JPH10323606A

JPH10323606A - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH10323606A
Application number: JP13721897A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsuka; 毅松家; Masakazu Sanada; 雅和真田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の温度変動を補正することにより基板に
均一な処理を行うことが可能な基板処理装置を提供する
ことである。【解決手段】回転保持部１は円板状部材６および環状
の吸引保持部７からなる。回転保持部１はモータ３の回
転軸２の先端に取り付けられ、水平姿勢で回転駆動され
る。円板状部材６の下方に温調用ノズル１６が半径方向
に移動可能に配設されている。温調用ノズル１６には温
調用流体供給源１８から温調器１９を介して温調用流体
が供給される。温調ノズル１６から円板状部材６の裏面
に温調用流体が吐出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を回転させな
がら基板に所定の処理を行う基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基
板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用ガラス基
板等の基板に種々の処理を行うために基板処理装置が用
いられている。特に、基板を回転させながら基板の表面
にフォトレジスト液、現像液等の処理液を供給するため
に回転式塗布装置、回転式現像装置等の回転式基板処理
装置が用いられている。

【０００３】このような回転式基板処理装置において、
基板を水平に保持しながら回転させるために回転保持部
が用いられる。回転保持部は、モータの回転軸の先端に
取り付けられ、基板を水平に保持した状態でモータによ
り回転駆動される。

【０００４】この回転保持部としては、一般に、吸引式
スピンチャックまたはメカ式スピンチャックが用いられ
ている。吸引式スピンチャックは、基板の裏面を真空吸
着により吸着保持しつつ基板にモータの回転力を伝達す
るものである。一方、メカ式スピンチャックは、基板の
裏面を支持するとともに基板の外周端縁を保持しつつ基
板にモータに回転力を伝達するものである。

【０００５】回転処理時には、回転保持部に保持された
基板上に処理液が滴下され、基板の回転により処理液が
基板の全面に塗り広げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の回転式基板処理
装置で回転保持部を回転駆動するモータは、回転時に発
熱する。モータの熱は、回転軸を通して回転保持部に伝
達され、時間の経過とともに回転保持部の温度が上昇す
る。このような回転保持部の温度変動は基板に伝達され
る。また、回転保持部の上面からの放熱により基板の温
度が変動する。

【０００７】フォトレジスト液、現像液等の処理液は温
度に対して敏感であるため、基板の温度が変動すると、
処理むらが発生する。回転式塗布装置では、基板の微妙
な温度変化により基板上に形成されるレジスト膜の膜厚
が変動する。特に、回転保持部と接触する基板の部分に
おいてレジスト膜の部分的な膜厚変動が発生する。

【０００８】また、基板の回転数を高くした場合には、
基板上のレジスト膜の外周部にいわゆる風車模様が形成
されたり、レジスト膜が部分的に厚くなる現象が発生す
る。近年の基板の大径化に伴い、低速回転時にも、基板
上のレジスト膜に上記の風車模様や部分的に厚い部分が
発生しやすくなっている。このような膜厚変動を補正す
るためには、基板に部分的に０．１〜０．５℃程度の微
小な温度変化を与えることが必要となる。

【０００９】一方、回転式現像装置では、現像されるパ
ターンの線幅が基板の温度に依存するため、基板の温度
変動によりパターンの線幅がばらつくという問題が生じ
る。

【００１０】基板の温度を調整するために、塗布処理前
に冷却プレートで基板の温度を調整する方法（特開平５
−３６５９７号公報）や、塗布処理時に基板の裏側から
温度調整されたリング状の治具を近づける方法（特開平
６−２２４１１３号公報）が提案されている。

【００１１】しかしながら、いずれの方法でも基板処理
装置の構造が複雑となり、かつ膜厚変動の補正に適する
０．１〜０．５℃程度の微小な温度変化を基板に与える
ことは困難である。

【００１２】本発明の目的は、基板の温度変動を補正す
ることにより基板に均一な処理を行うことが可能な基板
処理装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る基板処理装置は、基板を回転させながら基板
に所定の処理を行う基板処理装置であって、水平姿勢で
回転駆動される円板状部材と、円板状部材上に設けら
れ、基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、円板状
部材の裏面に温度調整用流体を吐出する吐出手段とを備
えたものである。

【００１４】本発明に係る基板処理装置においては、円
板状部材の裏面に温度調整用流体を吐出することによ
り、円板状部材の温度を全体的にまたは部分的に調整す
ることが可能となる。それにより、円板状部材上の基板
保持手段に保持された基板の温度を調整するとともに、
円板状部材および基板の温度を雰囲気温度に適合させる
ことが可能となる。その結果、基板の温度変動による処
理むらの発生を防止し、基板に均一な処理を行うことが
可能となる。

【００１５】また、円板状部材を介して基板に微小な温
度変化を与えることができるので、円板状部材の温度を
部分的に調整することにより基板上の部分的な処理むら
を防止することが可能となる。

【００１６】第２の発明に係る基板処理装置は、第１の
発明に係る基板処理装置の構成において、吐出手段が、
円板状部材の下方に移動可能に設けられ、温度調整用流
体を吐出する吐出ノズルを含むものである。

【００１７】この場合、吐出ノズルを移動させることに
より、円板状部材の全体または所定の部分を所定の温度
に調整することができる。

【００１８】第３の発明に係る基板処理装置は、第１の
発明に係る基板処理装置の構成において、吐出手段が、
円板状部材の下方に配置され、温度調整用流体をそれぞ
れ吐出する複数の吐出ノズルを含むものである。

【００１９】この場合、各吐出ノズルにより円板状部材
の各部分をそれぞれ同一または異なる所定の温度に調整
することができる。

【００２０】第４の発明に係る基板処理装置は、第１の
発明に係る基板処理装置の構成において、吐出手段が、
円板状部材の下方に吐出角度を変更可能に設けられ、温
度調整用流体を吐出する吐出ノズルを含むものである。

【００２１】この場合、吐出ノズルの吐出角度を変更す
ることにより、円板状部材の任意の部分を所定の温度に
調整することができる。

【００２２】第５の発明に係る基板処理装置は、第１〜
第４のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成におい
て、吐出手段から吐出される温度調整用流体の温度を制
御する温度制御手段をさらに備えたものである。

【００２３】この場合、温度調整用流体の温度を制御す
ることにより円板状部材の温度を任意に調整することが
できるので、円板状部材上の基板保持手段に保持された
基板の温度を任意に調整することが可能となる。また、
温度調整用流体の温度を適正化することにより短時間の
吐出で基板の温度補正が可能となるので、処理時間の増
大を防止することができるとともに、温度調整用流体の
使用量も低減される。

【００２４】第６の発明に係る基板処理装置は、第１〜
第５のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成におい
て、吐出手段による温度調整用流体の吐出時間を制御す
る吐出時間制御手段をさらに備えたものである。

【００２５】この場合、温度調整用流体の吐出時間を制
御することにより円板状部材の温度を任意に調整するこ
とができるので、円板状部材上の基板保持手段に保持さ
れた基板の温度を任意に調整することが可能となる。ま
た、吐出時間を調整することにより、基板の部分的な温
度補正を容易に行うことができる。

【００２６】第７の発明に係る基板処理装置は、第１〜
第６のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成におい
て、基板保持手段が、円板状部材の上面に設けられ、基
板の裏面の周縁部を部分的または全体的に吸引保持する
吸引保持部を含むものである。

【００２７】本発明に係る基板処理装置においては、円
板状部材上の吸引保持部により基板の裏面の周縁部が部
分的または全体的に吸引保持される。この場合、円板状
部材の裏面に温度調整用流体を吐出することにより、円
板状部材の温度を全体的にまたは部分的に調整すること
ができ、円板状部材上に保持された基板の温度を調整す
ることが可能となる。

【００２８】第８の発明に係る基板処理装置は、第１〜
第６のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成におい
て、基板保持手段が、円板状部材の上面に設けられ、基
板の裏面を支持する支持部と、円板状部材の上面に設け
られ、基板の端縁を保持する複数の保持部とを含むもの
である。

【００２９】本発明に係る基板処理装置においては、円
板状部材上の支持部により基板の裏面が支持されるとと
もに複数の保持部により基板の水平位置が規制される。
この場合、円板状部材の裏面に温度調整用流体を吐出す
ることにより、円板状部材の温度を全体的にまたは部分
的に調整することができ、円板状部材上に保持された基
板の温度を調整することが可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例にお
ける回転式基板処理装置の概略断面図である。また、図
２は図１の回転式基板処理装置における回転保持部の一
部切欠き平面図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。
図４は図１の回転式基板処理装置の一部の拡大断面図で
ある。この回転式基板処理装置は、基板の表面にレジス
ト液を塗布する回転式塗布装置である。

【００３１】図１において、回転式基板処理装置は、基
板Ｗを水平姿勢で保持して回転する回転保持部１を備え
る。回転保持部１はモータ３の回転軸２の先端に取り付
けられ、鉛直軸の周りで回転駆動される。回転軸２は、
内部に中空部４を有し、スリーブ５内に挿入されてい
る。

【００３２】回転保持部１は、円板状部材６および環状
の吸引保持部７からなる。円板状部材６の下面の中心部
には円筒状の軸取付け部６ａが設けられ、この軸取付け
部６ａにモータ３の回転軸２が嵌合している。

【００３３】図２に示すように、円板状部材６の内部に
は、中心部から外周部に延びる複数の放射状通路８およ
び外周部に沿って延びる環状通路９が形成されている。
複数の放射状通路８は、モータ３の回転軸２の中空部４
に連通している。

【００３４】図１の吸引保持部７は、円板状部材６の環
状通路９の上面側にはめ込まれており、環状通路９に連
通する環状吸引口１０を有する。この吸引保持部７は、
基板Ｗの裏面の周縁部を支持する。

【００３５】モータ３の回転軸２内の中空部４は、真空
ポンプ等の吸引手段（図示せず）に接続され、その吸引
手段により回転軸２内の中空部４、円板状部材６内の放
射状通路８、環状通路９および吸引保持部７の環状吸引
口１０を通して基板Ｗの裏面の周縁部が吸引される。こ
れにより、基板Ｗの周縁部が吸引保持部７に吸着保持さ
れる。

【００３６】回転保持部１に保持された基板１００の周
囲を取り囲むように飛散防止用のカップ１１が設けられ
ている。このカップ１１の上面側には開口部が設けら
れ、下部には排液口（図示せず）および複数の排気口
（図示せず）が設けられている。さらに、回転保持部１
の上方には、基板Ｗ上にレジスト液を吐出するレジスト
ノズル１２が上下動可能かつ基板Ｗの上方位置とカップ
１１外の待機位置との間で移動可能に設けられている。

【００３７】一方、カップ１１の側面に孔部１１ａが設
けられ、この孔部１１ａを通して温度調整用流体（以
下、温調用流体と呼ぶ）を円板状部材６の裏面に吐出す
る温調用ノズル１６が円板状部材６の下方にが配設され
ている。この温調用ノズル１６は、エアシリンダ１７に
より矢印Ｒで示すように円板状部材６の半径方向に移動
可能に設けられている。なお、温調用ノズル１６を移動
させるためにエアシリンダ１７の代わりにモータを用い
てもよい。

【００３８】温調用ノズル１６には、温調用流体供給源
１８から温調器１９を通して温調用流体が供給される。
温調用流体としては、例えば窒素（Ｎ₂）ガス、圧縮空
気等の気体または水等の液体が用いられる。温調器１９
は、温調用流体の温度を調整する。

【００３９】制御部２０は、モータ３の回転数、レジス
トノズル１２によるレジスト液の吐出タイミング、エア
シリンダ１７による温調用ノズル１６の移動、温調用ノ
ズル１６からの温調用流体の吐出時間および温調器１９
による温調用流体の温度を制御する。

【００４０】図２および図３に示すように、円板状部材
６には複数の貫通孔１３が設けられている。図４に示す
ように、各貫通孔１３の上面を閉塞するようにゴム等の
伸縮性材料からなる閉塞用シート部材１５が取り付けら
れている。各貫通孔１３の下方におけるカップ１１の底
面には、孔１１ｂが形成され、各孔１１ｂには蓋１１ｃ
が開閉自在に設けられている。

【００４１】カップ１１の孔１１ｂの下方には、昇降ピ
ン１４が昇降自在に設けられている。図４に一点鎖線で
示すように、基板Ｗの搬入時および搬出時には、昇降ピ
ン１４が上昇し、カップ１１の孔１１ｂおよび円板状部
材６の貫通孔１３を貫通して基板Ｗの裏面に当接する。
このとき、閉塞用シート部材１５が伸縮性を有するの
で、昇降ピン１４が閉塞用シート部材１５を伸張させて
基板Ｗを上方に持ち上げることができる。

【００４２】この閉塞用シート部材１５により、パーテ
ィクル（塵埃）が円板状部材６の貫通孔１３を通して基
板Ｗの裏面に付着することが防止される。

【００４３】本実施例では、吸引保持部７が基板保持手
段に相当し、温調用ノズル１６が吐出手段および吐出ノ
ズルに相当し、温調器１９および制御部２０が温度制御
手段に相当し、温調用流体供給源１８および制御部２０
が吐出時間制御手段に相当する。

【００４４】本実施例の回転式基板処理装置において
は、塗布処理時に、レジストノズル１２から回転保持部
１に保持された基板Ｗ上にレジスト液が滴下される。基
板Ｗ上に滴下されたレジスト液は、基板Ｗの回転により
基板Ｗの表面の全体に塗り広げられる。

【００４５】塗布処理前または塗布処理中に、温調用流
体供給源１８から温調器１９を介して温調用ノズル１６
に温調用流体が供給され、温調用ノズル１６から円板状
部材６の裏面に温調用流体が吐出される。この温調用流
体は、温調器１９により基板Ｗの温度よりも０．５℃程
度低めまたは高めに調整される。

【００４６】温調用ノズル１６が円板状部材６の下面と
平行に半径方向に移動することにより、円板状部材６の
裏面の全体または所定の部分に温調用流体が吐出され
る。これにより、円板状部材６の全体または所定の部分
の温度が調整される。その結果、円板状部材６上の吸引
保持部７に保持された基板Ｗの温度を調整するととも
に、円板状部材６および基板Ｗの温度を雰囲気温度に適
合させることが可能となる。

【００４７】この場合、基板Ｗに０．１〜０．５℃の微
小な温度変動を与えることができる。また、温調器１９
により温調用流体の温度を制御することにより円板状部
材６の温度を任意に調整することができるので、円板状
部材６上の吸引保持部７に保持された基板Ｗの温度を任
意に調整することが可能となる。さらに、温調用流体の
温度を適正化することにより短時間の吐出で基板Ｗの温
度補正が可能となるので、処理時間の増大が防止される
とともに、温調用流体の使用量が低減される。

【００４８】また、温調用流体供給源１８により温調用
流体の吐出時間を制御することにより、円板状部材６の
部分的な温度分布を調整することができる。

【００４９】これらの結果、基板Ｗ上に形成されるレジ
スト膜の膜厚均一性を補正することが可能となる。

【００５０】図５は本発明の第２の実施例における回転
式基板処理装置の概略断面図である。

【００５１】図５の回転式基板処理装置においては、カ
ップ１１の下面にスリット１１ｄが形成され、このスリ
ット１１ｄを通して円板状部材６の下方に複数の温調用
ノズル２１，２２が半径方向に配列されている。これら
の温調用ノズル２１，２２はノズル駆動部２３によりそ
れぞれ矢印Ｒ１，Ｒ２で示すように半径方向に移動可能
となっている。ノズル駆動部２３は、シリンダまたはモ
ータにより構成される。スリット１１ｄは、温調用ノズ
ル２１，２２の移動に伴って半閉するように構成されて
いる。

【００５２】温調用ノズル２１，２２には、温調用流体
供給源１８から温調器１９を介して温調用流体がそれぞ
れ独立に供給される。温調器１９は、温調用ノズル２
１，２２に供給する温調用流体の温度をそれぞれ独立に
調整する。図５の回転式基板処理装置の他の部分の構成
は図１の回転式基板処理装置と同様である。

【００５３】本実施例の回転式基板処理装置において
は、塗布処理前または塗布処理中に、温調用流体供給源
１８から温調器１９を介して温調用ノズル２１，２２に
温調用流体が供給され、温調用ノズル２１，２２から円
板状部材６の裏面にそれぞれ独立に温度調整された温調
用流体が吐出される。これにより、円板状部材６の各部
分をそれぞれ同一または異なる所定の温度に調整するこ
とができる。その結果、円板状部材６の部分的な温度分
布を補正することができ、基板Ｗ上に形成されるレジス
ト膜の膜厚均一性を調整することが可能となる。

【００５４】図６は本発明の第３の実施例における回転
式基板処理装置の概略断面図である。

【００５５】図６の回転式基板処理装置においては、カ
ップ１１の下面にノズル駆動部２５が固定され、ノズル
駆動部２４に温調用ノズル２５が取り付けられている。
ノズル駆動部２４は、矢印Ｑで示すように温調用ノズル
２５の吐出角度を変化させる。ノズル駆動部２４は、モ
ータまたはシリンダとクランプとの組み合わせにより構
成される。この温調用ノズル２５には、温調用流体供給
源１８から温調器１９を介して温調用流体が供給され
る。図６の回転式基板処理装置の他の部分の構成は図１
の回転式基板処理装置と同様である。

【００５６】本実施例の回転式基板処理装置において
は、塗布処理前または塗布処理中に、温調用流体供給源
１８から温調器１９を介して温調用ノズル２５に温調用
流体が供給され、温調用ノズル２５から円板状部材６の
裏面に温調用流体が吐出される。

【００５７】この場合、ノズル駆動部２４により温調用
ノズル２５の吐出角度を変化させることにより、円板状
部材６の裏面の任意の部分に温調用流体を吐出すること
が可能となる。その結果、温調用ノズル２５を移動させ
ることなく、基板Ｗの任意の位置の温度を調整すること
が可能となる。

【００５８】図７は回転保持部の他の例を示す概略断面
図である。第１、第２および第３の実施例の回転式基板
処理装置において、回転保持部１の代わりに図７の回転
保持部３１を用いてもよい。

【００５９】図７の回転保持部３１は、円板状部材３
３、複数の支持ピン３４および複数の保持ピン３５から
なる。円板状部材３３はモータ（図示せず）の回転軸３
２の先端に水平に取り付けられる。複数の支持ピン３４
は、円板状部材３３の上面に設けられ、基板Ｗの裏面を
支持する。複数の保持ピン３５は、円板状部材３３の上
面に基板Ｗの外周部に沿って配置され、基板Ｗの外周端
縁に当接して基板Ｗの水平位置を規制する。

【００６０】図７の回転式保持部３１を用いた場合で
も、第１〜第３の実施例と同様に温調用ノズル１６，２
１，２２，２５を設けることにより、円板状部材３３の
温度を調整することができる。それにより、基板Ｗの全
体的または部分的な温度補正を行うことが可能となる。
その結果、円板状部材３３および基板Ｗの温度と雰囲気
の温度の適合性が良好となり、基板Ｗ上に均一な厚さの
レジスト膜を形成することが可能となる。

【００６１】なお、上記実施例では、本発明を回転式塗
布装置に適用した場合について説明したが、本発明は基
板を回転させながら基板に所定の処理を行う種々の回転
式基板処理装置、例えば回転式現像装置にも同様にして
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における回転式基板処理
装置の概略断面図である。

【図２】図１の回転式基板処理装置における回転保持部
の一部切欠き平面図である。

【図３】図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。

【図４】図１の回転式基板処理装置の回転保持部の一部
の拡大断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例における回転式基板処理
装置の概略断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例における回転式基板処理
装置の概略断面図である。

【図７】回転保持部の他の例を示す概略断面図である。

【符号の説明】１，３１回転保持部２，３２回転軸３モータ６円板状部材７吸引保持部８放射状通路９環状通路１０環状吸引口１２レジストノズル１６，２１，２２，２５温調用ノズル１７エアシリンダ１８温調用流体供給源１９温調器２０制御部２３，２５ノズル駆動部３４支持ピン３５保持ピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を回転させながら前記基板に所定の
処理を行う基板処理装置であって、水平姿勢で回転駆動される円板状部材と、前記円板状部材上に設けられ、前記基板を水平姿勢で保
持する基板保持手段と、前記円板状部材の裏面に温度調整用流体を吐出する吐出
手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】前記吐出手段は、前記円板状部材の下方に移動可能に設けられ、前記温度
調整用流体を吐出する吐出ノズルを含むことを特徴とす
る請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】前記吐出手段は、前記円板状部材の下方に配置され、前記温度調整用流体
をそれぞれ吐出する複数の吐出ノズルを含むことを特徴
とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】前記吐出手段は、前記円板状部材の下方に吐出角度を変更可能に設けら
れ、前記温度調整用流体を吐出する吐出ノズルを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項５】前記吐出手段から吐出される前記温度調
整用流体の温度を制御する温度制御手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板
処理装置。
【請求項６】前記吐出手段による前記温度調整用流体
の吐出時間を制御する吐出時間制御手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板
処理装置。
【請求項７】前記基板保持手段は、前記円板状部材の上面に設けられ、前記基板の裏面の周
縁部を部分的または全体的に吸引保持する吸引保持部を
含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
基板処理装置。
【請求項８】前記基板保持手段は、前記円板状部材の上面に設けられ、前記基板の裏面を支
持する支持部と、前記円板状部材の上面に設けられ、前記基板の端縁を保
持する複数の保持部とを含むことを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の基板処理装置。