JP2005310941A - スピンコータのカップ洗浄方法及びスピンコータ、並びに、カップ洗浄用のブラシ治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 スピンコータのカップの内壁を簡単、かつ効果的に洗浄できるようにしたスピンコータのカップ洗浄方法及びスピンコータ、並びに、カップ洗浄用のブラシ治具を提供する。
【解決手段】 ウエーハの表面上にレジスト液を塗布するスピンコータ１００のカップ２０の洗浄方法であって、回転ステージ１０にブラシ治具５０を固定し、カップ２０の内壁２０ａに所定の洗浄液を供給すると共に、ブラシ５４をカップ２０の内壁２０ａに接触させた状態で回転ステージ１０を回転させる。洗浄液が施されたカップ２０の内壁２０ａを、回転ステージ１０の回転動作を利用してブラッシングすることが可能である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、スピンコータのカップ洗浄方法及びスピンコータ、並びに、カップ洗浄用のブラシ治具に関し、特に、レジスト膜や、ＳＯＧ膜を形成するためのスピンコータにおけるカップ洗浄技術に関するものである。

従来から、半導体装置の製造工程では、ウエーハ上に回路パターンを転写するためにフォトリソグラフィ技術が用いられている。このフォトリソグラフィ技術では、ウエーハの表面上にレジスト液を滴下し、滴下したレジスト液を遠心力で拡散させることによって、このウエーハの表面上にレジスト液を均一な厚さに塗布するスピンコータ（液体塗布装置とも呼ばれる。）が多用されている。

この種のスピンコータでは、ウエーハの回転に伴ってレジスト液は周囲へ飛散する。飛散したレジスト液は、カップの内壁に付着し、その自重によってカップの底面にあるドレーンへ流れ落ちる。そして、流れ落ちたレジスト液はこのドレーンからスピンコータの外へ排出される構造となっている。また、レジスト液をウエーハの表面上に塗布する際に特に細かく飛び散った霧状のレジスト（以下、「ミスト」という。）は、このカップ内を流れる空気に乗ってカップの底面に移動し、このカップの底面にある排気口からスピンコータの外へ排出される構造となっている。

このような構造のスピンコータを用いてレジスト液の塗布処理を行うと、その処理回数が増えるに従って、カップの内壁にレジスト液やミストが付着して固形化、又は半固形化してしまう。そして、レジスト液の塗布処理回数が累積されるに従って、レジストの固形物や半固形物（以下、「固形物等」という。）はカップの内壁に堆積していく。
ところで、このような固形物等はカップ内で、パーティクルの発生源となることが知られている。それゆえ、従来から、カップの内壁に固形物等がある程度堆積した時点で、スピンコータによるレジスト塗布処理を止め、カップの内壁を洗浄して固形物等を除去する必要（即ち、メンテナンスとして、カップの内壁を定期的に洗浄する必要）があった。このようなカップの洗浄方法としては、例えば、下記のｉ）、又はｉｉ）等が挙げられる。

ｉ）まず始めに、手作業でカップをスピンコータから取り外す。次に、取り外したカップを、有機溶剤等が準備されたドラフト内に移動させる。そして、このドラフト内でカップを有機溶材等に浸漬し、一定時間放置して固形物等を溶解させる。さらに、固形物等の溶解除去が不十分な場合には、同ドラフト内でカップの内壁をブラシ等で擦り洗いする。これにより、カップの内壁から固形物等を完全に取り除く。

ｉｉ）予め、スピンコータにオゾン水の供給系を設けておく。そして、洗浄周期がくる毎にレジスト液の塗布処理を止め、スピンコータにカップを取り付けたままの状態で、このカップの内壁にオゾン水を吹き付ける。これにより、カップの内壁に付着していた固形物等を溶解除去する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２０５０２１号公報

ところで、上記ｉ）の洗浄方法によれば、カップを洗浄する際に、手作業でスピンコータからカップを取り外す必要があった。また、取り外したスピンコータをドラフト内まで運ぶ必要があり、場合によっては、手作業でカップの内壁を擦り洗いする必要があった。そのため、カップの洗浄に手間がかかり、作業者の負荷が大きいという問題があった。
また、上記ｉｉ）の洗浄方法によれば、カップを取り外す必要がなく、しかもカップを自動で洗浄することが可能なので、上記ｉ）の方法と比べて、作業者の負荷が小さくて済むという利点がある。しかしながら、その一方で、塗布処理に用いたレジストの粘性が極めて高いような場合、或いは、カップの内壁に大量の固形物等がしつこく、こびり付くように付着しているような場合には、上記ｉｉ）の方法では、固形物等を十分に除去できない可能性があり、カップ内壁の洗浄が不十分となってしまう可能性があった。

本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、スピンコータのカップの内壁を簡単、かつ効果的に洗浄できるようにしたスピンコータのカップ洗浄方法及びスピンコータ、並びに、カップ洗浄用のブラシ治具の提供を目的とする。

〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１のスピンコータのカップ洗浄方法は、基板の裏面を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージをその側方から囲むカップとを備えたスピンコータのカップ洗浄方法であって、前記回転ステージにブラシ治具を固定する工程と、前記カップの内壁に所定の洗浄液を供給する工程と、前記ブラシを前記カップの内壁に接触させた状態で前記回転ステージを回転させる工程と、を含むことを特徴とするものである。

ここで、液体とは、例えばレジスト液や、ＳＯＧ形成用の液体（ＳｉＯ_２をアルコール等の有機溶媒に溶かした液）である。これらの液体は、水と比べて高い粘性を有し、又、溶媒分が揮発し易いので、カップの内壁に一度付着するとそのまま固まって、カップ内に固形物、又は半固形物（以下、「固形物等」という。）として残留しやすい。また、洗浄液とは、例えば、レジストに対して溶解能をもつ有機溶剤や、オゾン水等である。

発明１のスピンコータのカップ洗浄方法によれば、所定の洗浄液が施されたカップの内壁を、回転ステージの回転動作を利用してブラッシングすることが可能である。従って、スピンコータのカップの内壁を簡単、かつ効果的に洗浄することができる。

例えば、レジストの固形物等が付着しているカップの内壁に洗浄液を施しながら、回転ステージの回転動作を利用してこのカップの内壁を自動でブラッシングすることができる。これにより、カップの内壁を洗浄する際に、作業者はこのカップをスピンコータから外さなくても済み、作業者の作業負荷を軽減することができる。また、洗浄液を施しながらのブラッシングによりレジストの固形物等を溶解しながら擦り落とすことができるので、カップの内壁を効果的に洗浄することができる。これにより、洗浄後のレジスト残りを少なくすることができ、レジスト残りによるウエーハの汚染を少なくすることができる。製品の歩留り向上に貢献することができる。

〔発明２〕 発明２のスピンコータのカップ洗浄方法は、発明１のスピンコータのカップ洗浄方法において、前記ブラシを前記カップの内壁に接触させた状態で、前記回転ステージ又は前記カップの少なくとも一方を当該回転ステージの回転面に対して鉛直方向に移動させる工程と、を含むことを特徴とするものである。このような構成であれば、発明１のスピンコータのカップ洗浄方法と比べて、カップの内壁をより広範囲にブラッシングすることが可能である。

〔発明３〕 発明３のスピンコータのカップ洗浄方法は、発明２のスピンコータのカップ洗浄方法において、前記ブラシを前記カップの内壁に接触させた状態で前記回転ステージを回転させる工程と、前記回転ステージ又は前記カップの少なくとも一方を当該回転ステージの回転面に対して鉛直方向に移動させる工程と、を同時に行うことを特徴とするものである。このような構成であれば、発明２のスピンコータのカップ洗浄方法と比べて、カップの洗浄時間の短縮が可能である。

〔発明４〕 発明４のスピンコータは、前記基板の裏面を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージをその側方から囲むカップと、前記カップの内壁に所定の洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記回転ステージに固定されるブラシ治具と、を備えたことを特徴とするものである。

発明４のスピンコータによれば、カップの内壁に所定の洗浄液を供給し、回転ステージに固定されたブラシ治具のブラシをカップの内壁に接触させた状態で当該回転ステージを回転させることが可能である。従って、回転ステージの回転動作を利用してカップの内壁をブラッシングすることが可能であり、スピンコータのカップの内壁を簡単、かつ効果的に洗浄することができる。

〔発明５〕 発明５のブラシ治具は、発明１のスピンコータのカップ洗浄方法に適用可能なブラシ治具であって、前記回転ステージ上に固定可能な円盤状の基体と、前記基体の側面に取り付けられたブラシと、を有することを特徴とするものである。

発明５のカップ洗浄用のブラシ治具によれば、スピンコータのカップの内壁を簡単、かつ効果的に洗浄することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るスピンコータのカップ洗浄方法及びスピンコータ、並びに、カップ洗浄用のブラシ治具について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るスピンコータ１００の構成例を示す概念図である。このスピンコータ１００は、ウエーハＷ上にレジスト液を滴下し当該ウエーハＷを高速回転させ、このウエーハＷ上に薄いレジスト膜を形成する装置である。このウエーハＷは、例えばシリコンウエーハ、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハ等である。図１に示すように、スピンコータ１００は、回転ステージ１０と、カップ２０と、レジスト吐出ノズル３０と、洗浄液吐出ノズル４０等から構成されている。

これらの中で、回転ステージ１０は、ウエーハＷの裏面を回転可能に支持するものである。この回転ステージ１０のウエーハＷの裏面と接触する面（以下、「接触面」という。）には、一つ若しくは多数の孔が設けられている。これら多数の孔は、真空ポンプ（図示せず）に接続されている。ウエーハＷを回転ステージ１０上に載置した状態で、これらの孔を通して真空引きすると、ウエーハＷの裏面は回転ステージ１０の接触面に吸着されて固定される。

また、回転軸１２を自転させるモータによって、回転ステージ１０はその接触面の中心を通る鉛直線回りに回転可能となっている。このような構成により、回転ステージ１０の接触面の中心と、ウエーハＷの中心とを重ね合わせるようにして、この回転ステージ１０上にウエーハＷを載置することで、ウエーハＷをその表面の中心を通る鉛直線回りに回転させることができる。この回転ステージ１０は、例えば平面視で円形であり、その直径は例えば８０［ｍｍ］程度である。

図１に示すように、カップ２０は回転ステージ１０を内側に収容し、回転ステージ１０をその側方から包み囲む容器である。このカップ２０の底面の中心部には、回転ステージ１０の回転軸１２を通すための開口部が設けられている。また、このカップ２０は、その内側の直径が回転ステージ１０やウエーハＷの直径よりも大きくされている。このような構成により、カップ２０内でウエーハＷをその表面の中心を通る鉛直線回りに回転させることができる。

図１に示すように、このカップ２０の底面には、レジスト液や洗浄液等を排出するためのドレーン２２が設けられている。また、図示しないが、このカップの底面には、カップ内の雰囲気や、レジスト液をウエーハの表面上に塗布する際に特に細かく飛び散った霧状のレジスト（ミスト）等をスピンコータの外へ排出するための排気口が設けられている。このカップ２０の内側の直径は、例えば２５０［ｍｍ］程度である。また、このカップ２０は、例えばプラスチック製である。

図１に示すように、レジスト吐出ノズル３０は、その先端部に吐出口を有し、その後端部がレジスト液圧送部（図示せず）に接続されている。このレジスト吐出ノズル３０は、例えば半透明のゴム製、または柔軟性を有するプラスチック製の管部材である。このレジスト吐出ノズル３０の吐出口は、回転ステージ１０の接触面の中心部上方にくるように、その位置が調整されている。レジスト液は、レジスト液圧送部の圧送動作によって、レジスト吐出ノズル３０を通って吐出口まで圧送され、吐出口から滴下される。従って、ウエーハＷを回転ステージ１０上に載置した場合に、このウエーハＷの表面の中心部上にレジスト液が滴下される。

このスピンコータ１００では、回転ステージ１０を例えば毎分１０〜６０００回転のうち任意の速度で回転させる。これにより、このウエーハＷの表面上に滴下されたレジスト液を遠心力で拡散させて、ウエーハＷの表面上にレジスト液を均一な厚さに塗布する。一方、このようなレジスト液の塗布の過程で、ウエーハＷの表面上に膜として残らないレジスト液（即ち、レジスト液の余り）は遠心力によってウエーハＷの周縁からカップ２０の内壁方向や、底面方向に飛ばされる。そして、このようにして飛ばされたレジスト液の一部は、ドレーン２２に到達する前に溶媒分を失い、カップ２０内で固形化、又は半固形化してしまう。

図１に示すように、洗浄液吐出ノズル４０は、その先端部に吐出口を有し、その後端部が洗浄液圧送部（図示せず）に接続されている。この洗浄液吐出ノズル４０は、例えば金属製、半透明のゴム製、または柔軟性を有するプラスチック製の管部材である。この洗浄液吐出ノズル４０の吐出口はカップ２０内に向けられている。洗浄液は、洗浄液圧送部の圧送動作によって、洗浄液吐出ノズル４０を通って吐出口まで圧送され、吐出口から吐出される。

図２（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る洗浄ブラシ５０の構成例を示す平面図と、Ｘ−Ｘ´矢視断面図である。
図２（Ａ）に示すように、この洗浄ブラシ５０は、基体５２と、ブラシ５４（即ち、刷毛）と、から構成されている。基体５２は、例えば所定の厚みを有し、平面視での形状は例えば円形である（即ち、円盤状である。）。一例を挙げると、円盤状の基体５２の直径は例えば１５０［ｍｍ］程度であり、その厚みは例えば１０［ｍｍ］程度である。この基体５２は、例えばプラスチック製である。

回転ステージ１０で洗浄ブラシ５０を吸着し固定することができるように、また、洗浄ブラシ５０がカップ２０の内側に入るように、洗浄ブラシ５０の基体５２の大きさは回転ステージ１０の直径と、カップ２０の内径等に合わせて調整されている。
また、図２（Ｂ）に示すように、ブラシ５４は、基体５２の側面に取り付けられている。このブラシ５４は、例えば合成繊維からなる多数の「毛」からなるものである。出来れば静電気の付きにくい材質のほうが望ましい。この「毛」の基体５２側面の付け根から、その先端部までの長さは例えば５０〜６０ｍｍ］程度である。カップ２０の内側で回転ステージ１０上に洗浄ブラシ５０を配置した際に、洗浄ブラシ５０のブラシ５４の先端部がカップ２０の内壁２０ａと十分接触することができるように、ブラシ５４を構成する「毛」の長さは調整されている。

図３は、本発明の実施形態に係るカップ２０の洗浄方法を示す概念図である。ここでは、スピンコータ１００を用いてレジスト液の塗布処理を繰り返し行い、その結果、カップ２０の内壁２０ａにレジスト液が付着して固形化、又は半固形化している場合を想定する。
まず、始めに、スピンコータ１００からウエーハＷをアンロードさせる（即ち、スピンコータ１００での製品処理を終了させる。）。次に、カップ２０の内側にある回転ステージ１０の接触面の中心と、洗浄ブラシ５０の基体５２の中心とを重ね合わせるようにして、この回転ステージ１０上に基体５２を載置する。そして、この回転ステージ１０上に洗浄ブラシ５０の基体５２を吸着固定させる。

次に、カップ２０の内側で回転ステージ１０上に吸着固定された洗浄ブラシ５０のブラシ５４に向けて、洗浄液吐出ノズル４０から洗浄液を吐出させる。洗浄液とは、例えば、レジストに対して溶解能をもつ有機溶剤や、オゾン水等である。この実施形態では、洗浄液の一例としてシンナー系の有機溶剤を用いる。
また、この洗浄液の吐出動作と同時に、回転ステージ１０をモータにより回転させる。ここでは、回転ステージの回転速度を、一例として毎分１０００回転に設定する。この回転動作によって、洗浄ブラシ５０に吐出された洗浄液には遠心力が加わり、洗浄液はこの遠心力によってカップ２０の内壁２０ａに飛散する。また、回転ステージ１０の回転動作によって、洗浄ブラシ５０はそのブラシ５４をカップ２０の内壁２０ａに接触させながら回転する。これにより、カップ２０の内壁２０ａに付着していたレジストの固形物や半固形物（固形物等）は洗浄液に溶解されながら、ブラシ５４によって擦り落とされる。その後、カップ２０の内壁２０ａからレジストの固形物等が十分除去された後で、回転ステージ１０を止める。また、洗浄液吐出ノズル４０からの洗浄液の吐出も止める。そして、回転ステージ１０上から洗浄ブラシ５０を取り出し、カップ２０の洗浄作業を終了させる。

このように、本発明の実施形態に係るスピンコータ１００のカップ２０洗浄方法によれば、洗浄液が施されたカップ２０の内壁２０ａを、回転ステージ１０の回転動作を利用してブラッシングすることが可能である。従って、スピンコータ１００のカップ２０の内壁２０ａを簡単、かつ効果的に洗浄することができる。
即ち、回転ステージ１０の回転動作を利用してレジストの固形物等が付着しているカップ２０の内壁２０ａに洗浄液を施すことができ、かつ、回転ステージ１０の回転動作を利用してカップ２０の内壁２０ａを自動でブラッシングすることができる。これにより、カップ２０の内壁２０ａを洗浄する際に、作業者はこのカップ２０をスピンコータ１００から外さなくても済む。それゆえ、作業者の作業負荷を軽減することができる。

また、洗浄液を施しながらのブラッシングにより、レジストの固形物等を溶解しながら擦り落とすことができるので、カップの内壁を効果的に洗浄するができる。これにより、洗浄後のレジスト残りを少なくすることができ、レジスト残りによるウエーハＷの汚染を少なくすることができる。それゆえ、製品の歩留り向上に貢献することができる。
この実施形態では、洗浄ブラシ５０が本発明のブラシ治具に対応し、この洗浄ブラシ５０と回転ステージ１０と洗浄液供給ノズル４０とが本発明の洗浄液供給手段に対応している。また、ウエーハＷが本発明の基板に対応し、レジスト液が本発明の液体に対応している。

なお、この実施形態では、回転ステージ１０の回転動作によって、カップ２０の内側に洗浄液を施しながらカップ２０の内壁２０ａを自動でブラッシングすることについて説明した。しかしながら、洗浄液の供給動作と、洗浄ブラシ５０を吸着固定した状態での回転ステージ１０のカップ２０内での回転動作とに加えて、回転ステージ１０をカップ２０内で昇降動作させることによって、カップ２０の内壁２０ａをより広範囲にブラッシングすることが可能である。

例えば、図４において、まず始めに、回転ステージ１０をカップ２０内で上方向に移動させる。そして、カップ２０の内側に洗浄液を供給しながら、回転ステージ１０を回転させてカップ２０の内壁２０ａの上段をブラッシングする。次に、回転ステージ１０の回転を止め、回転ステージ１０をカップ２０内で下方向に移動させてその高さを一段下げる。そして、洗浄液を出しながら、回転ステージ１０を回転させてカップ２０の内壁２０ａの中段をブラッシングする。次に、回転ステージ１０の回転を止め、回転ステージ１０をカップ２０内で下方向に移動させてその高さをさらに一段下げる。そして、洗浄液を出しながら、回転ステージ１０を回転させてカップ２０の内壁２０ａの下段をブラッシングする。このような構成であれば、カップ２０の内壁２０ａをより広範囲にブラッシングすることが可能であり、より広範囲に固形物等を除去することが可能である。

また、例えば、図４において、回転ステージ１０のカップ２０内での回転動作と、回転ステージ１０のカップ２０内での昇降動作とを同時に行う構成としても良い。例えば、まず始めに、回転ステージ１０をカップ２０内で上方向に移動させる。そして、カップ２０の内側に洗浄液を供給しながら、回転ステージ１０を回転させてカップ２０の内壁２０ａの上段をブラッシングする。また、この回転動作と同時に、回転ステージ１０をカップ２０内で下方向に少しずつ移動させ、最後にはカップ２０の底面付近まで移動させる。そして、回転ステージ１０をカップ２０の底面付近まで移動させ、一定時間が経過した後で、回転ステージ１０の回転動作を止める。このような構成であれば、回転ステージ１０の回転動作と昇降動作とを別々に行う場合と比べて、洗浄時間の短縮が可能である。

なお、この実施形態では、本発明のスピンコータの一例としてレジスト膜形成用のスピンコータ１００について説明したが、本発明のスピンコータのカップ洗浄方法及びスピンコータ、並びに、カップ洗浄用のブラシ治具は、例えばＳＯＧ膜形成用のスピンコータにも適用可能である。

実施形態に係るスピンコータ１００の構成例を示す概念図。 洗浄ブラシ５０の構成例を示す図。 カップ２０の洗浄方法を示す概念図。 カップ２０の洗浄方法の他の例を示す概念図。

符号の説明

１０ 回転ステージ、１２ 回転軸、２０ カップ、２２ ドレーン、３０ レジスト吐出ノズル、４０ 洗浄液吐出ノズル、５０ 洗浄ブラシ、５２ 基体、５４ ブラシ、１００ スピンコータ

Claims (5)

1. 基板の裏面を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージをその側方から囲むカップとを備えたスピンコータのカップ洗浄方法であって、
   前記回転ステージにブラシ治具を固定する工程と、
   前記カップの内壁に所定の洗浄液を供給する工程と、
   前記ブラシを前記カップの内壁に接触させた状態で前記回転ステージを回転させる工程と、を含むことを特徴とするスピンコータのカップ洗浄方法。
2. 前記ブラシを前記カップの内壁に接触させた状態で、前記回転ステージ又は前記カップの少なくとも一方を当該回転ステージの回転面に対して鉛直方向に移動させる工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のスピンコータのカップ洗浄方法。
3. 前記ブラシを前記カップの内壁に接触させた状態で前記回転ステージを回転させる工程と、前記回転ステージ又は前記カップの少なくとも一方を当該回転ステージの回転面に対して鉛直方向に移動させる工程と、を同時に行うことを特徴とする請求項２に記載のスピンコータのカップ洗浄方法。
4. 前記基板の裏面を回転可能に支持する回転ステージと、
   前記回転ステージをその側方から囲むカップと、
   前記カップの内壁に所定の洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
   前記回転ステージに固定されるブラシ治具と、を備えたことを特徴とするスピンコータ。
5. 請求項１に記載のスピンコータのカップ洗浄方法に適用可能なブラシ治具であって、
   前記回転ステージ上に固定可能な円盤状の基体と、
   前記基体の側面に取り付けられたブラシと、を有することを特徴とするカップ洗浄用のブラシ治具。

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