JPH0963941A - 基板回転式処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カップ内でのドレンの乾燥を防いでカップの
内周壁面や内底面上にドレンの固形状物ないしは半流動
状物が堆積するのを抑え、また、排気中に含まれるミス
トや有機溶剤蒸気の量を少なくすることができる装置を
提供する。 【解決手段】 カップ２０の内部に、カップと同心の円
周方向にカップ内底面から環状隔壁３０を立設し、その
環状隔壁より外側に排液口３６を形設し、環状隔壁より
内側に整流板１６、通気路２４及び排気口２６を配置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スピンコータや
スピンデベロッパなどのように、基板を水平姿勢に保持
して鉛直軸回りに回転させながら塗布液、現像液等の処
理液を基板表面へ供給して処理を行なう基板回転式処理
装置に関し、特に、基板上から周囲へ飛散する処理液を
回収するためのカップの構造に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置等として使用される基板
回転式処理装置、例えばスピンコータ（回転式塗布装
置）では、基板の表面へ供給され基板の回転に伴って基
板上から周囲へ飛散する塗布液を回収するためのカップ
を設け、このカップの内部を排気するとともに、カップ
の内底部に溜まるドレンをドレン配管へ排出するように
している。カップの排気系及び排液系としては、例え
ば、特開平４−２７７６１３号公報に開示されているよ
うに、カップの側壁に排気孔を形成するとともにカップ
底壁の基板下方位置に排液孔を形成するようにしたり、
特開平５−１０２０２８号公報に開示されているよう
に、カップの上方に排気孔を設けるとともにカップ底壁
の基板下方位置に排液孔を形成するようにしたりするな
ど、種々の構成のものがあるが、図２に示したスピンコ
ータは、カップからの排気を基板の下方位置のカップ中
心部付近で行なうとともに、カップの周縁部の底部から
ドレンを排出するようにしたものである。

【０００３】図２に要部の概略構成を縦断面で示したス
ピンコータは、基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチャ
ック１０を有し、スピンチャック１０に保持された基板
Ｗは、スピンチャック１０を支持する回転支軸１２に連
結されたスピンモータ１４によって鉛直軸回りに回転さ
せられる。基板Ｗの周囲には、上面に開口５２を有し、
スピンチャック１０に保持された基板Ｗの側方及び下方
を取り囲むような容器状に形成されたカップ５０が配設
されている。カップ５０の内部には、スピンチャック１
０に保持された基板Ｗの下方に円錐台状の整流板１６が
固設されており、整流板１６の下面とカップ５０の内底
面との間に通気路５４が形成され、整流板１６の下方位
置に、通気路５４に連通する排気口５６が設けられてい
る。排気口５６は、排気路５８を経て図示しない排気ポ
ンプに流路接続されている。また、カップ５０には、そ
の周縁部の内底部に排液口６０が形設されており、排液
口６０にドレン配管６２が連通接続されている。尚、カ
ップ５０の内底面は、水平面に対して僅かに傾斜してお
り、排液口６０の位置が最も低くなっている。また、ス
ピンチャック１０に保持された基板Ｗの上方には、基板
Ｗの表面へフォトレジスト液等の塗布液を供給する給液
ノズル１８が配設されている。

【０００４】図２に示したような従来のスピンコータで
は、カップ５０の上方から供給されるクリーンエアー
は、カップ５０の上面開口５２を通って流下しカップ５
０内へ流入する。カップ５０内へ流入したエアーは、基
板Ｗの回転動作に伴って旋回しながら整流板１６の上面
に沿って下向きにかつ外周方向へ流れ、排気ポンプの排
気圧により、整流板１６の下面側へ回り込んで通気路５
４へ流入し、通気路５４を通って排気口５６から排気路
５８内へ流入し、排気路５８を通ってカップ５０外へ排
出される。

【０００５】一方、給液ノズル１８によって基板Ｗの表
面へ供給され基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板上
から周囲へ飛散した塗布液は、その大部分がカップ５０
の内周壁面に衝突し重力によって壁面を伝わりながらカ
ップ５０の内底部へ流れてドレンとなる。また、基板上
から飛散した塗布液の一部は、上記したようにカップ５
０の内部を流れるエアーと一緒に、或いは細かなミスト
となってエアーと一緒に、通気路５４を通って排気口５
６から排気路５８内へ流入する。また、エアーと共にカ
ップ５０内を下降する塗布液の一部は、エアーから分離
されてドレンとなり、カップ５０の内底部に溜まる。カ
ップ５０の内底部に溜まったドレンは、カップ５０の内
底面の傾斜に従って排液口６０の方へ流動し、排液口６
０を通ってドレン配管６２内へ流入し、ドレン配管６２
を通ってカップ５０外へ排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図２に示し
た従来のスピンコータでは、基板Ｗ上から飛散してカッ
プ５０の内周壁面に衝突したドレンが壁面を伝って流下
する間に、また、カップ５０の内底部に溜まったドレン
がカップ５０の内底面の傾斜に従って排液口６０の方へ
流動する間に、強い排気流によってドレンが乾燥させら
れる。この結果、ドレンは、粘度が高くなって流れにく
くなり、塗布処理を繰り返し行なっているうちに、カッ
プ５０の内周壁面や内底面上にドレンの固形状物ないし
は半流動状物が堆積してくる。従って、何枚かの基板の
塗布処理を行なうごとに、溶剤を使用してカップ５０内
を洗浄する必要があり、作業者にとって面倒である。ま
た、ドレンの汚れは落ちにくく、溶剤が多量に必要とな
る。

【０００７】また、エアーに含まれてカップ５０内を流
動する塗布液或いはそのミストは、エアーから分離され
にくく、通気路５４を通って排気口５６から排気路５８
内へ混入し易い。このため、排気中に含まれた塗布液や
そのミストが排気管路の屈曲部や狭隘部などの内壁面に
付着し堆積して、排気詰り等の排気異常を引き起こす、
といった問題点がある。また、排気中に含まれた塗布液
やそのミストが蒸発して有機溶剤の蒸気が多量に含まれ
た状態で排気されると、環境上の問題を生じることにな
り、一方、大気放出前に排気をスクラバー処理する場合
には、スクラバーの負担が大きくなる、といった問題点
がある。

【０００８】現像処理の場合には、現像液はフォトレジ
スト液等の塗布液に比べて粘度が低く乾燥しにくいの
で、上記したような問題点はそれほど顕著ではないが、
従来のスピンデベロッパにおいても、程度の差はあるが
同様の問題点がある。また、排気中に現像液やリンス液
が多量に混入することになるので、排気経路の下流に規
模の大きな気液分離装置が必要になってくる、といった
問題点がある。

【０００９】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、カップ内でのドレンの乾燥を防い
で、カップの内周壁面や内底面上にドレンの固形状物な
いしは半流動状物が堆積するのを最小限に抑え、もっ
て、カップ内の洗浄に要する作業者の負担と溶剤使用量
を軽減することができ、また、カップ内から排出される
エアー中に含まれる処理液或いはそのミストや有機溶剤
蒸気の量を少なくし、排気中に処理液が多量に混在する
ことによって生じる排気詰り等の排気異常や排気処理の
困難性などの問題点を解消ないしは低減することができ
る基板回転式処理装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
基板保持・回転手段に保持された基板の側方及び下方を
取り囲むように配設され上面が開口した容器状をなすカ
ップの内部に、カップと同心の円周方向にカップ内底面
から環状隔壁を立設し、その環状隔壁より外側に、カッ
プの内底部に溜まるドレンを排出するためのドレン配管
との接続口を配置するとともに、環状隔壁が、カップ内
部の基板の下方に配設されカップの上面開口を通して流
下しカップ内へ流入した空気を外周方向へ導くための整
流板の外周縁より外側に位置するようにして、環状隔壁
より内側に、前記整流板とカップ内底面との間に形成さ
れ整流板によって外周方向へ導かれた空気をカップ中心
部の方へ流すための通気路が配置されたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明の基板回転式処理装置において、上記環状隔壁の上端
位置を、基板保持・回転手段に保持された基板の高さ位
置付近としたことを特徴とする。

【００１２】請求項１に係る発明の基板回転式処理装置
では、基板保持・回転手段に保持され鉛直軸回りに回転
する基板上からその回転に伴う遠心力によって周囲へ飛
散した処理液は、その大部分がカップの内周壁面に衝突
し重力によって壁面を伝わりながらカップの内底部へ流
れてドレンとなり、そのドレンは、環状隔壁より外側の
カップ内底部に溜まる。一方、カップの上方から供給さ
れカップの上面開口を通って流下しカップ内へ流入した
空気（クリーンエアー）は、基板の回転動作に伴って旋
回しながら整流板の上面に沿って下向きにかつ外周方向
へ流れ、排気手段の排気圧により引かれて、整流板の下
面側の通気路を通りカップ内から排出される。この場
合、整流板の外周縁より外側の位置にカップ内底面から
環状隔壁が起立しているので、整流板に沿って下向きに
流れた空気は、環状隔壁の上端より下方でかつ環状隔壁
より外側の空間には殆んど流入することなく、通気路の
方へ流れる。従って、カップの内周壁面を伝わりながら
カップの内底部へ流下するドレンや、カップ内底部の、
環状隔壁より外側に溜まりカップ内底面の傾斜に従って
ドレン配管との接続口の方へ流動するドレンは、排気流
の影響を余り受けることがないので、乾燥して粘度が高
くなる、といったことが起こらない。特に、カップ内底
面を流れるドレンに対する排気流の影響が少なくなる。
このため、ドレンは、流動性を失うことなくドレン配管
との接続口の方へ流れて、カップ内底部からドレン配管
を通って排出され、カップの内周壁面や内底面上にドレ
ンの固形状物ないしは半流動状物が堆積するのが最小限
に抑えられる。

【００１３】また、基板上から周囲へ飛散した処理液の
大部分は、カップの内周壁面に衝突し、基板上から処理
液が飛散する際やカップ内周壁面に処理液が衝突した際
に生じる浮遊処理液やそのミストも、カップ内の外周方
向に飛散する。一方、カップ内の空気は、環状隔壁によ
りカップ内の外周方向には流れにくいので、排気流に混
入して一緒に通気路の方へ流れる処理液やそのミストの
量は少なくなる。従って、排気中に含まれる処理液或い
はそのミストや有機溶剤蒸気の量が少なくなる。

【００１４】請求項２に係る発明の処理装置では、上記
した作用がより確実に奏されることになる。特に、基板
上から周囲へ飛散する処理液は、水平方向に対し僅かな
広がり角度をもって基板上から放出されるので、環状隔
壁の上端をかすめるようにして大部分の処理液が環状隔
壁より外側の空間へ飛散する。一方、カップの上面開口
を通って流下し基板付近に供給された空気は、基板の高
さ位置付近にある環状隔壁上端を越えて環状隔壁より外
側の空間へ流入することが殆んどない。従って、基板上
から飛散した処理液と空気の流れとの分離が効率的に行
なわれることとなり、排気中に含まれるドレン或いはそ
のミストや有機溶剤蒸気の量が一層少なくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の最良の実施形態
について図１を参照しながら説明する。

【００１６】図１は、この発明の実施の形態の１例を示
し、スピンコータの要部の概略構成を示す縦断面図であ
る。このスピンコータにおいて、カップ２０の構造以外
の基本的構成は、図２に示した従来のスピンコータと同
様であり、図２で使用した符号と同一符号を付した部材
についての説明を省略する。

【００１７】カップ２０は、上面に開口２２を有し、ス
ピンチャック１０に保持された基板Ｗの側方及び下方を
取り囲むような容器状に形成されており、その内底面と
整流板１６の下面との間に通気路２４が形成され、整流
板１６の下方位置に、通気路２４に連通する排気口２６
が設けられている。排気口２６は、排気路２８を経て図
示しない排気ポンプに流路接続されている。そして、こ
のスピンナーでは、カップ２０の内部に、カップ２０と
同心の円周方向にカップ２０内底面から環状隔壁３０が
立設されている。

【００１８】環状隔壁３０は、整流板１６の外周縁より
外側の位置に設けられていて、カップ２０の内部を外側
カップ部３２と内側カップ部３４とに区画している。外
側カップ部３２には、その内底部に排液口３６が形設さ
れており、排液口３６にドレン配管３８が連通接続され
ている。また、内側カップ部３４には、排液口３６と同
じ側に排液通路４０が形設されており、排液通路４０
は、排液口４２を通してドレン配管３８に連通してい
る。カップ２０の内底面は、全体が水平面に対して僅か
に傾斜しており、排液口３６及び排液通路４０が形設さ
れている位置が最も低くなっている。

【００１９】環状隔壁３０の上端部は、内側かつ上向き
に傾斜しており、その上端位置が、スピンチャック１０
に保持された基板Ｗの高さ位置付近とされている。例え
ば、環状隔壁３０の上端は、基板Ｗの周縁より約４０ｍ
ｍ離れ基板Ｗの高さより約３ｍｍ低い位置とされる。ま
た、環状隔壁３０には、その下端部の円周方向に排気小
孔４４が穿設されている。この排気小孔４４は、排気ポ
ンプの排気圧により引かれて、外側カップ３２に入った
塗布液のミストが外側カップ３２内を上向きに逆流した
り、外側カップ３２内を有機溶剤蒸気が上昇したりする
のを防ぐためのものであり、それらを防ぐことができる
程度の僅かな排気を行なえればよい。尚、環状隔壁の高
さは、図示例のように高くする必要は必ずしも無く、外
側カップ部の内底部付近への排気流の回り込みを防ぐこ
とができる程度の高さであれば十分である。また、環状
隔壁３０に排気小孔４４を穿設する必要も必ずしも無
い。

【００２０】図１に示したスピンコータでは、基板Ｗの
回転に伴って遠心力により基板Ｗの表面上から周囲へ放
出される塗布液や基板Ｗの裏面から周囲へ放出されるリ
ンス液は、直径８インチの基板Ｗが１，０００〜４，０
００ｒｐｍの速度で回転する場合、水平方向に対し約１
０°の広がり角度をもって飛散する。従って、基板Ｗ上
から周囲へ飛散した塗布液等は、環状隔壁３０の上端を
かすめるようにして、その大部分が外側カップ部３２内
へ流入し、カップ２０の内周壁面に衝突し、重力によっ
て壁面を伝わりながら外側カップ部３２の内底部へ流れ
る。

【００２１】一方、カップ２０の上方からは、例えば風
速約０．４ｍ／ｓｅｃのクリーンエアーが供給されてお
り、そのエアーは、カップ２０の上面開口２２を通って
流下し、カップ２０内へ流入する。カップ２０の内側カ
ップ部３４内は、基板Ｗの周囲のミストを含んだ空気を
排除するために、排気ポンプにより排気路２８を通して
例えば排気圧−１０〜−２０ｍｍＨ₂Ｏで引かれてお
り、例えば平均風速１〜２ｍ／ｓｅｃの強い下降気流が
形成されている。このため、カップ２０の上面開口２２
を通ってカップ２０内へ流入したエアーは、基板Ｗの回
転動作に伴って旋回しながら整流板１６の上面に沿って
流下し、整流板１６の下面側の通気路２４を通って排気
口２６から排出される。この排気中には、下降気流に乗
り易い比較的小さなミストしか混入しておらず、かつ、
大部分の塗布液や比較的大きなミストは外側カップ部３
２の方へ流入しているので排気中のミスト総量は少な
い。このため、内側カップ部３４の内底部にはドレンが
殆んど溜まらず、従って、内側カップ部３４の内底面上
にドレンの固形状物ないしは半流動状物が堆積すること
がない。また、排気中のミストや有機溶剤蒸気の量が少
ないので、ミストが排気管路の屈曲部や狭隘部などの内
壁面に付着する量も少なく、排気詰り等の排気異常が発
生することが殆んど無くなるとともに、排気処理に要す
る負担が軽減される。尚、内側カップ３４の内底部に僅
かながら溜まったドレンは、内底面上を傾斜に従って排
液通路４０の方へ流れ、排液通路４０に流入して、排液
口４２を通りドレン配管３８内へ排出される。

【００２２】カップ２０の上面開口２２を通ってカップ
２０内へ流入したエアーは、上記したように内側カップ
部３４内を通って排気されるので、外側カップ部３２の
方へは流れない。従って、外側カップ部３２内へ流入し
て壁面を伝って流下するドレンや、外側カップ部３２の
内底部に溜まりその内底面を傾斜に従って排液口３６の
方へ流動するドレンは、強い排気流に曝されることがな
いので、乾燥して粘度が高くなる、といったことが起こ
らない。このため、ドレンは、流動性を失うことなく排
液口３６の方へ流れ、排液口３６からドレン配管３８内
へ排出され、外側カップ部３２の内壁面や内底面上に
も、ドレンの固形状物ないしは半流動状物が堆積するこ
とがない。

【００２３】

【発明の効果】請求項１に係る発明の基板回転式処理装
置を使用すると、カップ内でのドレンの乾燥が防止され
てカップの内周壁面や内底面上へのドレンの固形状物な
いしは半流動状物の堆積が最小限に抑えられるので、従
来カップ内の洗浄に要していた作業者の負担と溶剤使用
量を軽減することができる。また、カップ内からの排気
中に含まれる処理液或いはそのミストや有機溶剤蒸気の
量が少なくなるので、処理液やミストが排気管路の屈曲
部や狭隘部などの内壁面に付着し堆積して起こる排気詰
り等の排気異常が殆んど発生しなくなり、また、排気の
スクラバー処理に要する負担が低減され、排気経路の下
流に気液分離装置を設ける場合でも小規模な装置で済む
ことになる。

【００２４】請求項２に係る発明の処理装置では、基板
上から飛散した処理液と空気の流れとの分離が効率的に
行なわれるので、上記効果がより顕著に奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の１例を示し、スピンコ
ータの要部の概略構成を示す縦断面図である。

【図２】従来のスピンコータの要部の概略構成の１例を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ スピンチャック １２ 回転支軸 １４ スピンモータ １６ 整流板 ２０ カップ ２２ カップの上面開口 ２４ 通気路 ２６ 排気口 ２８ 排気路 ３０ 環状隔壁 ３２ 外側カップ部 ３４ 内側カップ部 ３６ 排液口 ３８ ドレン配管 ４０ 排液通路 ４２ 排液口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平姿勢に保持して鉛直軸回りに
   回転させる基板保持・回転手段と、 上面が開口した容器状をなし、前記基板保持・回転手段
   に保持された基板の側方及び下方を取り囲むように配設
   され、基板上から周囲へ飛散する処理液を回収するため
   のカップと、 このカップの内部の、前記基板保持・回転手段に保持さ
   れた基板の下方に配設され、カップの上面開口を通して
   流下しカップ内へ流入した空気を、外周方向へ導いてか
   らカップ内底面との間に形成される通気路を通ってカッ
   プ中心部の方へ導くための整流板と、 前記通気路を通して前記カップの内部を排気する排気手
   段と、 前記カップの周縁部の内底部に流路接続され、カップの
   内定部に溜まるドレンを排出するためのドレン配管とを
   備えた基板回転式処理装置において、 前記カップの内部の、前記整流板の外周縁より外側の位
   置に、カップと同心の円周方向にカップ内底面から環状
   隔壁を立設し、その環状隔壁より外側に前記ドレン配管
   との接続口を配置するとともに、環状隔壁より内側に前
   記通気路が配置されたことを特徴とする基板回転式処理
   装置。
2. 【請求項２】 環状隔壁の上端位置が、基板保持・回転
   手段に保持された基板の高さ位置付近とされた請求項１
   記載の基板回転式処理装置。