JPS6226579B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体ウエハの両面にホトレジスト液
（以下、レジストと称する）を塗布する方法、及
びその装置に関するものである。

従来、ウエハにレジストを塗布するには、先ず
その片面にスピンナ装置を用いてレジストを塗布
し、乾燥させた後、表裏を反転させて再度塗布す
る方法が一般に行われていた。この方法において
は、片面ずつ塗布するため行程が複雑であるこ
と、および片面の塗布を終わつた後、他の面の塗
布を行なう為の搬送、並びにスピンナ装置への取
りつけに際してウエハ表面に他の物体（例えば保
持具など）を接触させるための製品欠陥を生じ易
いという欠点があつた。

またウエハのレジスト塗布装置に類似する装置
としてガラス基板の両面に同時に塗布を行なう装
置が実用化されている。この装置は第１図に示す
ような構成で、回転体１はベアリング２，２…２
によつて水平に支承され、ベルト３を介してモー
タ４によつて回転せしめられる。この回転体１に
真空吸着ヘツド５，５が取りつけられていて、ガ
ラス基板６を垂直姿勢に吸着保持して回転させ
る。上記ガラス基板６の両面に対向してそれぞれ
レジストノズル７，８が設けられ、レジストポン
プ９から圧送されたレジストをガラス基板６の両
面に吹きつけるようになつている。１０は真空吸
着用の真空ポンプ、１１はカツプ状のカバーであ
る。

この装置に於ては、塗布対称物であるガラス基
板６を真空吸着によつて垂直に保持し、これを水
平軸の回りに回転させながらその両面にレジスト
を吹きつけるという塗布方法が用いられる。この
方法によれば塗布対象物が真空吸着ヘツドに接し
ている面にはレジストの塗布が行なわれないとい
う欠点がある。また、遠心力で飛び散つてカツプ
状のカバー１１の天井壁面に付着したレジストが
滴下して塗布対象物にかかるおそれも有る。

本発明の目的は、ウエハの両面にそれぞれ全面
に同時にレジストを塗布することによつてレジス
ト塗布の行程を短縮し、かつ塗布に関する欠陥を
減少させることができる方法、並びに上記方法の
実施に直接用いられる装置を提供するにある。本
発明の方法は上記の目的を達成するため、回転駆
動源に連結されて回転駆動される垂直回転軸の下
端に開閉可能な爪によつてウエハの外周のみを、
レジストを塗布すべきウエハの表面及び裏面に触
れることなく保持し、上記回転駆動源を駆動して
上記垂直回転軸の下端に一体的に取付けられた鍔
と共にウエハを比較的低速で回転させて上記鍔に
よつてウエハとの間に存在する空気に流れを誘起
させ、上記垂直回転軸の軸心に設けられた穴を貫
通して上方からウエハの表面中心に向けて設けら
れた表面用ノズルからウエハの表面中心に液状の
レジストを吹き付けると共に下方からウエハの裏
面中心に向けて設けられた裏面用ノズルからウエ
ハの裏面中心に液状のレジストを吹き付けてウエ
ハの両面にレジストを拡げ、その後上記回転駆動
源を駆動してウエハを比較的高速で回転させるこ
とによつてレジスト被膜の厚さを均一にすること
を特徴とする。

また、本発明に係る装置は、基部に設けられた
軸受に軸心を垂直方向を向けて回転自在に支持さ
れ、ウエハとの間に所定間隙を形成するように鍔
を下端に一体的に取付けた垂直回転軸と、該垂直
回転軸を回転駆動すべく連結し、回転速度制御可
能な回転駆動源と、上記垂直回転軸の下端に取付
られ、スプリングの付勢力によつてウエハの外周
のみを保持する如く少なくとも３本の爪で構成し
たチヤツク機構と、上記ウエハの周囲の上半分を
覆うように上記基部に取付けられたカバー上半部
と、該カバー上半部に取付けられ、上記チヤツク
機構を開放させるチヤツク機構開放操作装置と、
上記垂直回転軸の軸心に設けられた穴を貫通して
上方からウエハの表面中心に向けて設置され、ウ
エハの表面中心に液状のレジストを吹き付ける表
面用ノズルと、上記ウエハの周囲の下半分を覆う
ように昇降するように構成されたカバー下半部
と、下方からウエハの裏面中心に向けて上記カバ
ー下半部に設置され、ウエハの裏面中心に液状の
レジストを吹き付ける裏面用ノズルとを備え付け
たことを特徴とする。

説明の便宜上、先ず本発明装置の一実施例を説
明する。第２図は装置全体の正面図、第３図は同
平面図である。１２は本装置の主要部である回転
塗布部、１３はこの回転塗布部に未塗布ウエハを
ローデイングするローダー部、１４は塗布済みウ
エハをアンローデイングするアンローデイング部
である。そして１５は未塗布ウエハの供給部、１
６は塗布済みウエハの収納部である。上記ローダ
１３は供給部１５によつて搬送されたウエハ１７
を受け取つて（第３図）２本の爪１８，１８で挾
持し、矢印Ａ方向に半回転してウエハ１７を回転
塗布部１２に送りこむようになつている。１９は
上述の回転作動のためのモータである（第２
図）。アンローダ１４は上述のローダ１３とほぼ
同様の構造で、ローダ１３と対称の位置に設けら
れ、回転塗布部１２から塗布済みのウエハを受け
取つてこれを収納部１６に搬送するようになつて
いる。

上記の回転塗布部１２の断面を第４図に示す。
この回転塗布部の主要な構成は、回転機構２１、
チヤツク機構２２、並びにレジストを吹き付け手
段としての上部レジストノズル２３、及び下部レ
ジストノズル２４とから成り立つている。回転機
構２１は、中空回転軸２５が軸受２６，…２６に
よつて垂直方向に支承され、タイミングプーリ２
７およびタイミングベルト２８を介して直流モー
タ（図示せず）によつて回転せしめられるように
なつている。この伝動部材の詳細は第５図につい
て後述する。

（第４図参照）チヤツク機構２２は、前記の中
空回転軸２５に取りつけられた３本のアーム２５
ａ（１本のみ図示す）の先端に軸２９によつて回
動自在に支承された３本の爪３０（２本のみ図示
す）に、スプリング３１によつて回動力を付勢し
ている。３２はこの爪３０に対向離間して設けら
れたチヤツク機構開放操作装置である。前記中空
回転軸２５の下端に鍔２５ｂを一体に連設する。
これらのチヤツク機構２２及びその開放操作装置
３２の詳細は第６図乃至第９図について後述す
る。

（第４図参照）３３は上半部３４と下半部３５
とに分割された函状のチヤツク機構カバーであ
る。上半部３４は本装置の固定部に固設されてい
て、その上面に前記チヤツク機構開放操作装置３
２を支承している。下半部３５はシリンダ３６に
よつて上下に動かされるようになつている。この
下半部の底面にはダクト管３７，３７が連通固着
されていて床面に固設されたガイド３８，３８に
対して摺動自在に嵌合している。

レジストを吹きつける上部ノズル２３は中空回
転軸２５のチヤツク孔よりも細く作られ、中心孔
内に挿入されて本装置の固定部によつて支承され
ている。この上部ノズル２３の先端は、前述の爪
３０によつて外周のみを挾持されたウエハ１７の
中心部に向けられている。また下部ノズル２４は
函状カバーの下半部３５の底面中央に貫通固着さ
れ、カバー下半部３５が上昇すると想像線で示し
た位置Ｅまで上昇し、その先端をウエハ１７の中
心部に向けて近接するようになつている。そし
て、これら上、下のノズル２３，２４はレジスト
圧送装置（図示せず）に連通されていて自在にレ
ジストを噴射し得るようになつている。

この回転塗布部の矢印Ｂ方向の外観を第５図に
示す。中空回転軸２５に固着されたタイミングプ
ーリ２７と直流モータ３９に固着されたドライプ
ーリ４０とにタイミングベルト２８が巻回されて
伝動している。このモータ３９は直流モータに限
定されないが速度制御の可能なものであることを
必要とする。定速モータに変速機を組合わせて速
度制御機能を持たせるようにしても良い。

第６図は前述のチヤツク機構２２およびその付
属装置を抽出して示した平面図、第７図は第６図
の断面Ｘ―X′視図である。次に、この両図を対
照しつつチヤツク機構について説明する。３個の
アーム２５ａを一体連設した筒状のブラケツト４
１は中空回転軸２５の下端に同一軸心状に螺着さ
れている。４８は回り止めねじである。各アーム
２５ａには軸２９によつて爪３０が回動自在に取
りつけられ、スプリング３１によつてウエハ１７
を挾持する方向の回動力を付勢されている。以上
は回転機構によつて回転せしめられる部材であ
る。

固定部材であるカバー上半部３４の上に固設さ
れたロツドガイド４２，４２，４２によつて３本
のプツシユロツド４３，…，４３が放射状に、か
つ半径方向に摺動自在に支承されている。このプ
ツシユロツド４３にカムローラ４４がそれぞれ螺
着されていて、リング状のカム板４５に穿設され
たカム溝４６にそれぞれ係合されている。このカ
ム板４５はシリンダ４７によつて矢印Ｃ，Ｄ方向
に回動せしめられるようになつていて、矢印Ｃ方
向に回動するとプツシユロツド４３を中心方向に
向かつて前進させ、矢印Ｄ方向に回動するとプツ
シユロツド４３を外周方向に後退させるようにな
つている。以上は回転機構によつて回転せしめら
れない部材であつて、チヤツク機構の開放操作装
置を構成し、固定部材であるカバー上半部３４に
よつて支承されている。この第６図及び第７図
は、カム板４５が矢印Ｄ方向に回されてプツシユ
ロツド４３が外周方向に後退し状態の図であつ
て、プツシユロツド４３は爪３０から離間してい
る。この状態で爪３０はスプリング３１の付勢力
によつてウエハ１７を挾持する方向に回動せしめ
られ、ウエハを水平に保持している。

第８、第９図はカム板４５が矢印Ｃ方向に回さ
れて、プツシユロツド４３が中心方向に前進した
状態を示している。この状態でプツシユロツド４
３は爪３０に当接してこれをスプリング３１の付
勢力に抗してウエハの挾持を解く方向に回動させ
ている。

このようにして、本例の３本の爪３０は、回転
中心に関して対称の構造で、対称に作動する。こ
のように対称性を有しているということは、高速
回転してもウエハ１７の同心性を保つて挾持する
ために必要である。

次に、以上説明した実施例の装置を用いてウエ
ハにレジストを塗布する方法を第４図について説
明する。

薄い円板状のウエハ１７の周囲をチヤツク機構
２２の３本の爪３０によつて水平に保持し、カバ
ーの下半部３５を上昇させて上半部３４に密着さ
せ、チヤツク機構２２の周囲をカバー３３で囲む
と共に下部ノズル２４を想像線の位置Ｅまで上昇
させる。そして、回転機構２１によつてチヤツク
機構２２およびそれに保持されたウエハ１７を垂
直な回転軸心の回りに比較的低速（例えば1000r.
p.m程度）で回転させながら、上部ノズル２３と
下部ノズル２４とからウエハ１７の両面の中央付
近に同時にレジストを吹きつける。

ウエハ１７の両面に付着したレジストはウエハ
と共に回転せしめられ、遠心力によつて中央部か
ら周囲の方へ拡散流動せしめられる。

ウエハ１７は周囲のみを保持されていて、その
上、下面に何も接触していないので、レジストは
ウエハ１７の上下両面の全域に広がる。

次に回転機構２１の回転速度を適宜の高速（例
えば3000r.p.m）に上昇させる。すると、ウエハ
１７の表面に付着していたレジストは薄膜状とな
り、余分は遠心力で振り切られてウエハ１７から
離れて飛散する。この際の被膜の厚さは、ウエハ
およびレジストの物理的性状とウエハの回転速度
とによつて定まり、回転速度を制御することによ
つて任意の一定厚さとすることができる。

このように、本発明の方法によればウエハの両
面に、同時にかつ均一にレジストを塗布すること
ができてレジスト塗布行程の所要時間を短縮する
ことができ、その上、塗布済の面に触れる必要が
無いので塗布済面を汚損したり傷つけたりするお
それが無く、而もレジスト被膜厚さを自在に制御
し得る。

本発明を実施する際、本発明の装置を用いて行
なつた場合は特に次のような効果がある。(i)スプ
リング力によつてウエハを挾持するので、挾持力
が過大になつたり過小であつたりするおそれがな
く、常に一定の力でウエハを保持し得る。そして
３本の爪で対称的に挾持することにより、格別の
注意をしなくてもウエハが所定の位置に保持さ
れ、高速回転してもズレる虞れが無い。(ii)回転機
構の回転速度を制御することが可能であるため、
当初ウエハの全面にレジストを拡げる際は比較的
低速で回転させることによりレジストを円滑に拡
散流動させ、次いで適宜の高速で回転させること
によりレジストの被膜を所望の厚さにすることが
できる。(iii)ウエハの両面に、同時にレジストを吹
きつけるように構成されているので、短い時間で
ウエハの両面に塗布を行なうことができる。

そして前述の実施例のようにチヤツク機構２２
を回転機構２１の下端部に設け、かつウエハ１７
を水平姿勢に保持して垂直な回転軸の回りに回転
させるように構成すると、次にような効果があ
る。(i)ウエハ１７に吹きつけられたレジストの一
部が回転機構２１に流下するおそれがない。(ii)チ
ヤツク機構２２に対するローデイング及びアンロ
ーデイングが容易である。(iii)チヤツク機構の３本
の爪３０，３０，３０は、ウエハ１７の重量を均
等に支承する。(iv)ウエハ１７から遠心力で飛散し
たレジストは主としてカバー３３の側壁に付着
し、流下してダクト管３７から排出されるが、カ
バー３３の天井面には殆ど付着しないので、レジ
ストがカバーの天井から滴下してウエハ１７に付
着するおそれが無い。

また前述の実施例のように函状のカバー３３を
上下に分割して上半部３４を固設し、その上にチ
ヤツク機構の開放操作装置３２を設けるととも
に、カバーの下半部３５を上下動せしめ得るよう
に構成すると次にような効果がある。(i)カバーの
上半部３４が開放操作装置３２の架台を兼ねるの
で、装置全体をコンパクトにすることができる。
(ii)カバー下半部３５が下降することにより、ウエ
ハ１７が爪３０に保持される位置の周囲360度が
開放されるので、ウエハ１７のローデイング及び
アンローデイングが容易である。(iii)カバー下半部
３５にノズル２４を設けるようにすれば、カバー
下半部３５を下方に開けばノズル２４もこれに伴
つてウエハ保持位置から離間するので、ノズル２
４専用の移動装置を設けなくてもよく、装置全体
を簡単にすることができる。

また、前述の実施例に示した鍔２５ｂは、ウエ
ハ１７との間に空気層を挟んで該ウエハ１７と共
に回転するので、上記空気層を「つれ回り」さ
せ、ウエハ表面に対する空気の流れの相対速度を
減じ、空気流による悪影響（例えば塗膜の均一化
を妨げること）を防止する。

以上説明したように、本発明方法によればウエ
ハのレジスト塗布工程所要時間を短縮し、かつ塗
布欠陥を減少せしめることができる。また本発明
装置を用いると本発明方法の実施に便利であるの
みでなく、本発明方法の効果を充分に発揮させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来用いられているガラス基板にレジ
ストを塗布する装置の断面図、第２図は本発明に
係る装置の一実施例の全体正面図、第３図は同平
面図、第４図は第２図の回転塗布部を拡大した断
面図、第５図は第４図に示した回転塗布部を矢印
Ｂ方向に見た外観図、第６図乃至第９図は第４図
のチヤツク装置部分を抽出拡大した図で第６図は
チヤツク状態の平面図、第７図は同断面正面図、
第８図はチヤツク開放状態の平面図、第９図は同
断面正面図である。 １７…ウエハ、２１…回転機構、２２…チヤツ
ク機構、２３…上部レジストノズル、２４…下部
レジストノズル、２５…中空回転軸、３０…爪、
３１…スプリング、３２…チヤツク機構開放操作
装置、３３…チヤツク機構カバー、３４…カバー
上半部、３５…カバー下半部、３６…カバー作動
用のシリンダ、３９…直流モータ、４３…プツシ
ユロツド、４４…カムローラ、４５…カム板、４
６…カム溝、４７…カム板用のシリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転駆動源に連結されて回転駆動される垂直
   回転軸の下端に設けた開閉可能な爪によつてウエ
   ハの外周のみを、レジストを塗布すべきウエハの
   表面及び裏面に触れることなく保持し、上記回転
   駆動源を駆動して上記垂直回転軸の下端に一体的
   に取付られた鍔と共にウエハを比較的低速で回転
   させて上記鍔によつてウエハとの間に存在する空
   気に流れを誘起させ、上記垂直回転軸の軸心に設
   けられた穴を貫通して上方からウエハの表面中心
   に向けて設けられた表面用ノズルからウエハの表
   面中心に液状のレジストを吹き付けると共に下方
   からウエハの裏面中心に向けて設けられた裏面用
   ノズルからウエハの裏面中心に液状のレジストを
   吹き付けてウエハの両面にレジストを拡げ、その
   後、上記回転駆動源を駆動してウエハを比較的高
   速で回転させることによつてレジスト被膜の厚さ
   を均一にすることを特徴とするウエハ両面レジス
   ト塗布方法。 ２ 基部に設けられた軸受に軸心を垂直方向を向
   けて回転自在に支持され、ウエハとの間に所定間
   隙を形成するように鍔を下端に一体的に取付けた
   垂直回転軸と、該垂直回転軸を回転駆動すべく連
   結し、回転速度制御可能な回転駆動源と、上記垂
   直回転軸の下端に取付られ、スプリングの付勢力
   によつてウエハの外周のみを保持する如く少なく
   とも３本の爪で構成したチヤツク機構と、上記ウ
   エハの周囲の上半分を覆うように上記基部に取付
   られたカバー上半部と、該カバー上半部に取付け
   られ、上記チヤツク機構を解放させるチヤツク機
   構開放操作装置と、上記垂直回転軸の軸心に設け
   られた穴を貫通して上方からウエハの表面中心に
   向けて設置され、ウエハの表面中心に液状のレジ
   ストを吹き付ける表面用ノズルと、上記ウエハの
   周囲の下半分を覆うように昇降するように構成さ
   れたカバー下半部と、下方からウエハの裏面中心
   に向けて上記カバー下半部に設置され、ウエハの
   裏面中心に液状のレジストを吹き付ける裏面用ノ
   ズルとを備え付けたことを特徴とするウエハ両面
   レジスト塗布装置。