JP5359417B2 - 薄膜形成装置及び薄膜形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体等により回路パターン等が形成された基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。

近年、各種電子機器の小型軽量化、多機能化や高機能化が進み、実装される電子部品にも高密度化が要求されている。このような要求に応じて各種電子部品が半導体デバイスとして製造されるものが増加している。このため、回路素子として製造される半導体デバイス以外に力学量を検出するセンサ等も半導体デバイスを用いて製造されて、小型軽量化が図られている。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて小型で単純な構造を有する加速度センサあるいは角速度センサでは、外力に応じて変位する可動部を半導体基板に形成し、この可動部の変位が静電容量素子を利用して検出されるタイプのセンサ（いわゆる静電容量型センサ）等が実用化されている。

このようなＭＥＭＳを製造する際に用いられるＭＥＭＳ基板の製造工程では、半導体等により素子や構造体が形成されるＭＥＭＳ基板の表面に絶縁膜等の薄膜を形成する際に、レジスト等を基板表面に塗布する方法としてスピンコート法を利用した薄膜形成装置が使用されている。このスピンコート法を利用した薄膜形成装置としてスピンコート装置がある。このスピンコート装置では、レジスト等を基板表面に塗布する際にＭＥＭＳ基板を保持して回転するスピンチャックという構成を有している。以下、従来のスピンコート装置において、ＭＥＭＳ基板であるウエハを保持するスピンチャック部分の構成を中心に説明する。

図６（ａ）は、従来のスピンコート装置においてウエハを保持するスピンチャック部分の概略構成を示す図である。図６（ｂ）は、従来のスピンコート装置においてウエハ上にレジストを塗布する際の動作を示す図である。図６（ａ）において、スピンコート装置は、円盤状のスピンチャック１１と、スピンチャック１１に形成された貫通孔（図示せず）内を昇降する３本のリフトピン１２と、を備える。

図６（ａ）において、スピンコート装置にウエハ１３をセットする時は、例えば、図中の右方向からウエハ搬送機構（図示せず）によりスピンチャック１１上の所定位置に搬送されると、リフトピン１２が上昇して搬送されたウエハ１３を押し上げて、ウエハ１３がリフトピン１２上に載置される。

次いで、図６（ｂ）において、リフトピン１２が下降してスピンチャック１１の下方に移動すると、ウエハ１３はスピンチャック１１の周縁部に設けられたウエハ保持機構（図示せず）により保持される。この状態でスピンチャック１１は、回転機構（図示せず）により図中の回転方向に回転が開始されると、図中の上方からレジスト１４が滴下され、回転による遠心力によりウエハ１３の表面全体にレジスト１４が所望の膜厚で塗布される。

なお、上記スピンチャック１１上にウエハ１３を保持するウエハ保持機構としては、図７（ａ）に示すメカチャック方式と、図７（ｂ）及び（ｃ）に示す吸引チャック方式がある。図７（ａ）に示すメカチャック方式では、スピンチャック２１のウエハを保持する面に、ウエハ１３のサイズに合わせて４本のチャックピン２２が設けられている。これらチャックピン２２によりウエハ１３の端部が保持される。また、図７（ｂ）に示す吸引チャック方式では、スピンチャック３１には、ウエハを保持する面から下面に鉛直方向に貫通する吸引口３２が、ウエハ１３のサイズに合わせて４箇所に設けられている。そして、図７（ｃ）に示す図７（ｂ）のＡ−Ａ線断面図において、これら吸引口３２を真空ポンプ等（図示せず）により真空吸引することにより、ウエハ１３はスピンチャック３１のウエハを保持する面に保持される。なお、図７（ａ）では、チャックピン２２を４本設けた場合を示したが、チャックピン２２の本数は３本以上であればよい。

また、上述の吸引チャック方式には、スピンチャックのウエハを保持する面の全面でウエハを吸引する全面吸引チャック方式と、スピンチャックのウエハを保持する面の限られた部分でウエハを吸引するエッジ吸引チャック方式と、がある。以下、図８を参照して、全面吸引チャック方式の構成例と、エッジ吸引チャック方式の構成例と、を示す。

図８（ａ）は、ウエハ１３裏面の全面を吸引チャックする全面吸引チャック方式の構成例を示す図である。この全面吸引チャック方式では、ウエハ１３裏面の全面が真空吸引により吸引されて、スピンチャック３１のウエハを保持する面に保持される。図８（ｂ）は、ウエハ１３裏面のエッジ部分を吸引チャックするエッジ吸引チャック方式の構成例を示す図である。このエッジ吸引チャック方式では、ウエハ１３裏面のエッジ部分がエッジ吸引部４２の真空吸引により吸引されて、スピンチャック４１のウエハを保持する面に保持される。なお、ＭＥＭＳ基板では、その裏面にも素子や可動部等が形成されるため、エッジ吸引チャック方式を適用することが望ましい。

さらに、エッジ吸引チャック方式には、図８（ｃ）に示す全周エッジ吸引チャック方式と、図８（ｄ）に示す部分エッジ吸引チャック方式と、がある。図８（ｃ）は、ウエハ裏面のエッジ部分の全周を吸引チャックする全周エッジ吸引チャック方式の構成例を示す図である。この全周エッジ吸引チャック方式では、ウエハ裏面のエッジ部分の全周が連続吸引部５２の真空吸引により吸引されて、スピンチャック５１のウエハを保持する面に保持される。また、図８（ｃ）において、連続吸引部５２の内側に形成されたピン孔５３は貫通孔であり、上述のリフトピン１２を昇降させるためのものである。図８（ｄ）は、ウエハ裏面の限られたエッジ部分を吸引チャックする部分エッジ吸引チャック方式の構成例を示す図である。この部分エッジ吸引チャック方式では、ウエハ裏面の限られたエッジ部分が部分吸引部６２の真空吸引により吸引されて、スピンチャック６１のウエハを保持する面に保持される。また、図８（ｄ）において、部分吸引部６２の間に形成されたピン孔６３は貫通孔であり、上述のリフトピン１２を昇降させるためのものである。なお、ＭＥＭＳを製造する場合は、そのＭＥＭＳ基板の裏面にも素子や構造体が形成されるため、上述の部分エッジ吸引チャック方式が適している。

上述の部分エッジ吸引チャック方式のスピンコート装置において、スピンチャックとともに基板が回転すると、スピンチャックを収容した密閉空間内の空気が基板の外周縁側に流れるに伴って、密閉空間内が負圧になり、ピン孔の貫通孔を通じて外部の空気が流入し、この流入空気が清浄でない場合に、基板の裏面にミストが付着して基板の裏面や端面を汚すという問題があった。この貫通孔により発生する気流の例を図９（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ線から見た断面図である。図９（ａ）、（ｂ）では、図８（ｄ）に示した部分エッジ吸引チャック方式のスピンチャック６１において、ウエハ１３上に気流Ａが発生し、貫通孔であるピン孔６３から気流Ｂが発生する例を示す。気流Ａは、スピンチャック６１の回転により発生する気流である。この場合、図９（ｂ）に模式的に示すように、主に気流Ｂの影響によりウエハ１３表面に塗布された塗布膜６４が不均一になる。

また、上述の全周エッジ吸引チャック方式のスピンコート装置では、連続吸引部５２で基板裏面の全周エッジ部分を連続吸引し、連続吸引部５２より内側にリフトピンを昇降させるピン孔５３が設けられているため、基板と連続吸引部５２で囲まれた空間は密閉空間になる。このため、上述の部分エッジ吸引チャック方式のように、図９（ａ）に示した気流Ｂが基板の塗布面に影響することはない。しかし、全周エッジ吸引チャック方式のスピンコート装置では、基板と連続吸引部５２で囲まれた密閉空間内が清浄でない場合、スピンチャックの回転中にピン孔５３から流入した空気がミストを噴き上げて、基板の裏面を汚すという問題があった。このような問題を解決する装置として、例えば、特許文献１に記載された回転式基板処理装置がある。この回転式基板処理装置では、貫通孔に蓋部材を設け、リフトピンが上昇するときに貫通孔を開き、リフトピンが下降する状態では貫通孔を閉塞するように蓋部材を変位させて、基板を回転させるときに貫通孔から空気が流入しないように構成している。

また、上述のメカチャック方式のスピンコート装置において、高速回転時に、ピン部材により風切り現象が生じ、基板の外周近傍で気流の乱れが生じるため、基板上に処理液を回転塗布する場合に、ピン部材による気流の乱れが塗布膜の表面に影響を及ぼし、膜厚の不均一性が生じるおそれがあった。すなわち、メカチャック方式では、図７（ａ）に示したチャックピン２２に起因したレジストの塗布ムラが発生するという問題がある。このような問題を解決する装置として、例えば、特許文献２に記載された基板処理装置がある。

この基板処理装置では、スピンチャックの内部に凹溝からなる放射状通路を形成し、スピンチャックの上面外周に環状吸引口を形成した吸引保持部を装着し、基板の裏面外周部を吸引して基板を吸着保持するように構成している。

特開平８−１４１４７９号公報 特開平１０−３３５４３７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載された回転式基板処理装置では、貫通孔を開閉する蓋部材が、貫通孔の内部に陥入された一対の板バネにより形成されており、リフトピンの昇降時に繰り返し変位ストレスが加えられるため、蓋部材が疲労して損傷する可能性がある。このため、リフトピンの昇降動作を阻害し、又、リフトピンの先端部を傷つけて基板の裏面を傷つける可能性がある。このため、基板の表裏両面に素子や構造体が形成されるＭＥＭＳ基板の製造工程では、適用することができない。

また、上述の特許文献２に記載された基板処理装置では、スピンチャックにリフトピンを昇降する貫通孔が形成され、スピンチャックの上面には貫通孔を覆う閉塞用シート部材が配置されている。閉塞用シート部材は、貫通孔を覆った状態でリフトピンの昇降時に変形して、リフトピンが昇降する貫通孔を塞ぐ機能を有している。このため、閉塞用シート部材が変形するスペースを確保する必要があり、スピンチャックの最外周部からｃｍ単位の変形スペースを確保する必要がある。このため、スピンチャックの最外周部の近傍に貫通孔を設けたとしても、素子や構造体が形成された基板裏面の有効領域に変形した閉塞用シート部材が触れてしまうという問題が発生する。すなわち、特許文献２に記載された基板処理装置は、基板の表裏両面に素子や構造体が形成されるＭＥＭＳ基板に対しては、適用することができない。また、図９（ｂ）に示した気流Ａの塗布膜に対する影響を低減するため、図１０に示すように、気流Ａの発生を低減する回転カップ６５を設けて気流Ａの発生を低減するようにした装置もある。但し、回転カップ６５を設けたとしても気流Ｂの発生を防止することはできない。

本発明は上記の課題に鑑み、ＭＥＭＳ基板の裏面を汚し、又は傷つけることなく、貫通孔から発生する気流の乱れを防止する貫通孔開閉部を備える薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態に係る薄膜形成装置は、基板を保持する保持面と、前記保持面の端部近傍に貫通して形成された複数の貫通孔と、を有する基板保持部材と、前記複数の貫通孔から前記保持面上に昇降して前記保持面上に搬送された前記基板の裏面端部を保持する昇降部材と、薄膜形成用の材料を前記基板の表面に塗布する際に前記基板保持部材を回転させて前記保持面に保持された前記基板を回転させる回転駆動部と、前記保持面上に対する前記基板の搬送動作に応じて前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記基板保持部材の回転動作に応じて前記複数の貫通孔の一端部を閉じる貫通孔開閉部と、を備えることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る薄膜形成方法は、基板を保持する保持面と、前記保持面の端部の近傍に貫通して形成された複数の貫通孔と、を有する基板保持部材と、前記複数の貫通孔から前記保持面上に上昇し、前記複数の貫通孔から下降する昇降動作を行う複数の昇降部材と、前記基板保持部材を回転させて前記保持面に保持された前記基板を回転させる回転駆動部と、前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記複数の貫通孔の一端部を閉じる開閉動作を行う貫通孔開閉部と、を備える薄膜形成装置を用いて前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記基板を前記保持面に保持する際に、前記貫通孔開閉部により前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記昇降部材を前記複数の貫通孔から前記保持面上に上昇させて前記保持面上に搬送された前記基板の裏面端部を保持し、前記昇降部材を前記複数の貫通孔から下降させて前記保持した基板を前記保持面に載置し、前記基板の表面に薄膜を形成する際に、前記貫通孔開閉部により前記複数の貫通孔の一端部を閉じ、前記回転駆動部により前記基板保持部材を回転させて薄膜形成用の材料を前記基板の表面に塗布することを特徴とする。

本発明によれば、ＭＥＭＳ基板の裏面を汚し、又は傷つけることなく、貫通孔から発生する気流の乱れを防止して、塗布ムラの発生を防止する薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することができる。

本実施の形態に係るリフトピンと貫通孔開閉部の動作の概要を順に示す断面図であり、（ａ）はリフトピン上昇動作を示す図、（ｂ）はウエハ搬送動作を示す図、（ｃ）はリフトピンの下降動作を示す図、（ｄ）は回転準備動作を示す図、（ｅ）は回転動作を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るスピンコート装置の全体構成を示す断面図である。 図２のスピンチャックを上側から見た平面図である。 実施例１に係る開閉部材の動作の概要を順に示す断面図であり、（ａ）はリフトピン上昇動作を示す図、（ｂ）はウエハ搬送動作を示す図、（ｃ）はリフトピンの下降動作を示す図、（ｄ）は回転準備動作を示す図、（ｅ）は回転動作を示す図である。 実施例２に係る開閉部材の動作の概要を順に示す断面図であり、（ａ）はリフトピン上昇動作を示す図、（ｂ）はウエハ搬送動作を示す図、（ｃ）はリフトピンの下降動作を示す図、（ｄ）は回転準備動作を示す図、（ｅ）は回転動作を示す図である。 従来のスピンコート装置内のスピンチャック部の概略構成を示す図であり、（ａ）はウエハをセットするリフトピン上昇時の状態を示す図、（ｂ）はレジスト塗布時のリフトピン下降時の状態を示す図である。 従来のスピンチャックの構成を示す図であり、（ａ）はメカチャック方式のスピンチャックの構成を示す平面図、（ｂ）は吸引チャック方式のスピンチャックの構成を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線から見た断面図である。 従来の吸引チャック方式の各種構成を示す図であり、（ａ）は全面吸引チャック方式のスピンチャックの構成を示す図、（ｂ）はエッジ吸引チャック方式のスピンチャックの構成を示す図、（ｃ）は全周エッジ吸引チャック方式のスピンチャックの構成を示す図、（ｄ）は部分エッジ吸引チャック方式のスピンチャックの構成を示す図である。 従来のスピンチャックの貫通孔から流入する気流Ｂを示す図であり、（ａ）はスピンチャックの貫通孔から流入する気流Ｂを示す平面図、（ｂ）はスピンチャックの貫通孔から流入する気流Ｂを示す断面図である。 従来のスピンチャックの上部に回転カップを加えた構成を示す図である。 （ａ）は従来の密閉式に回転カップを設けたスピンコート装置の概略構成を示す図、（ｂ）は従来の半密閉式に回転カップを設けたスピンコート装置の概略構成を示す図である。 従来の半密閉式スピンコート装置を用いて塗布ムラの有無を観測した結果を示す図である。 本実施の形態の半密閉式スピンコート装置を用いて塗布ムラの有無を観測した結果を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、部分エッジ吸引チャック方式のスピンチャックを備えるスピンコート装置について説明する。

＜リフトピンの動作と貫通孔開閉部の概略動作＞
まず、本実施の形態に係るスピンコート装置において特徴を有する構成であるスピンチャックに形成された貫通孔を開閉する貫通孔開閉部の概略構成及び動作について、図１（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。なお、図１（ａ）〜（ｅ）は、上述の図８（ｄ）に示した部分エッジ吸引チャック方式のスピンチャック６１をＢ−Ｂ線から見た断面に基づいて示した図である。図１（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態のスピンコート装置におけるリフトピンと貫通孔開閉部の動作の概要を順に示す図である。図１（ａ）〜（ｅ）において、スピンチャック７１の外周部には外周保持部７２が形成され、そのウエハ１３を保持する面から鉛直方向に貫通する複数の貫通孔７３が形成されている。複数の貫通孔７３は、図中のリフトピン７４が昇降するためのピン孔である。外周保持部７２は、その内部に形成された吸引孔（図示せず）によりウエハ１３の裏面を真空吸引して保持する。また、７５はウエハ１３をスピンチャック７１上に搬送する搬送アームであり、図１（ｅ）に示す蓋７６は貫通孔７３を開閉するための貫通孔開閉部である。

（１）リフトピン上昇動作（図１（ａ）参照）
リフトピン７４が昇降機構（図示せず）により貫通孔７３からスピンチャック７１の上面（ウエハの保持面）上に上昇される。この時、ウエハを載せた搬送アーム７５は待機位置にある。また、図１（ａ）では、図示しない蓋７６が開放位置にあることにより貫通孔７３は開かれている。

（２）ウエハ搬送動作（図１（ｂ）参照）
ウエハ１３は搬送アーム７５によりスピンチャック７１上に搬送される。ウエハ１３が搬送アーム７５によりスピンチャック７１上の所定位置に搬送されると、搬送されたウエハ１３の裏面の外周部がリフトピン７４により保持される。

（３）ピンを降ろす動作（図１（ｃ）参照）
ウエハ１３の裏面がリフトピン７４により保持された後、昇降機構によりリフトピン７４が下降されて貫通孔７３より後退して待機位置に戻されると、ウエハ１３の裏面の外周部は外周保持部７２により真空吸引されて保持される。

（４）回転準備（図１（ｄ）参照）
ウエハ１３の裏面の外周部が外周保持部７２により保持されると、図中の上部からレジスト液がウエハ１３の表面に一定量滴下される。

（５）回転動作（図１（ｅ）参照）
ウエハ１３の表面に上部からレジスト液が滴下された後、貫通孔７３は蓋７６により閉じられ、図示しない回転駆動部によりスピンチャック７１の回転が開始され、ウエハ１３の表面には均一なレジスト膜が形成される。すなわち、回転動作中は貫通孔７３が閉じられているため、貫通孔７３から空気が流入することはなく、上述の気流Ｂも発生しない。このため、気流Ｂを原因とする不均一なレジスト膜は形成されない。なお、図１（ｅ）では、貫通孔７３を閉じる貫通孔開閉部として簡単な構成の蓋７６を示したが、より具体的な構成例は後述する。

＜スピンコート装置の構成＞
次に、上述の貫通孔開閉部を適用するスピンコート装置１００の構成について図２を参照して説明する。図２は、後述する図３に示すスピンチャック１０１のＤ−Ｄ線から見た断面を含むスピンコート装置１００の全体構成を示す断面図である。図２において、スピンコート装置１００は、スピンチャック１０１と、スピンチャック１０１のウエハを保持する面の外周部に設けられた複数の外周保持部１０２と、そのウエハを保持する面から鉛直方向に貫通して形成された複数の貫通孔１０３と、スピンチャック１０１の側部及び下面側を覆うように形成されたカップ１０４と、複数のリフトピン１０５と、リフトピン１０５を昇降動作させる昇降機構１０６と、スピンチャック１０１の裏面側の中心軸部分に連結されてスピンチャック１０１を回転させる回転軸１０７と、回転軸１０７を回転駆動する回転駆動部１０８と、を備える。

スピンチャック１０１の構成について図２及び図３を参照して説明する。図３は図２のスピンチャック１０１を上側から見た平面図である。図３に示すように、スピンチャック１０１の外周部の４箇所には、約９０°の間隔をおいて外周保持部１０２が設けられている。これらの外周保持部１０２には、ウエハの裏面を真空吸引するための吸引孔１０２ａが形成されている。これらの吸引孔１０２ａは、図３において波線で示す真空吸引経路１０１ａにより互いに連通されている。真空吸引経路１０１ａは、図２及び図３に示すように、スピンチャック１０１の内部に４箇所の吸引孔１０２ａを連通するように形成され、回転軸１０７の内部に形成された真空吸引経路１０７ａとも連通するように形成されている。真空吸引経路１０７ａの図中の下端部には、真空ポンプ（図示せず）と接続されたバルブ１１０が接続されている。したがって、上述の図１（ｃ）に示したピンを降ろす動作に際して、バルブ１１０を開放して真空ポンプにより真空吸引経路１０１ａ，１０７ａ内の空気を排気することにより、ウエハの裏面は外周保持部１０２により真空吸引されて保持される。なお、図３に示すスピンチャック１０１では、各外周保持部１０２に対して１つの吸引孔１０２ａを設けた場合を示したが、各外周保持部１０２に対して複数の吸引孔１０２ａを設けても良い。この場合、複数の吸引孔１０２ａを連通するように、真空吸引経路１０１ａを形成しても良い。また、外周保持部１０２の基板と当接する部分は、ゴム等の弾性を有する材料であることが好ましい。このように弾性材料とすることにより、反りや歪み等がある基板を許容して保持することが可能になる。

また、図３において、外周保持部１０２の間の４箇所には、約９０°の間隔をおいて貫通孔１０３が形成されている。これら貫通孔１０３の形成位置に合わせてカップ１０４には、開口１０４ａが形成されている。リフトピン１０５は、昇降機構１０６により昇降駆動されて開口１０４ａ及び貫通孔１０３を通ってスピンチャック１０１のウエハを保持する面から上昇し、又は下降する。すなわち、リフトピン１０５は、上述の図１（ｂ）に示したウエハ受取動作時に上昇し、図１（ｃ）に示したピンを降ろす動作時に下降する。

スピンチャック１０１は、上述の図１（ｅ）に示した回転動作時に回転軸１０７及び回転駆動部１０８により回転される。また、上述の図１（ｄ）に示した回転準備動作時は、図２に示すレジスト液供給ノズル１１１からスピンチャック１０１の保持面に保持されたウエハの表面にレジスト液が一定量滴下される。また、図２において、１０９は、カップ１０４の下面部に連通するように設けられた排気用ドレインである。

＜貫通孔開閉部の具体的な構成＞
（実施例１）
次に、図２に示したスピンコート装置１００に対して、スピンチャック１０１の貫通孔１０３を開閉する貫通孔開閉部として開閉部材１２１を設けた実施例１を、図４（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。図４（ａ）〜（ｅ）は、本実施例１のスピンコート装置におけるリフトピンと貫通孔開閉部の動作の概要を順に示す図である。なお、図４（ａ）〜（ｅ）は、上述の図３に示したスピンチャック１０１のＤ−Ｄ線から見た断面に基づいて示した図である。図４（ａ）〜（ｅ）に示す構成部材において、図２、３に示した構成と同一の構成には同一符号を付している。

図４（ａ）〜（ｅ）において、スピンチャック１０１の外周部には外周保持部１０２が形成され、そのウエハ１３を保持する面から鉛直方向に貫通する複数の貫通孔１０３が形成されている。複数の貫通孔１０３は、図中のリフトピン１０５が昇降するためのピン孔である。外周保持部１０２は、その内部に形成された吸引孔（図示せず）によりウエハ１３の裏面を真空吸引して保持する。図４（ａ）〜（ｅ）に示す開閉部材１２１は、貫通孔１０３を開閉するための貫通孔開閉部である。この開閉部材１２１は、蝶番機構等により開閉可能にスピンチャック１０１の裏面側の貫通孔１０３形成位置の近傍の４個所に設けられている。この開閉部材１２１は、スピンチャック１０１が回転停止状態の時に貫通孔１０３を開放し、スピンチャック１０１が回転中は、その遠心力により貫通孔１０３を閉じるように構成されている。また、７５はウエハ１３をスピンチャック７１上に搬送する搬送アームである。

（１）リフトピン上昇動作（図４（ａ）参照）
リフトピン１０５が昇降機構１０６により貫通孔１０３からスピンチャック７１の上面（ウエハの保持面）上に上昇される。この時、ウエハを載せた搬送アーム７５は待機位置にある。また、図４（ａ）では、開閉部材１２１が開放位置にあることにより貫通孔１０３は開かれている。

（２）ウエハ搬送動作（図４（ｂ）参照）
ウエハ１３は搬送アーム７５によりスピンチャック１０１上に搬送される。ウエハ１３が搬送アーム７５によりスピンチャック１０１上の所定位置に搬送されると、搬送されたウエハ１３の裏面の外周部がリフトピン１０５により保持される。

（３）ピンを降ろす動作（図４（ｃ）参照）
ウエハ１３の裏面がリフトピン１０５により保持された後、昇降機構１０６によりリフトピン１０５が下降されて貫通孔１０３より後退して待機位置に戻されると、ウエハ１３の裏面の外周部は外周保持部１０２により真空吸引されて保持される。

（４）回転準備（図４（ｄ）参照）
ウエハ１３の裏面の外周部が外周保持部１０２により保持されると、図２のレジスト液供給ノズル１１１からレジスト液がウエハ１３の表面に一定量滴下される。

（５）回転動作（図４（ｅ）参照）
ウエハ１３の表面に上部からレジスト液が滴下された後、図２の回転駆動部１０８によりスピンチャック１０１の回転が開始されると、この回転時の遠心力により開閉部材１２１が閉じて貫通孔１０３は閉じられ、ウエハ１３の表面には均一なレジスト膜が形成される。すなわち、回転動作中は開閉部材１２１により貫通孔１０３が閉じられているため、貫通孔１０３から空気が流入することはなく、上述の気流Ｂも発生しない。このため、気流Ｂを原因とする不均一なレジスト膜は形成されない。

（実施例２）
次に、次に、図２に示したスピンコート装置１００に対して、スピンチャック１０１の貫通孔１０３を開閉する貫通孔開閉部として開閉部材１２２を設けた実施例２を、図５（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。図５（ａ）〜（ｅ）は、本実施例２のスピンコート装置におけるリフトピンと貫通孔開閉部の動作の概要を順に示す図である。なお、図５（ａ）〜（ｅ）は、上述の図３に示したスピンチャック１０１のＤ−Ｄ線から見た断面に基づいて示した図である。図５（ａ）〜（ｅ）に示す構成部材において、図２、３に示した構成と同一の構成には同一符号を付している。

図５（ａ）〜（ｅ）において、スピンチャック１０１の外周部には外周保持部１０２が形成され、そのウエハ１３を保持する面から鉛直方向に貫通する複数の貫通孔１０３が形成されている。複数の貫通孔１０３は、図中のリフトピン１０５が昇降するためのピン孔である。外周保持部１０２は、その内部に形成された吸引孔（図示せず）によりウエハ１３の裏面を真空吸引して保持する。図５（ａ）〜（ｅ）に示す開閉部材１２２は、貫通孔１０３を開閉するための貫通孔開閉部である。この開閉部材１２２は、貫通孔１０３の開孔径より大きく形成された開閉部１２２ａと、リフトピン１０５の先端部により押圧される押圧部１２２ｂと、を有する。この開閉部材１２２は、リフトピン１０５と同様の材料で形成することが好ましい。開閉部材１２１は、スピンチャック１０１のウエハ保持面側から貫通孔１０３内に押圧部１２２ｂが挿入されている。この開閉部材１２２は、リフトピン１０５の上昇時にリフトピン１０５の先端部により押圧部１２２ｂが押圧されて、貫通孔１０３を開放しながら搬送されたウエハ１０３の裏面に接触し、リフトピン１０５の下降時に開閉部１２２ａが貫通孔１０３を閉じるように構成されている。また、７５はウエハ１３をスピンチャック７１上に搬送する搬送アームである。

（１）リフトピン上昇動作（図５（ａ）参照）
リフトピン１０５が昇降機構１０６により貫通孔１０３からスピンチャック７１の上面（ウエハの保持面）上に上昇される。この時、ウエハを載せた搬送アーム７５は待機位置にある。また、開閉部材１２２の押圧部１２２ｂがリフトピン１０５の先端部により押圧されて上昇することにより、貫通孔１０３は開かれている。

（２）ウエハ搬送動作（図５（ｂ）参照）
ウエハ１３は搬送アーム７５によりスピンチャック１０１上に搬送される。ウエハ１３が搬送アーム７５によりスピンチャック１０１上の所定位置に搬送されると、搬送されたウエハ１３の裏面の外周部が開閉部材１２２の開閉部１２２ａにより保持される。

（３）ピンを降ろす動作（図５（ｃ）参照）
ウエハ１３の裏面がリフトピン１０５により保持された後、昇降機構１０６によりリフトピン１０５が下降されて貫通孔１０３より後退して待機位置に戻されると、ウエハ１３の裏面の外周部は外周保持部１０２により真空吸引されて保持される。この時、貫通孔１０３は、開閉部材１２２の開閉部１２２ａにより閉じられる。

（４）回転準備（図５（ｄ）参照）
ウエハ１３の裏面の外周部が外周保持部１０２により保持されると、図２のレジスト液供給ノズル１１１からレジスト液がウエハ１３の表面に一定量滴下される。

（４）回転準備（図５（ｄ）参照）
ウエハ１３の裏面の外周部が外周保持部１０２により保持されると、図２のレジスト液供給ノズル１１１からレジスト液がウエハ１３の表面に一定量滴下される。この時、貫通孔１０３は、開閉部材１２２の開閉部１２２ａにより閉じられている。

（５）回転動作（図５（ｅ）参照）
ウエハ１３の表面に上部からレジスト液が滴下された後、図２の回転駆動部１０８によりスピンチャック１０１の回転が開始されると、ウエハ１３の表面には均一なレジスト膜が形成される。すなわち、回転動作中は開閉部材１２２により貫通孔１０３が閉じられているため、貫通孔１０３から空気が流入することはなく、上述の気流Ｂも発生しない。このため、気流Ｂを原因とする不均一なレジスト膜は形成されない。

上述のように、本実施の形態に係るスピンコート装置１００では、スピンチャック１０１に形成されたリフトピン１０５を昇降するための貫通孔１０３を、実施例１及び実施例２に示した開閉部材１２１，１２２によりスピンチャック１０１が回転中は閉じるように構成した。また、スピンチャック１０１は、ウエハの外周部を部分的に保持する部分エッジ吸引チャック方式を適用したため、ＭＥＭＳ基板の裏面を保持することに適した構成である。したがって、貫通孔１０３から空気が流入することはなく、上述の気流Ｂも発生しないため、ウエハ１３の表面には均一なレジスト膜を形成することができる。また、開閉部材１２１，１２２は、ＭＥＭＳ基板の裏面を汚し、又は傷つけることなく、貫通孔から発生する気流の乱れを防止することができる。

上記実施例１及び実施例２の開閉部材１２１，１２２を設けたスピンチャック１０１を用いて、貫通孔１０３を塞いだ状態でＭＥＭＳ基板の表面にレジスト膜（約１５μｍ）を形成する実験をした結果、塗布ムラが発生していないことを確認した。

なお、上記実施の形態では、スピンチャック１０１の貫通孔１０３を開閉部材１２１，１２２により開閉する場合を示したが、これらの構成に限定するものではない。例えば、スピンチャックの内部にリフトピンを昇降する機構を内蔵させて、外部のリフトピン及び昇降機構を不要にしてもよい。また、例えば、スピンチャックの内部にリフトピンを昇降させる貫通孔を開閉する機構を内蔵させて、開閉部材を不要にしてもよい。

また、上記実施の形態のスピンチャック１０１では、部分エッジ吸引チャック方式の構成として外周保持部１０２を用いるため、以下のような効果も得ることができる。外周保持部１０２は、基板の裏面の外周領域のみに当接するため、基板の裏面に異物付着等が発生することを防止できる。外周保持部１０２の基板と当接する部分はゴム製にしたため、反りや歪みのある基板であっても、その反りや歪みを許容して吸着することができる。なお、部分エッジ吸引チャック方式に対して、図８（ｃ）に示した全周エッジ吸引チャック方式では、反りや歪みのある基板に対して少しでも吸引できない部分があると吸引エラーになる可能性がある。このため、全周に亘って精度の良いゴム輪等の保持部材を作ることも考えられるが、精度良く加工することはコスト高の要因になる。部分エッジ吸引チャック方式の保持部材は、基板の裏面と当接する部分が少ないため、全周エッジ吸引チャック方式の保持部材ほどの加工精度は必要としない。また、保持部材の基板と当接する部分に用いる材料も、ゴムや金属等を利用することができ、材料の制約もない。

さらに、上記実施の形態のスピンチャック１０１では、外周端部の近傍にリフトピン１０５が昇降する貫通孔１０３を形成しているため、以下のような効果も得ることができる。リフトピン１０５は、基板裏面の有効領域（素子や構造体が配置される領域）に触れることがないため、基板の裏面への異物付着を防止し、素子や構造体の破損も防止することができる。また、上述の特許文献２では、閉塞用シート部材が変形するスペースとしてスピンチャックの最外周部からｃｍ単位の変形スペースを確保する必要があり、スピンチャックの最外周部の近傍に貫通孔を設けたとしても、閉塞用シート部材が基板裏面の有効領域に触れてしまうという問題があった。これに対して、上記実施の形態に示したリフトピン１０５及び貫通孔１０３の構成では、閉塞用シート部材のように変形スペースを確保する必要がなく、貫通孔１０３の配置位置の制約もない。

さらにまた、上記実施の形態のスピンチャック１０１では、上述の部分エッジ吸引チャック方式の外周保持部１０２の構成と、最外周部に設けたリフトピン１０５及び貫通孔１０３の構成と、を組み合わせて用いるため、更に以下のような効果も得ることができる。ＭＥＭＳ基板では、通常、外周部には素子を配置しないため、上記実施の形態のスピンチャック１０１の構成は、ＭＥＭＳ基板全般について対応することが可能である。また、上記実施の形態のスピンチャック１０１の構成を備えるスピンコート装置１００は、ＭＥＭＳ基板の設計に対して制約を与えることがない。リフトピン１０５及び貫通孔１０３の構成を最外周部に設けない場合は、リフトピンが基板の裏面に当接する位置に合わせて基板の配置を工夫する必要があり、ＭＥＭＳ基板の設計に制約を与えることになり、好ましくない。

また、上述の図１０に示した回転カップ６５を設けたスピンコート装置では、図９（ｂ）に示した気流Ａの影響を抑えることができるが、気流Ｂの影響を抑えることはできない。むしろ、回転カップ６５を設けたスピンコート装置では、回転カップ６５を設けないスピンコート装置に比べて、気流Ｂの影響が大きくなり、レジストの塗布ムラが顕著になることを確認した。このため、上記実施の形態に示したように、貫通孔開閉部を設けて気流Ｂの影響を無くすことにより、レジストの塗布ムラが発生することを確実に防止でき、スピンコート装置にとっては最適な構成である。

また、回転カップ６５を設けたスピンコート装置には、図１１（ａ）に示すような密閉式に回転カップ６５を設けたスピンコート装置と、図１１（ｂ）に示すような半密閉式に回転カップ６５を設けたスピンコート装置と、がある。これらの回転カップ６５を設けたスピンコート装置では、気流Ｂの影響が異なる。図１１（ａ）に示すスピンコート装置に発生する気流Ｂの強さは、図１１（ｂ）に示すスピンコート装置に発生する気流Ｂに比べて弱い。また、図１１（ｂ）に示すスピンコート装置では、図中に示すように特有の気流Ｂが発生するため、この気流Ｂに起因する顕著なレジストの塗布ムラが発生する傾向が強い。この塗布ムラは、レジストとして用いる材料の影響も大きく、特に乾燥の早いレジストにおいて顕著である。

図１１（ｂ）に示した半密閉式に回転カップ６５を設けたスピンコート装置を用いて、例えば、ＰＧＭＥＡ系（ポリエチレン・グリコール・モノエチル・エーテル・アセテート）溶剤を主成分とするノボラック型ポジレジストの粘度を変更して塗布ムラの発生を観測した結果を図１２に示す。この場合の試験条件は図１２に示す通りであり、レジストの粘度は５ｃｐ，１０ｃｐ，４０ｃｐ，１５００ｃｐに変更した。この観測結果からレジストの粘度が５ｃｐ〜５０ｃｐでは顕著な塗布ムラが発生することを目視で確認した。

次に、図１１（ｂ）に示したスピンコート装置に対して上述の実施の形態に係る貫通孔を開閉する開閉機構を適用し、図１２に示した試験条件によりノボラック型ポジレジストの粘度を変更して塗布ムラの発生を観測した結果を図１３に示す。この観測結果からレジストの粘度を５ｃｐ，１０ｃｐ，４０ｃｐ，１５００ｃｐに変更しても塗布ムラが発生しないことを確認した。したがって、上記実施の形態に示した貫通孔の開閉機構を半密閉式に回転カップ６５を設けたスピンコート装置に適用することにより、気流Ｂの影響による塗布ムラの発生を防止することが可能になった。

なお、上記実施の形態に示したスピンコート装置１００は、ＭＥＭＳ基板の製造に適用することがより好適であり、以下のような装置構成及び製造方法を含むことが好ましい。

ＭＥＭＳ基板の製造に適用するＭＥＭＳ基板処理装置は、ＭＥＭＳ基板を保持する保持面と、前記保持面の端部近傍に貫通して形成された複数の貫通孔と、を有するＭＥＭＳ基板保持部材と、前記複数の貫通孔から前記保持面上に昇降して前記保持面上に搬送された前記ＭＥＭＳ基板の裏面端部（有効領域外）を保持する昇降部材と、薄膜形成用の材料を前記ＭＥＭＳ基板の表面に塗布する際に前記基板保持部材を回転させて前記保持面に保持された前記ＭＥＭＳ基板を回転させる回転駆動部と、前記保持面上に対する前記ＭＥＭＳ基板の搬送動作に応じて前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記基板保持部材の回転動作に応じて前記複数の貫通孔の一端部を閉じる貫通孔開閉部と、を備える。

ＭＥＭＳ基板の製造に適用するＭＥＭＳ基板の処理方法は、ＭＥＭＳ基板を保持する保持面と、前記保持面の端部の近傍に貫通して形成された複数の貫通孔と、を有する基板保持部材と、前記複数の貫通孔から前記保持面上に上昇し、前記複数の貫通孔から下降する昇降動作を行う複数の昇降部材と、前記基板保持部材を回転させて前記保持面に保持された前記基板を回転させる回転駆動部と、前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記複数の貫通孔の一端部を閉じる開閉動作を行う貫通孔開閉部と、を備えるＭＥＭＳ基板処理装置を用いて前記ＭＥＭＳ基板の表面に薄膜を形成するＭＥＭＳ基板の処理方法であって、前記ＭＥＭＳ基板を前記保持面に保持する際に、前記貫通孔開閉部により前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記昇降部材を前記複数の貫通孔から前記保持面上に上昇させて前記保持面上に搬送された前記ＭＥＭＳ基板の裏面端部（有効領域外）を保持し、前記昇降部材を前記複数の貫通孔から下降させて前記保持した基板を前記保持面に載置し、前記ＭＥＭＳ基板の表面に薄膜を形成する際に、前記貫通孔開閉部により前記複数の貫通孔の一端部を閉じ、前記回転駆動部により前記基板保持部材を回転させて薄膜形成用の材料を前記基板の表面に塗布すること、を含む。

１３…ウエハ、１００…スピンコート装置、１０１…スピンチャック、１０２…外周保持部、１０３…貫通孔、１０４…カップ、１０５…リフトピン、１０６…昇降機構、１０７…回転軸、１０８…回転駆動部、１１１…レジスト液供給ノズル、１２１，１２２…開閉部材、１２２ａ…開閉部、１２２ｂ…押圧部。

Claims (5)

1. 基板を保持する保持面と、前記保持面の端部近傍に貫通して形成された複数の貫通孔と、を有する基板保持部材と、
   前記複数の貫通孔から前記保持面上に昇降して前記保持面上に搬送された前記基板の裏面端部を保持する昇降部材と、
   薄膜形成用の材料を前記基板の表面に塗布する際に前記基板保持部材を回転させて前記保持面に保持された前記基板を回転させる回転駆動部と、
   前記保持面上に対する前記基板の搬送動作に応じて前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記基板保持部材の回転動作に応じて前記複数の貫通孔の一端部を閉じる貫通孔開閉部と、
   を備え、
   前記貫通孔開閉部は、前記保持面と対向する裏面側において前記複数の貫通孔の近傍に複数設けられ、前記基板保持部材の回転停止時に前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記基板保持部材の回転時の遠心力により前記複数の貫通孔の一端部を閉じる複数の開閉部材を有することを特徴とする薄膜形成装置。
2. 前記貫通孔開閉部は、前記貫通孔の孔サイズより大きく形成された開閉部と、前記昇降部材の先端部により押圧される押圧部と、を含む複数の開閉部材を有し、前記複数の開閉部材は、前記複数の昇降部材の上昇時に前記押圧部が押圧されて前記開閉部が前記保持面上に押し上げられて前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記複数の昇降部材の下降時に前記開閉部が前記保持面上に下降して前記複数の貫通孔の一端部を閉じることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
3. 前記基板保持部材は、前記保持面の端部の近傍に間隔を空けて設けられ、前記基板の裏面端部を部分的に吸引して前記基板を保持する複数の部分吸引部を有し、前記複数の貫通孔は、前記複数の部分吸引部の間に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜形成装置。
4. 基板を保持する保持面と、前記保持面の端部の近傍に貫通して形成された複数の貫通孔と、を有する基板保持部材と、
   前記複数の貫通孔から前記保持面上に上昇し、前記複数の貫通孔から下降する昇降動作を行う複数の昇降部材と、
   前記基板保持部材を回転させて前記保持面に保持された前記基板を回転させる回転駆動部と、
   前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記複数の貫通孔の一端部を閉じる開閉動作を行い、前記保持面と対向する裏面側において前記複数の貫通孔の近傍に複数設けられた複数の開閉部材を有する貫通孔開閉部と、を備える薄膜形成装置を用いて前記基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
   前記基板を前記保持面に保持する際に、前記貫通孔開閉部により前記基板保持部材の回転停止により前記複数の開閉部材が開いて前記複数の貫通孔の一端部を開き、前記昇降部材を前記複数の貫通孔から前記保持面上に上昇させて前記保持面上に搬送された前記基板の裏面端部を保持し、前記昇降部材を前記複数の貫通孔から下降させて前記保持した基板を前記保持面に載置し、
   前記基板の表面に薄膜を形成する際に、前記貫通孔開閉部により前記基板保持部材の回転時の遠心力により前記複数の開閉部材が閉じて前記複数の貫通孔の一端部を閉じ、前記回転駆動部により前記基板保持部材を回転させて薄膜形成用の材料を前記基板の表面に塗布することを特徴とする薄膜形成方法。
5. 前記貫通孔開閉部は、前記貫通孔の孔サイズより大きく形成された開閉部と、前記昇降部材の先端部により押圧される押圧部と、を含む複数の開閉部材を有し、
   前記基板を前記保持面に保持する際に、前記複数の昇降部材を上昇させて前記複数の開閉部材の前記押圧部を押圧して前記開閉部を前記保持面上に押し上げて前記複数の貫通孔の一端部を開き、
   前記基板の表面に薄膜を形成する際に、前記複数の昇降部材を下降させて前記複数の開閉部材の前記開閉部を前記保持面上に下降させて前記複数の貫通孔の一端部を閉じることを特徴とする請求項４記載の薄膜形成方法。