JP6482348B2

JP6482348B2 - 回転式塗布装置

Info

Publication number: JP6482348B2
Application number: JP2015063674A
Authority: JP
Inventors: 吉田　征弘; 征弘吉田; 利彦網野
Original assignee: 株式会社テックインテック
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP2016184644A

Description

この発明は、回転する基板に塗布液を供給することにより基板の表面に塗布液を塗布する回転式塗布装置に関する。

このような回転式塗布装置は、特許文献１に記載のように、基板を保持して回転するスピンチャックと、このスピンチャックに保持されて回転する基板の表面にフォトレジスト等の塗布液を供給する塗布液供給ノズルと、スピンチャックの外周部に配設された飛散防止用のカップと、このカップの下方から排気を行う排気部と、を備えている。そして、スピンチャックの下方の外周部には、カップ内の気体を整流して排気部に案内するための整流板などと呼称される整流部材が配設されている。塗布液の塗布時に回転する基板の端縁から飛散する塗布液は、カップにより捕獲され、ドレインに排出される。

このような回転式塗布装置において、その塗布液の種類によっては、塗布時に回転する基板の端縁から塗布液が糸を引くように飛散して、糸状の形状となってカップ内を浮遊し、カップ内の気体とともに排気部に到達する可能性がある。このため、特許文献２には、カップ内の雰囲気を外部排気する排気通路内であって、かつ、排気口近傍に、カップ内の雰囲気中に含まれる塗布液ミストを捕捉するためのミストトラップを備えた回転式塗布装置が提案されている。この特許文献２に記載された回転式塗布装置においては、整流板とカップとの間に、多数の孔部が形成されたミストトラップを配設した構成を有する。カップ内の雰囲気は、このミストトラップに形成された孔部を介して、排気部に排出される。

特開平５−２０６０１９号公報特開２００３−８０１５９号公報

特許文献２に記載の回転式塗布装置においては、ミストトラップの作用により、カップ内を浮遊する糸状の塗布液が排気部に到達することを防止することが可能となる。しかしながら、基板に対する塗布液の塗布動作を継続して実行した場合においては、ミストトラップにおける孔部が塗布液により目詰まりするという現象が生ずる。このような現象が生じた場合においては、カップ内からの排気を実行することができなくなるという問題が生ずる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、カップ内を浮遊する糸状の塗布液が排気部に到達することを防止する作用を長期間に亘って維持することが可能な回転式塗布装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、基板を保持して回転するスピンチャックと、前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面に塗布液を供給する塗布液供給ノズルと、前記スピンチャックの外周部に配設されたカップと、前記カップの下方から排気を行う排気部と、前記カップ内の気体を整流して前記排気部に案内する整流部材と、を備えた回転式塗布装置であって、基板から飛散する塗布液を捕獲するための複数の孔部が形成されたトラップ部材を、前記整流部材に対して、前記整流部材の下方において前記整流部材から所定の距離だけ離隔した位置に配置される状態で、スペーサを介して前記整流部材の下方に固定したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記整流部材は、略円錐台状の外形を有するとともに、前記トラップ部材は円盤状の形状を有し、前記整流部材と前記トラップ部材とは同心円状に配設され、かつ、前記トラップ部材の外径は前記整流部材の外径より大きく構成されるとともに、前記略円錐台状の外形を有する整流部材の錐面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構をさらに備える。

請求項１に記載の発明によれば、整流部材と、この整流部材から所定の距離だけ離隔した位置に配置されたトラップ部材との作用により、カップ内を浮遊する糸状の塗布液とカップ内の雰囲気とを分離して、カップ内からの排気を好適に実行することが可能となる。このため、カップ内を浮遊する糸状の塗布液が排気部に到達することを防止する作用を長期にわたって維持することが可能となる。

また、スペーサの作用により、整流部材とトラップ部材との距離を、より正確に設定値に一致させることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、整流部材を介してトラップ部材に洗浄液を供給することができる。このため、整流部材とトラップ部材とを洗浄液により洗浄することができ、トラップ部材に塗布液が付着したとしても、これを洗浄液により洗い流すことが可能となる。これにより、カップ内を浮遊する糸状の塗布液が排気部に到達することをさらに長期にわたって防止することが可能となる。

この発明に係る回転式塗布装置の概要図である。この発明に係る回転式塗布装置の部分拡大図である。トラップ部材１０の平面図である。スペーサ１６の斜視図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る回転式塗布装置の概要図である。また、図２は、この発明に係る回転式塗布装置の部分拡大図である。

この発明に係る回転式塗布装置は、半導体ウエハ等の基板１００の表面にフォトレジスト等の塗布液を塗布するものであり、基板１００を保持して回転するスピンチャック４１と、このスピンチャック４１に保持されて回転する基板１００の表面に塗布液を供給する塗布液供給ノズル４９と、スピンチャック４１の外周部に配設されたカップ２０と、カップ２０の下方から排気を行う排気部２９と、カップ２０内の気体を整流して排気部２９に案内する整流部材３０と、整流部材３０の下方に配設されたトラップ部材１０とを備える。

スピンチャック４１は、鉛直方向を向く回転軸４２を中心に回転する。このスピンチャック４１には、図示しない排気機構に連結された多数の吸着溝４３が形成されており、その表面に基板１００を吸着保持可能な構成を有する。基板１００は、スピンチャック４１の表面に吸着保持された状態で、その主面と平行な平面内で回転する。そして、スピンチャック４１に吸着保持されて回転する基板１００の回転中心付近と対向する位置に移動した塗布液供給ノズル４９から、基板１００の表面に塗布液が供給される。この塗布液は、基板１００の回転に伴う遠心力により、基板１００の表面全域に塗り広げられる。

スピンチャック４１の外周部に配設されたカップ２０内には、上部部材２１と、ガイド部材２２とが配設されている。また、このカップ２０の下部には、塗布液を回収するための凹部２８が形成されている。この凹部２８の下端部は水平方向に対して傾斜しており、カップ２０内の塗布液は、図１および図２において矢印Ａで示すように、凹部２８における最下端部から図示しない回収部に回収される。また、このカップ２０内の雰囲気は、図示しない排気手段に連結された排気部２９を介して排出される。この排気部２９は、カップ２０の下部に対して、均等に離隔した位置に３箇所配設されている。

図２に示すように、カップ２０における上部部材２１には、洗浄液貯留部２３が形成されている。この洗浄液貯留部２３は、導入管２６および管路２５を介して、図示しない洗浄液の供給部と接続されている。導入管２６および管路２５を介して洗浄液貯留部２３に供給された洗浄液は、上部部材２１に形成された孔部２４から吐出される。なお、この洗浄液としては、例えば、シンナーが使用される。

図１に示すように、スピンチャック４１の下方には、カップ２０内の気体を整流して排気部２９に案内するための整流部材３０が配設されている。この整流部材３０は、整流板と呼称されるものであり、図１および図２に示すように、その外周面を錐面３１（図２参照）とする略円錐台状の外形を有する。整流部材３０の下方側の外側端部３０ａは凹部２８内に位置し、凹部２８の内側上端部２８ａの高さは整流部材３０の下方側の外側端部３０ａの高さと同じかそれよりも高い位置になるよう設けられる。排気部２９は凹部２８の内側上端部２８ａよりも内側に設けられる。スピンチャック４１とともに回転する基板１００の作用によりカップ２０内に生じた気流は、前述した排気手段が排気部２９を介して排気する気流に乗って、この整流部材３０の錐面３１に沿って斜め下方向外側向きに流れ、凹部２８内で外側端部３０ａを回って上方内側向きに反転し、内側上端部２８ａを超えて下向きに転じ、排気部２９に向けて案内される。そして、この整流部材３０の下方には、トラップ部材１０が、整流部材３０と所定の距離だけ離隔した位置に配設されている。トラップ部材１０は、上述した外側端部３０ａを回って上方内側向きに反転して内側上端部２８ａに向かう気流の流路、すなわち整流部材３０ａの内側面３０ｂと凹部２８の内面２８ｂとの間に形成される気流の流路を遮るように配置される。

図３は、トラップ部材１０の平面図である。

このトラップ部材１０は、その中央に開口部を有する薄板からなる円盤状（ドーナツ状）の形状を有する。このトラップ部材１０には、その円周部に沿って、多数の矩形状の孔部１１が、等間隔で穿設されている。この孔部１１の長さは、例えば、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度となっており、幅は、例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ程度となっている。また、このトラップ部材１０には、固定用開口部１２が、９０度毎に穿設されている。

このトラップ部材１０は、固定用開口部１２を利用して、ネジ１５により整流部材３０の下面に固定されている。そして、トラップ部材１０と整流部材３０との間には、スペーサ１６が配設されている。すなわち、各ネジ１５は、スペーサ１６を介して、トラップ部材１０を整流部材３０に対して取り付け固定している。

図４は、スペーサ１６の斜視図である。

このスペーサ１６は、中央に孔部が形成された薄板から構成される。このスペーサ１６の作用により、整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間の距離を、スペーサ１６の厚みに応じた一定の距離に維持することが可能となる。この整流部材３０の下端の外側端部３０ａとトラップ部材１０の上面との間の距離は、例えば、２〜３ｍｍ程度に設定され、かかる距離に応じてスペーサ１６の厚みが設定される。

トラップ部材１０の内周側は凹部２８の内面２８ｂとほぼ隙間なく接する状態に設けられ、これによりトラップ部材１０は、上述した外側端部３０ａを回って上方内側向きに反転して内側上端部２８ａに向かう気流の流路、すなわち整流部材３０ａの内側面３０ｂと凹部２８の内面２８ｂとの間に形成される気流の流路を遮るように配置される。従って当該気流の流路は、整流部材３０の外側端部３０ａとトラップ部材１０との上下方向の隙間から整流部材３０の下面とトラップ部材１０の上面の隙間を通る第１の流路と、トラップ部材１０の下面から孔部１１を通って整流部材３０の下面とトラップ部材１０の上面の隙間を通る第２の流路との二通りに限られる。

図１に示すように、トラップ部材１０と整流部材３０とは同心円状に配設される。そして、トラップ部材１０の外径は整流部材３０の外径より大きく構成されている。このため、図１および図２に示すように、トラップ部材１０の外周端部は、整流部材３０の外周端部に対して、回転軸４２の軸心より外側に離れた位置に配置される。

以上のような構成を有する回転式塗布装置においては、半導体ウエハ等の基板１００が、図示しない搬送機構によりスピンチャック４１上に載置され、スピンチャック４１により吸着保持される。そして、スピンチャック４１が、そこに吸着保持した基板１００とともに、鉛直方向を向く回転軸４２を中心に回転する。また、塗布液供給ノズル４９が、スピンチャック４１に吸着保持されて回転する基板１００の回転中心付近の上方に移動する。そして、基板１００の回転速度が所定の速度となれば、塗布液供給ノズル４９から基板１００の表面に塗布液が供給される。この塗布液は、基板１００の回転に伴う遠心力により、基板１００の表面全域に塗り広げられる。

このときには、スピンチャック４１とともに回転する基板１００の作用によりカップ２０内に生じた気流は、前述した排気手段が排気部２９を介して排気する気流に乗って整流部材３０の錐面３１に沿って流れ、排気部２９に向けて案内される。このとき、この気流は、整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間に形成された隙間（第１の流路）、および、トラップ部材１０に穿設された孔部１１（第２の流路）を介して、排気部２９に到達する。

一方、基板１００の回転に伴って基板１００の端縁から飛散した塗布液の液滴は、ガイド部材２２に衝突して捕捉され、カップ２０における凹部２８に回収される。そして、この塗布液は、図１および図２において矢印Ａで示すように、凹部２８における最下端部から図示しない回収部に回収される。また、基板１００の回転に伴って基板１００の端縁から飛散した塗布液の一部は、糸状の形状となってカップ２０内を浮遊する。そして、カップ２０内を浮遊する糸状の塗布液の一部はカップ２０により回収され、また、一部はカップ２０内の気体の流れに伴って、整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間に形成された隙間またはトラップ部材１０に穿設された孔部１１に到達する。

ここで、トラップ部材１０に穿設された孔部１１は、糸状またはそれらが集まって綿状となった塗布液の大きさより十分小さなものとなっている。また、整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間に形成された隙間は、それらが相互に直接取り付けられていることと、スペーサ１６の作用により、整流部材３０の外周部全域において一定に維持されている。このため、整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間に形成された隙間またはトラップ部材１０に穿設された孔部１１に到達した糸状の塗布液は、トラップ部材１０により確実に捕捉（トラップ）される。

このときには、整流部材３０と、この整流部材３０から所定の距離だけ離隔した位置に配置されたトラップ部材１０との作用により、カップ２０内を浮遊する糸状の塗布液とカップ２０内の雰囲気とを分離して、カップ２０内からの排気を好適に実行することが可能となる。このため、カップ２０内を浮遊する糸状の塗布液が排気部２９に到達することを防止する作用を、長期にわたって維持することが可能となる。

基板１００に対する塗布液の塗布動作を一定期間実行した時には、カップ２０等の洗浄動作が実行される。このときには、導入管２６および管路２５を介して、カップ２０における上部部材２１に形成された洗浄液貯留部２３の洗浄液を供給する。この洗浄液は、上部部材２１に形成された孔部２４から吐出され、上部部材２１の下面およびガイド部材２２に供給される。この洗浄液の一部は、カップ２０に滴下することでカップ２０を洗浄した後、カップ２０の下端部より外部に排出される。

また、上部部材２１の下面から滴下した洗浄液は、図２において矢印Ｂで示すように、整流部材３０における錐面３１上に滴下し、錐面３１の表面を流下する。上述したように、略円錐台状の外形を有する整流部材３０とトラップ部材１０とは同心円状に配設され、かつ、トラップ部材１０の外径は整流部材３０の外径より大きく構成されていることから、錐面３１の表面を流下した洗浄液は、図２において矢印Ｂで示すように、トラップ部材１０の端縁付近の上面に滴下する。整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間に形成された隙間、および、トラップ部材１０に穿設された孔部１１に付着した塗布液は、この洗浄液により洗浄、除去される。

このとき、上述したように、整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間に形成された隙間は、スペーサ１６の作用により、整流部材３０の外周部全域において一定に維持されている。このため、トラップ部材１０上に滴下された洗浄液は、整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間に形成された隙間に対して均一に供給される。このため、整流部材３０の下端部とトラップ部材１０の上面との間に形成された隙間、および、トラップ部材１０に穿設された孔部１１に付着した塗布液を、均一に洗浄、除去することが可能となる。塗布液の洗浄、除去に供された洗浄液は、カップ２０の下端部から回収される。

なお、上述した実施形態においては、トラップ部材１０に矩形状の孔部１１を形成しているが、この孔部１１の形状は、矩形状に限らず、円形や多角形状でもよい。また、比較的大きな孔部を形成し、この孔部にメッシュ状の部材を配設するようにしてもよい。要するに、孔部１１により糸状となった塗布液をトラップ可能な形態であればよい。

１０トラップ部材
１１孔部
１５ネジ
１６スペーサ
２０カップ
２１上部部材
２２ガイド部材
２３洗浄液貯留部
２４孔部
２５管路
２６導入管
２８凹部
２９排気部
３０整流部材
３１錐面
４１スピンチャック
４２回転軸
４９塗布液供給ノズル
１００基板

Claims

基板を保持して回転するスピンチャックと、
前記スピンチャックに保持されて回転する基板の表面に塗布液を供給する塗布液供給ノズルと、
前記スピンチャックの外周部に配設されたカップと、
前記カップの下方から排気を行う排気部と、
前記カップ内の気体を整流して前記排気部に案内する整流部材と、
を備えた回転式塗布装置であって、
基板から飛散する塗布液を捕獲するための複数の孔部が形成されたトラップ部材を、前記整流部材に対して、前記整流部材の下方において前記整流部材から所定の距離だけ離隔した位置に配置される状態で、スペーサを介して前記整流部材の下方に固定したことを特徴とする回転式塗布装置。
請求項１に記載の回転式塗布装置において、
前記整流部材は、略円錐台状の外形を有するとともに、前記トラップ部材は円盤状の形状を有し、
前記整流部材と前記トラップ部材とは同心円状に配設され、かつ、前記トラップ部材の外径は前記整流部材の外径より大きく構成されるとともに、
前記略円錐台状の外形を有する整流部材の錐面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構をさらに備える回転式塗布装置。