JP3175893U

JP3175893U - 液処理装置

Info

Publication number: JP3175893U
Application number: JP2012001435U
Authority: JP
Inventors: 敏勝早坂; 正志榎本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-06-07
Anticipated expiration: 2022-03-15

Abstract

【課題】粘性の高い塗布液を基板にスピン塗布をする際に生じる異物を捕集及び溶解除去することができ、安定した排気圧を得ることできるとともに、メンテナンスの周期を短縮することができる液処理装置を提供すること。
【解決手段】ウエハＷに塗布液を塗布する液処理装置において、ウエハを保持するスピンチャック１と、スピンチャックを回転する回転駆動部４と、スピンチャックに保持されるウエハに塗布液を塗布する塗布液供給ノズル２と、スピンチャックに保持されるウエハを囲むように設けられるカップ部（内側カップ１１，外側カップ１２）と、スピンチャックとカップ部の内周面との間に設けられる排気経路１４と、排気経路の上方に排気経路を覆うように設けられ、かつ、上下方向に連通する開口部を有する塗布液捕集部材１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本考案は、例えば半導体ウエハ等の基板を処理カップ内に設けられた基板保持部に保持し、ノズルから基板に処理液を供給すると共に基板を回転させながら液処理を行う液処理装置に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対するフォトリソグラフィー工程では、ウエハＷの表面にレジスト膜を形成するためのレジスト塗布処理が行われ、この塗布処理の手法には例えばスピンコーティング法がある。スピンコーティング法を採用したレジスト塗布装置は、例えば図５に示すようにウエハＷを保持するスピンチャック１０１と、このスピンチャック１０１を回転させる回転部１０４と、ウエハＷにレジスト液を供給するレジストノズル１０２と、ウエハＷにシンナーを供給する溶剤供給ノズル１０３と、前記スピンチャック１０１を取り囲み、下部に廃液路１１３、排気管１１８が接続されたカップ１１１，ｌ１２とを備えている。

スピンコーティング法では、スピンチャック１０１にウエハＷを保持した状態で回転させ、ウエハＷの略中心部上方に設けられたレジストノズル１０２からレジストを吐出することによって、塗布されたレジストをウエハＷの径方向に拡げることにより、基板の全面にレジストを塗布するようになっている。また、この場合、レジストを拡げる際にウエハから振り切られた塗布液はカップで捕獲され、レジストは廃液路１１３から回収されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−１８４０３１号公報

ところで、近年、高粘度のレジストやポリイミド等の塗布液を用いることにより、ウエハＷ上に膜厚の厚い塗布液膜を形成するような要求が高くなって来ている。このような高粘性の塗布液の場合、ウエハＷに塗布した後に回転させて塗布液を拡げる際に、塗布液が基板端部から振り切られて一部が糸状または線状に固化するとともに、この糸状に固化した塗布液（以下、糸状異物とも言う）または、この糸状異物１２０同士が絡み合った綿状の異物となって排気経路中に詰まることがあった。このような場合、排気圧が所望の排気圧を得ることができなくなるおそれがあるため、オペレーターが定期的にメンテナンス作業を行ない、この糸状異物を除去する必要があった。

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、粘性の高い塗布液を基板にスピン塗布をする際に生じる異物を捕集及び溶解除去することができ、安定した排気圧を得ることができるとともに、メンテナンスの周期を短縮することができる液処理装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本考案に係る液処理装置は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転する基板回転部と、前記基板保持部に保持される前記基板に塗布液を塗布する塗布液供給部と、前記基板保持部に保持される前記基板を囲むように設けられるカップ部と、前記基板保持部と前記カップ部の内周面との間に設けられる排気経路と、前記排気経路の上方に前記排気経路を覆うように設けられ、かつ、上下方向に連通する開口部を有する塗布液捕集部材と、を備えることを特徴とする。

本考案において、前記塗布液捕集部材の開口部の開口率は４０％以上、９５％以下であるのが好ましい。塗布液捕集部材の開口率が４０％より狭すぎると、塗布液捕集部材に糸状異物が詰まりすぎ、所望の排気圧を得ることができなくなるおそれがあり、また、開口率が９５％より広すぎると糸状異物を捕集しにくくなったり、機械的強度を得ることができなくなるおそれがあるからである。

この場合、前記塗布液捕集部材はメッシュ部材、多孔板、網状部材のいずれかで構成されていれば良い。

また、本考案において、前記塗布液捕集部材は、基板に供給された塗布液が基板保持部の回転により基板上から振り切られる際に糸状に固化した塗布液を捕集するのが好ましい。

また、本考案において、前記塗布液捕集部材に前記塗布液を溶解する溶解液を供給する捕集部材洗浄液供給部を更に具備するのが好ましい。この場合、前記捕集部材洗浄液供給部は、基板上に溶解液を供給し、前記保持部材が回転手段によって回転されることにより、基板上に供給された洗浄液を前記塗布液捕集部材に供給するのが好ましい。

また、本考案において、基板端部と前記カップ部との間に塗布液を溶解させる溶解液を供給する溶解液供給部を更に備える方が好ましい。この場合、前記溶解液供給部は、基板の裏面に溶解液を供給し、前記基板保持部が前記基板回転部に回転させられることにより基板端部と前記カップ部との間に溶解液を供給するのが好ましい。

また、本考案において、前記塗布液は、粘性が２０００ｃｐ以上であり、また、前記塗布液はレジスト、ポリイミドいずれかであることを特徴とする。

本考案によれば、粘性の高い塗布液を基板にスピン塗布をする際に生じる異物を捕集及び溶解除去することができ、安定した排気圧を得ることできるとともに、メンテナンスの周期を短縮することができる。

本考案の一実施の形態に係る液処理装置を適用した液塗布装置の断面図である。本考案における塗布液捕集部材の一例の平面図である。本考案の一実施形態の動作の流れを示すフローチャートである。本考案の他の実施形態に係る液塗布装置の断面図である。従来の液塗布装置の概略を示す断面図である。

本考案に係る液処理装置をレジスト塗布装置に適用した実施形態について説明する。図１に示すようにレジスト塗布装置１００は、ウエハＷを水平に保持するスピンチャック１を備えている。このスピンチャック１は下方より接続された回転駆動部４により昇降可能であり、鉛直軸回りに回転することが可能である。前記スピンチャック１を取り囲むようにして処理カップが設けられ、処理カップは内側カップ１１と、外側カップ１２とから構成される。

図１に示すように、内側カップ１１はスピンチャック１に保持されたウエハＷの下方であって、ウエハＷの裏面側周縁部と近接して対向する位置から外側下方へ傾斜した環状の傾斜壁１９と、この傾斜壁１９の下縁に連続し、下方へ伸びた環状の垂直壁１５とからなり、前記傾斜壁１９及び垂直壁１５はウエハＷ端部より振り切られた塗布液が流れ落ちるのをガイドするようになっている。また内側カップ１１の外側にはスピンチャック１および内側カップ１１を覆うように設けられた外側カップ１２が形成されている。

この外側カップ１２の底部は凹部状に形成され、環状の液受け部として構成される。この液受け部は下部に廃液口１３が形成されると共に、当該廃液口１３よりスピンチャック寄りに排気口１８が形成されている。また、この排気口１８と廃液口１３との間には、下方から上方に向けて延在する隔離壁１６が形成されている。この隔離壁１６と垂直壁１５は、隔離壁１６が垂直壁１５の下端部よりも上側まで延在し、ラビリンス構造を形成することになっており、気体と液体を分離することが可能となっている。

また、内側カップ１１の上方には、塗布液捕集部材１０（以下に捕集部材１０という）が設けられている。この捕集部材１０は、内側カップ１１と外側カップ１２の間の排気経路１４を塞ぐように設けられている。また、この捕集部材１０は、開口部を有して排気を可能とするとともに、糸状に固化した塗布液を捕集するように構成されている。

図２に示すように、捕集部材１０は、例えば、ＳＵＳ等の金属製の内側リング３１ａと、内側リング３１ａより大径の外側リング３１ｂと、内側リング３１ａと外側リング３１ｂの間をつなぐ、複数の例えば三角形状の連結部材３２で構成されている。捕集部材１０は、内側リング３１ａと外側リング３１ｂと、連結部材３２以外の部分は開口部３３を有し、捕集部材１０の上方と下方で連通可能に構成されており、処理室内部の雰囲気を排気流路に排気できるようになっている。この開口部３３によって排気及び排気中の液を捕集部材１０の下方に通過させるとともに、連結部材３２がウエハＷから振り切られる際に糸状に固化した塗布液を捕集するようになっている。

この場合、捕集部材１０の開口が狭すぎると、捕集部材１０に糸状異物が詰まりすぎ、所望の排気圧を得ることができなくなるおそれがある他、開口が広すぎると糸状異物を捕集しにくくなったり、機械的強度を得ることができなくなるおそれがあるため、捕集部材１０の開口部の開口率は５０〜９５％、より好ましくは６０〜９０％の間で、発生する糸状異物の長さ等に基づいて、適宜選択することができる。

続いて、塗布液供給ノズル２について説明する。図１に示すように塗布液供給ノズル２は、スピンチャック１に保持されたウエハＷに対して、レジスト等の塗布液をウエハＷに供給するためのものである。塗布液供給ノズル２からは例えば有機溶剤濃度が例えば、７０％以下で高粘性（例えば２０００ｃｐ以上）の塗布液が供給される。

また、溶剤供給ノズル３は、シンナー等の有機溶剤をウエハＷに供給するためのものであり、塗布液を塗布する前にウエハＷ上に有機溶剤の液膜を形成することにより、塗布液がウエハＷ上で拡がりやすくするとともに、ウエハＷとレジストの間に気泡の混入をしにくくするためプリウェット処理を行うようになっている。更に溶剤供給ノズル３からシンナーを供給するとともに、例えば、８００ｒｐｍの回転数で回転させウエハＷの周囲にシンナーを振り切ることによって、捕集部材１０上に有機溶剤を供給することができるようになっている。つまり、塗布液供給ノズル２は、捕集部材洗浄液としての有機溶剤を捕集部材１０に供給する捕集部材洗浄液供給機構として機能するようになっている。

また、バックリンス供給ノズル１７はウエハＷの裏面側にシンナー等の有機溶剤を供給するものである。レジストをウエハＷの表面側に供給されたレジストをウエハＷの径方向に拡げる際にウエハＷの裏面側に有機溶剤を供給することにより、表面のレジストが裏面に回り込むのを防止するとともに、ウエハＷ端部近傍に有機溶剤を供給するようになっている。また、レジストを拡げる際にウエハＷ端部より糸状の異物は発生するため、レジストを拡げる際にウエハＷ端部近傍に有機溶剤を供給することにより、発生直後の糸状異物を溶解することができる。すなわち、バックリンス供給ノズル１７はウエハＷ端部と外側カップ１２との間に発生した糸状異物を溶解させる液としてのシンナーを供給する異物発生抑制機構としても機能する。

続いて、このように形成された塗布処理部の動作について図１、図３に基づいて説明する。なお、捕集部材洗浄工程Ｓ１については後述することとする。

先ず、ウエハＷに粘性の高い塗布液を均一な厚さで塗布するとともに、ウエハＷと塗布液膜との間に気泡が残存しないように、ウエハＷ上にシンナー等の溶剤を供給するプリウェット工程Ｓ２が行われる。このプリウェット工程Ｓ２においては、溶剤供給ノズル３をウエハＷの周縁部から中心に向けて例えば、１０〜２００ｍｍ／ｓｅｃの速度でスキャンさせるとともに、回転駆動部４が回転することによりウエハＷを所定の回転数（例えば、５００〜１５００ｒｐｍ）で回転させながら、溶剤供給ノズル３からシンナーを供給する。その結果、ウエハＷの全面にはシンナーの液膜が形成される。なお、この場合、溶剤供給ノズル３は、ウエハＷの周縁部から中心部に向けてスキャンしながらシンナーを供給したが、ウエハＷの中心部上で停止した状態でシンナーを供給するようにしても良い。

続いて、塗布液塗布工程Ｓ３において、塗布液供給ノズル２ｂから高粘性レジストなどの塗布液を供給する。この際、塗布液供給ノズル２は、ウエハＷの略中心位置上方から、ウエハＷを所定の回転数（例えば８００〜１５００ｒｐｍ）で回転させながら、ウエハＷに塗布する。この際、塗布液供給ノズル２は中心位置上方で固定としたが、塗布液の粘性、塗布液膜の膜厚、要求される膜厚の均一性に基づき、中心部と周縁部の間の位置上方から供給するようにしても良いし、ウエハ中心部と周縁部の間をスキャンしながら塗布するようにしても良い。

そして、塗布液膜拡開工程Ｓ４において、塗布液塗布工程Ｓ３においてウエハＷ上に塗布された塗布液をウエハＷの周縁部まで拡げられる。この際、塗布液供給ノズル２から塗布液の供給を停止するとともに、ウエハＷを所定の回転数（例えば５００〜１２００ｒｐｍ）で回転させることにより、ウエハＷ中心部近傍に供給された塗布液が、ウエハＷの周縁部位置まで拡げられともに、一部の塗布液はウエハＷ端部より振り切られることになる。この際、１０００ｃｐ以上のような高粘性の塗布液は、糸状に固化することとなる。

また、塗布液膜拡開工程Ｓ４においては、バックリンス液供給ノズル１７から回転するウエハＷの裏面にシンナーを供給するようになっている。このバックリンス液供給ノズル１７から供給されるシンナーは、塗布液がウエハＷの裏面に回り込むのを防止するとともに、シンナーがウエハＷの裏面側端部から振り切られて、ウエハＷの周囲に飛散することにより、前述した糸状に固化した塗布液を溶解することができるようになっている。すなわち、バックリンス液供給ノズル１７はウエハＷ端部とカップとの間に糸状に固化した異物を溶解する異物溶解液としてのシンナーを供給する異物溶解液供給ノズルとして機能することになる。

その後処理は終了し、ウエハＷが塗布処理部から図示しない搬送部材により搬送されて、次のウエハＷが塗布処理部に搬入される。続いて、捕集部材洗浄工程Ｓ１が行われる。捕集部材洗浄工程Ｓ１においては、例えば、５０〜３００ｒｐｍでウエハＷを回転させながら、溶剤供給ノズル３からシンナーを供給０．５〜５ｍｌ／ｓｅｃで供給することにより行われる。ウエハの回転数が低すぎると、シンナーが捕集部材まで到達しにくくなり、回転数が大きくなりすぎたり、シンナーの吐出レートが低くなりすぎると、ウエハ上から振り切られたシンナーのミスト径が小さくなりすぎてしまい、捕集部材１０の洗浄効率が低下する。

また、捕集部材洗浄工程Ｓ１は、ウエハＷの処理の最初に行なう場合について説明したが、これに限らず、例えば、ステップＳ４の後などに行うようにしても良い。しかしながら、ウエハＷの処理の最初、すなわち、プリウェット工程Ｓ１の前に行うことにより、プリウェット工程Ｓ２で用いるシンナーの量を削減することが可能となる。

また、捕集部材１０の材質は、ＳＵＳ等の金属のみならず、その他の金属、または、ＰＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＣＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＦＡ（ポリ三フッ化塩化エチレン）などの捕集部材洗浄液に対して耐食性を有する合成樹脂材料で形成するようにしても良い。また、捕集部材１０は金属または樹脂等で一体的に成型したものを用いてもかまわない。

更に、本考案で実施の捕集部材１０としては、図２に示すようなものについて説明をしたが、メッシュ部材や、板体に多数の孔を形成したものの他、複数のスリットを放射状に配置したもの等種々の形状のものを用いることができる。また、その際には上述したようにSUS、アルミ等の種々の金属や、各種合成樹脂を用いることができる。

また、捕集部材洗浄液供給部としては、溶剤供給ノズル３を用いた場合について説明したが、これに限らず、図４に示すように溶剤供給ノズル３とは別に、捕集部材１０の上方に捕集部材洗浄液供給ノズル４２を配置するようにしても良い。この場合、例えば、捕集部材１０の全方向に対して効果的に洗浄液を供給できるように、所定角度ごとに複数の捕集部材洗浄液ノズル４２を設けるようにしても良い。更に、捕集部材洗浄液供給ノズル４２はスプレー状に洗浄液を供給し、広範囲に亘って洗浄液を供給するように構成しても良い。

そして、異物発生抑制液供給ノズルとしては、バックリンス液供給ノズルを用いたが、図４に示すように、ウエハＷの端部の外周側上方に異物発生抑制液供給ノズル４１を別途設けるようにして、塗布液をウエハＷ上で拡げる際に、異物発生抑制液を供給するようにしても良い。

なお、本考案において、糸状に固化した塗布液は必ずしも完全に固体状になっているもののみを示す訳ではなく、ゲル状、半固化したような状態を含む。また、形状についても、糸状のみならず、綿状、シート状のものを含む。そして、本考案においては、塗布液として高粘性レジストを用いた例について説明したが、これに限らず、例えば、２０００ｃｐ以上の高粘性のポリイミドを用いた場合にも適応することが可能である。

１スピンチャック（基板保持部）
２塗布液供給ノズル
３溶剤供給ノズル
４回転駆動部
１０捕集部材
１１内側カップ
１２外側カップ
１４排気経路
３１ａ内側リング
３１ｂ外側リング
３２連結部材
３３開口部
４１異物発生抑制液供給ノズル
４２捕集部材洗浄液供給ノズル

Claims

基板に塗布液を塗布する液処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転する基板回転部と、
前記基板保持部に保持される前記基板に塗布液を塗布する塗布液供給部と、
前記基板保持部に保持される前記基板を囲むように設けられるカップ部と、
前記基板保持部と前記カップ部の内周面との間に設けられる排気経路と、
前記排気経路の上方に前記排気経路を覆うように設けられ、かつ、上下方向に連通する開口部を有する塗布液捕集部材と、
を備えることを特徴とする液処理装置。
前記塗布液捕集部材の開口部の開口率は４０％以上、９５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
前記塗布液捕集部材はメッシュ部材、多孔板、網状部材のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の液処理装置。
前記塗布液捕集部材は、基板に供給された塗布液が基板保持部の回転により基板上から振り切られる際に糸状に固化した塗布液を捕集することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液処理装置。
前記塗布液捕集部材に前記塗布液を溶解する溶解液を供給する捕集部材洗浄液供給部を更に含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液処理装置。
前記捕集部材洗浄液供給部は、基板上に溶解液を供給し、前記保持部材が回転手段によって回転されることにより、基板上に供給された洗浄液を前記塗布液捕集部材に供給することを特徴とする請求項５に記載の液処理装置。
基板端部と前記カップ部との間に塗布液を溶解させる溶解液を供給する溶解液供給部を更に備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液処理装置。
前記溶解液供給部は、基板の裏面に溶解液を供給し、前記基板保持部が前記基板回転部に回転させられることにより基板端部と前記カップ部との間に溶解液を供給することを特徴とする請求項７に記載の液処理装置。
前記塗布液は、粘性が２０００ｃｐ以上であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の液処理装置。
前記塗布液はレジスト、ポリイミドいずれかであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の液処理装置。