JP5138802B2

JP5138802B2 - 回転塗布装置の洗浄用治具および洗浄方法

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Publication number: JP5138802B2
Application number: JP2011172133A
Authority: JP
Inventors: 信博緒方; 典彦笹川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2028-07-07
Also published as: JP2012009878A

Description

本発明は、容器内に回転可能に保持された半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ基板などの上にレジスト液などの処理液を滴下し、基板の回転により当該処理液の膜を形成する基板処理装置において、回転により飛散した処理液が付着した容器を洗浄するために利用可能な洗浄用治具に関する。

半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造プロセスにおいては、半導体ウエハやＦＰＤ基板の上に形成され処理対象となる膜の上にレジストを塗布し、塗布したレジストを所定のフォトマスク（レチクル）を用いて露光し、現像することによって所定のパターンを有するエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクを利用したエッチングにより所定の回路等が形成される。

特開平７−６６１１６号公報特開平１０−１４４５９９号公報特開２０００−３１５６７１号公報

現在、ウエハ表面上へのレジスト塗布には、回転塗布装置が最も良く利用されている。回転塗布装置においては、ウエハ上にレジスト液が滴下され、ウエハの回転に伴う遠心力により滴下されたレジスト液がウエハ表面で拡散し、レジスト膜が塗布される。このとき、余剰のレジスト液はウエハ外周から飛散し、ウエハ外周を取り囲むように形成された容器の内面に付着する。容器内面に付着したレジストは、ウエハへのレジスト塗布を繰り返すたびに厚くなり、乾燥し、容器から剥離する場合がある。剥離したレジストがウエハの表面に付着すれば、製造歩留まりが低下するという問題が生じる。

このため、容器の内面に定期的に溶剤を供給して、容器内面に付着したレジストを洗い流すことが行われている。容器の内面への溶剤の供給方法として、容器の内面に開口する複数の導管を設け、これらの導管から容器内面へ溶剤を供給する第１の方法と、ウエハの代わりに円盤状の洗浄用治具を回転させて、洗浄用治具から容器内面へ向けて溶剤を散布する第２の方法が知られている（特許文献１〜３）。第１の方法は、導管の間隔が広すぎたり、導管の目詰まりが生じたりすると、容器の内面を均一に洗浄することができなくなるといった問題を有している。また、これを解決しようとすれば、容器の構成が複雑となるといった不都合を生じる。これに対して、第２の方法は、洗浄用治具を用いて溶剤を散布するため、容器をその内周方向に沿って均一に洗浄することができ、また、容器の構成を単純化することができるという利点を有している。

ただし、本発明者らの検討の結果によると、容器の上方部に溶剤を散布するためには洗浄用治具を比較的高い回転速度（例えば約２４００回転毎分（ｒｐｍ））で比較的長い時間（例えば約２４０秒間）回転しなければならず、回転モータに大きな負荷がかかってしまう。このような状況のもとでは、回転モータが高温となり、その熱がスピンチャックへ伝わってスピンチャックの温度が上昇することとなる。この場合、容器の洗浄を終えた直後にウエハへレジストを塗布すると、ウエハの温度も高くなり、レジストの溶剤の蒸発がウエハの中央部で促進されて、レジストの膜厚が中央部で厚くなるといった問題が生じ得る。そうすると、ウエハの中央部と周縁部においてレジストマスクのパターンが相違し、製造されるデバイス等の特性にバラツキが生じる。また、この問題を解消するため、容器洗浄後にスピンチャックを冷やす時間を設けると、回転塗布装置のダウンタイムが増加し、スループットが低下するという問題が生じる。

本発明は、上記の事情に鑑みて為され、洗浄用治具を比較的低い回転速度で回転させる場合であっても、容器を上方部から洗浄することが可能な洗浄用治具、及びこの洗浄用治具を用いた洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、容器内に設けられた基板保持具により回転可能に保持された基板の上に処理液を滴下し、該基板の回転により該基板上に前記処理液の膜を塗布する回転塗布装置において前記容器の洗浄に使用することができる洗浄用治具が提供される。この洗浄用治具は、前記基板保持具より大きい寸法に形成され、当該基板保持具に保持される中心部材と、前記中心部材に着脱可能に接続され、前記基板と略同一の直径を有する環状部材と、を備え、前記環状部材の外周部は、前記基板保持具により回転されながら前記洗浄液が裏面に対して供給された際に、当該洗浄液が前記裏面より上向きに回り込むように形成された外周面を備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様によれば、容器内に設けられた基板保持具により回転可能に保持された基板の上に処理液を滴下し、該基板の回転により該基板上に前記処理液の膜を塗布する回転塗布装置を第１の態様の洗浄用治具を用いて洗浄する洗浄方法が提供される。この洗浄方法は、前記洗浄用治具を所定の保管場所から取り出して前記基板保持具に載置するステップと、前記基板保持具より前記洗浄用治具を回転するステップと、前記回転塗布装置に備わる溶剤供給部から前記洗浄用治具の裏面へ溶剤を供給するステップと、を有することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、洗浄用治具を比較的低い回転速度で回転させる場合であっても、容器を上方部から洗浄することが可能な洗浄用治具、及びこの洗浄用治具を用いた洗浄方法が提供される。

本発明の実施形態による洗浄用治具が好適に使用される塗布現像装置を示す斜視図である。図１の塗布現像装置の上面図である。図１の塗布現像装置に備わる塗布ユニットを示す断面図である。図３の塗布ユニットの上面図である。図３の塗布ユニットのリンスノズルを示す側面図である。本発明の実施形態による洗浄用治具を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。本発明の実施形態による洗浄方法を示すフローチャートである。塗布ユニット洗浄中の、本発明の実施形態による洗浄用治具を示す模式図である。本発明の実施形態による洗浄用治具を用いて洗浄される塗布ユニットの容器の洗浄前後を示す図である。本発明の実施形態による洗浄用治具の変形例を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。本発明の実施形態による洗浄用治具の別の変形例を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。本発明の実施形態による洗浄用治具のまた別の変形例を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態による洗浄用治具を説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。

本発明の一実施形態による洗浄用治具は、基板例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハＷ」という）の表面に、例えばレジスト膜などの膜をスピンコートし現像する塗布現像装置に好適に利用される。

初めに、図１及び図２を参照しながら、塗布現像装置２０について説明する。塗布現像装置２０は、所謂ＦＯＵＰ（Front Opening Universal Pod）などの基板カセットＣ内のウエハＷを搬入出するためのカセットステーションＳ１を有する。カセットステーションＳ１は、複数のウエハカセットＣを載置可能な載置台２１と、この載置台２１に載置される複数のウエハカセットＣに対応する複数の開閉部２２と、ウエハカセット開閉部２２を通してウエハカセットＣから又はウエハカセットＣへウエハを受け渡す搬送機構２３（図２）と、を有する。なお、ウエハカセットＣは、複数（たとえば１３枚）のウエハを収納することができる。

また、塗布現像装置２０は、カセットステーションＳ１の隣に、筐体２４で囲まれた処理部Ｓ２を有する。図２に示すとおり、処理部Ｓ２においては、棚ユニットＵ１、主搬送部２５Ａ、棚ユニットＵ２、主搬送部２５Ｂ、及び棚ユニットＵ３がこの順にＸ方向に沿って配置されている。

棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３の各々は、液処理ユニットＵ４、Ｕ５（後述）にて行われる処理に対する前処理及び後処理を行うための多段（例えば１０段）の加熱ユニットかつ／又は冷却ユニットを有している。

また、主搬送部２５Ａ、２５Ｂは、棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３や、塗布・現像ユニットを含む種々の処理ユニットの間でウエハＷを搬送する。棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３及び主搬送部２５Ａ、２５Ｂの各々には図示しない開口部が形成され、開口部を通して、ウエハＷを棚ユニットＵ１から棚ユニットＵ３まで搬送することができる。

搬送部２５Ａは、棚ユニットＵ１、液処理ユニットＵ４及び棚ユニットＵ２に囲まれるように配置されている。同様に、搬送部２５Ｂは、棚ユニットＵ２、液処理ユニットＵ５及び棚ユニットＵ３に囲まれるように配置されている。

液処理ユニットＵ４、Ｕ５は、図１に示すように、レジスト液や現像液などを収納する収納部２９と、収納部２９の上に配置され、塗布ユニットＣＯＴ、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を含む複数段（例えば５段）のユニットと、を有する。なお、液処理ユニットＵ４は３段の塗布ユニットＣＯＴと２段の反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣとを有し、液処理ユニットＵ５は５段の現像ユニットＤＥＶを有しているが、塗布ユニットＣＯＴ、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣの組み合わせは、図示の例に限られず、適宜組み合わされて良い。また、液処理ユニットＵ４（Ｕ５）の隣には、液処理ユニットで使用される液の温度調節装置や、温湿度調節に用いられるダクト等を含む温湿度調整ユニット２７（２８）が設けられている。

処理部Ｓ２の隣に図１および２のＸ軸の正方向に沿って、インターフェイス部Ｓ３が設けられ、処理部Ｓ２がカセットステーションＳ１とインターフェイス部Ｓ３とで挟まれている。インターフェイス部Ｓ３は、第１の搬送室３１と第２の搬送室３２とを有する。第２の搬送室３２の一側面が第１の搬送室３１に接続される一方、第２の搬送室３２の他側面は、露光装置を含む露光部Ｓ４に接続されている。インターフェイス部Ｓ３の内部には、処理部Ｓ２と露光部Ｓ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し部３３、３４と、棚ユニットＵ６と、バッファカセットＣＯとが設けられている。

この塗布現像装置２０において、ウエハは例えば以下のとおり処理される。先ず、ウエハＷの収納された基板カセットＣが載置台２１に載置される。次に、基板カセットＣの蓋体が外されるとともに、この基板カセットＣに対応する開閉部２２が開かれ、搬送機構２３によって基板カセットＣからウエハＷが取り出される。そして、ウエハＷは、棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送部２５Ａへと引き渡される。次いで、ウエハＷは主搬送部２５Ａにより棚ユニットＵ１〜Ｕ３内のいずれかの棚へ搬送され、前処理として例えば疎水化処理や冷却処理などが行われ、更に塗布ユニットＣＯＴへ搬送されて、レジスト膜が回転塗布される。そして、ウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３のいずれかの棚である加熱ユニットで加熱され、冷却された後、棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由して、インターフェイス部Ｓ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｓ３においてウエハＷは例えば受け渡し部３３から棚ユニットＵ６と受け渡し手段３４とを介して露光部Ｓ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは、棚ユニットＵ３から露光部Ｓ４までの搬送経路と逆の経路を通って棚ユニットＵ３に戻され、棚ユニットＵ３において加熱され冷却される。この後、主搬送部２５Ｂにより、現像ユニットＤＥＶへ搬送され、現像ユニットＤＥＶにてウエハＷ上のレジスト膜が現像されてレジストマスクが形成される。その後、ウエハＷは載置台２１上の元の基板カセットＣへと戻される。

次に、塗布現像装置２０の塗布ユニットＣＯＴについて図３から図５を参照しながら説明する。

図３を参照すると、塗布ユニットＣＯＴは、例えば直方体の筐体１０を有しており、その内部に液処理が行われる処理空間１０ａが画成されている。塗布ユニットＣＯＴは、筐体１０内に処理対象であるウエハＷを保持するスピンチャック１１と、スピンチャック１１に保持されるウエハＷの表面にレジスト液を滴下する滴下ノズル１５と、ウエハＷの裏面に回り込んだレジスト等を除去するためのバックリンスノズル１４と、ウエハＷの周縁部に塗布されたレジスト液を除去するためのリンスノズル１７（図４、図５）と、ウエハＷの表面から飛散したレジスト液やレジスト液のミスト等を受けるためのカップ体２とを備えている。

筐体１０には、処理空間１０ａへのウエハＷの搬入出のため、ウエハＷ及び主搬送部２５Ａが通過することができる搬入出口１０ｂが設けられている。

スピンチャック１１は、ウエハＷの裏面中央部を吸引して略水平に保持する。また、スピンチャック１１は、軸部１２を介して駆動機構（スピンチャックモータ）１３に接続されており、このスピンチャックモータ１３によって、保持したウエハＷを回転することができる。さらに、スピンチャック１１は上下方向（図３及び図４のＺ方向）に移動することができる。

滴下ノズル１５は図示しない供給ユニットから送出されたレジスト液をスピンチャック１１に保持されたウエハＷ表面に滴下する。滴下ノズル１５は、基台１６ａに支持されており、この基台１６ａは上下方向に移動することができる。また、基台１６ａは、基台１６ａの基部に設けられたガイドレール１６ｂにより左右方向（図３及び図４のＸ方向）に移動することができる。これらの構成により、滴下ノズル１５は、例えばホームポジション（図４に示すガイドレール１６ｂの左端の位置）から移動してスピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面の例えば中央部と対向し、その表面にレジスト液を滴下することができる。

リンスノズル１７は、ウエハＷに塗布されたレジスト膜の周縁部の剥がれを防止するため、レジスト膜を除去するリンス液をウエハＷ周縁部に供給する。リンスノズル１７は、図５の側面図に示すように略Γ状の形状を有しており、駆動部１８に取り付けられている。また、リンスノズル１７は、内部に導管を有し、駆動部１８の内部に同様に設けられた導管を介して接続されるリンス液供給部からリンス液を吐出することができる。リンス液としては、処理液に含まれる溶剤、例えばシンナーなどを使用することができる。また、リンスノズル１７は、定常時は、図４に二点鎖線で示すホームポジションにあり、駆動部１８により駆動部１８を中心として回動することができる。このような構成により、エッジリンス中は、リンスノズル１７の先端部がウエハＷの周縁部と対向する位置まで移動し、ウエハＷの周縁部に向けてリンス液を吐出することができる。

さらに、塗布ユニットＣＯＴは各機器の動作を統括制御する役割を果たす制御部６を備えており、この制御部６にはスピンチャック１１のスピンチャックモータ１３や基台１６ａ等が接続されている。制御部６は、構成要素としてＣＰＵを含む例えばコンピュータであって良く、また、制御部６には記憶装置６ａや入出力装置６ｂが接続されている。また、制御部６は、後述する洗浄方法を塗布ユニットＣＯＴに実行させるためのプログラムに基づいて、塗布ユニットＣＯＴの各機器を動作させ、その洗浄方法を実施する。このプログラムは、ハードディスク、光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリデバイスなどのコンピュータ可読記録媒体６ｃに格納されて良く、所定の読み取り装置により記憶装置６ａに記憶され、必要に応じて制御部６に読み出される。なお、制御部６は、塗布ユニットＣＯＴを塗布ユニットとして備える塗布現像装置２０の全体の動作を統括制御する機能も備えている。

次に、カップ体２について図３から図５を参照しながら説明する。カップ体２は、ウエハＷ上に滴下され、ウエハＷの回転により飛散するレジスト液やそのミストを受けて、塗布ユニットＣＯＴ外に排出する。

カップ体２は、図３に示すようにウエハＷから飛散したレジスト液等のドレインを提供するベース部２ａと、ベース部２ａの外周部に載置されてウエハＷから飛散するレジスト液等を受けるアウターカップ２ｂと、ベース部２ａの内周部に載置されてウエハＷやアウターカップ２ｂから流れ落ちるレジスト液等をベース部２ａのドレインへ導くインナーカップ２ｃとを有する。

ベース部２ａの底部には、ドレインポート４５と、排気ポート４６とが設けられている。ドレインポート４５は、レジスト液等を排出するドレイン管５２と接続し、アウターカップ２ｂから流れ落ちるレジスト液等やインナーカップ２ｃによって案内されるレジスト液等を排出する。排気ポート４６は、ベース部２ａの底部の上下に延びて、下端において排気部（図示せず）に繋がる排気管５１に接続し、レジスト液から蒸発する溶媒やレジスト液のミストを排気する。図３中に矢印で示すように、レジスト液からの溶媒やレジストのミストは、アウターカップ２ｂとインナーカップ２ｃとの間の開口部４１ａから、ベース部２ａの外壁２４ａとインナーカップ２ｃの流路板４３との間の空間と、この流路板４３と排気ポート４５の上端との間の空間とを通って排気ポート４６に至る気流路を通して排気される。なお、筐体１０の天井部には、カップ体２と対向するフィルタユニット１９が取り付けられており、フィルタユニット１９から例えば清浄空気を所定流量で供給されている。フィルタユニット１９から送出される清浄空気は、図示しない排気口から排気されて処理空間１０ａにおいてダウンフローが形成されるとともに、上記の気流路を通って排気される。したがって、カップ体２内部もまた清浄環境が実現されている。

また、ベース部２ａには、スピンチャック１１により保持されるウエハＷの下方に位置するようにバックリンスノズル１４が設けられている。バックリンスノズル１４は、ベース部２ａを貫通する導管とソレノイドバルブ１４ａとを介して溶剤タンク１４ｂと接続されている。この構成によれば、ソレノイドバルブ１４ａを開くとともに溶剤タンク１４ｂを加圧することにより、バックリンスノズル１４からウエハＷの裏面に向けて溶剤を供給することができる。なお、図示の例では、スピンチャック１１の軸部１２を中心として２つのバックリンスノズル１４があるが、これに限らず、３つ以上のバックリンスノズル１４を設けても良い。また、この溶剤としては、レジストに含まれる溶剤、例えばシンナーを使用することができる。

次に、図６から図８を参照しながら、本発明の一実施形態による洗浄用治具を説明する。図６（ａ）は、本実施形態による洗浄用治具を示す斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図の約半分を拡大して示す図である。図６（ａ）を参照すると、洗浄用治具５０は全体として円盤状の形状を有している。洗浄用治具５０は、例えば円状の円板部材である中心部５０ａと、環状の形状を有し、中心部５０ａに対して着脱可能に接続された環状部５０ｂとを有している。中心部５０ａは塗布ユニットＣＯＴのスピンチャック１１に保持され得る大きさ、すなわちスピンチャック１１の直径と同じか直径よりも僅かに大きい直径を有している。このため、洗浄用治具５０が主搬送部２５Ａ（図２）により筐体１０へ搬入されて昇降ピン（図示せず）によりスピンチャック１１へ受け渡されたとき、洗浄用治具５０は、スピンチャック１１により中心部５０ａの裏面が吸着されて保持される。また、中心部５０ａは、スピンチャック１１による真空吸着によって変形しないように強固な材料、例えばガラスや樹脂、具体的にはポリオキシメチレン（ＰＯＭ）で作製されると好ましい。さらに、中心部５０ａは、更に強度を高めて吸着による変形や回転時の歪みなどをより低減するため、図６（ｂ）に示すように環状部５０ｂよりも厚く形成して良い。

環状部５０ｂは、親水性（リンス液に対し濡れ易い性質）を有する材料、又は親水性処理を施した材料で、かつ、リンス液に対して耐食性を有する材料で作製されると好ましく、例えばエポキシ樹脂で作製される。また、環状部５０ｂは、塗布ユニットＣＯＴで処理可能なウエハＷの直径（例えば約３００ｍｍ）と略同一の直径を有している。さらに、環状部５０ｂの表面外周に沿って環状の隆起部５０ｄが設けられている。図６（ｂ）を参照すると、隆起部５０ｄは、斜辺が中心部５０ａに向けて傾いた直角三角形状の断面を有している。図６（ｂ）の断面図中において隆起部５０の鉛直方向に起立した辺は、環状部５０ｂの外縁に沿った外壁面を形成している。すなわち、隆起部５０の外壁面は、洗浄用治具５０の外周面５００の一部を形成している。これにより、外周面５００は、環状部５０ｂの厚さよりも高い高さｈ（図６（ｂ））を有することができる。また、外周面５００の最下端は環状部５０ｂの裏面と同じレベルに位置している。換言すると、外周面５００は環状部５０ｂの裏面よりも低い位置にまで延びていない。外周面５００の高さｈについては後述する。

なお、環状部５０ｂは、上述のとおり、親水性を有する材料、又は親水性処理が施された材料で形成されると好ましいが、親水性処理は、外周面５００のみに対して施しても良い。また、外周面５００と環状部５０ｂの裏面とに対して親水性処理を施しても良い。

また、環状部５０ｂと中心部５０ａが互いに着脱可能に接続されるのは、中心部５０ａに傷などが付いた場合であっても、中心部５０ａを交換するだけで、洗浄用治具５０の全体を廃棄することなく使用し続けることができるようにするためである。図示の例では、環状部５０ｂが、内周部において、中心部５０ａに対して着脱自在にネジ止めされている。ただし、他の実施形態においては、他の方法により互いに着脱可能に接続しても良い。さらに、中心部５０ａは、円状に限られず、スピンチャック１１により保持され得る限りにおいて、どのような平面形状を有していても良い。この場合、環状部５０ｂは、環状に限られず、中心部５０ａの形状に応じた形状を有して良い。

洗浄用治具５０は、図１及び図２を参照しながら説明した塗布現像装置２の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３内の所定の位置、例えば冷却ユニット上のスペースに保管することができ、所定の保管場所から、主搬送部２５Ａ（２５Ｂ）を利用して塗布ユニットＣＯＴへ搬送される。

以下、図７及び図８を参照しながら、本実施形態による洗浄用治具５０を利用した塗布ユニットＣＯＴのカップ本体２の洗浄方法と、洗浄用治具５０が発揮する作用について説明する。図７は当該洗浄方法を示すフローチャートである。図８は、カップ体２の洗浄中における、塗布ユニットＣＯＴと、塗布ユニットＣＯＴのスピンチャック１１に保持された洗浄用治具５０との断面を示す模式図である。なお、この洗浄方法は、所定の枚数のウエハへレジストを塗布した後に定期的に行って良く、または、塗布現像装置２０で処理すべきウエハ（ロット）の入来間隔が長い場合に、それらのロット間に行ってもよい。

まず、上記のように構成される洗浄用治具５０を主搬送部２５Ａにより所定の保管場所から塗布ユニットＣＯＴの筐体１０内へ搬入し、図示しない昇降ピンにより主搬送部２５Ａからスピンチャック１１上へ洗浄用治具５０を受け渡す。次に、吸引により、スピンチャック１１により洗浄用治具５０を保持する（ステップＳ１）。次いで、洗浄用治具５０を第１の回転速度で回転させる（ステップＳ２）。第１の回転速度は、例えば約７０ｒｐｍから約３００ｒｐｍであって良く、より好ましくは約１００ｒｐｍから約２００ｒｐｍであっても良い。

次に、バックリンスノズル１４から溶剤を洗浄用治具５０（環状部５０ｂ）の裏面に向けて供給する（ステップＳ３）。溶剤の供給量は、例えば約５０ｃｍ^３／分から約２００ｃｍ^３／分であって良く、約８０ｃｍ^３／分から約１２０ｃｍ^３／分であっても良い。バックリンスノズル１４から洗浄用治具５０の裏面に到達した溶剤は、図８に示すように、洗浄用治具５０の回転により生じる遠心力によって洗浄用治具５０の外周に向かって裏面を流れ、裏面外周縁５０ｅに到達する。裏面外周縁５０ｅに到達した溶剤は、その溶剤が有する粘性や表面張力により、外周面５００へ回り込む。そして、外周面５００に回り込んだ溶剤は、洗浄用治具５０の回転により、カップ体２のアウターカップ２ｂの内面に向けて飛散する。ここで、溶剤は外周面５００に沿って上向きに回り込むため、水平方向よりも上向きの仰角で飛散し、アウターカップ２ｂの内面の高い部分に到達することができる。その部分は、スピンチャック１１に保持されるウエハの高さよりも高くすることができる。したがって、溶剤は、アウターカップ２ｂの内面を、レジストが付着した部分よりも高い位置からベース部２ａの底部まで流れて、アウターカップ２ｂの内面に付着したレジスト液を洗い流すことができる。

また、図８に示すように、溶剤の飛散中には、バックリンスノズル１４から供給されて外周縁５０ｅに到達して外周面５００へ回り込む溶剤の入来量と、外周面５００から飛散する溶剤の出行量とがバランスして決まる所定の量の溶剤溜まりＲが外周面５００に形成される。そして、その量は、バックリンスノズル１４からの溶剤の供給量、溶剤の粘性等、洗浄用治具５０の回転速度だけでなく、外周面５００の高さｈによっても変化する。適量の溶剤溜まりＲを形成することにより、アウターカップ２ｂに対して溶剤を確実に到達させることができるため、外周面５００の高さｈを調整することは重要である。例えば、洗浄用治具５０の外周部が縁に向けて薄くなるように（エッジ状に）形成される極端な場合（外周面５００の高さｈがほぼゼロの場合）には、溶剤溜まりが形成されなくなってしまう。一方、外周面５００を高くするとしても、溶剤が到達できる高さの限度を超えるほど高くする必要はない。また、外周面５００を過度に高くすると、洗浄用治具５０を安定して回転させることができない事態もなり得る。したがって、外周面５００の高さｈは予備的な実験を通して決定することが好ましい。本発明の発明者らが行った検討によれば、外周面５００の高さｈは、約２ｍｍから約７ｍｍが好ましく、約３ｍｍから約５ｍｍであれば更に好ましい。

所定の時間、アウターカップ２ｂへ溶剤を飛散させた後、回転速度を第２の回転速度まで低下させる（ステップＳ４）。第２の回転速度は、例えば約３０ｒｐｍから約７０ｒｐｍであって良い。これにより、外周面５００から飛散する溶剤は、インナーカップ２ｃの上面に降り注ぐこととなる。したがって、インナーカップ２ｃの上面からベース部２ａの底部まで溶剤により洗浄される。

所定の時間、インナーカップ２ｃへ溶剤を飛散させた後、バックリンスノズル１４から溶剤を供給するのを停止するとともに（ステップＳ５）、洗浄用治具５０の回転速度を上げて洗浄用治具５０を乾燥させる（ステップＳ６）。この後、洗浄用治具５０の回転を停止し、昇降ピン（図示せず）により洗浄用治具５０を持ち上げ、主搬送部２５Ａにより洗浄用治具５０を塗布ユニットＣＯＴから搬出し（ステップＳ７）、所定の保管場所へ搬送する。

次に、図９及び図１０を参照しながら、上記の洗浄方法の実施例と比較例を説明する。実施例と比較例において使用した洗浄用治具の構成を表１に示す。比較例における洗浄用治具は、表１からも分かるように、隆起部５０ｄが無く、環状部５０ｂが外縁まで一定の厚さを有する点で実施例の洗浄用治具５０と相違し、他の点で同一である。以下、比較例の洗浄用治具を説明の便宜上、洗浄用治具６０と記す。

洗浄用治具５０及び６０を使用し、上記の洗浄方法に従って同一のカップ体２を洗浄した。いずれの場合も、カップ体２において１５００枚のウエハにレジストを塗布した後に洗浄を行った。また、洗浄用治具５０，６０の回転速度などの洗浄条件は、表２及び表３の塗布ユニットＣＯＴのレシピに示すとおりである。表２に示す実施例における洗浄条件と比較例における洗浄条件とは、いずれも、洗浄用治具５０，６０を用いてカップ体２を洗浄したときにカップ体２を十分に洗浄できるように調整することにより定めた。洗浄用治具５０，６０を用いた洗浄の前後におけるカップ体２の典型例を図９（ａ）及び（ｂ）に示す。図９（ａ）は洗浄前のカップ体２の内面を示し、図９（ｂ）は洗浄後のカップ体２を示している。これらの図において、白い部分はカップ体２が見えている部分を示し、黒い部分がカップ体２に付着したレジストを示している。図９（ａ）と図９（ｂ）を比較すると、実施例および比較例のいずれにおいても、洗浄後にはカップ体２のほぼ全域が露出しており、洗浄前にカップ体２の内面に付着していたレジストが洗浄により除去されていることが分かる。

表２を参照すると、実施例においては、アウターカップ２ｂを洗浄する場合であっても洗浄用治具５０の回転速度は１５０ｒｐｍであり、また、この回転速度における洗浄時間は僅か５０秒である。

一方、比較例においては、アウターカップ２ｂの洗浄の際には洗浄用治具６０の回転速度は２０００ｒｐｍであり、洗浄時間は６分も必要である。しかも、２０００ｒｐｍまで回転速度を上げるため、ランプアップとランプダウンが必要となり、更に時間がかかる。

さらに、比較例においては、表３の最下欄に示すように６００秒間、洗浄用治具６０を回転させずに維持している。これは、スピンドルチャック１１の温度を常温（または回転塗布装置２０が設置される環境の温度）に戻すために設けられている。すなわち、２０００ｒｐｍといった高い回転速度で洗浄用治具６０を回転させると、スピンドルモータ１３が高温となり、その影響によりスピンドルチャック１１の温度が上昇してしまう。この直後にウエハＷへレジストを塗布すると、レジスト膜の均一性が悪化するため、これを防止すべく、スピンドルチャック１１の温度を常温に戻す必要がある。

比較例では６００秒と長いのに対し、実施例におけるスピンドルチャック１１の冷却期間は３８０秒と短い。これは、アウターカップ２ｂの洗浄の際の回転速度が１５０ｒｐｍと低いために、スピンドルモータ１３はそれ程高温にならないためである。この観点からも、実施例においては洗浄に要する時間が短縮される。

なお、インナーカップ２ｃの洗浄においても、実施例においては、比較例に比べて低い回転速度で短い時間で済む点にも注目すべきである。

以上の結果から、本発明の実施形態による洗浄用治具５０によれば、比較的低い回転速度で短い時間でカップ体２を洗浄することができることが明らかとなった。具体的には、比較例においてはカップ体２を洗浄するのに約１８分を要するのに対し、実施例においては約８分でよい。

以上説明したように、本発明の一実施形態による洗浄用治具５０によれば、バックリンスノズル１４から洗浄用治具５０の裏面に供給された溶剤は、洗浄用治具５０の回転によって洗浄用治具５０の外周面５００に沿って上向きに回り込み、外周面５００からカップ体２に向けて飛散するため、洗浄用治具５０の回転速度が比較的低い場合であっても、カップ体２のアウターカップ２ｂの高い部分に到達することができ、したがって、アウターカップ２ｂをほぼ全体に亘って洗浄することができる。また、回転速度を更に低く調整することにより、インナーカップ２ｃもまた洗浄することができる。

さらに、洗浄用治具５０は、互いにネジ止めされる中心部５０ａと環状部５０ｂとから構成され、中心部５０ａの裏面がスピンチャック１１により保持される。このため、中心部５０ａを熱容量の小さい、熱を放散し易い材料で形成することにより、スピンチャックモータ１３からスピンチャック１１へ伝わる熱を素早く放散させて、スピンチャック１１の温度の上昇を防止することができる。したがって、カップ体２の洗浄中に、喩え回転モータの温度が上昇した場合であっても、スピンチャック１１の温度を室温程度まで低下させる時間を短くすることができる。この結果、塗布現像装置２０のダウンタイムが低減され、スループットを向上することができる。

以下、上記の洗浄用治具５０の変形例について説明する。

＜変形例１＞
図１０（ａ）は本発明の一の実施形態の変形例１による洗浄用治具を示す断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるI−I線に沿った断面図である。図示のとおり、洗浄用治具５１は、外周面５１０に円周方向に沿って形成された溝部５１１を有している。溝部５１１により、外周面５１０に保持される溶剤溜まりＲの量を増加することができ、外周面５１０からカップ体２へ飛散する溶剤の量を増加することが可能となる。

＜変形例２＞
図１１（ａ）は本発明の一の実施形態の変形例２による洗浄用治具を示す斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるI−I線に沿った断面図である。図１１（ａ）に示すように、洗浄用治具５２は、環状部５２ｂにおける隆起部５２ｅの内周に沿って、所定の角度間隔で複数の貫通孔５２１が設けられている。貫通孔５２１は、図１１（ｂ）に示すように、バックリンスノズル１４から環状部５２ｂの裏面に沿って流れる溶剤が、環状部５２ｂの表面に回り込むのを許容する。表面に回り込んだ溶剤は、隆起部５２ｅを乗り越えて外周面５２０へ到達する。すなわち、隆起部５２ｅの上から溶剤溜まりＲへ溶剤を供給することができ、したがって、外周面５２０からカップ体２へ飛散する溶剤の量を増加することが可能となる。

＜変形例３＞
図１２（ａ）は本発明の一の実施形態の変形例２による洗浄用治具を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）におけるI−I線に沿った断面図である。図示のとおり、洗浄用治具５３は、環状部５３ｂの裏面から隆起部５３ｅを貫通し、外周面５３０に開口する複数の貫通孔５３１を有している。複数の貫通孔５３１は、変形例２による洗浄用治具５２の貫通孔５２１と同様に、所定の角度間隔で設けられている。この貫通孔５３１を通して、バックリンスノズル１４からの溶剤を溶剤溜まりＲへ供給することができるため、外周面５３０からカップ体２へ飛散する溶剤の量を増加することが可能となる。

以上、幾つかの実施形態及び変形例を参照しながら本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲内において種々に変更が可能である。

例えば、上述した実施形態において、洗浄用治具５０，５１，５２，５３の表面外縁に隆起部５０ｄ，５１ｄ，５２ｄ，５３ｄが設けられて外周面５００が形成されたが、洗浄用治具５０の全体（又は環状部５０ｂ）を厚くすることにより外周面５００を形成しても良い。ただし、比較的薄い環状部５０ｂ等に隆起部５０ｄ等を設ける場合は、洗浄用治具５０等を軽量化することができ、モータへの負荷を低減できる点で好ましい。

また、洗浄用治具５０等を中心部５０ａ等と環状部５０ｂ等とから形成したが、一の円盤で形成しても良いことは言うまでもない。

隆起部５０ｄ等の断面形状（図６（ｂ））は、直角三角形に限らず、矩形であって良く、台形であっても良い。また、外周面５００が溶剤を外周面５００へ回り込ませることができるように形成される限りにおいて、外周面５００以外の面が湾曲していても構わない。

さらに、洗浄用治具５０等の外周面５００等は図示の例では鉛直方向に延びているが、溶剤を外周面５００等へ回り込ませることができ、溶剤溜まりＲが形成される限りにおいて、傾斜していても構わない。

洗浄用治具５１における溝部５１１は、図１０ではＶ溝状に形成されているが、これに限られず、凹溝であって良い。また、溝部５１１の代わりに、外周面５１０の円周方向に沿って複数の凹部を設けても良い。これによっても、外周面５１０の溶液溜まりの量を増加することができる。

変形例２による洗浄用治具５２の貫通孔５２１は、図１１（ｂ）においては、環状部５２ｂの裏面（表面）に対して垂直な方向に延びるように図示されているが、傾斜していても良い。特に、貫通孔５２１は、裏面からの溶剤を隆起部５２ｄへ向けて案内することができるように、裏面から表面へ向かうに従って外向きに傾斜していると好ましい。

さらに、変形例１から３のいずれか２つ又は３つを組み合わせても良い。すなわち、例えば、変形例２による洗浄用治具５２の貫通孔５２１を変形例１による洗浄用治具５１に形成しても良い。

また、カップ体２は、アウターカップ２ｂとインナーカップ２ｃとの間にミドルカップを有していて良い。洗浄用治具５０の回転速度を調整することにより、ミドルカップに付着したレジストを流し落とすことができることは言うまでもない。なお、ミドルカップは、レジスト液から蒸発する溶媒やレジスト液のミストを上述の気流路を通して排気する際に、気流の方向を調整する役割を果たすものであって良い。

図７のフローチャートの各ステップは、１又は２以上の別個のステップもしくは段階または双方を包含して良い。したがって、ステップＳ１からＳ７の７つのステップを記載しているからといって、上記の洗浄方法が７つのステップのみに限定されると理解してはならない。

また、ステップＳ２における第１の回転速度を、ステップＳ４における第２の回転速度より遅くして、アウターカップ２ｂの洗浄より前にインナーカップ２ｃを洗浄しても良い。さらに、バックリンスノズル１４から洗浄用治具５０等の裏面に溶剤を供給するステップＳ３を洗浄用治具５０等の回転を開始するステップＳ２と同時またはステップ２より前に行っても良い。

また、回転速度は、使用する溶剤の粘性等や、カップ体２の形状に合わせて調整すべきことは言うまでもない。

上記の実施形態および変形例におけるウエハＷは半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ基板であって良いことは勿論である。また、本発明による洗浄用治具および洗浄方法は、基板の表面に膜を形成する塗布装置（塗布ユニット）に限らず、現像処理装置に対しても適用可能である。

２カップ体
２ｂアウターカップ
２ｃインナーカップ
１１スピンチャック
１４バックリンスノズル
１０塗布ユニット
２０塗布現像装置
５０，５１，５２，５３洗浄用治具
５００，５１０，５２０，５３０外周面

Claims

容器内に設けられた基板保持具により回転可能に保持された基板の上に処理液を滴下し、該基板の回転により該基板上に前記処理液の膜を塗布する回転塗布装置において前記容器の洗浄に使用することができる洗浄用治具であって、
前記基板保持具より大きい寸法に形成され、当該基板保持具に保持される中心部材と、
前記中心部材に着脱可能に接続され、前記基板と略同一の直径を有する環状部材と、
を備え、
前記環状部材の外周部は、前記基板保持具により回転されながら前記洗浄液が裏面に対して供給された際に、当該洗浄液が前記裏面より上向きに回り込むように形成された外周面を備えることを特徴とする洗浄用治具。
前記中心部材が、前記環状部材よりも厚く形成されることを特徴とする、請求項１に記載の洗浄用治具。
前記中心部材が、樹脂により形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の洗浄用治具。
前記中心部材が、ガラスにより形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の洗浄用治具。
前記環状部材が、親水性を有する材料により形成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の洗浄用治具。
前記外周面の高さが２ｍｍから７ｍｍまでの範囲にあることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の洗浄用治具。
容器内に設けられた基板保持具により回転可能に保持された基板の上に処理液を滴下し、該基板の回転により該基板上に前記処理液の膜を塗布する回転塗布装置を請求項１から６のいずれか一項に記載の洗浄用治具を用いて洗浄する洗浄方法であって、
前記洗浄用治具を所定の保管場所から取り出して前記基板保持具に載置するステップと、
前記基板保持具より前記洗浄用治具を回転するステップと、
前記回転塗布装置に備わる溶剤供給部から前記洗浄用治具の裏面へ溶剤を供給するステップと、
を有することを特徴とする洗浄方法。
前記所定の保管場所は冷却ユニットであることを特徴とする、請求項７に記載の洗浄方法。