umgeben. Weiterhin ist ein zweiter Führungsring 33 (mit einem winkelförmigen Abschnitt) ausgebildet, um den äußeren Umfang der kreisförmigen Platte 32 zu umgeben. Der zweite Führungsring 32 hat den gleichen Außenradius wie der erste Führungsring 31, und die äußere periphere Kante ist gekrümmt und erstreckt sich unterhalb.
Eine äußere Schale 3 ist vorgesehen, um die Führungsringe 31 und 33 zu umgeben. Die äußere Schale 3 hat einen größeren Öffnungsabschnitt als das Dreh futter 2 an dem oberen Bereich, um das Drehfutter 2 nach oben und nach unten zu bewegen. Zwischen der Seitenumfangsfläche und den äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Führungsringe ist ein Zwischenraum, der als Luftkanal 34 dient, ausgebildet.
In dem Bodenabschnitt der äußeren Schale 3 befindet sich ein kurviger und abbiegender Kanal, der mit Hilfe des Außenumfangs des zweiten Führungsringes 33 gebildet wird. Der kurvige und abbiegende Teil dient als ein Luft/Flüssigkeits-Trennungsabschnitt. Überschüssige Beschichtungsflüssigkeit passiert eine äußere Kammer 35 und wird aus einer Ablassöffnung 36 abgelassen, wobei ein Gas durch eine innere Kammer 37a strömt und aus einer Abgasöffnung 37 durch die Ansaugkraft einer Pumpe (nicht gezeigt) ausgestoßen wird. Es ist anzumerken, dass die Ablassmenge der Schale gemäß der vorliegenden Erfindung zum Beispiel 260 bis 270 Pa (entspricht 900 Zoll-Wassersäule) beträgt, was ungefähr 5 bis 6 Mal soviel ist, wie bei einer allgemein üblichen Silikon-Wafer-Beschichtungsvor-richtung. Da die Schale eine größere Ablassmenge als eine Silikon-Wafer-Beschichtungsvorrichtung aufweist ist es daher bei einer Beschichtungs- und Bearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, zu verhindern, dass Fremdkörper an dem Substrat G haften bleiben, sogar dann, wenn eine geringe Menge an Fremdkörpern in der Schale vorhanden ist.
Weiterhin ist an der oberen Oberfläche eine Ringplatte 38 vorgesehen, die einen Innendurchmesser von z. B. 100 bis 160 mm hat, der kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnittes der äußeren Schale 3 ist, und einen größeren Außendurchmesser als der Öffnungsabschnitt der äußeren Schale 3. Die Ringplatte 38 wird durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) nach oben und nach unten bewegbar gehalten. Weiterhin ist eine Düse 39 vorgesehen, um der oberen Oberfläche des Masken-Substrats G gegenüberzuliegen, und wird von dem Drehfutter 2 gehalten. Die Düse 39 steht mit einer Fotolack-Zuführungsquelle 63 über eine Leitung in Verbindung. Die Fotolack-Zuführungsquelle 63 hat eine eingebaute Mengenflusssteuerung (MFC) zur Steuerung der Zuführungsmenge einer Fotolacklösung. Die Betätigung der MFC-Steuerung wird durch eine Steuerung 60 gesteuert. Die Düse 39 wird nach oben und nach unten bewegbar innerhalb einer X-Y-Ebene durch eine Vielzahl von Bewegungsmechanismen (nicht gezeigt) gehalten.
Die Düse 39 wird nach oben und nach unten bewegbar innerhalb einer X-Y Ebene durch eine Vielzahl von Bewegungsmechanismen (nicht gezeigt) gehalten.
Nunmehr bezugnehmend auf die 3, 4A und 4B wird das Drehfutter 2 detailliert erklärt.
Die Halteplatte 23 des Drehfutters 2 zum Halten eines Substrats G ist ein Rechteck, das ein bißchen größer als das Substrat ist. Die Halteplatte 23 hat Wände 24, die entlang der Seiten des Rechtecks mit Ausnahme der Ecken ausgebildet sind. Von der Halteplatte 23 und den Wänden 24 wird eine Ausnehmung gebildet. Wenn ein Substrat G in die Ausnehmung platziert wird, liegt die Halteplatte 23 der rückseitigen Oberfläche des Substrats G gegenüber. Weiterhin sind an den Ecken Ausschnitte 25 ausgebildet, indem ein Teil der Halteplatte 23 rechteckig ausgeschnitten wurde. Wenn ein Substrat G auf die Halteplatte 23 platziert wird, ist daher jede Ecke des Substrats G (zum Beispiel ungefähr 3 bis 7 mm) außerhalb der Halteplatte 23 freiliegend. Ein Übergabe-Armmechanismus 5 hält die freiliegenden Abschnitte, wenn das Substrat G auf- und abgeladen wird.
An der oberen Kante einer jeden Wand 24 ist ein Luftströmungs-Steuerungselement 26 (flaches Blech) ausgebildet. Das Luftströmungs-Steuerungselement 26 ist eine flache, horizontal angeordnete Ebene, die derart angeordnet ist, dass sie mit der Oberfläche des Substrats G bündig ist. Wie von oben gesehen, ist der Umfang des Luftströmungs-Steuerungselementes 26 bogenartig geformt. Genauer gesagt, das Flachblech-Luftströmungs-Steuerungselement 26 ist entlang der Seite des Substrats G mit einem Zwischenraum zu diesem angeordnet, um nahezu bündig mit der Oberfläche des Substrats G zu sein. Das Luftströmungs-Steuerungselement 26 ist zum Beispiel an einer Position, die 0,5 mm niedriger ist als die Ebene des Substrates G, und ist nicht an den Ecken des Substrats G ausgebildet.
In der Nähe einer jeden Ecke des Drehfutters 2 sind ein Paar Abstandshalter 27 angeordnet und entsprechend an den Wänden 24 befestigt, wodurch ein Zwischenraum geschaffen wird, zum Beispiel ungefähr 1,5 mm, zwischen dem Substrat G auf der Halteplatte 23 und der Wand 24. Der Abstandshalter hat eine Form wie z. B. eine dreieckige Pyramide oder ein Zylinder, wodurch der Abstandshalter in punkt- oder linienförmigen Kontakt mit dem Seitenumfang des Substrats G gebracht wird. Der Abstandshalter hat auch eine Ausrichtfunktion zum Halten eines Substrats G in einer gewünschten Position auf dem Drehfutter 2. Da das Substrat G durch vier Paare von Abstandshaltern 27 von dem Umfang gehalten wird, wackelt es nicht auf dem Drehfutter 2, wenn das Substrat G gedreht wird.
Nachstehend wird ein Drehfutter 2A gemäß einer anderen Ausführungsform erklärt.
Die 5 ist eine Draufsicht von der oberen Oberflächenseite auf das Drehfutter 2A gesehen, und die 6 ist eine Draufsicht von der rückwärtigen Oberflächenseite auf das Drehfutter 2A gesehen. Das Drehfutter 2A hat im Wesentlichen eine rechteckige Abdeckung 23A auf der rückseitigen Oberfläche. Der periphere Flansch 23f der Abdeckung 23A ist durch eine Schraube an dem Umfang der Öffnung eines Luftströmungs-Steuerungselementes 26A befestigt. Da die Öffnung des Luftströmungs-Steuerungselementes 26A rechteckig ist und die Eckabschnitte der im Wesentlichen rechteckigen Abdeckung 23A teilweise ausgeschnitten sind, sind Luftströmungsöffnungen 25 an den Abschnitten entsprechend den Ecken des Substrats G bei einer Draufsicht ausgebildet. Die Größe und Form der Luftströmungsöffnungen 25 werden durch die Maße der Öffnung des Luftströmungs-Steuerungselementes 26 und der Ausschnitte an den vier Ecken der Abdeckung 23A festgelegt. Bei dieser Ausführungsform ist die Luftströmungsöffnung 25 fächerförmig mit einem Radius von 5 bis 10 mm. An dem peripheren Abschnitt des Luftströmungs-Steuerungselementes 26A sind eine Vielzahl von Abstandshaltern 27A und Vorsprünge positioniert, damit verhindert wird, dass das Substrat G auf dem Drehfutter 2A wackelt.
Die Abdeckung 23A hat 72 Flüssigkeitszuführungs-Öffnungen 43, die radial und konzentrisch angeordnet sind. Genauer gesagt, diese Flüssigkeitszuführungs-Öffnungen haben die gleiche Form und Größe und sind in regelmäßigen Abständen angeordnet. Wie in der 9B gezeigt ist, wird, wenn eine Spülflüssigkeit R aus den Düsen 41 in Richtung der Abdeckung 23A abgestrahlt wird, die rückseitige Oberfläche des Substrats G mit der Spülflüssigkeit R gereinigt, wie in der 9C gezeigt ist. Da die Flüssigkeitszuführungs-Öffnungen 43 radial angeordnet sind, wird die Spülflüssigkeit R in jede Richtung zugeführt, um die gesamte rückseitige Oberfläche des Substrats G ausreichend zu reinigen.
Nachstehend werden der Übergabe-Armmechanismus 5 und das Masken-Substrat G mit Bezug auf die 7, 8A bis 8D erklärt.
Der Übergabe-Armmechanismus 5 hat ein horizontales Armelement 51, das von einem XYZ-Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) zur Übergabe eines Masken-Substrats G zwischen dem Drehfutter und dem Übergabe-Armmechanismus 5 angetrieben wird. Das horizontale Armelement 51 hat einen runden (bogenförmigen) Armhauptkörper mit einem offenen Ende, und vier Haltestücke 52, wie in der 7 gezeigt ist. Die vier Haltestücke 52 zeigen jeweils von der innenliegenden Umlauffläche des bogenförmigen Armkörpers nach innen und stützen die C-Ebene 13c des Eckabschnitts des Masken-Substrats G.
Um die Verunreinigung des Masken-Substrats G mit Fremdkörpern zu verhindern, dürfen andere Elemente nicht mit der rückseitigen Oberfläche 13b und Seitenfläche 13e in Berührung sein. Die Bereiche 11, mit denen andere Elemente in Kontakt sein können, befinden sich nur an den Ecken und in den mittleren Abschnitten der vier Seiten. Weiterhin berührt jedes der Haltelemente 52 eines Arm-elementes das Masken-Substrat G nur an der C-Ebene 13c, wie in der 8C gezeigt ist, und sind nicht mit der rückseitigen Oberfläche 13b und der Seitenfläche 13e des Substrats G in Kontakt. Insbesondere hat das Haltestück 52 eine konische Führungsfläche 52a, einen spitzen Stopper-Abschnitt 52b und einen gekrümmten Abschnitt 52c. Wenn das Masken-Substrat G dem Übergabe-Armmechanismus 5 übergeben wird, gleitet es entlang der konischen Führungsfläche 52a, währenddessen es nur an der C-Ebene 13c mit dem Haltestück 52 in Berührung ist, und hält an, wenn die C-Ebene 13c den gekrümmten Abschnitt 52c erreicht. Da der innere Durchmesser eines imaginären Kreises, der den spitzen Stopper-Abschnitte 52b verbindet, kleiner als der Außendurchmesser des Masken-Substrats G ist, kann das Masken-Substrat G nicht von den Haltestücken 52 abfallen. Wie in der 8D von oben gesehen, hat das Haltestück 52 ein Paar gekrümmte Abschnitte 52c. Eine Ecke des Masken-Substrats G ist mit dem Paar gekrümmter Abschnitte 52c in Kontakt.
Wie in der 8B gezeigt, hat das Masken-Substrat G einen Chrom-Oxid (Cr₂O₃) -Beschichtungsfilm 12b auf einem transparenten Substrat 12a aus Quarzglass, und es wird ein Fotolackbeschichtungsfilm 12c auf dem Beschichtungsfilm gebildet. Der Chrom-Oxid-Beschichtungsfilm 12b hat eine Durchschnittsdicke von 30 bis 60 nm und der Fotolackbeschichtungsfilm 12c hat eine Durchschnittsdicke von 400 bis 500 nm.
Das Masken-Substrat G hat eine Seitenlänge 11 von 152 ± 0,4 mm und eine Dicke von 6,35 ± 0,1 mm (ein Viertel Zoll). Die projektierte Länge der C-Ebene 13c beträgt 0,2 bis 0,6 mm.
Es wird der Fall kurz erklärt, in dem ein Masken-Substrat G von dem Übergabe-Armmechanismus 5 an das Drehfutter 2 übergeben wird. Zuerst wird der das Substrat G haltende Übergabe-Armmechanismus 5 über das Drehfutter bewegt. Dann wird das Armelement 51 nach unten bewegt, während das Haltestück 52 die Luftströmungs-Öffnung 25 passiert. Auf diese Weise wird der von dem Armelement 51 umgebene Bereich (Substrat) mit Bezug auf das Drehfutter 2 bewegt, wodurch das Substrat G auf der Halteplatte 23 montiert wird. Wenn das Substrat G von dem Drehfutter 2 abgenommen wird, wird die vorstehend genannte Betätigung in umgekehrter Weise ausgeführt.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Bildung eines Beschichtungsfilms auf der Oberfläche des Substrats G unter Einsatz der vorgenannten Beschichtungs- und Bearbeitungsvorrichtung erklärt.
Zuerst wird das Drehfutter 2 nach oben über die äußere Schale 3 bewegt bis in den Zustand, in dem die Ringplatte 38 in die vorbestimmte höchste Position gesetzt ist, und ein Substrat G wird von einem Übergabe-Armmechanismus 5 dem Drehfutter übergeben. Dann bewegt sich das Drehfutter 2 nach unten, wobei es das Substrat G hält, und außerdem bewegt sich die Ringplatte 38 nach unten in die vorbestimmte unterste Position. Anschließend wird die Beschichtungslösungsdüse 39 zu einer Position geführt, die der Mitte des Substrats G gegenüberliegt. Danach strömt eine Beschichtungslösung, eine Fotolacklösung, in Richtung des Mittelteils des Substrats G aus der Beschichtungslösungsdüse 39 aus und das Substrat G wird anschließend mit hoher Geschwindigkeit synchron zusammen mit dem Drehfutter 2 für 2 bis 3 Sekunden mit einer ersten Rotationsgeschwindigkeit gedreht, zum Beispiel mit 2.500 U/min.. Die dem Substrat G zugeführte Fotolacklösung verbreitet sich in Richtung der peripheren Kante des Substrats G durch Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des Substrats G vorhanden ist, und abschließend wird eine überschüssige Fotolacklösung von dem Substrat abgeschüttelt. Anschließend wird, während die Beschichtungslösungsdüse 39 zurückbewegt wird, das Substrat G zusammen mit dem Drehfutter 2 mit einer niedrigen zweiten Rotationsgeschwindigkeit, wie z. B. 1000 U/min., 15 bis 30 Sekunden lang rotiert, um dadurch die Verdampfung eines Lösungsmittels (Verdünner) zu beschleunigen, das in einer Fotolacklösung auf der Oberfläche des Substrats G enthalten ist. Daraus resultiert, dass ein Fotolackfilm mit einer Dicke von ungefähr 0,6 μm aus den verbleibenden Fotolackkomponenten auf der Oberfläche des Substrats G gebildet wird. Eine Fotolacklösung kann außerdem aus der Beschichtungslösungsdüse 39 zugeführt werden, während das Drehfutter 2 rotiert.
Nachstehend wird ein Schritt zur Spülung der rückseitigen Oberfläche des Substrats G (nachstehend als ein „Rückseiten-Spülschritt" bezeichnet) mit Bezug auf die Zeichnungen 9A bis 9D, 10 und 11 erklärt.
An der Seitenfläche und rückseitigen Oberfläche des Substrats, das mit der Fotolacklösung beschichtet ist, haben sich Fotolackkomponenten 200 abgelagert, wie durch schraffierte Linien in der 9A gezeigt ist. Zur Entfernung der Fotolackkomponenten strömt eine Spülflüssigkeit R aus den Spülflüssigkeits-Auslassdüsen 41, währenddessen das Substrat G zum Beispiel mit 500 U/min. rotiert. Genauer gesagt, die Spülflüssigkeit R wird aus den in einer zickzack-förmigen Weise angeordneten Düsen derartig gesprüht, dass das Spray sich überkreuzend in Richtung einer innenseitigen Position von der Abdeckung 40, die an der rückseitigen Oberfläche der Halteplatte 23 angebracht ist, mit einer Strömungsrate von 60 ml/min. strömt. Da die Zentrifugalkraft wirkt, wird die Spülflüssigkeit R ebenfalls entlang der rückseitigen Oberfläche der Halteplatte 23 gelenkt und einem Zwischenraum zwischen der Abdeckung 40 und der Halteplatte 23 zugeführt. Die Spülflüssigkeit R kann direkt dem Zwischenraum zwischen der Abdeckung 40 und der Halteplatte 23 zugeführt werden.
Die Spülflüssigkeit R wird zu einem Spülflüssigkeits-Auffangabschnitt 40a durch Zentrifugalkraft (Zentripetalkraft) gelenkt, passiert den Führungskanal 43, wird in einen Zwischenraum zwischen dem Substrat G und der Halteplatte 23 eingeführt, radial um das Rotationszentrum zentrifugal versprüht und verteilt.
Dadurch werden, wie in der 11 gezeigt ist, zwei Ströme der Spülflüssigkeit R gebildet: einer wird in Richtung der Ecken und der andere in Richtung der Wand 24 geleitet. Der zuletzt genannte Strom trifft auf die Oberfläche der Wand 24 und ändert die Richtung. Da der Abstandshalter 27 jedoch den Strom daran hindert, sich nach innen auszubreiten, wird der Strom letztendlich in Richtung der Ecken des Substrats G geleitet. Wie erläutert, strömt die Spülflüssigkeit R, die von jeder der Flüssigkeitszuführungs-Öffnungen 43 zugeführt wird, in Richtung der entsprechenden Ecken der rückseitigen Oberfläche des Substrats G und wird dann verteilt.
Wie in der 9C gezeigt, verläuft die Spülflüssigkeit R, die den Umfang der Luftströmungs-Öffnung 25 erreicht hat, weiter nach außen, währenddessen sie an der rückseitigen Oberflächenseite des Substrats G aufgrund der Oberflächenspannung haften bleibt. Die Spülflüssigkeit R, die sich über den Umfang der Ecken des Substrats G hinaus ausgebreitet hat, läuft teilweise auf die Seitenfläche des Substrats. Wenn die Spülflüssigkeit R abgeschüttelt wird, die die Ecke des Substrats G erreicht hat, läuft sie zu der Seitenfläche aufgrund der Oberflächenspannung. Folglich kann eine aufgehende Ecke 300 gereinigt werden.
Die Grenze zwischen der rückseitigen Oberfläche 13b und der Seitenfläche 13e des Substrats G und die zwischen der Oberfläche 13a und der Seitenfläche 13e sind außerdem gerundet, um die C-Ebenen 13c zu bilden, wie in der 8c gezeigt ist. Die Spülflüssigkeit R strömt entlang der rückseitigen Oberfläche 13b und dann entlang der C-Ebene 13c und läuft zu der Seitenfläche 13e, um die Oberfläche 13e zu reinigen.
Nach 5 bis 30 Sekunden ab Initiierung der Zuführung der Spülflüssigkeit R wird die Zuführung der Spülflüssigkeit R gestoppt und das Drehfutter wird für mehrere Sekunden gedreht, um die Spülflüssigkeit R abzuschütteln. Nach Beendigung der Reinigung wird die Ringplatte 38 nach oben bewegt, und dann wird das Drehfutter 2 angehoben, und der Übergabe-Armmechanismus 5 nimmt das Substrat durch die Substrathaltestücke 52 auf und lädt es ab, wie in der 9D gezeigt ist.
Eine Ausführungsform des Rückseiten-Spülschrittes wird mit Bezug auf die 10 erklärt.
Nachdem die Übergabe eines Masken-Substrats G an das Drehfutter 2 beendet wurde, wird die Rotation des Drehfutters 2 zuerst mit einer niedrigen Geschwindigkeit von 200 U/min zum Zeitpunkt 1 (t1) gestartet. Zum Zeitpunkt 2 (t2) wird die Geschwindigkeit auf 1.500 U/min mit einer Beschleunigungsrate von 1.000 bis 5.000
erhöht und bei 1.500 U/min für 3 Sekunden (t3 bis t4) beibehalten. Während dieses Zeitraums wird von den Düsen 41 eine Spülflüssigkeit auf die Halteplatte 23 gesprüht. Zu dem Zeitpunkt t4 wird die Rotationsgeschwindigkeit auf 200 U/min mit einer Verzögerungsrate von 1.000 bis 5.000
reduziert und bei 200 U/min für 3 Sekunden (t5 bis t6) aufrechterhalten. Während dieses Zeitraums wird die Spülflüssigkeit kontinuierlich aus den Düsen 41 gesprüht. Zu einem Zeitpunkt t6 wird die Rotationsgeschwindigkeit auf 1.500 U/min mit einer Beschleunigungsrate von 1.000 bis 5.000
erhöht und bei 1.500 U/min für 3 Sekunden (t7 bis t8) aufrechterhalten. Während dieses Zeitraumes wird die Spülflüssigkeit kontinuierlich aus den Düsen 41 gesprüht. Zum Zeitpunkt t8 wird die Rotationsgeschwindigkeit auf 200 U/min mit einer Verzögerungsrate von 1.000 bis 5.000
reduziert und bei 200 U/min für 3 Sekunden (t9 bis t10) aufrechterhalten. Während dieses Zeitraums wird die Spülflüssigkeit kontinuierlich aus den Düsen 41 gesprüht. Zum Zeitpunkt t10 wird die Rotationsgeschwindigkeit auf 1.500 U/min mit einer Beschleunigungsrate von 1.000 bis 5.000
erhöht und bei 1.500 U/min für 3 Sekunden (t11 bis t12) aufrechterhalten. Während dieses Zeitraumes wird die Spülflüssigkeit kontinuierlich aus den Düsen 41 gesprüht. Zum Zeitpunkt t12 wird die Zuführung der Spülflüssigkeit aus den Düsen 41 gestoppt und die Rotationsgeschwindigkeit wird mit einer Verzögerungsrate von 1.000 bis 5.000
reduziert. Auf diese Weise wird die Rotation des Drehfutters 2 beendet. Die Hochgeschwindigkeits-Rotation und die Niedriggeschwindigkeits-Rotation des Drehfutters werden abwechselnd dreimal wiederholt. Auf diese Art und Weise wird die Fotolackablagerung erfolgreich vollständig von der rückseitigen Oberfläche 13b und der Seitenfläche 13e des Masken-Substrats G entfernt. Die Fotolackablagerung kann insbesondere zufriedenstellend durch abwechselnde Änderung der Niedriggeschwindigkeits-Rotation und der Hochgeschwindigkeits-Rotation des Drehfutters 2 von der C-Ebene 13c des Masken-Substrats G entfernt werden.
Wenn die Rotationsgeschwindigkeit während des Niedriggeschwindigkeits-Rotationsbetriebes niedriger als 200 U/min. (z. B. 100 U/min.) ist, läuft der Fotolack von der oberen Oberfläche auf die untere Oberfläche. Da ein derartiger Nachteil entsteht, wird der niedrigste Wert der Rotationsgeschwindigkeit des Substrats auf 200 U/min. während des Rückseiten-Spülschrittes eingestellt. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit andererseits während des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbetriebes 1.500 U/min. überschreitet, ist es wahrscheinlich, dass die Spülflüssigkeit von der Halteplatte 23 abgewiesen wird. Dadurch spritzt die Spülflüssigkeit in Richtung der Düsen 41 zurück und verläuft an dem Umfang des Drehfutters. Aus diesem Grund wird der obere Wert der Rotationsgeschwindigkeit des Substrats während des Rückseiten-Spülschrittes auf 1.500 U/min. eingestellt.
Gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform wird eine Spülflüssigkeit einem Zwischenraum zwischen dem Substrat G und der Halteplatte 23 zugeführt, während das Substrat G und die Halteplatte 23 synchron rotieren. Durch diese Konstitution wirken die Zentrifugalkraft, die durch die Rotation erzeugt wird, und die Oberflächenspannung der Spülflüssigkeit zusammen, die auf das Substrat G gebracht wird, um die rückseitige Oberfläche und Seitenfläche des Eckabschnittes des Substrats G zu reinigen. Folglich kann die Fotolacklösung entfernt werden, die zumindest an der Seitenfläche dicht an dem Boden und der rückseitigen Oberfläche des Eckabschnitts während der Fotolackbeschichtungszeit haften geblieben ist. Daher kann, sogar wenn die rückseitige Oberfläche des Eckabschnitts von dem Übergabe-Armmechanismus 5 gehalten wird, eine Verschmutzung der Substrathaltestücke 52 des Übergabe-Armmechanismus 5 verhindert werden. Auch wenn die Substrate G in und aus der Vorrichtung einzeln durch den Über gabe-Armmechanismus 5 auf- oder abgeladen werden, können die Ecken des Substrates G deshalb nicht verunreinigt werden. Weiterhin kann, wenn das Substrat G übergeben wird, ohne von dem Übergabe-Armmechanismus 5 an den vier Ecken gehalten zu werden, zum Beispiel in dem Fall, wenn eine andere Einheit das Substrat G an den vier Ecken hält, eine sogenannte Kreuz-Kontamination verhindert werden.
Weiterhin ist gemäß der vorstehend genannten Ausführungsformen der Führungskanal 43 an einer Position angeordnet, die einem der Ecken des Substrats G entspricht, insbesondere an einer Position, von der eine Spülflüssigkeit zugeführt wird, die Spülflüssigkeit die Ecken des Substrats erreichen kann, zum Beispiel an den Diagonallinien des Substrats G. Bei dieser Anordnung kann die Spülflüssigkeit dynamisch (positiv) in Richtung eines zu reinigenden Zieles zugeführt werden, d. h. zu den Ecken des Substrats G. Weiterhin kann, da der Spülflüssigkeits-Auffangabschnitt 40a bereitgestellt ist, die Spülflüssigkeit in dem Führungskanal 43 durch die Hilfe von Zentrifugalkraft (Zentripetalkraft) aufgefangen werden, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Spülflüssigkeit von der Mitte des Substrats G zugeführt wird, und die Menge der Spülflüssigkeit kann reduziert werden. Dadurch kann die vorliegenden Erfindung die Kosten vorteilhafterweise senken.
Weiterhin wird, durch die Bereitstellung der Wand 24 entlang des Umfangs des Substrats G, eine Spülflüssigkeit in Richtung der Ecken selbstverständlich ohne weiteres Zutun zugeführt. Zusätzlich können die Abstandshalter gereinigt werden, da ein Führungskanal 43 derart ausgebildet ist, dass er den Raum zwischen den Linien überbrückt, die das Zentrum des Substrats G und ein Paar Abstandshalter 27 verbinden. Da die Spülflüssigkeit auf die Wand 24 trifft und in den Zwischenraum zwischen dem Substrat G und der Wand 24 strömt, wird durch die Abstandshalter 27 geregelt, dass sich der Abstand nicht nach innen ausbreitet. Dadurch kann die Spülflüssigkeit in Richtung der Ecken auf jeden Fall zugeführt werden.
Gemäß der Ausführungsform sind die Ausschnitte 25 in dem Drehfutter 2 ausgebildet und das Substrat G wird zu und von dem Übergabe-Armmechanismus durch Halten der Eckabschnitte des Substrats G weiterbefördert, die in den Ausschnitten 25 freiliegen.
Daher kann das Auf- und Abladen des Substrats G leicht ausgeführt werden.
Die Abdeckung 40 der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht auf den Aufbau mit einem Spülflüssigkeits-Auffangabschnitt 40a (sie kann teilweise erweitert sein). Zum Beispiel kann die Abdeckung 40, wie in den 12A und 12B gezeigt ist, in Form einer Wanne wie ein Ring sein, die die Führungskanäle 43 abdeckt und enthält. Auch wenn die Abdeckung ringförmig ist, strömt die Spülflüssigkeit, die aus den Spülflüssigkeits-Auslassdüsen 41 in Richtung der rückseitigen Oberfläche der Halteplatte 23 ausströmt, entlang der rückseitigen Oberfläche der Halteplatte 23 durch Zentrifugalkraft und erreicht die Wanne, spritzt aus dem Führungskanal 43 heraus und wird dem Substrat G zugeführt. Daher können die gleichen Effekte erzielt werden, wie vorstehend erwähnt wurde.
Weiterhin beschränkt sich der Aufbau des Drehfutters der vorliegenden Erfindung nicht auf den, der Wände 24 an dem Drehfutter 2 aufweist. Es kann der Aufbau des in der 13 gezeigten Drehfutters verwendet werden. Insbesondere weist das Drehfutter die Führungskanäle 43, Ausschnitte 25, die Halteplatte 23 zum Platzieren eines Substrats G in der Mitte davon und Abstandshalter 28 auf, die an dem Umfang des Substrathaltebereichs und der Luftströmungs-Steuerungselemente 26 vorgesehen sind. Die äußere Kante des Luftströmungs-Steuerungselementes 26 weist die gleiche Form wie die Halteplatte 23 auf. Jedes der Luftströmungs-Steuerungselemente 26 wird durch den Abstandshalter an dem inneren Umfang gehalten. Auch in diesem Fall wird die aus dem Führungskanal 43 in einen Zwischenraum zwischen dem Substrat G und der Halteplatte 23 zugeführte Spülflüssigkeit in Richtung der Ecken des Substrats durch Zentrifugalkraft, die durch synchrone Rotation des Substrats G und der Halteplatte 23 erzeugt wird, gelenkt. Daher können die Ecken gereinigt werden.
Folglich können die gleichen Effekte erzielt werden, wie vorstehend erwähnt wurde.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung der Aufbau des Drehfutters 2 nicht darauf beschränkt, dass er Ausschnitte 25 aufweist. Es kann der in der 14 gezeigte Aufbau verwendet werden. Insbesondere sind ein Drehfutter mit einem Führungskanal 43, eine kreisförmige Halteplatte 23 mit einem Substrathaltebereich in der Mitte, ein Luftströmungs-Steuerungselement 26 mit einem Öffnungsbereich entsprechend dem Substrathaltebereich, und ein Abstandshalter 28 vorhanden, der das Element 26 hält. Auch in diesem Fall kann eine Spülflüssigkeit zur Seitenfläche des Substrats aufgrund der Oberflächenspannung laufen. Daher können die gleichen Effekte erzielt werden, wie vorstehend erwähnt wurde. Jedoch liegen in diesem Fall die Ecken des Substrats G nicht außerhalb der Halteplatte 23 frei. Damit der Übergabe-Armmechanismus 5 das Substrat G halten kann, sind z. B. Durchgangslöcher in der Oberfläche der Halteplatte 23 ausgebildet und ein durch jedes der Durchgangslöcher passierendes Substrat-Hebeelement ist vorgesehen. Das Substrat G wird durch die Substrat-Hebeelemente durch die Löcher angehoben und dem Übergabe-Armmechanismus 5 übergeben.
Bei der vorliegenden Erfindung können, wie in der 15 gezeigt ist, Flüssigkeitsströmungs-Führungselemente 16 an der Oberfläche der Halteplatte 23 vorgesehen sein, um die Richtung des Stromes der Spülflüssigkeit zu steuern. Auch mit diesem Aufbau können die gleichen Effekte erreicht werden, wie vorstehend erwähnt wurde.
Die Anordnung der Flüssigkeitsströmungs-Führungselemente 16 kann vorzugsweise zweckabhängig festgelegt werden, insbesondere, ob eine Spülflüssigkeit in Richtung der Eckabschnitte auf jeden Fall gelenkt wird oder nicht oder ob eine Spülflüssigkeit derart gelenkt wird, dass die Abstandshalter 27 garantiert gereinigt werden.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung die Form des Führungskanals 43 nicht auf eine Fächerform beschränkt. Es können rundförmige Führungskanäle nebeneinander angeordnet sein, wie in der 16 gezeigt ist. Wie die Führungskanäle 43 anzuordnen sind, wird vorzugsweise bestimmt, indem ein einleitender Test durchgeführt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung brauchen die Führungskanäle 43 nicht unbedingt in der Oberfläche der Halteplatte 23 ausgebildet sein und sie können in der innenliegenden Seitenfläche der Wand 24 ausgebildet sein. Auch in diesem Fall werden die gleichen Effekte erzielt, wie vorstehend erwähnt, indem eine Spülflüssigkeit einem Zwischenraum zwischem dem Substrat G und der Halteplatte 23 zugeführt wird. Weiterhin kann ein Führungskanal 43 vorgesehen sein, um eine Spülflüssigkeit direkt der Seitenfläche einer jeden Ecke des Substrats G zuzuführen.
Bei der vorliegenden Erfindung brauchen die Ausschnitte 25 nicht immer in einer rechtwinkligen Form ausgeführt sein und sie können in einer Bogenform ausgebildet werden. Damit eine Spülflüssigkeit den Ecken des Substrats G auf jeden Fall zugeführt wird, kann sich der Substrathaltebereich in den Ausschnitt hinein erstrecken, wie in der 18 gezeigt, und sich weiter leicht schräg nach oben erstrecken. Auch bei diesem Aufbau können die gleichen Effekte erzielt werden, wie vorstehend erwähnt wurde.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung das Substrat G nicht auf ein Masken-Substrat beschränkt und es kann ein Glassubstrat für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und ebenfalls ein Halbleiterwafer sein. Bei der vorliegenden Erfindung ist das Beschichtungsverfahren nicht auf ein Verfahren zum Beschichten einer Fotolacklösung beschränkt und es kann ein Entwicklungsverfahren sein, das durchgeführt wird, indem ein Entwickler einem Substrat nach der Belichtung zugeführt wird, oder ein Reinigungsverfahren sein, das ausgeführt wird, indem eine Spülflüssigkeit einem Substrat zugeführt wird.
Schließlich wird eine Beschichtungs- und Entwicklungsvorrichtung mit einer Beschichtungs- und Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung als eine Beschichtungseinheit U1 mit Bezug auf die 19 und 20 erklärt.
In der Zeichnung hat ein Trägerblock B1 einen Träger-Montageabschnitt 71 zum Montieren eines Trägers 70, der eine Vielzahl von Substraten G speichert, und ein Übergabemittel 72. An der Rückseite des Trägerblocks B1 ist ein Bearbeitungsblock B2 daran angeschlossen. In dem Bearbeitungsblock B2 ist der vorstehend genannte Übergabe-Armmechanismus 5 als ein Haupt-Übergabemittel vorgesehen. In der Umgebung des Übergabe-Armmechanismus 5 sind eine Beschichtungseinheit U1 und eine Entwicklungseinheit U2 zum Entwickeln eines Substrats G nach der Belichtung an der rechten Seite angeordnet und eine Reinigungseinheit U3 zum Reinigen eines Substrats G, von dem Trägerblock B1 aus gesehen, an der linken Seite angeordnet. Weiterhin sind Regale U4 und U5, in denen Heiz/Kühleinheiten zum Erwärmen und Kühlen eines Substrats und Übergabe-Einheiten zur Übergabe eines Substrats in multiplen Ebenen übereinandergestapelt sind, an der vorderen oder hinteren Seite angeordnet. Weiterhin ist der Übergabe-Armmechanismus 5 konfiguriert, um sich aufwärts und abwärts, nach vorn und nach hinten zu bewegen und um die vertikale Achse zu rotieren, wodurch eine Übergabe eines Substrats G an und von der Beschichtungseinheit U1, Entwicklungseinheit U2, Reinigungseinheit U3 und Stapeleinheiten U4 und U5 ermöglicht wird. Weiterhin ist der Bearbeitungsblock B2 mit einem Belichtungsblock B4 über einen Übergangsblock B3 verbunden. In dem Belichtungsblock B3 wird ein mit einem Fotolackfilm beschichtetes Substrat G belichtet, indem eine vorbestimmte Maske verwendet wird. In dem Übergangsblock B3 ist ein Übergabemittel 73 vorgesehen, das konfiguriert ist, um ein Substrat G zwischen einer Übergabe-Einheit, einer der Einheiten, die in der Stapeleinheit U5 gestapelt sind, und dem Belichtungsblock 4 weiterzuleiten.
Der Durchlauf eines Substrats G wird nun kurz erklärt. Wenn der die Substrate G speichernde Träger 70 in den Träger-Montageabschnitt 71 von außen geladen wird, wird ein Substrat G aus dem Träger 70 durch das Übergabemittel 72 ge nommen und an den Übergabe-Armmechanismus 5 über eine Übergabe-Einheit weitergeleitet, die in der Stapeleinheit U4 gelagert ist, und dann nacheinander in dieser Reihenfolge in die Reinigungseinheit U3, Heizeinheit, Kühleinheit und Beschichtungseinheit U1 geladen. Auf diese Art und Weise wird zum Beispiel ein Fotolackfilm gebildet. Anschließend wird das Substrat in der Heizeinheit vorgetrocknet und auf eine vorbestimmte Temperatur in der Kühleinheit abgekühlt und danach von dem Übergabemittel 73 in den Belichtungsblock B4 geladen und dann belichtet. Danach wird das Substrat G in die Heizeinheit geladen, in der es nach der Belichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erwämt wird. Das resultierende Substrat wird auf eine vorbestimmte Temperatur in der Kühleinheit abgekühlt und dann in der Entwicklungseinheit U2 entwickelt. Das Substrat G, das den vorbestimmten Behandlungen unterzogen wurde und auf dem, zum Beispiel, ein Fotolackmuster gebildet ist, wird an den Träger 70 zurückgegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Substrat und eine Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit synchron rotiert, um der rückseitigen Oberfläche des Substrats eine Spülflüssigkeit zuzuführen, wobei die Seitenflächen der Eckabschnitte und die rückseitige Oberfläche des Substrats gereinigt werden. Deshalb kann das Substrat weitergeleitet werden, währenddessen die vier Ecken davon gehalten werden.

Claims

Schleuderbeschichtungsvorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungslösung auf ein viereckiges Substrat für einen Belichtungsprozess in einem photolithographischen Prozess und zum Entfernen von Beschichtungslösung, die an einer rückseitigen Oberfläche und einer Seitenfläche des Substrats anhaftet, durch Verwendung einer Spülflüssigkeit, gekennzeichnet durch: ein Drehfutter (2; 2A) mit einer Halteplatte (23; 23A), die der rückseitigen Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, und Substrathalteelemente (44; 44A), die in Kontakt mit nur einem peripheren Teil des Substrats stehen, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Substrat und der Halteplatte (23; 23A) vorgesehen ist und das Drehfutter (2; 2A) das viereckige Substrat horizontal hält und in einer horizontalen Ebene dreht; eine Beschichtungslösungsdüse (39) zum Zuführen einer Beschichtungslösung zu einer vorderseitigen Oberfläche des Substrats; eine Vielzahl von Spüldüsen (41) zum Zuführen von Spülflüssigkeit zu der rückseitigen Oberfläche des von dem Drehfutter (2; 2A) gehaltenen Substrats; Ausschnitte (25; 25A), die in den Eckabschnitten der Halteplatte (23; 23A) derart geformt sind, dass die Ecken des Substrats über die Halteplatte (23, 23A) hinausragen; Paare von Abstandshaltern (27, 27A) zum Ausrichten des Substrats in Bezug auf die Halteplatte (23; 23A), wobei die Abstandshalter (27; 27A) paarweise an einer Diagonallinie des Substrats gespiegelt einander gegenüberliegend derart angeordnet sind, dass die Spüldüsen (41) in Richtung einer verlängerten Diagonalen des Substrates gerichtet sind; und Führungskanäle (43; 43A), die als Öffnungen in jeweils mit den Eckabschnitten des Substrats korrespondieren Abschnitten der Halteplatte (23; 23A) vorgesehen sind und zum Leiten der Spülflüssigkeit zu dem Zwischenraum durch Nutzung einer durch Rotation des Drehfutters (2; 2A) generierten Zentrifugalkraft dienen, wobei nach dem Auftragen von Beschichtungslösung auf die vorderseitige Oberfläche des Substrats die Spülflüssigkeit von den Spüldüsen (41) in Richtung einer unteren Oberfläche der Halteplatte (23; 23A) zuführbar ist und die Halteplatte (23; 23A) sowie das Substrat durch das Drehfutter (2; 2A) zur Generierung einer Zentrifugalkraft drehbar sind, was bewirkt, dass die Spülflüssigkeit die Eckabschnitte des Substrats durch die Führungskanäle (43; 43A) und durch den Zwischenraum unter Einfluss der Zentrifugalkraft erreicht und die an der rückseitigen Oberfläche und der Seitenfläche anhaftende Beschichtungslösung entfernbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (43; 43A) jeweils einen Spülflüssigkeits-Zufuhranschluss haben.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (43; 43A) in einem Kreis um die Rotationsachse der Halteplatte (23; 23A) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (43; 43A) von der unteren zur oberen Oberfläche der Halteplatte (23; 23A) schräg nach außen führende Durchgangslöcher sind, durch die die Spülflüssigkeit, die von den Spüldüsen (41) auf die untere Oberfläche der Halteplatte (23; 23A) aufgetragen wird, in Richtung der rückseitigen Oberfläche des Substrats gleichmäßig zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (43; 43A) nahe an den entsprechenden Eckabschnitten des Substrats ausgebildet sind, um die Diagonallinien des Substrats zu überbrücken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckung (40) mit einem Spülflüssigkeits-Auffangabschnitt (40A) unter der rückwärtigen Seite der Halteplatte (23; 23A) vorgesehen ist und die Spülflüssigkeit dem Spülflüssigkeits-Auffangabschnitt (40A) durch die Führungskanäle (43; 43A) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Seitenflächen des Substrats gegenüberliegende Wandung (24) entlang des Umfangs der Halteplatte (23; 23A) mit Ausnehmung für die Substrat-Eckabschnitte.
Schleuderbeschichtungsverfahren zum Aufbringen einer Beschichtungslösung auf ein viereckiges Substrat zur Verwendung in einem Entwicklungsprozess eines photolithographischen Prozesses und zum Entfernen von Beschichtungslösung, die ungewollt an der rückseitigen Oberfläche und an der Seitenfläche des viereckigen Substrates haftet, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Bereitstellen (i) eines Drehfutters (2; 2A) mit einer Halteplatte (23; 23A) und Substrathalteelementen (44; 44A), (ii) einer Beschichtungslösungsdüse (39), (iii) einer Vielzahl von Spüldüsen (41), (iv) von Ausschnitten (25; 25A) in Eckabschnitten der Halteplatte (23; 23A), (v) eines Paares Abstandshalter (27; 27A) an dem Drehfutter (2; 2A), und (vi) von Führungskanälen (43; 43A), die als Öffnungen in jeweils mit den Eckabschnitten des Substrats korrespondierenden Abschnitten der Halteplatte (23; 23A) vorgesehen sind; b) Tragen des Substrats mittels den Substrathalteelementen (44; 44A) im peripheren Bereich des Substrats mit einem Zwischenraum zwischen der Halteplatte (23; 23A) und dem Substrat; c) Positionieren des Substrats zwischen den Abstandshaltern (27; 27A); d) Halten des viereckigen Substrats horizontal über dem Drehfutter (2; 2A); e) Zuführen von Beschichtungslösung aus der Beschichtungslösungs-Düse zur vorderseitigen Oberfläche des Substrats und Verteilen der Beschichtungslösung mit Hilfe einer Zentrifugalkraft durch Rotieren des Drehfutters (2; 2A) um eine vertikale Achse, und f) Zuführen von Spülflüssigkeit zu einer rückseitigen Oberfläche des Substrats aus einer Spülflüssigkeitszuführungs-Einheit, während die Halteplatte (23; 23A) mit dem Substrat um die vertikale Achse rotiert, was bewirkt, dass die Spülflüssigkeit durch die Führungskanäle (43; 43A) und den Zwischenraum zwischen der Halteplatte (23; 23A) und dem Substrat sowie über die Substratoberfläche läuft, um die Eckabschnitte des Substrats mit Hilfe der Zentrifugalkraft zu erreichen und dadurch die an der rückseitigen Oberfläche und der Seitenfläche des Substrats anhaftende Beschichtungslösung abzuwaschen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt f) das Substrat durch das Drehfutter (2; 2A) abwechselnd mit einer vorbestimmten niedrigen Rotationsgeschwindigkeit und hohen Rotationsgeschwindigkeit innerhalb eines Bereiches von 200 bis 1.500 U/min gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) eine Beschleunigungsrate zum Wechseln von der niedrigen Rotationsgeschwindigkeit auf die hohe Rotationsgeschwindigkeit und eine Verzögerungsrate zum Wechseln von der hohen Rotationsgeschwindigkeit auf die niedrige Rotationsgeschwindigkeit innerhalb des Bereiches von 1.000 bis 5.000 U/(min·sec) fällt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckabschnitte des Substrats über die Ausschnitte (25; 25A) vorragen und durch ein Transferarmelement (51) von unten an der rückseitigen Oberfläche der Eckabschnitte getragen werden, wodurch das Substrat eingelegt und entfernt wird.