JP2004281641A

JP2004281641A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2004281641A
Application number: JP2003069881A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Chinju; 隆之鎮守
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP3894141B2

Abstract

【課題】処理容器の内側面を簡単かつ効果的に洗浄できるようにし、メンテナンス性や信頼性を向上させる。
【解決手段】回転カップ６０を洗浄するときは、基板Ｇの入っていない空のカップ本体６８に蓋体７０を被せた状態で、駆動部６６の回転駆動によりスピンチャック６２と回転カップ６０を適当な回転速度でスピン回転させる。そして、切換弁９０において回転支持軸６４側のポート９０ａを洗浄液供給源８８側のポート９０ｃに切り換えて、洗浄液供給源８８からの洗浄液を回転支持軸６４の流体通路６４ａを介してスピンチャック６２の流体通路９２に送り、スピンチャック６２の裏面側の洗浄液吐出口９４より回転カップ６０の内側面に向けて洗浄液を吐出させる。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板上に塗布膜を形成する過程で基板をスピン回転させる塗布装置に係り、特に処理容器の内側面に付着した塗布液を洗浄により除去する機能を備えた塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や半導体デバイス製造のリソグラフィー工程においては、被処理基板（ガラス基板、半導体ウエハ等）にレジスト液を塗布するために、いわゆるスピンコート法が多く用いられている。しかしながら、スピンコート法では、基板をスピン回転させる際に遠心力で基板の外へ飛散したレジスト液が処理容器の内側面に当たって一部はそのまま付着し、パーティクルの発生源になるおそれがある。したがって、処理容器の内側面を随時かつ効果的に洗浄できる洗浄技術が求められている。
【０００３】
従来より、この種の洗浄技術として、スピンチャック上に基板に代わる洗浄用治具を載置し、該洗浄用治具より処理容器に向けて洗浄液を吐出ないし飛散させるもの（たとえば特許文献１）や、処理容器に向けて洗浄液を噴射するための洗浄ノズルをスピンチャックの下に昇降可能に配置し、スピンチャック上の基板にレジスト液を塗布するときは洗浄ノズルを処理容器の下（外）に退避させておき、処理容器を洗浄するときは洗浄ノズルを処理容器の中に移動または上昇させるもの（たとえば特許文献２）等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−８２４３５号公報
【特許文献２】
特開平８−２５５７８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような洗浄用治具を用いるものは、治具の搬入・搬出や保管等が面倒であるだけでなく、処理容器の上面開口から洗浄液供給ノズル等により洗浄用治具に洗浄液を供給または補給する形態を採るため、上面開口を閉じる蓋付きの処理容器の洗浄には不適である。また、上記のような昇降型の洗浄ノズルを用いるものは、スピンチャック回りの機構が大型化・煩雑化して組立てやメンテナンスが難しくなるうえ、洗浄ノズルの昇降移動で配管類が変形・損傷したり切断する等の問題もある。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、処理容器の内側面を簡単かつ効果的に洗浄できる洗浄機能を備えた塗布装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の別の目的は、メンテナンス性がよく信頼性の高い洗浄機構を備えた塗布装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、蓋付きタイプの密閉式処理容器の洗浄に好適な洗浄機構を備えた塗布装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の塗布装置は、被処理基板を水平に載置して保持するための保持手段と、前記保持手段を収容する処理容器と、前記保持手段に保持される前記基板に所望の塗布液を供給するための塗布液供給手段と、前記保持手段をスピン回転可能に支持する回転支持軸と、前記保持手段を前記回転支持軸を介してスピン回転させる第１の回転手段と、洗浄液供給源と前記回転支持軸および前記保持手段に設けられた洗浄液供給路とを有し、前記洗浄液供給源からの洗浄液を前記洗浄液供給路を介して前記処理容器の内側面に供給する洗浄手段とを有する。
【００１０】
本発明の塗布装置では、回転駆動軸および保持手段に洗浄液供給路を設け、処理容器を洗浄するときは洗浄液供給源からの洗浄液を該洗浄液供給路を介してカップ内側面に供給するので、特別な洗浄用治具や処理容器に出入りする方式の洗浄用ノズルユニット等は不要であり、洗浄機構の簡易性、効率性、メンテナンス性および信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の好適な一態様における洗浄液供給路は、回転支持軸に軸方向に貫通して設けられた洗浄液供給源に接続可能な第１の流体通路と、保持手段に設けられた第１の流路に接続可能な第２の流体通路と、第２の流体通路の終端に設けられた洗浄液吐出口とを含む構成である。この態様においては、洗浄液吐出口が保持手段の周回方向に所望の間隔を置いて複数設けられる構成や洗浄液吐出口が保持手段の基板を載置する面以外の部位に設けられる構成が好ましい。
【００１２】
また、本発明の一態様によれば、処理容器が、保持手段を取り囲む上面の開口したカップ状の容器本体と、容器本体の上面開口を実質的に閉じるための蓋体とを有する。この態様においては、処理容器を保持手段と一緒にスピン回転させる第２の回転手段を有してよい。また、処理容器の内壁面を蓋体も含めて十全に洗浄するために、洗浄液吐出口より噴出された洗浄液を蓋体の内側面に向けるための洗浄液案内部材を設ける構成が好ましい。
【００１３】
また、本発明の一態様によれば、保持手段上に基板を真空吸着で保持するためのバキュームチャックが設けられる。このバキュームチャックは、好ましくは、真空吸引力を発生するための真空源と、回転支持軸に軸方向に貫通して設けられた真空源に接続可能な第３の流体通路と、保持手段に設けられた第３の流体通路に接続可能な第４の流体通路と、基板を載置した状態で真空吸着するために第４の流体通路に連通して保持手段に設けられたバキュームパッドとを有する。
【００１４】
このようなバキュームチャックを備える場合、好ましくは、回転支持軸に軸方向に貫通して設けられた共通流路を切り換えて第１の流体通路および第３の流体通路に選択的に用いてよい。この場合、好ましくは、回転支持軸の共通流路に接続された第１のポートと、洗浄液供給源に接続された第２のポートと、真空源に接続された第３のポートとを有し、洗浄手段により処理容器を洗浄するときは第１のポートを第２のポートに接続し、バキュームチャックにより基板を保持手段上に保持するときは第１のポートを第３のポートに接続する第１の切換弁を有してよい。また、スピンチャック内に、回転支持軸の共通流路に接続された第４のポートと、第２の流体通路に接続された第５のポートと、第４の流体通路に接続された第６のポートとを有し、洗浄手段により処理容器を洗浄するときは第４のポートを第５のポートに接続し、バキュームチャックにより基板を保持手段上に保持するときは第４のポートを第６のポートに接続する第２の切換弁を設ける構成も好ましい。
【００１５】
本発明の好適な一態様によれば、第２の切換弁が、回転支持軸の共通流路と対向する一端面に第４のポートを形成する第１の開口部と、第４のポートに近接する一端面付近の側壁に第５のポートを形成する第２の開口部と、他端面付近の側壁に第６のポートを形成する第３の開口部とを有する筒状の弁室と、弁室内に軸方向に摺動可能に収容され、第６のポートを閉じて第５のポートを第４のポートに連通させる第１の位置と、第５のポートを閉じて第６のポートを第４のポートに連通させる第２の位置との間で移動可能な弁体とを有する。
【００１６】
好ましくは、弁体を第２の位置に付勢するためのバネ部材を有し、バネ部材のバネ力と第１のポート側の流体圧力とに応じて弁体の位置を第１の位置と第２の位置との間で切り換える構成としてよい。かかる構成により、第２の切換弁は、回転支持軸の流体通路（共通流路）側の流体圧力に応じて自動的に切換動作を行うことができる。この場合、安定確実な弁動作を保証するために、好ましくは、弁体の第１のポートと対向する面に、洗浄液供給源より回転支持軸の共通流路を介して送られてくる洗浄液の圧力をバネ部材のバネ力に抗する向きに受けるための凹部を設ける構成としてよい。さらに好ましくは、弁体が凹部を避けた位置で第１のポートに臨む少なくとも１つの貫通孔を有し、弁体が第２の位置に保持されているときは弁体の貫通孔を介して第６のポートが第４のポートに連通する構成としてよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１８】
図１に、本発明の基板処理装置が適用可能な構成例として塗布現像処理システムを示す。この塗布現像処理システムは、クリーンルーム内に設置され、たとえばＬＣＤ基板を被処理基板とし、ＬＣＤ製造プロセスにおいてフォトリソグラフィー工程の中の洗浄、レジスト塗布、プリベーク、現像およびポストベークの各処理を行うものである。露光処理は、このシステムに隣接して設置される外部の露光装置（図示せず）で行われる。
【００１９】
この塗布現像処理システムは、大きく分けて、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１０と、プロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１２と、インタフェース部（Ｉ／Ｆ）１４とで構成される。
【００２０】
システムの一端部に設置されるカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１０は、複数の基板Ｇを収容するカセットＣを所定数たとえば４個まで載置可能なカセットステージ１６と、このカセットステージ１６上の側方でかつカセットＣの配列方向と平行に設けられた搬送路１７と、この搬送路１７上で移動自在でステージ１６上のカセットＣについて基板Ｇの出し入れを行う搬送機構２０とを備えている。
この搬送機構２０は、基板Ｇを保持できる手段たとえば搬送アームを有し、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの４軸で動作可能であり、後述するプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１２側の搬送装置３８と基板Ｇの受け渡しを行えるようになっている。
【００２１】
プロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１２は、上記カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１０側から順に洗浄プロセス部２２と、塗布プロセス部２４と、現像プロセス部２６とを基板中継部２３、薬液供給ユニット２５およびスペース２７を介して（挟んで）横一列に設けている。
【００２２】
洗浄プロセス部２２は、２つのスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２８と、上下２段の紫外線照射／冷却ユニット（ＵＶ／ＣＯＬ）３０と、加熱ユニット（ＨＰ）３２と、冷却ユニット（ＣＯＬ）３４とを含んでいる。
【００２３】
塗布プロセス部２４は、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０と、減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２と、エッジリムーバ・ユニット（ＥＲ）４４と、上下２段型アドヒージョン／冷却ユニット（ＡＤ／ＣＯＬ）４６と、上下２段型加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）４８と、加熱ユニット（ＨＰ）５０とを含んでいる。
【００２４】
現像プロセス部２６は、３つの現像ユニット（ＤＥＶ）５２と、２つの上下２段型加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）５３と、加熱ユニット（ＨＰ）５５とを含んでいる。
【００２５】
各プロセス部２２，２４，２６の中央部には長手方向に搬送路３６，５１，５８が設けられ、主搬送装置３８，５４，６０が各搬送路に沿って移動して各プロセス部内の各ユニットにアクセスし、基板Ｇの搬入／搬出または搬送を行うようになっている。なお、このシステムでは、各プロセス部２２，２４，２６において、搬送路３６，５１，５８の一方の側にスピンナ系のユニット（ＳＣＲ，ＣＴ，ＤＥＶ等）が配置され、他方の側に熱処理系のユニット（ＨＰ，ＣＯＬ等）が配置されている。
【００２６】
システムの他端部に設置されるインタフェース部（Ｉ／Ｆ）１４は、プロセスステーション１２と隣接する側にイクステンション（基板受け渡し部）５６およびバッファステージ５７を設け、露光装置と隣接する側に搬送機構５９を設けている。この搬送機構５９は、Ｙ方向に延在する搬送路１９上で移動自在であり、バッファステージ５７に対して基板Ｇの出し入れを行ったり、イクステンション（基板受け渡し部）５６や隣の露光装置と基板Ｇの受け渡しを行うようになっている。
【００２７】
図２に、この塗布現像処理システムにおける処理の手順を示す。先ず、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１０において、搬送機構２０が、ステージ１２上の所定のカセットＣの中から１つの基板Ｇを取り出し、プロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１２の洗浄プロセス部２２の搬送装置３８に渡す（ステップＳ１）。
【００２８】
洗浄プロセス部２２において、基板Ｇは、先ず紫外線照射／冷却ユニット（ＵＶ／ＣＯＬ）３０に順次搬入され、最初の紫外線照射ユニット（ＵＶ）では紫外線照射による乾式洗浄を施され、次の冷却ユニット（ＣＯＬ）では所定温度まで冷却される（ステップＳ２）。この紫外線洗浄では主として基板表面の有機物が除去される。
【００２９】
次に、基板Ｇはスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）２８の１つでスクラビング洗浄処理を受け、基板表面から粒子状の汚れが除去される（ステップＳ３）。スクラビング洗浄の後、基板Ｇは、加熱ユニット（ＨＰ）３２で加熱による脱水処理を受け（ステップＳ４）、次いで冷却ユニット（ＣＯＬ）３４で一定の基板温度まで冷却される（ステップＳ５）。これで洗浄プロセス部２２における前処理が終了し、基板Ｇは、主搬送装置３８により基板受け渡し部２３を介して塗布プロセス部２４へ搬送される。
【００３０】
塗布プロセス部２４において、基板Ｇは、先ずアドヒージョン／冷却ユニット（ＡＤ／ＣＯＬ）４６に順次搬入され、最初のアドヒージョンユニット（ＡＤ）では疎水化処理（ＨＭＤＳ）を受け（ステップＳ６）、次の冷却ユニット（ＣＯＬ）で一定の基板温度まで冷却される（ステップＳ７）。
【００３１】
その後、基板Ｇは、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０でレジスト液を塗布され、次いで減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２で減圧による乾燥処理を受け、次いでエッジリムーバ・ユニット（ＥＲ）４４で基板周縁部の余分（不要）なレジストを除かれる（ステップＳ８）。
【００３２】
次に、基板Ｇは、加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）４８に順次搬入され、最初の加熱ユニット（ＨＰ）では塗布後のベーキング（プリベーク）が行われ（ステップＳ９）、次に冷却ユニット（ＣＯＬ）で一定の基板温度まで冷却される（ステップＳ１０）。なお、この塗布後のベーキングに加熱ユニット（ＨＰ）５０を用いることもできる。
【００３３】
上記塗布処理の後、基板Ｇは、塗布プロセス部２４の主搬送装置５４と現像プロセス部２６の主搬送装置６０とによってインタフェース部（Ｉ／Ｆ）１４へ搬送され、そこから露光装置に渡される（ステップＳ１１）。露光装置では基板Ｇ上のレジストに所定の回路パターンを露光される。そして、パターン露光を終えた基板Ｇは、露光装置からインタフェース部（Ｉ／Ｆ）１４に戻される。インタフェース部（Ｉ／Ｆ）１４の搬送機構５９は、露光装置から受け取った基板Ｇをイクステンション５６を介してプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１２の現像プロセス部２６に渡す（ステップＳ１１）。
【００３４】
現像プロセス部２６において、基板Ｇは、現像ユニット（ＤＥＶ）５２のいずれか１つで現像処理を受け（ステップＳ１２）、次いで加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）５３の１つに順次搬入され、最初の加熱ユニット（ＨＰ）ではポストベーキングが行われ（ステップＳ１３）、次に冷却ユニット（ＣＯＬ）で一定の基板温度まで冷却される（ステップＳ１４）。このポストベーキングに加熱ユニット（ＨＰ）５５を用いることもできる。
【００３５】
現像プロセス部２６での一連の処理が済んだ基板Ｇは、プロセスステーション（Ｐ／Ｓ）２４内の搬送装置６０，５４，３８によりカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１０まで戻され、そこで搬送機構２０によりいずれか１つのカセットＣに収容される（ステップＳ１）。
【００３６】
この塗布現像処理システムにおいては、たとえば塗布プロセス部２４のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０に本発明を適用することができる。以下、図３〜図１０につき本発明をレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０に適用した実施形態を説明する。
【００３７】
図３〜図７に、実施形態におけるレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０の全体の構成を示す。
【００３８】
このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０は、実質的に密閉可能な処理容器としての回転カップ６０と、この回転カップ６０内で基板Ｇを水平に載置して保持するためのスピン回転可能かつ昇降可能なスピンチャック６２と、このスピンチャック６２を鉛直の回転支持軸６４を介してスピン回転および昇降移動させるために回転カップ６０の下に設けられた駆動部６６とを有している。
【００３９】
回転カップ６０は、上面の開口したカップ本体６８と、このカップ本体６８の上面開口を閉じるための蓋体７０とを有している。カップ本体６８の側壁は、スピンチャック６２の外周を取り囲むように環状に延在し、上方に向ってテーパ状に次第に小さくなる内径を有している。
【００４０】
カップ本体６８の底の中心部には支持軸６４を通すための開口部が形成され、この開口部の周縁部に駆動部６４より鉛直方向に延在する筒状のジョイント部材または連結筒体７２の上端部が結合されている。カップ本体６８ないし回転カップ６０は、この連結筒体７２を介して駆動部６６の回転駆動によりスピンチャック６２と一緒にスピン回転するようになっている。カップ本体６８の底部の内側には、スピンチャック６２が最下位の位置まで下がっている状態（図示の状態）でスピンチャック６２の下面と加圧接触して回転カップ６０内の処理空間を容器下方の大気から気密に封止するためのリング状シール部材たとえばＯリング７４が配置されるとともに、スピンチャック６２より一回り大きな平面サイズを有する額縁状の洗浄液案内部材７６が配置されている。この洗浄液案内部材７６はこの実施形態における洗浄機構の一部をなすものであり、その詳細な構成および作用は後述する。カップ本体６８の底部の外周端部には、周回方向に適当な間隔を置いて多数の排気および排液用の開口またはドレイン口７８が形成されている。
【００４１】
回転カップ６０のカップ本体６８の外側には、上面の開口した固定式のドレインカップ８０が配置されている。このドレインカップ８０の底部には、外周端付近に１つまたは複数の排液口８０ａが設けられ、排液口８０ａよりも内側に１つまたは複数の排気口８０ｂが設けられている。排液口８０ａはドレイン管を介して排液処理部（図示せず）に接続され、排気口８０ｂは排気管を介して排気ダクト等の排気系統（図示せず）に接続されている。
【００４２】
スピンチャック６２は、剛体たとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなり、基板Ｇを載置する上面にバキュームパッド８２を設けている。このバキュームパッド８２は、たとえばアルミニウム板からなり、基板Ｇに対応する平面形状（たとえば矩形形状）を有し、図４に示すように、上面に同心円状および放射状の真空吸引溝８３を設け、各吸引溝８３と接続するスルーホールまたは真空吸引孔８４を離散的に複数設けている。
【００４３】
回転支持軸６４には、図３、図５および図６において点線で示すように軸方向に貫通する流体通路６４ａが形成されている。また、スピンチャック６２内には回転支持軸６４の流体通路６４ａの上端口とバキュームパッド８２（特に真空吸引孔８４）とを接続するためのバキューム通路８５（図８、図９）が形成されている。一方、回転支持軸６４の流体通路６４ａの下端口には、たとえば真空ポンプからなる真空源８６が切換弁９０を介して接続可能となっている。真空源８６が回転支持軸６４の流体通路６４ａに接続されることで、バキュームパッド８２が活性または作動状態となり、基板Ｇをスピンチャック６２上に真空吸着力で固定保持するようになっている。
【００４４】
さらに、この実施形態のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０は、回転カップ６０を洗浄するための洗浄機構を有している。この洗浄機構は、回転カップ６０の内側面に洗浄液を供給するために、回転支持軸６４の流体通路６４ａを洗浄液供給路の一部に用いる。より詳細には、洗浄液（たとえばシンナー）を所定の圧力で送り出す洗浄液供給源８８が切換弁９０を介して回転支持軸６４の流体通路６４ａの下端口に接続可能となっている。一方、図７に示すように、スピンチャック６２内には回転支持軸６４の流体通路６４ａの上端口と接続可能な洗浄液通路９２が放射状に複数本設けられ、各洗浄液通路９２の終端部はバキュームパッド８２の裏側で半径方向外向きに開口して洗浄液吐出口９４を形成している。洗浄機構が作動するときは、洗浄液供給源８８からの洗浄液が回転支持軸６４の流体通路６４ａとスピンチャック６２内の洗浄液通路９２とを通って洗浄液吐出口９４より回転カップ６０の内側面に向けて吐出供給されるようになっている。
【００４５】
回転カップ６０の底面に額縁状に配置されている上記洗浄液案内部材７６は、スピンチャック６２の洗浄液吐出口９４より吐出された洗浄液を上方へ（特に蓋体７０の内側面に向けて）反射または案内するためのものである。この洗浄液案内部材７６のスピンチャック６２と対向する各辺の内側面は、斜め上方を向いた傾斜反射面または案内面７６ａに形成されている。図６に示すように、スピンチャック６２の洗浄液吐出口９４より半径方向外側に向けてほぼ水平に吐出された洗浄液は、洗浄液案内部材７６の傾斜案内面７６ａに当たって上方の蓋体７０側へ向けられるようになっている。図７に示すように、洗浄液案内部材７６からカップ周縁部までの距離は、長辺部で相対的に大きく、短辺部で相対的に小さい。
したがって、洗浄液案内部材７６の傾斜案内面７６ａは、長辺部では比較的緩やかな勾配に形成し、短辺部では比較的急な勾配に形成するのが好ましい。
【００４６】
切換弁９０は、たとえば空気作動式の方向制御弁からなり、回転支持軸６４の流体通路６４ａの下端口に配管９２を介して接続されているポート９０ａと、真空源８６に配管９４を介して接続されているポート９０ｂと、洗浄液供給源８８に配管９６を介して接続されているポート９０ｃとを有しており、制御部（図示せず）の制御の下で、バキュームパッド８２を作動させてスピンチャック６２上に基板Ｇを保持するときはポート９０ａをポート９０ｂに接続し、洗浄機構を作動させて回転カップ６０を洗浄するときはポート９０ａをポート９０ｃに接続するようになっている。真空源８６および洗浄液供給源８８にはそれぞれオン・オフ制御用の開閉弁（図示せず）が含まれている。
【００４７】
図３に示すように、このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０では、回転カップ６０内の基板Ｇにレジスト液を供給するためのレジストノズル１００が、旋回型の水平アーム１０２に取り付けられ、アーム駆動部１０４により処理容器６０の上方に設定されたレジスト液吐出位置と回転カップ６０の外に設定された待機位置との間で水平方向に旋回移動するようになっている。レジストノズル１００にはレジスト液供給管１０６を介してレジスト液供給源１０８が接続されており、レジスト液供給管１０６の途中に開閉弁１１０が設けられている。
【００４８】
回転カップ６０の蓋体７０は、ロボットアーム１１２によってハンドリングされ、回転カップ６０に基板Ｇを搬入／搬出する時や基板Ｇにレジスト液を供給する時は図３に示すようにカップ本体６８の上方へ退避し、基板Ｇ上でレジスト液の膜厚を高速スピン回転によって均一化する時や回転カップ６０を洗浄する時は図５または図６に示すようにカップ本体６８の上面に合さるようにして上面開口を閉塞するようになっている。なお、図示省略するが、蓋体７０とカップ本体６８の上面とは相互に係合するように構成されており、蓋体７０はカップ本体６８と一体に回転するようになっている。
【００４９】
ここで、図３〜図７につき、このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０の全体的な動作を説明する。被処理基板Ｇを搬入する時は、図３に示すようにロボットアーム１１２によって蓋体７０が上方へ持ち上げられ、回転カップ６０の上面が開放（開口）される。主搬送装置５４（図１）によって搬送されて来た基板Ｇは、回転カップ６０の上面開口からスピンチャック６２の上面に載置される。この際、スピンチャック６２は、基板受け渡し用の最上位の高さ位置で基板Ｇを受け取ってから、レジスト滴下を受ける高さ位置まで下降する。スピンチャック６２上で基板Ｇはバキュームパッド８２により真空吸着で固定保持される。バキュームパッド８２を活性状態にするために、切換弁９０は回転支持軸６４側のポート９０ａを真空源８６側のポート９０ｂに切り換えている。
【００５０】
上記のようにして基板Ｇが回転カップ６０に搬入された後、アーム駆動部１０４が水平アーム１０２を旋回させてレジストノズル１００を回転カップ６０上方のレジスト液吐出位置まで移動させる。次いで、開閉弁１１０２が開いて、レジスト液供給源１００からのレジスト液がレジスト供給管１１０を通ってレジストノズル１００へ送られ、レジストノズル１００よりレジスト液がスピンチャック６２上の基板Ｇの上面（被処理面）に滴下される。通常は、駆動部６６の回転駆動によってスピンチャック６２とカップ本体６８を比較的低い回転速度（たとえば１００〜５００ｒｐｍ）でスピン回転させながら、基板Ｇの上面中心部にレジスト液を滴下する。必要に応じて、レジスト液を滴下するに先立ち基板Ｇ上に溶剤たとえばシンナーを専用ノズル（図示せず）を用いて塗布してもよい。
【００５１】
上記のようにして基板Ｇ上に所定の大まかな分布でレジスト液が滴下ないし塗布されると、開閉弁１１０が閉じてレジスト液の供給が停止し、アーム駆動部１０４がレジストノズル１００を回転カップ６０の外へ退避させる。そして駆動部６６がスピンチャック６２およびカップ本体６８のスピン回転をいったん止め、ロボットアーム１１２が蓋体７０をカップ本体６８の上面に被せて回転カップ６０を実質的に密閉状態にする。この回転カップ６０の密閉化のため、スピンチャック６２の高さ位置は図５に示すようにＯリング７４に接する最下位の高さ位置に調整されてよい。
【００５２】
このようにスピンチャック６２上の基板Ｇに対するレジスト液の供給を終えて、回転カップ６０をほぼ密閉状態にした状態で、図５に示すように、駆動部６６の回転駆動によってスピンチャック６２とカップ本体６８を高速の回転速度（たとえば１０００ｒｐｍ以上）でスピン回転させる。この閉空間における高速のスピン回転により、基板Ｇ上でレジスト液が遠心力で広げられ、レジスト液の膜厚が均一化される。この際、基板Ｇの外へ振り切られ飛散したレジスト液は、回転カップ６０の内側面、特にカップ本体６８の側壁および蓋体７０の内側面に受けられ、カップ本体６８の底部の外周縁部に形成されているドレイン口７８を通ってドレインカップ８０に導かれ、ドレインカップ８０底部の排液口８０ａより排液処理部へ送られる。
【００５３】
なお、スピン回転中にドレイン口７８より空気が流出して回転カップ６０内部が過大な負圧になるのを防止するために、カップ本体６８の上部または蓋体７０に適当な給気口（図示せず）を設けてもよい。回転カップ６０のドレイン口７８からドレインカップ８０に抜けた空気は底部の排気口８０ｂより排気系統へ送られる。
【００５４】
上記のような高速スピン回転によるレジスト膜のレベリングが所要の時間（たとえば数分）をかけて終了すると、レジスト塗布処理が完了する。この直後に、ロボットアーム１１２が蓋体７０を開けて回転カップ６０の上面を開放し、駆動部６６がスピンチャック６２を基板受け渡し用の高さ位置まで上昇させ、真空源８６が真空引きを止めてバキュームパッド８２を非活性状態にする。そこに、主搬送装置５４（図１）がアクセスしてきてスピンチャック６２から基板Ｇを引き取って搬出する。
【００５５】
このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０においては、定期的に、たとえば上記のようなレジスト塗布処理を所定回数行なった時点で、本実施形態の洗浄機構を作動させて、回転カップ６０の内側面に付着しているレジストを除去するための洗浄を実施してよい。
【００５６】
図６に示すように、回転カップ６０を洗浄するときは、基板Ｇの入っていない空のカップ本体６８に蓋体７０を被せた状態で、駆動部６６の回転駆動によりスピンチャック６２と回転カップ６０を適当な回転速度（たとえば１０００ｒｐｍ以上）でスピン回転させる。そして、切換弁９０において回転支持軸６４側のポート９０ａを洗浄液供給源８８側のポート９０ｃに切り換えて、洗浄液供給源８８からの洗浄液を回転支持軸６４の流体通路６４ａを介してスピンチャック６２の流体通路９２に送り、スピンチャック６２の裏面側の洗浄液吐出口９４より洗浄液を吐出させる。
【００５７】
スピンチャック６２の洗浄液吐出口９４より半径方向外側に向けてほぼ水平に吐出された洗浄液は、洗浄液案内部材７６の傾斜案内面７６ａに当たって上方に拡散し、主として蓋体７０の外周縁部付近やカップ本体６８の側壁の上部の内側面に当たってそこから周囲に広がり、カップ内側面に付着しているレジストを溶解する。そして、レジストを溶解させた使用済みの洗浄液は遠心力と重力でカップ本体６８のドレイン口７８よりドレインカップ８０側へ排出される。回転カップ６０の洗浄を終えるときは、洗浄液供給源８８が洗浄液の送出を止め、駆動部６６がスピンチャック６２と回転カップ６０の回転駆動を止める。
【００５８】
上記のようにカップ本体６８の上部または蓋体７０に給気口（図示せず）を設ける構成においては、カップ洗浄中に回転カップ６０内で渦巻き状の空気流を生成し、洗浄液吐出口９４より吐出される洗浄液を空気流に乗せてより広範囲にカップ内側面に拡散供給することができる。
【００５９】
この実施形態のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０では、回転支持軸６４およびスピンチャック６２に洗浄液供給路（６４ａ，９２，９４）を設け、カップ６０を洗浄するときは洗浄液供給源８８からの洗浄液を該洗浄液供給路（６４ａ，９２）を介してカップ内側面に供給するので、取り扱いの面倒な可搬性の洗浄用治具を使用する必要がないうえ、処理容器に出入りするタイプの大掛かりな洗浄用ノズルユニットも不要であり、簡易性、効率性、メンテナンス性および信頼性の高い洗浄機能を実現することができる。また、カップ本体６８の底部付近から洗浄液を蓋体７０側へ向ける構成（７６）により、蓋付きタイプの密閉式回転カップ６０においてカップ本体６８と蓋体７０の内側面に付着しているレジストを十全に洗浄除去することも可能である。
【００６０】
さらに、このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０では、スピンチャック６２に基板Ｇを真空吸着で保持するためのバキュームパッド８２を設け、回転駆動軸６４およびスピンチャック６２に設けたバキューム通路（６４ａ，８５）を介してバキュームパッド８２にバキューム力を供給するようにしており、かかるバキューム機構においても回転支持軸６４の流体通路６４ａにバキューム供給路（６４ａ，８５）の一部を兼用させている。これにより、洗浄機構とバキューム機構とを必要最小限の部材および占有スペースで併設できる構造となっている。
【００６１】
この実施形態では、回転支持軸６４の流体通路６４ａを洗浄液供給路とバキューム供給路とに共用（切換使用）するために、上記のように流体通路６４ａの下端開口に切換弁９０を介して洗浄液供給源８８および真空源８６のいずれか一方を選択的に接続するようにしている。また、流体通路６４ａの上端開口には、後述するスピンチャック６２内蔵の切換弁１１４（図８、図９）を介して洗浄液通路９２およびバキューム通路８５のいずれか一方を選択的に接続するようにしている。
【００６２】
図８および図９につき、この実施形態においてスピンチャック６２に内蔵される切換弁１１４の構成および作用を説明する。図８は、バキューム機構を作動させてスピンチャック６２上に基板Ｇを保持しているときの切換弁１１４の状態を示す。図９は、洗浄機構を作動させているときの切換弁１１４の状態を示す。
【００６３】
図８および図９に示すように、スピンチャック６２の裏面（下面）は中心部が肉厚に形成され、この肉厚中心部に形成されたざぐり穴６２ａに回転支持軸６４の上端部が挿入され、パワーロック１１６によって締結固定されている。回転支持軸６４の上端面と対向するざぐり穴６２ａの天井面には、回転支持軸６４の流体通路６４ａと同軸上に連通する開口部１１８（ポートＡ）が形成され、さらにこの開口部１１８（ポートＡ）と連続してスピンチャック６２の上面まで鉛直上方に延在する比較的大きな径の円筒状の貫通孔が弁室１２０として形成されている。この弁室１２０内にはたとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる円柱状の弁体１２２が軸方向に摺動可能に収容されている。
【００６４】
弁室１２０の下端部には、流体通路６４ａ側の開口部１１８（ポートＡ）と近接する側壁部に洗浄液通路９２と連通する開口部１２４（ポートＢ）が形成されている。弁室１２０の上端はバキュームパッド８２によって閉塞されており、弁室１２０の上端部にはバキューム通路８５と連通する開口部１２６（ポートＣ）が形成されている。
【００６５】
弁体１２２の下面中心部には、回転支持軸６４の流体通路６４ａと対向して流体通路６４ａおよび開口部１１８（ポートＡ）とほぼ同径の凹部１２８が形成されている。弁体１２２の上面中心部にも凹部１３０が形成され、この凹部１３０の中にはバキュームパッド８２の下に押し込められるようにして圧縮コイルバネ１３２が鉛直方向に装入されている。また、弁体１２２には、凹部１２８，１３０を避けた位置つまり外周部に軸方向の貫通孔１３４が１個または複数個（図示の例では８個）形成されている。
【００６６】
軸方向において弁体１２２は弁室１２０よりも幾らか短いサイズに形成されており、バキュームパッド８２を上部弁座としてこれに弁体１２２の下面が密着する第１の位置（図９に示す位置）と弁室１２０の彎曲した下端面を下部弁座としてこれに弁体１２２の下面周縁部が密着する第２の位置（図８に示す位置）との間で移動可能となっている。
【００６７】
より詳細には、図８の状態つまりバキューム機構が作動するときは、圧縮コイルバネ１３２のバネ力によって弁体１２２の下面周縁部が弁室１２０の彎曲した下端面（下部弁座）に押し付けられる。これにより、洗浄液通路９２側の開口部１２４（ポートＢ）が弁体１２２の下端部外周面によって閉鎖される一方で、バキューム通路８５側の開口部１２６（ポートＣ）が弁体１２２の貫通孔１３４を介して回転支持軸６４の流体通路６４ａ側の開口部（ポートＡ）と連通する。こうして、真空源８６からのバキューム吸引力が、回転支持軸６４の流体通路６４ａおよびスピンチャック６２内の切換弁１１４およびバキューム通路８５を介してバキュームパッド８２の真空吸引孔８４ないし吸引溝８３（図４）に伝達または供給される。なお、バキューム通路８５はスピンチャック６２の上面とバキュームパッド８２の下面との間に設けられている。
【００６８】
図９の状態つまり洗浄機構が作動するときは、回転支持軸６４の流体通路６４ａ側の開口部（ポートＡ）の圧力つまり洗浄液供給源８８より送られてくる洗浄液の圧力が圧縮コイルバネ１３２のバネ力を上回り、弁体１２２の上端面がバキュームパッド８２（上部弁座）に押し付けられる。これにより、バキューム通路８５側の開口部１２６（ポートＣ）が弁体１２２の上端部外周面によって閉鎖される一方で、洗浄液通路９２側の開口部１２４（ポートＢ）が回転支持軸６４の流体通路６４ａ側の開口部（ポートＡ）と連通する。こうして、洗浄液供給源８８からのバキューム吸引力が、回転支持軸６４の流体通路６４ａおよびスピンチャック６２内の切換弁１１４、洗浄液通路９２および洗浄液吐出口９４を介して回転カップ６０の内側面に供給される。
【００６９】
なお、洗浄機構の作動開始直後に、回転支持軸６４の流体通路６４ａを上昇してきた洗浄液は、先ず弁体１２２の下面の凹部１２８に当たり、垂直上方に方向規制された流圧で弁体１２２を圧縮コイルバネ１３２に抗して第１の位置へ押し上げる。弁体１２２が第１の位置に移動すると、弁体１２２の上端面が上部弁座で閉じられるため、洗浄液が貫通孔１３４を通り抜けることはない。
【００７０】
上記のように、この実施形態では、スピンチャック６２および回転支持軸６４に洗浄機構とバキューム機構に兼用させるために、スピンチャック６２内に回転支持軸６４の流体通路６４ａと接続する切換弁１１４を内蔵している。この切換弁１１４は、流体通路６４ａ側の流体圧力に応じて自動切換できるように構成されており、特別の外部操作力は不要である。
【００７１】
図１０に、この実施形態のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０における駆動部６６の構成例を示す。この駆動部６６は、スピンチャック６２とカップ本体６６とを回転駆動するための回転駆動部と、スピンチャック６２を昇降移動させるための昇降駆動部とを有している。
【００７２】
回転支持軸６４の回りには固定された円筒状のカラー部材１２０が設けられ、カラー部材１４０の内周側に回転支持軸６４を回転可能かつ軸方向に摺動可能に支持する軸受１４２が設けられ、カラー部材１２０の外周側に連結筒体７２を回転可能に支持する軸受１４４が設けられている。回転支持軸６４および連結筒体７２は同軸かつ同径の従動プーリ１４６，１４８にそれぞれ結合されている。これらの従動プーリ１４６，１４８は無端ベルト１５０，１５２を介して実質的に同軸で同径の駆動プーリ１５４，１５６にそれぞれ接続されている。両駆動プーリ１５４，１５６は駆動モータ１５８，１６０の回転駆動軸１６２，１６４にそれぞれ結合されている。駆動モータ１５８，１６０が同じ回転方向に同一の回転速度で回転することにより、駆動プーリ１５４，１５６、無端ベルト１５０，１５２および従動プーリ１４６，１４８を介して回転支持軸６４および連結筒体７２が同じ回転方向に同一の回転速度でスピン回転するようになっている。
【００７３】
回転支持軸６４と駆動モータ１５８を支持する支持フレーム１６６とは、昇降シリンダ１６８のピストンロッド１７０に連結されており、昇降シリンダ１６８の昇降駆動によって一緒に昇降移動するようになっている。回転支持軸６４の下端開口は、バキュームシール１７２により配管９２の継手１７４に対して回転可能に気密に接続されている。
【００７４】
以上に述べた実施の形態は本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。たとえば、上記実施形態では処理容器をスピンチャック６２と一緒に回転する回転カップ６０に構成したが、固定式のカップに構成することも可能である。
処理容器自体の構成も種々変形可能であり、蓋体無しの常時開口型の処理容器にも本発明を適用することができる。上記実施形態ではスピンチャック６２内に自動切換型の切換弁１１４を設けたが、たとえば電磁弁等の外部操作力で作動する方式の切換弁に置き換えることも可能である。上記実施形態ではスピンチャック６２上に基板Ｇを保持するために真空式のバキュームパッド８２を用いたが、メカニカル式の保持手段に置き換えることもできる。スピンチャック６２において洗浄液吐出口９４を設ける位置または部位も種々選択可能である。基板上にレジスト液を滴下ないし塗布するための方式は任意のものが可能である。
【００７５】
上記した実施形態はＬＣＤ製造の塗布現像処理システムにおけるレジスト塗布装置に係るものであったが、本発明は被処理基板上に塗布液を供給する任意のアプリケーションに適用可能である。本発明における塗布液としては、レジスト液以外にも、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の液体も可能である。本発明における被処理基板はＬＣＤ基板に限らず、他のフラットパネルディスプレイ用基板、半導体ウエハ、ＣＤ基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の塗布装置によれば、処理容器の内側面を簡単かつ効果的に洗浄できるとともに、メンテナンス性や信頼性を向上させることができる。また、蓋付きタイプの密閉式処理容器の洗浄にも好適に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布装置が適用可能な塗布現像処理システムの構成を示す平面図である。
【図２】実施形態の塗布現像処理システムにおける処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】実施形態のレジスト塗布ユニットの全体構成（レジスト滴下時の状態）を示す略断面図である。
【図４】実施形態のレジスト塗布ユニットにおけるバキュームパッドの構成を示す平面図である。
【図５】実施形態のレジスト塗布ユニットの全体構成（膜厚均一化の高速スピン回転中の状態）を示す略断面図である。
【図６】実施形態のレジスト塗布ユニットの全体構成（回転カップ洗浄時の状態）を示す略断面図である。
【図７】実施形態のレジスト塗布ユニットにおけるスピンチャック内の洗浄液通路の構成と洗浄液案内部材の構成とを示す平面図である。
【図８】実施形態のレジスト塗布ユニットにおけるスピンチャック内の切換弁の構成（洗浄機構作動時の状態）を示す部分断面図である。
【図９】実施形態のレジスト塗布ユニットにおけるスピンチャック内の切換弁の構成（バキューム機構作動時の状態）を示す部分断面図である。
【図１０】実施形態のレジスト塗布ユニットにおける駆動部の構成を示す図である
【符号の説明】
４０レジスト塗布ユニット（ＣＴ）
６０回転カップ
６２スピンチャック
６４回転支持軸
６４ａ流体通路
６６駆動部
６８カップ本体
７０蓋体
７２連結筒体
７６洗浄液案内部材
７８ドレイン口
８０ドレインカップ
８２バキュームパッド
８５バキューム通路
８６真空源
８８洗浄液供給源
９０切換弁
９２洗浄液通路
９４洗浄液吐出口
１００レジストノズル
１０８レジスト液供給源
１１２ロボットアーム
１１４切換弁
１１８開口（ポートＡ）
１２０弁室
１２２弁体
１２４開口（ポートＢ）
１２６開口（ポートＣ）
１２８凹部
１３２圧縮コイルバネ

Claims

被処理基板を水平に載置して保持するための保持手段と、
前記保持手段を収容する処理容器と、
前記保持手段に保持される前記基板に所望の塗布液を供給するための塗布液供給手段と、
前記保持手段をスピン回転可能に支持する回転支持軸と、
前記保持手段を前記回転支持軸を介してスピン回転させる第１の回転手段と、洗浄液供給源と前記回転支持軸および前記保持手段に設けられた洗浄液供給路とを有し、前記洗浄液供給源からの洗浄液を前記洗浄液供給路を介して前記処理容器の内側面に供給する洗浄手段とを有する塗布装置。
前記洗浄液供給路が、前記回転支持軸に軸方向に貫通して設けられた前記洗浄液供給源に接続可能な第１の流体通路と、前記保持手段に設けられた前記第１の流路に接続可能な第２の流体通路と、前記第２の流体通路の終端に設けられた洗浄液吐出口とを含む請求項１に記載の塗布装置。
前記洗浄液吐出口が、前記保持手段の周回方向に所望の間隔を置いて複数設けられる請求項２に記載の塗布装置。
前記洗浄液吐出口が、前記保持手段の前記基板を載置する面以外の部位に設けられる請求項２または３に記載の塗布装置。
前記処理容器が、前記保持手段を取り囲む上面の開口したカップ状の容器本体と、前記容器本体の上面開口を実質的に閉じるための蓋体とを有する請求項１〜４に記載の塗布装置。
前記処理容器を前記保持手段と一緒にスピン回転させる第２の回転手段を有する請求項５に記載の塗布装置。
前記処理容器内に、前記洗浄液吐出口より噴出された前記洗浄液を前記蓋体の内側面に向けるための洗浄液案内部材が設けられる請求項５または６に記載の塗布装置。
前記保持手段上に前記基板を真空吸着で保持するためのバキュームチャックを有する請求項１〜７に記載の塗布装置。
前記バキュームチャックが、
真空吸引力を発生するための真空源と、
前記回転支持軸に軸方向に貫通して設けられた前記真空源に接続可能な第３の流体通路と、
前記保持手段に設けられた前記第３の流体通路に接続可能な第４の流体通路と、
前記基板を載置した状態で真空吸着するために前記第４の流体通路に連通して前記保持手段に設けられたバキュームパッドとを有する請求項８に記載の塗布装置。
前記回転支持軸に軸方向に貫通して設けられた共通流路を切り換えて前記第１の流体通路および前記第３の流体通路に選択的に用いる請求項９に記載の塗布装置。
前記回転支持軸の共通流路に接続された第１のポートと、前記洗浄液供給源に接続された第２のポートと、前記真空源に接続された第３のポートとを有し、前記洗浄手段により前記処理容器を洗浄するときは前記第１のポートを前記第２のポートに接続し、前記バキュームチャックにより前記基板を前記保持手段上に保持するときは前記第１のポートを前記第３のポートに接続する第１の切換弁を有する請求項１０に記載の塗布装置。
前記スピンチャック内に、前記回転支持軸の共通流路に接続された第４のポートと、前記第２の流体通路に接続された第５のポートと、前記第４の流体通路に接続された第６のポートとを有し、前記洗浄手段により前記処理容器を洗浄するときは前記第４のポートを前記第５のポートに接続し、前記バキュームチャックにより前記基板を前記保持手段上に保持するときは前記第４のポートを前記第６のポートに接続する第２の切換弁を設ける請求項１０または１１に記載の塗布装置。
前記第２の切換弁が、
前記回転支持軸の共通流路と対向する一端面に前記第４のポートを形成する第１の開口部と、前記第４のポートに近接する前記一端面付近の側壁に前記第５のポートを形成する第２の開口部と、他端面付近の側壁に前記第６のポートを形成する第３の開口部とを有する筒状の弁室と、
前記弁室内に軸方向に摺動可能に収容され、前記第６のポートを閉じて前記第５のポートを前記第４のポートに連通させる第１の位置と、前記第５のポートを閉じて前記第６のポートを前記第４のポートに連通させる第２の位置との間で移動可能な弁体とを有する請求項１２に記載の塗布装置。
前記弁体を前記第２の位置に付勢するためのバネ部材を有し、前記バネ部材のバネ力と前記第１のポート側の流体圧力とに応じて前記弁体の位置を前記第１の位置と前記第２の位置との間で切り換える請求項１３に記載の塗布装置。
前記弁体の前記第１のポートと対向する面に、前記洗浄液供給源より前記回転支持軸の共通流路を介して送られてくる洗浄液の圧力を前記バネ部材のバネ力に抗する向きに受けるための凹部が設けられる請求項１４に記載の塗布装置。
前記弁体が前記凹部を避けた位置で前記第１のポートに臨む少なくとも１つの貫通孔を有し、前記弁体が前記第２の位置に保持されているときは前記弁体の貫通孔を介して前記第６のポートが前記第４のポートに連通する請求項１５に記載の塗布装置。