JPH10312951A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薬液の再付着によって生じる基板の汚染を最
小限とすることができる基板処理装置。 【解決手段】 スピンコータ１０は、基板Ｗを水平に支
持して回転するチャック３と、チャック３の周囲に配置
された飛散防止カップ５と、基板Ｗの表面にレジスト液
を滴下するノズル７とを備える。ここで、飛散防止カッ
プ５を構成するカップ本体５１及び円形整流板５３は、
ともに導電材料であるステンレス鋼で形成されている。
さらに、カップ本体５１及び円形整流板５３は、接続線
５５を介してアースされている。このため、カップ本体
５１等と基板Ｗとの間には、静電場が形成されない。つ
まり、回転塗布の際に基板Ｗから振り切られたレジスト
液がレジストのミスト等をカップ本体５１内滞留させる
ことになるが、カップ本体５１等と基板Ｗとの間に静電
場がほとんど形成されないので、静電気力によって基板
Ｗに再付着するレジスト粒子の数が減少し、デバイス欠
陥の発生を効果的に抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、ガラ
ス基板等を回転させるとともにその表面にレジストや現
像液等を供給し、基板表面の処理を行う基板処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板をチャックで保持しながら回
転させて基板表面にレジスト等の処理液による薬液処理
を行う装置として、実公平６−２８２２３号公報に開示
のものがある。

【０００３】この装置では、回転する基板の周囲にカッ
プを配置して基板の回転中に飛散する薬液を受けてカッ
プ下部から排出する。さらに、カップ上部より清浄空気
をカップ内に送り込むとともにカップ下部から排気を行
うことによりカップ内に気流を形成し、飛散して微粒子
状になった薬液が基板に再付着する弊害を防ごうとして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置で
は、カップ内に発生する気流により飛散して微粒子状に
なった薬液が基板に再付着してデバイス欠陥を発生させ
る場合があるという問題があった。

【０００５】図１は、従来装置のカップ内で基板Ｗの回
転中に発生する気流の状態を説明する図である。図示の
ように、基板Ｗの上方から降下してきた気流Ａは、基板
Ｗの表面に沿って旋回しながら移動し、カップ本体５１
０と円形整流板５３０との間を通ってカップ本体５１０
の下部であって円形整流板５３０の下方に設けられた排
気口５１０ｄに流れ込む。この際、基板Ｗの端部から下
方に流れる気体の一部Ｂは、カップ本体５１０の内面近
傍に周旋回しながら滞留する。また、別の一部Ｃは、基
板Ｗの裏面と円形整流板５３０との間にも周旋回しなが
ら滞留する。基板Ｗに供給された薬液は余剰分が基板Ｗ
の回転に伴って基板Ｗから振り切られカップ本体５１０
の内壁に衝突、飛散によりミストとなり、或いは内壁に
付着後の乾燥によって粉塵の微粒子となり、前述の気流
Ｂ，Ｃによりカップ本体５１０内に滞留することとな
る。そして、これらの滞留物質は、基板処理中の気流変
化や環境変化によって基板に再付着し、デバイス欠陥を
引き起こす原因となっていた。

【０００６】そこで、この発明は、ミストや微粒子の再
付着によって生じる基板の汚染を最小限とすることがで
きる基板処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の基板処理装置は、基板を水平に維持した
状態で回転させる回転保持手段と、前記回転保持手段に
保持された前記基板の周囲を囲い、その上部が開口する
飛散防止カップと、前記回転保持手段に保持された基板
の表面に処理液を供給する処理液供給手段とを備え、前
記基板を回転させて基板を処理する基板処理装置であっ
て、前記飛散防止カップを導電体で構成し、さらに当該
飛散防止カップを接地線と電気的に接続したことを特徴
とする。

【０００８】請求項２の基板処理装置は、前記飛散防止
カップは、金属製であることを特徴とする。

【０００９】請求項３の基板処理装置は、前記飛散防止
カップは、金属材料上に耐薬品樹脂をコーティングした
ものから形成されたものであることを特徴とする。

【００１０】請求項４の基板処理装置は、基板を水平に
維持した状態で回転させる回転保持手段と、前記回転保
持手段に保持された前記基板の周囲を囲い、その上部が
開口する飛散防止カップと、前記回転保持手段に保持さ
れた基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段とを
備え、前記基板を回転させて基板を処理する基板処理装
置であって、前記飛散防止カップを不導体で構成し、少
なくともカップ内面を導電性を有する物質でコーティン
グし、そのコーティング面を接地線と電気的に接続した
ことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図２は、本発明に係る基板処理装
置の一実施形態であるスピンコータの側面構造を示す部
分断面図である。

【００１２】図示のように、スピンコータ１０は、基板
Ｗを水平に支持して基板Ｗとともに回転する回転保持手
段であるチャック３と、このチャック３の周囲に配置さ
れた飛散防止カップ５と、チャック３に保持された基板
Ｗの表面にレジスト液を滴下する処理液供給手段である
ノズル７とを備える。

【００１３】チャック３は、基板Ｗとの接触部が樹脂材
で形成されており、下部に設けたシャフト３１を介して
図示を省略するモータに接続されており、所望の回転数
で基板Ｗとともに鉛直軸の回りに回転するようになって
いる。

【００１４】飛散防止カップ５は、チャック３に支持さ
れて回転する基板Ｗからその水平方向に振り切られたレ
ジスト液を受けるカップ本体５１と、基板Ｗ直下に配置
されて基板Ｗの周囲の気流を整える円形整流板５３とを
有する。

【００１５】カップ本体５１の上部には、カップ本体５
１内部に清浄空気のダウンフローＤＦを送り込むための
開口５１ａが形成されている。カップ本体５１の底面に
は環状溝５１ｂが形成されている。この環状溝５１ｂの
一部には、廃液口５１ｃが形成されており、カップ本体
５１の内壁に飛着して流下したレジスト液を回収するこ
とができるようになっている。また、この環状溝５１ｂ
の内側であって、円形整流板５３の下方には、排気口５
１ｄが形成されており、上部の開口５１ａから供給され
たダウンフローＤＦは、基板Ｗ表面に沿って流れた後、
カップ本体５１と円形整流板５３との間を通過して、円
形整流板５３下方に回り込み、排気口５１ｄに吸引され
る。

【００１６】ここで、カップ本体５１及び円形整流板５
３は、ともに耐食性を有する導電材料であるステンレス
鋼で形成されている。さらに、カップ本体５１及び円形
整流板５３は、適当な接続線５５を介してアースされて
いる。このため、カップ本体５１及び円形整流板５３と
基板Ｗとの間には、静電場がほとんど形成されない。つ
まり、スピン塗布の際に基板Ｗの回転によって基板Ｗか
ら振り切られたレジスト液がカップ本体５１内壁に衝突
してレジストのミスト等を滞留させることになるが、カ
ップ本体５１または円形整流板５３と基板Ｗとの間に静
電場がほとんど形成されていないので、静電気力によっ
て基板Ｗに再付着するパーティクル数は、粒子サイズ
０．３μｍ以下で数個のレベルになり、デバイス欠陥の
発生を効果的に抑制することができる。

【００１７】図３は、カップ本体５１の電位と基板Ｗ表
面の電位との関係を示す図である。カップ本体５１及び
円形整流板５３をアースしない場合、例えばカップ本体
５１が−４０００Ｖに帯電している場合、基板Ｗ表面の
電位は、レジスト塗布前で約−２０００Ｖ、レジスト塗
布後で約−３２００Ｖになっている。一方、カップ本体
５１及び円形整流板５３をアースした場合、基板Ｗ表面
の電位は、レジスト塗布前後とも、数十ボルト程度と極
めて低い。

【００１８】帯電した微粒子は、静電気力Ｆ＝ｑＥによ
り基板Ｗに吸引されるので、微粒子の電荷量が同じであ
れば、電位差が大きいほど電界強度Ｅが大きくなって、
周辺空間に存在する微粒子が基板Ｗに引き寄せられる範
囲が拡大し、電位差が小さいほど電界強度Ｅが小さくな
って、基板Ｗに引き寄せられる範囲が縮少する。ここ
で、カップ本体５１内壁等の近傍に滞留する微粒子、つ
まり１μｍに満たない微粒子が基板Ｗに付着するメカニ
ズムは、この微粒子と基板Ｗ表面との間の静電気力が支
配的であることを考慮すると、カップ本体５１及び円形
整流板５３をアースして基板Ｗ周囲の電界を弱めること
で、基板Ｗに付着する微粒子の総量を効果的に減少させ
ることができるものと考えられる。

【００１９】一方、従来のようなポリプリピレン製の飛
散防止カップを用いてレジストの回転塗布を行った場
合、カップ自体が不導体であるため帯電しやすく、ま
た、１度帯電すると容易に減衰しない。従って、処理中
のカップ内基板周辺は電界が存在しているので、飛散防
止カップの排気が少ないと、基板Ｗに再付着するパーテ
ィクル数はサイズ０．３μｍ以下で１０個以上或いは数
十個のレベルになる。

【００２０】以下、具体的実施例について説明する。以
下の表１は、カップ本体５１及び円形整流板５３に適当
な電位を与えた状態で、基板Ｗ上に実際にレジストを塗
布処理し、この基板Ｗ上に結果的に付着しているパーテ
ィクル数を測定した結果を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】上記表１において、カップ電位とは、カッ
プ本体５１及び円形整流板５３の電位を意味し、ダイナ
ミック塗布とは、基板Ｗの回転中にレジスト液を滴下す
ることによってレジスト塗布処理を行うことを意味し、
スタティック塗布とは、静止した基板Ｗ上にレジスト液
を滴下し、その完了後にこの基板Ｗを回転させてレジス
ト塗布処理を行うことを意味する。なお、この際、カッ
プ本体５１の排気口５１ｄからは、１００litter／min
の排気を行った。

【００２３】図４は、上記表１をグラフ化したものであ
る。このグラフからも明らかなように、カップ本体５１
及び円形整流板５３をアースしてカップ電位をゼロとし
た場合には、帯電した場合に比較してパーティクル数が
１桁程度減少することがわかる。

【００２４】以上実施形態に即してこの発明を説明した
が、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、上記実施形態では、基板処理装置がスピン
コータ１０である場合を説明したが、本発明の基板処理
装置はスピンコータに限られるものではなく、スピンス
クラバ、スピンデベロッパ等基板を回転させつつ各種処
理液を供給して処理する装置において処理液の微粒子の
再付着を防止し、処理の不均一を防止することができ
る。

【００２５】また、飛散防止カップ５は、これを金属製
とする必要はなく、表面に金属メッキしたプラスティッ
ク成形品とし、金属メッキ部分を接地線５５に接続する
こともできる。さらに、飛散防止カップ５は、これを金
属材料上の必要部分に耐薬品樹脂（例えばテフロン）を
コーティングしたものから形成することもできる。これ
により、飛散防止カップ５と基板Ｗとの間に形成される
静電場の発生をある程度抑制することができるのみなら
ず、レジスト液その他の薬液の付着によって飛散防止カ
ップ５が腐食し装置内が汚染されることを防止できる。

【００２６】また、飛散防止カップ５は、導電性材料、
または導電性材料を母材またはコーティング材としたも
ので構成する必要はなく、飛散防止カップ５のうちカッ
プ本体５１のみを導電性材料等とする構成も可能であ
る。さらに、カップ本体５１全体に導電性を持たせる必
要はなく、カップ本体５１のうち、基板Ｗの上方及び側
方、すなわち所定半径以上の部分１５１のみに導電性を
持たせることも可能である。

【００２７】また、飛散防止カップ５の接地は、常時で
ある必要はない。例えば、基板Ｗ上にレジスト液を滴下
するまで飛散防止カップ５を接地し、その後はフロート
電位とすることもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の装置によれば、飛散防止カップと基板との間には、
静電場がほとんど形成されない。よって、基板の回転に
よって飛散し、カップ本体内壁に衝突した処理液によっ
て生じた滞留物質が静電気力によって基板に再付着する
ことを抑制し、デバイス欠陥の発生を抑制することがで
きる。

【００２９】請求項２の基板処理装置によれば、飛散防
止カップ全体の帯電を簡易に防止して、飛散防止カップ
と基板との間に形成される静電場を効果的に消滅させる
ことができる。

【００３０】請求項３の基板処理装置によれば、処理液
の付着によって飛散防止カップが腐食し装置内が汚染さ
れることを防止しつつ、飛散防止カップと基板との間に
形成される静電場の発生を抑制することができる。

【００３１】請求項４の基板処理装置によれば、飛散防
止カップと基板との間には、静電場がほとんど形成され
ない。よって基板の回転によって飛散し、カップ本体内
壁に衝突した処理液によって生じた滞留物質が静電気力
によって基板に再付着することを抑制し、デバイス欠陥
の発生を抑制出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板処理装置であるスピンコータの飛散防止カ
ップ内の気流の状態を説明する図である。

【図２】実施形態のスピンコータの構造を説明する部分
断面図である。

【図３】飛散防止カップの電位とウェハ表面の電位との
関係を説明する図である。

【図４】飛散防止カップの電位とウェハ表面に付着した
パーティクル数との関係を説明する図である。

【符号の説明】

３ チャック ５ 飛散防止カップ ７ ノズル １０ スピンコータ ３１ シャフト ５１ カップ本体 ５１ａ 開口 ５１ｃ 廃液口 ５１ｄ 排気口 ５３ 円形整流板 ５５ 接続線 Ｗ 基板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６９Ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平に維持した状態で回転させる
   回転保持手段と、 前記回転保持手段に保持された前記基板の周囲を囲い、
   その上部が開口する飛散防止カップと、 前記回転保持手段に保持された基板の表面に処理液を供
   給する処理液供給手段とを備え、 前記基板を回転させて基板を処理する基板処理装置であ
   って、 前記飛散防止カップを導電体で構成し、さらに当該飛散
   防止カップを接地線と電気的に接続したことを特徴とす
   る基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記飛散防止カップは、金属製であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記飛散防止カップは、金属材料上に耐
   薬品樹脂をコーティングしたものから形成されたもので
   あることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
4. 【請求項４】 基板を水平に維持した状態で回転させる
   回転保持手段と、 前記回転保持手段に保持された前記基板の周囲を囲い、
   その上部が開口する飛散防止カップと、 前記回転保持手段に保持された基板の表面に処理液を供
   給する処理液供給手段とを備え、 前記基板を回転させて基板を処理する基板処理装置であ
   って、 前記飛散防止カップを不導体で構成し、少なくともカッ
   プ内面を導電性を有する物質でコーティングし、そのコ
   ーティング面を接地線と電気的に接続したことを特徴と
   する基板処理装置。