JP4990174B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を回転させつつ基板に対して処理液を供給して所定の処理を施す塗布処理装置に係り、特に回転により飛散する処理液が付着した容器を洗浄できる塗布処理装置に関する。

例えば半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理が行われている。この塗布処理としては、一般にスピンコーティング法が採用されている。

スピンコーティング法は、スピンチャックにウェハを吸着保持した状態で、ウェハの表面の中心部にレジスト液を供給すると共にスピンチャックを回転させ、レジスト液を遠心力によってウェハの径方向外側に向かって拡げる手法である。そして、余剰のレジスト液は遠心力によってウェハの外縁部から飛散し、ウェハの周囲を覆うカップ状の容器で受け止められる。この方法では、容器の内側面にウェハから飛散したレジスト液が付着するため、必要に応じてこの容器を洗浄する必要がある。

そこで、従来、図１４に示すように、容器１００を洗浄する際に、スピンチャック１０１に保持された洗浄治具１０２を用いることが提案されている。この従来技術では、洗浄治具１０２の上方には、洗浄治具１０２上に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル１０３が設けられている。洗浄治具１０２は、図１４及び図１５に示すように、円盤状の本体１１０と、本体１１０上に周方向に沿って所定の間隔で設けられた立ち上げフィン１１１とを有している。フィン１１１は、径方向外側に向かって次第に高さが高くなるように形成されている。そして、洗浄液供給ノズル１０３から洗浄治具１０２上に洗浄液を供給すると共に洗浄治具１０２を回転させ、洗浄治具１０２上の洗浄液を遠心力によって径方向外側に拡散させる。洗浄液は、フィン１１１と、フィン１１１の設けられていない部分とに分岐して流れ、フィン１１１に案内された洗浄液は、このフィン１１１に沿って斜め上方向に案内され、このフィン１１１の縁部から斜め上方向に向かって飛散する。一方、フィン１１１の設けられていない部分に案内された洗浄液は、本体１１０上面の縁部から水平方向に飛散する。このようにして、洗浄治具１０２の本体１１０又はフィン１１１の縁部から飛散した洗浄液は、容器１００の内側面に噴き付けられ、容器１００の洗浄が行われる（特許文献１）。

特開２０００−３１５６７１号公報

しかしながら、上述の洗浄治具１０２を用いて容器１００を洗浄した場合、直接洗浄液が噴き付けられる部分は、図１６に示すように、本体１１０の縁部から飛散した洗浄液が噴き付けられる部分１２０と、フィン１１１の縁部から飛散した洗浄液が噴き付けられる部分１２１に分かれ、その間の領域１２２には、直接洗浄液が噴き付けられない。したがって、この領域１２２は、容器１００の内側面を自重で伝って落ちる洗浄液によって洗浄されることになる。しかしながら、そうすると、伝って落ちる洗浄液による洗浄なので洗浄効果が低く、容器１００の内側面を洗浄するのに時間がかかり、また多量の洗浄液が必要となっていた。さらに、伝って落ちる洗浄液が線状になったとき、領域１２２内に洗浄液が伝わらない部分が生じていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、容器に付着した処理液を洗浄する際に、従来よりも洗浄効果が高く、しかも効率のよい洗浄を行うことを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板を保持して回転させる回転保持部材と、当該回転保持部材に保持された基板の周囲を覆い、基板上に供給された処理液の外部への飛散を防止するための容器と、を有する基板処理装置であって、前記回転保持部材に保持され、前記容器の内側面を洗浄するための洗浄治具と、前記回転保持部材に保持された状態の前記洗浄治具の少なくとも表面又は裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、前記洗浄治具の側面に設けられ、当該洗浄治具に供給された洗浄液を前記洗浄治具の回転によって前記容器の内側面へ飛散させるための飛散案内部と、を有し、前記洗浄治具の表面と裏面は平坦であり、前記飛散案内部は、前記洗浄治具の側面の表面側から裏面側の間で厚み方向に連続するように外側に湾曲し前記洗浄治具の側面全周に形成され、且つ外側に突出した突出部の頂部であり、前記頂部から前記洗浄治具の表面又は裏面のいずれか一方に供給された洗浄液を飛散させるか、或いは前記洗浄治具の表面と裏面に供給された洗浄液を前記頂部で合流させて飛散させることを特徴としている。

本発明によれば、洗浄治具は回転保持部材に保持され、洗浄治具の外周には洗浄液の飛散案内部が設けられていているので、洗浄治具に供給された洗浄液は、洗浄治具の回転による遠心力によって径方向外側に拡散し、飛散案内部から容器の内側面に飛散する。そして、飛散案内部の位置は、洗浄治具の外周に沿って洗浄治具の厚み方向に連続して変化しているので、飛散案内部から飛散した洗浄液は、容器の内側面に対して鉛直方向に連続して噴き付けられる。このように容器の内側面の処理液が付着している部分に対して、ムラなく、また均一に洗浄液を直接噴き付けることができるので、従来のように洗浄液が伝って落ちるのを待つ必要がなく、従来より洗浄効果が高くなり容器の洗浄を短時間で行うことができる。また、洗浄の際に消費される洗浄液の量も従来より少なくすることができ、効率よく容器を洗浄することができる。

本発明によれば、従来よりも洗浄効果が高くなり容器の洗浄が短時間で行われ、また消費される洗浄液の量も少なくなり、効率よく容器を洗浄することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理装置としてのレジスト塗布装置１の構成の概略を示す縦断面図である。

レジスト塗布装置１は、図１に示すように、内部を密閉することができるケーシング１０を有している。ケーシング１０の一の側面には、図２に示すように、後述する洗浄治具２０又は被処理体としてのウェハの搬入出口１１が形成され、搬入出口には、開閉シャッタ１２が設けられている。

ケーシング１０内部には、図１に示すように、その上面に洗浄治具２０又はウェハを吸着保持する回転保持部材としてのスピンチャック２１が設けられている。スピンチャック２１は、水平な上面を有し、当該上面には、例えば洗浄治具２０又はウェハを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、洗浄治具２０又はウェハをスピンチャック２１上に吸着保持できる。

スピンチャック２１は、例えばモータなどを備えた駆動機構２２を有し、その駆動機構２２により所定の速度に回転できる。また、駆動機構２２には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック２１は上下動可能である。

スピンチャック２１の下方側には断面形状が山形のガイドリング２３が設けられており、このガイドリング２３の外周縁は下方側に屈曲して延びている。前記スピンチャック２１、スピンチャック２１に保持されたウェハ又は洗浄治具２０及びガイドリング２３を囲むように容器２４が設けられている。

この容器２４は上面にスピンチャック２１が昇降できるように洗浄治具２０又はウェハよりも大きい開口部が形成されていると共に、側周面とガイドリング２３の外周縁との間に排出路をなす隙間２５が形成されている。前記容器２４の下方側は、ガイドリング２３の外周縁部分と共に屈曲路を形成して気液分離部を構成している。容器２４の底部の内側領域には排気口２６が形成されており、この排気口２６には排気管２６ａが接続されている。さらに前記容器２４の底部の外側領域には排液口２７が形成されており、この排液口２７には排液管２７ａが接続されている。

また、スピンチャック２１の上方には、ウェハ表面の中心部にレジスト液を供給するためのレジスト液供給ノズル３０が配置されている。レジスト液供給ノズル３０は、配管３１を介してレジスト液供給源３２に接続されている。

レジスト液供給ノズル３０は、図２に示すように、アーム３３を介して移動機構３４に接続されている。アーム３３は移動機構３４により、ケーシング１０の長さ方向（Ｙ方向）ガイドレール３５に沿って容器２４の一端側（図２では右側）の外側に設けられた待機領域３６から一端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できる。

スピンチャック２１の下方であって、ガイドリング２２上には、図１に示すように、洗浄治具２０又はウェハの裏面に向けて洗浄液を噴射する洗浄液供給ノズル４０、４０が例えば２箇所に設けられている。洗浄液供給ノズル４０は、配管４１を介して洗浄液供給源４２に接続されている。なお、洗浄液としては、例えばシンナー等の溶剤が用いられる。

次に、上述した洗浄治具２０について説明する。洗浄治具２０は、図３及び図４に示すように、表面が平坦な円盤形状の本体部５０を有している。本体部５０の外周には、本体部５０から外側に突出した突出部５１が形成され、これら本体部５０と突出部５１は一体となって形成されている。突出部５１は、図５に示すように、本体部５０の表面５０ａと裏面５０ｂから連続するように外側に湾曲している。そして、突出部５１の頂部Ｔの位置は、図３及び図５に示すように、洗浄治具２０の外周に沿って当該洗浄治具２０の厚み方向に連続的に変化している。なお、図５（ａ）は図４に示した洗浄治具２０のＡ−Ａ線から見た側面を示し、図５（ｂ）は図４に示した洗浄治具２０のＢ−Ｂ線から見た側面を示している。

本実施の形態にかかるレジスト塗布装置１は以上のように構成されており、次にこのレジスト塗布装置１を用いたウェハの塗布処理と容器２４の洗浄処理について説明する。図６は、かかる塗布処理と洗浄処理を示した説明図である。

先ず、ウェハＷを搬入出口１１からケーシング１０内に搬入し、スピンチャック２１に吸着保持させる。次に、ウェハＷをスピンチャック２１によって所定の回転数で回転させると共に、レジスト液供給ノズル３０からウェハＷの中心部にレジスト液Ｒを供給する。レジスト液Ｒは、遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散されて、ウェハＷの表面にレジスト液Ｒが塗布される。このとき、余剰分のレジスト液Ｒは、ウェハＷの外縁部から飛散し、容器２４で受け止められる（図６（ａ））。そして、レジスト液Ｒが塗布されたウェハＷは、搬入出口１１から搬出される。

このウェハＷへのレジスト液Ｒの塗布処理を所定の回数行った後、容器２４の内側面に付着したレジスト液Ｒを洗浄するための洗浄処理が行われる。

容器２４の洗浄処理においては、先ず、洗浄治具２０を搬入出口１１からケーシング１０内に搬入し、スピンチャック２１に吸着保持させる（図６（ｂ））。その後、洗浄治具２０を所定の回転数で回転させると共に、洗浄液供給ノズル１０から洗浄治具１０の裏面に洗浄液Ｌが噴射される。洗浄液Ｌは、遠心力によって洗浄治具２０の裏面を径方向外側に拡散し、突出部５１から容器２４の内側面に向けて飛散する（図６（ｃ））。このとき洗浄液Ｌは、図７に示すように、突出部５１の湾曲部分に沿って流れ、突出部５１の頂部Ｔから飛散する。そうすると、頂部Ｔの位置が洗浄治具２０の外周に沿って当該洗浄治具２０の厚み方向に連続的に変化しているため、頂部Ｔから飛散した洗浄液Ｌは、図８に示すように、容器２４の内側面に対して鉛直方向（図中のＺ方向）に連続して噴き付けられる。そして、直接噴き付けられた洗浄液Ｌによって、容器２４の内側面が洗浄される。なお、洗浄液Ｌが直接噴き付けられる領域Ｄは、レジスト液Ｒが容器２４の内側面に付着している部分をカバーしている。

以上の実施の形態によれば、洗浄治具２０はスピンチャック２１に保持され、洗浄治具２０の外周には、外側に突出して洗浄治具２０の厚み方向に湾曲した突出部５１が形成されているので、洗浄液供給ノズル４０から洗浄治具２０の裏面に噴射された洗浄液Ｌは、洗浄治具２０の回転による遠心力によって径方向外側に拡散し、突出部５１の湾曲部分を流れて突出部５１の頂部Ｔから飛散する。そして、突出部５１の頂部Ｔの位置は、洗浄治具２０の外周に沿って当該洗浄治具２０の厚み方向に連続的に変化しているので、突出部５１の頂部Ｔから飛散した洗浄液Ｌは、容器２４の内側面に対して鉛直方向に連続して噴き付けられる。このように容器２４の内側面のレジスト液Ｒが付着している部分に対して、ムラなく、また均一に洗浄液Ｌを直接噴き付けることができるので、従来よりも洗浄効果が高くなり容器２４の洗浄を短時間で行うことができる。また、洗浄の際に消費される洗浄液Ｌの量も従来より少なくすることができ、効率よく容器２４を洗浄することができる。

以上の実施の形態のレジスト塗布装置１内のスピンチャック２１の上方には、図９に示すように、洗浄治具２０の中心部に洗浄液を供給するための他の洗浄液供給ノズル６０が設けられていてもよい。他の洗浄液供給ノズル６０は配管６１を介して洗浄液供給源６２に接続されている。他の洗浄液供給ノズル６０は、図１０に示すように、アーム６３を介して移動機構６４に接続されている。アーム６３は移動機構６４により、ガイドレール３５に沿って、容器２４の他端側（図２では左側）の外側に設けられた待機領域６５から他端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できるように構成されている。

そして、容器２４を洗浄する際には、図９に示すように、先ず、レジスト液供給ノズル３０を待機領域３６に移動させ、他の洗浄液供給ノズル６０を洗浄治具２０の中心部上方に移動させる。次に、洗浄液供給ノズル３０から洗浄治具２０の裏面に洗浄液Ｌ１を噴射すると共に、他の洗浄液供給ノズル６０から洗浄治具２０の表面の中心部に洗浄液Ｌ２を供給する。そして洗浄液Ｌ１及びＬ２の供給と同時に、洗浄治具２０をスピンチャック２１によって回転させる。そうすると、洗浄液Ｌ１及びＬ２は、図１０に示すように、遠心力によって洗浄治具２０の径方向外側に拡散し、突出部５１から容器２４の内側面に向けて飛散する。このとき、図１１に示すように、洗浄治具２０の表面を流れる洗浄液Ｌ１と裏面を流れる洗浄液Ｌ２は、突出部５１の頂部Ｔで合流し、頂部Ｔから飛散する。

かかる場合、洗浄治具２０の両面に対して洗浄液Ｌ１及びＬ２を供給することができるので、容器２４の内側面に噴き付けられる洗浄液の量を増加させることができ、より短時間で洗浄処理を行うことができる。

また、以上の実施の形態の洗浄治具２０に代えて、図１２に示すように、内部に洗浄液を貯留する貯留部７１を有する洗浄治具７０を用いてもよい。洗浄治具７０の表面中央部分には、他の洗浄液供給ノズル６０から洗浄治具７０の貯留部７１内に洗浄液Ｌを流入させるための開口部７２が形成されている。洗浄治具７０の側面には、貯留部７１に通ずる複数の吐出孔７３が形成されている。吐出孔７３は、図１３に示すように、洗浄治具７０の外周に沿って当該洗浄治具７０の形成されており、複数の吐出孔７３の位置は、洗浄治具７０の外周に沿って厚み方向に連続的に変化している。なお、図１３（ａ）は図１２に示した洗浄治具７０のＸ方向正方向から見た側面図であり、図１３（ｂ）は図１２に示した洗浄治具７０のＸ方向負方向から見た側面図である。

そして、容器２４を洗浄する際には、図１２に示すように、他の洗浄液供給ノズル６０から洗浄治具２０の貯留部７１内に洗浄液Ｌを供給する共に、洗浄治具７０をスピンチャック２１によって回転させる。このとき、貯留部７１内の洗浄液Ｌは、遠心力によって吐出孔７３から容器２４の内側面に向けて吐出される。そうすると、吐出孔７３の位置が洗浄治具２０の外周面に沿って当該洗浄治具７０の厚み方向に連続的に変化しているため、吐出孔７３から吐出された洗浄液Ｌは、容器２４の内側面に対して鉛直方向に連続して噴き付けられる。したがって、かかる洗浄治具７０を用いた場合でも容器２４の内側面を効率よく洗浄することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば以上の実施の形態では、レジスト液の塗布処理を例に採って説明したが、本発明は、レジスト液以外の他の処理液、例えば反射防止膜、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜などを形成する処理液、あるいは現像液の塗布処理にも適用できる。また、以上の実施の形態では、ウェハＷに塗布処理を行う例であったが、本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の塗布処理にも適用できる。

本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板を回転させつつ基板に対して処理液を供給して所定の処理を施す塗布処理装置に有用であり、特に回転により飛散する処理液が付着した容器を洗浄できる塗布処理装置に有用である。

本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。 本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面図である。 洗浄治具の斜視図である。 洗浄治具の平面図である。 洗浄治具の側面図を示しており、（ａ）は図４に示した洗浄治具のＡ−Ａ線から見た側面図を示し、（ｂ）は図４に示した洗浄治具のＢ−Ｂ線から見た側面図である。 ウェハの塗布処理と容器の洗浄処理の様子を示した説明図であり、（ａ）はウェハの塗布処理の様子を示し、（ｂ）は洗浄治具がスピンチャックに吸着保持された様子を示し、（ｃ）は容器の洗浄の様子を示している。 洗浄治具の突出部における洗浄液の流れを示した説明図である。 容器の内側面におけて洗浄液が噴き付けられる部分を示した説明図である。 他の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す横断面図である。 洗浄治具の突出部における洗浄液の流れを示した説明図である。 他の形態にかかるレジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。 洗浄治具の側面図であり、（ａ）は図１２に示した洗浄治具のＸ方向正方向から見た側面図を示し、（ｂ）は図１２に示した洗浄治具のＸ方向負方向から見た側面図である。 従来の洗浄治具を用いて容器を洗浄する様子を示した説明図である。 従来の洗浄治具の平面図である。 従来の洗浄治具を用いた場合の洗浄液が容器の内側面に噴き付けられる部分を示す説明図である。

符号の説明

１ レジスト塗布装置
２０ 洗浄治具
２１ スピンチャック
２４ 容器
３０ レジスト液供給ノズル
４０ 洗浄液供給ノズル
５０ 本体
５１ 突出部
６０ 他の洗浄液供給ノズル
７０ 洗浄治具
７１ 貯留部
７３ 吐出孔
Ｌ 洗浄液
Ｒ レジスト液
Ｔ 頂部
Ｗ ウェハ

Claims (1)

1. 基板を保持して回転させる回転保持部材と、当該回転保持部材に保持された基板の周囲を覆い、基板上に供給された処理液の外部への飛散を防止するための容器と、を有する基板処理装置であって、
   前記回転保持部材に保持され、前記容器の内側面を洗浄するための洗浄治具と、
   前記回転保持部材に保持された状態の前記洗浄治具の少なくとも表面又は裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、
   前記洗浄治具の側面に設けられ、当該洗浄治具に供給された洗浄液を前記洗浄治具の回転によって前記容器の内側面へ飛散させるための飛散案内部と、を有し、
   前記洗浄治具の表面と裏面は平坦であり、
   前記飛散案内部は、前記洗浄治具の側面の表面側から裏面側の間で厚み方向に連続するように外側に湾曲し前記洗浄治具の側面全周に形成され、且つ外側に突出した突出部の頂部であり、前記頂部から前記洗浄治具の表面又は裏面のいずれか一方に供給された洗浄液を飛散させるか、或いは前記洗浄治具の表面と裏面に供給された洗浄液を前記頂部で合流させて飛散させることを特徴とする、基板処理装置。

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