(57)【要約】【課題】  基板の裏面を効果的に、かつ効率良く洗浄できるようにしたスピンコータ及び基板裏面の洗浄方法を提供する。【解決手段】  ウエーハＷの表面にレジスト液を塗布するスピンコータであって、ウエーハＷをその裏面側から回転可能に支持する回転ステージ１０と、回転ステージ１０によって支持された状態で回転するウエーハＷの裏面に向けて洗浄液を噴射する洗浄液噴射装置４０とを備え、洗浄液噴射装置４０は、ウエーハＷに対して洗浄液を噴射する角度を所定の範囲で変動させる。回転ステージ１０から露出したウエーハＷの裏面の全域に洗浄液を直接施すことができる。また、基板の裏面に洗浄液を鋭角に入射させることができるので、洗浄液の跳ね返りをある程度抑制することができる。【選択図】  図１
2005311150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に所定の液体を塗布するスピンコータであって、
前記基板をその裏面側から回転可能に支持する回転ステージと、
前記回転ステージによって支持された状態で回転する前記基板の裏面に向けて洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段とを備え、
前記洗浄液噴射手段は、前記基板に対して前記洗浄液を噴射する角度を所定の範囲で変動させることを特徴とするスピンコータ。
【請求項２】
前記洗浄液噴射手段は、前記洗浄液を噴射しながら前記角度を所定の範囲で変動させることを特徴とする請求項１に記載のスピンコータ。
【請求項３】
前記洗浄液噴射手段は、
前記回転ステージに対して所定位置に固定される固定部と、
前記固定部に接続して前記基板の裏面に前記洗浄液を噴射する噴射ノズルと、
前記固定部に対して前記噴射ノズルを揺動させるノズル揺動機構とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスピンコータ。
【請求項４】
請求項１に記載のスピンコータを用いて前記基板の裏面を洗浄する方法であって、
前記回転ステージによって支持された状態で回転する前記基板の裏面に向けて前記洗浄液噴射手段から前記洗浄液を噴射させると共に、
前記基板に対して前記洗浄液を噴射する角度を所定の範囲で変動させることを特徴とする基板裏面の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンコータ及び基板裏面の洗浄方法に関し、特に、レジスト膜や、ＳＯＧ膜を形成するためのスピンコータで、ウエーハの裏面を効果的に、かつ効率良く洗浄できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造工程では、ウエーハ上に回路パターンを転写するためにフォトリソグラフィ技術が用いられている。このフォトリソグラフィ技術では、ウエーハの表面上にレジスト液を滴下し、滴下したレジスト液を遠心力で拡散させることによって、ウエーハの表面上にレジスト液を均一な厚さに塗布するスピンコータ（液体塗布装置とも呼ばれる。）が多用されている。この種のスピンコータでは、ウエーハの回転に伴ってレジスト液は周囲へ飛散する。飛散したレジスト液は、カップの内壁に付着し、その自重によってカップの底面にあるドレーンへ流れ落ちる。また、一部のレジスト液は周囲へ飛散せずに、ウエーハの裏面に回りこむ。
【０００３】
ウエーハの裏面に回りこんだレジスト液をそのまま放置すると、例えばウエーハの裏面を支持するような処理装置や搬送装置等を汚染してしまう可能性が高い。このような可能性を排除するために、フォトリソグラフィ工程では、通常、ウエーハの表面にレジスト液を塗布した後で、回転するウエーハの裏面に洗浄液を施して、このウエーハの裏面に回りこんだレジストを除去している。
【０００４】
図４は従来例に係るスピンコータ９０の要部構成例を示す概念図である。図４に示すように、このスピンコータ９０は、回転ステージ９１と、カップ９２と、レジスト吐出ノズル９３と、洗浄液噴射ノズル９４等から構成されている。図４では、洗浄液噴射ノズル９４は回転ステージ９１の下方で、その先端をウエーハＷに対して垂直、又は傾けた状態で固定されている。スピンコータ９０では、この固定された洗浄液噴射ノズル９４からウエーハの裏面に向けて洗浄液が噴射するようになっている。
【０００５】
このようなスピンコータ９０によれば、図２に示すように、洗浄液は、回転するウエーハの中心から所定距離だけ離れた、平面視でドーナツ状の領域Ａのみに直接施される。そして、直接施された洗浄液の一部はウエーハによって跳ね返され、カップの底面に落ちる。また、残りの洗浄液は回転するウエーハに働く遠心力によって、破線矢印で示すように、領域Ａの外方向（即ち、ウエーハの周縁部方向）へ押し流される。
【０００６】
ところで、図４に示したスピンコータ９０では、ウエーハＷの裏面で遠心力を受けてウエーハＷの周縁部方向に広がる洗浄液の量は、洗浄液が直接施されるドーナツ状の領域Ａ（図２参照）で最も多く、領域Ａの外側（即ち、周縁部）へ行くほど少なくなる。このため、洗浄液が直接施される領域Ａと比べて、ウエーハＷの裏面の周縁部は洗浄が不十分になり易いという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決する一つの手段として、特許文献１に記載されたスピンコータがある。このスピンコータによれば、洗浄液噴射ノズル（温調液吐出ノズル）はウエーハの裏面に対して常に垂直に向いた状態で、ウエーハの下方を移動可能となっているので、図４に示したスピンコータ９０と比べて、ウエーハの裏面の周縁部にも洗浄液を直接施すことができ、当該周縁部を十分に洗浄することができる。
【特許文献１】特開２０００−１１４１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されたスピンコータでは、洗浄液はウエーハの裏面に対して垂直に噴射されるので、洗浄液の跳ね返りが大きい。このため、洗浄水の使用量が多く、洗浄時間も長くなりがちであるという問題があった。
本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、基板の裏面を効果的に、かつ効率良く洗浄できるようにしたスピンコータ及び基板裏面の洗浄方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１のスピンコータは、基板の表面に所定の液体を塗布するスピンコータであって、前記基板をその裏面側から回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージによって支持された状態で回転する前記基板の裏面に向けて洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段とを備え、前記洗浄液噴射手段は、前記基板に対して前記洗浄液を噴射する角度を所定の範囲で変動させることを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、液体とは、例えばレジスト液や、ＳＯＧ形成用の液体（ＳｉＯ２をアルコール等の有機溶媒に溶かした液）である。これらの液体は、水と比べて高い粘性を有し、又、溶媒分が揮発し易いので、基板の裏面に一度付着するとそのまま固まって、固形物、又は半固形物として基板の裏面に残留しやすい。また、洗浄液とは、例えば、レジストに対して溶解能をもつ有機溶剤や、オゾン水等である。
【００１１】
発明１のスピンコータによれば、洗浄液噴射手段による洗浄液の噴射方向を変えることができ、回転ステージから露出した基板裏面の全域に洗浄液を直接施すことができる。また、基板の裏面に洗浄液を鋭角に入射させることができるので、洗浄液の跳ね返りをある程度抑制することができる。従って、基板の裏面を効果的に、かつ効率良く洗浄することができる。
【００１２】
〔発明２〕  発明２のスピンコータは、発明１のスピンコータにおいて、前記洗浄液噴射手段は、前記洗浄液を噴射しながら前記角度を所定の範囲で変動させることを特徴とするものである。このような構成であれば、洗浄液の噴射角度の調整にわざわざ時間を割く必要がないので、洗浄時間の短縮が可能である。
【００１３】
〔発明３〕  発明３のスピンコータは、発明１又は発明２のスピンコータにおいて、前記洗浄液噴射手段は、前記回転ステージに対して所定位置に固定される固定部と、前記固定部に接続して前記基板の裏面に前記洗浄液を噴射する噴射ノズルと、前記固定部に対して前記噴射ノズルを揺動させるノズル揺動機構とを有することを特徴とするものである。このような構成であれば、ノズル揺動機構が噴射ノズルを揺動することによって、洗浄液の噴射角度を所定の範囲内で変動させることが可能である。
【００１４】
〔発明４〕  発明４の基板裏面の洗浄方法は、発明１のスピンコータを用いて前記基板の裏面を洗浄する方法であって、前記回転ステージによって支持された状態で回転する前記基板の裏面に向けて前記洗浄液噴射手段から前記洗浄液を噴射させると共に、前記基板に対して前記洗浄液を噴射する角度を所定の範囲で変動させることを特徴とするものである。
【００１５】
発明４の基板裏面の洗浄方法によれば、洗浄液噴射手段から噴射される洗浄液の噴射方向を変えることができ、回転ステージから露出した基板裏面の全域に洗浄液を直接施すことができる。また、基板の裏面に洗浄液を鋭角に入射させることができるので、洗浄液の跳ね返りをある程度抑制することができる。従って、基板の裏面を効果的に、かつ効率良く洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るスピンコータ及び基板裏面の洗浄方法について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るスピンコータ１００の構成例を示す概念図である。このスピンコータ１００は、ウエーハＷ上にレジスト液を滴下し当該ウエーハＷを高速回転させ、このウエーハＷ上に薄いレジスト膜を形成する装置である。このウエーハＷは、例えばシリコンウエーハ、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハ等である。また、その直径は例えば１５０［ｍｍ］程度である。図１に示すように、スピンコータ１００は、回転ステージ１０と、カップ２０と、レジスト吐出ノズル３０と、洗浄液噴射装置４０等から構成されている。
【００１７】
これらの中で、回転ステージ１０は、ウエーハＷの裏面を回転可能に支持するものである。この回転ステージ１０のウエーハＷの裏面と接触する面（以下、「接触面」という。）には、１つもしくは多数の孔が設けられている。１つもしくは多数の孔は、真空ポンプ（図示せず）に接続されている。ウエーハＷを回転ステージ１０上に載置した状態で、これらの孔を通して真空引きすると、ウエーハＷの裏面は回転ステージ１０の接触面に吸着されて固定される。
【００１８】
また、回転軸１２を自転させるモータ１４によって、回転ステージ１０はその接触面の中心を通る鉛直線回りに回転可能となっている。このような構成により、回転ステージ１０の接触面の中心と、ウエーハＷの中心とを重ね合わせるようにして、この回転ステージ１０上にウエーハＷを載置することで、ウエーハＷをその表面の中心を通る鉛直線回りに回転させることができる。この回転ステージ１０は、例えば平面視で円形であり、その直径は例えば８０［ｍｍ］程度である。
【００１９】
図１に示すように、カップ２０は回転ステージ１０を内側に収容し、回転ステージ１０をその側方から包み囲む容器である。このカップ２０の底面の中心部には、回転ステージ１０の回転軸１２を通すための開口部が設けられている。また、このカップ２０は、その内側の直径が回転ステージ１０やウエーハＷの直径よりも大きくされている。このような構成により、カップ２０内でウエーハＷをその表面の中心を通る鉛直線回りに回転させることができる。
【００２０】
図１に示すように、このカップ２０の底面には、レジスト液や洗浄液等を排出するためのドレーン２２が設けられている。また、図示しないが、このカップの底面には、カップ内の雰囲気や、レジスト液をウエーハの表面上に塗布する際に特に細かく飛び散った霧状のレジスト（ミスト）等をスピンコータの外へ排出するための排気口が設けられている。このカップ２０は、例えば金属製、樹脂製である。
【００２１】
図１に示すように、レジスト吐出ノズル３０は、その先端部に吐出口を有し、その後端部がレジスト液圧送部（図示せず）に接続されている。このレジスト吐出ノズル３０は、例えば金属製、または柔軟性を有するプラスチック製の管部材である。このレジスト吐出ノズル３０の吐出口は、回転ステージ１０の接触面の中心部上方にくるように、その位置が調整されている。レジスト液は、レジスト液圧送部の圧送動作によって、レジスト吐出ノズル３０を通って吐出口まで圧送され、吐出口から滴下される。従って、ウエーハＷを回転ステージ１０上に載置した場合に、このウエーハＷの表面の中心部上にレジスト液が滴下される。
【００２２】
このスピンコータ１００では、回転ステージ１０を例えば毎分１０〜６０００回転のうち任意の速度で回転させる。これにより、このウエーハＷの表面上に滴下されたレジスト液を遠心力で拡散させて、ウエーハＷの表面上にレジスト液を均一な厚さに塗布する。一方、このようなレジスト液の塗布の過程で、ウエーハＷの表面上に膜として残らないレジスト液（即ち、レジスト液の余り）は遠心力によってウエーハＷの周縁からカップ２０の内壁方向や、底面方向に飛ばされる。そして、このようにして飛ばされたレジスト液の大部分はカップ２０の底面に流れ落ち、このカップ２０の底面にあるドレーン２２から排出される。また、洗浄液噴射装置４０によって、ウエーハＷの裏面に噴射された洗浄液も、最終的には、このカップ２０の底面に流れ落ち、ドレーン２２から排出される。
【００２３】
図１に示すように、洗浄液噴射装置４０は、例えば、回転ステージ１０の周縁部直下でカップ２０に固定した状態で設けられた固定部４２と、この固定部４２に接続してウエーハＷの裏面に洗浄液を噴射する噴射ノズル４４と、この固定部４２に対して噴射ノズル４４を揺動させる揺動機構４６と、洗浄液を噴射ノズル４４の先端まで圧送する洗浄液圧送部（図示せず）等から構成されている。
【００２４】
これらの中で、噴射ノズル４４は、洗浄液噴射装置４０の噴射口であり、例えばプラスチック製、又は金属製の管部材である。この噴射ノズル４４は、固定部４２内に収められた揺動機構４６によって、ウエーハＷの裏面に対する角度が所定の範囲で変動するようになっている。ここで、所定の範囲とは、例えば９０〜３０［°］の範囲である。
即ち、このスピンコータ１００では、図１の点線で示すように、噴射ノズル４４の向きをウエーハＷの裏面に対して例えば垂直（９０［°］）とすることが可能である。噴射ノズル４４の向きがウエーハＷに対して垂直である場合には、この噴射ノズル４４から噴出された洗浄液は、ウエーハＷの裏面であって回転ステージ１０近傍の領域に直接施される。このとき、ウエーハＷが回転していれば、図２で示したように、回転ステージ１０近傍の平面視でドーナツ状の領域Ａに洗浄液を満遍なく、直接施すことができる。そして、この平面視でドーナツ状の領域Ａに直接施された洗浄液の一部は、遠心力によってウエーハＷの周縁部方向に押し流される。
【００２５】
また、このスピンコータ１００では、図１の実線で示すように、噴射ノズル４４の向きをウエーハＷの裏面に対して例えば３０［°］まで傾けることが可能である。このように、噴射ノズル４４の向きをウエーハＷの裏面に対して傾けることで、噴射ノズル４４からウエーハＷの裏面の周縁部に洗浄液を直接施すことができる。このとき、ウエーハＷが回転していれば、図３に示すように、平面視でドーナツ状の周縁領域Ｂに洗浄液を満遍なく、直接施すことができる。
【００２６】
また、図１の実線で示すように、噴射ノズル４４の向きをウエーハＷの裏面に対して傾けた場合には、ウエーハＷの裏面に洗浄液を鋭角に入射させることができる。例えば、噴射ノズル４４とウエーハＷとがなす角度を３０度とした場合には、ウエーハＷの裏面に洗浄液を３０［°］の角度で入射させることができる。従って、噴射ノズル４４の向きをウエーハＷの裏面に対して垂直とする場合と比べて、洗浄液の跳ね返りを少なくすることが可能である。
【００２７】
次に、上述したスピンコータ１００を用いてウエーハＷの表面にレジスト液を塗布する方法及び、このウエーハＷの裏面を洗浄する方法について説明する。
図１において、まず始めに、ウエーハＷの裏面を回転ステージ１０に向けた状態で、このウエーハＷを回転ステージ１０に載置する。次に、真空吸着によって、このウエーハＷを回転ステージ１０上に固定する。次に、回転ステージ１０の上方にあるレジスト吐出ノズル３０からウエーハＷの表面上にレジスト液を吐出させる。また、レジスト吐出ノズル３０からレジスト液を吐出させた後で、回転ステージ１０を所定の回転速度（例えば、毎分２０００回転）で回転させる。このようなレジスト液の吐出動作と、回転ステージ１０の回転動作とによって、ウエーハＷの表面上にレジスト液を薄く塗布する。次に、レジスト液の吐出を停止させる。そして、回転ステージ１０の回転速度をレジスト膜の塗布厚さに影響が出ない程度の速度（例えば、毎分１０００回転）まで下げる。
【００２８】
次に、回転ステージ１０を、例えば毎分１０００回転の回転速度で回転させた状態で、洗浄液噴射装置４０の噴射ノズル４４から、ウエーハＷ裏面の回転ステージ１０から露出した部分（即ち、回転ステージによって支持されていない領域）に洗浄液を噴射させる。また、洗浄液噴射装置４０の揺動機構４６を動作させて、ウエーハＷの裏面に対する噴射ノズル４４の向きを変動させる。図１において、噴射ノズル４４からの洗浄液の噴射動作と、揺動機構４６による噴射ノズル４４の揺動とを同時、又は交互に行うことで、ウエーハＷの裏面であって回転ステージ１０から露出した領域全体に洗浄液を直接施すことができる。
【００２９】
ウエーハＷの裏面を十分に洗浄した後で、噴射ノズル４４からの洗浄液の噴射動作を停止させる。そして、回転ステージ１０の回転動作を停止させる。これにより、ウエーハＷの裏面洗浄を完了する。
このように、本発明の実施形態に係るスピンコータ１００によれば、洗浄液噴射装置４０による洗浄液の噴射方向を変えることができ、回転ステージ１０から露出したウエーハＷの裏面全域に洗浄液を直接施すことができる。また、特に、ウエーハＷの裏面の周縁部に洗浄液を鋭角に入射させることができるので、洗浄液の跳ね返りをある程度抑制することができる。従って、ウエーハＷの裏面を効果的に、かつ効率良く洗浄することができる。
【００３０】
さらに、このスピンコータ１００では、洗浄液の跳ね返りをある程度抑制できるので、ウエーハＷの表面側の周縁により多くの洗浄液を回り込ませることが可能である。これにより、表面側の周縁の洗浄（いわゆる、エッジリンス）の効率向上も期待できる。
また、このスピンコータ１００では、洗浄液噴射装置４０は、ウエーハＷに洗浄液を噴射しながら、その噴射角度を変える構成となっている。このような構成であれば、噴射角度の調整にわざわざ時間を割く必要がないので、洗浄時間の短縮が可能である。この実施形態では、洗浄液噴射装置４０が本発明の洗浄液噴射手段に対応し、揺動機構４６が本発明のノズル揺動機構に対応している。
【００３１】
なお、この実施形態では、本発明のスピンコータの一例としてレジスト膜形成用のスピンコータ１００について説明したが、本発明のスピンコータ及び基板裏面の洗浄は、例えばＳＯＧ膜形成用のスピンコータにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態に係るスピンコータ１００の構成例を示す概念図。
【図２】洗浄液が直接施される領域Ａを示す図。
【図３】洗浄液が直接施される領域Ｂを示す図。
【図４】従来例に係るスピンコータ９０の構成例を示す概念図。
【符号の説明】
【００３３】
１０  回転ステージ、１２  回転軸、２０  カップ、２２  ドレーン、３０  レジスト吐出ノズル、４０  洗浄液噴射装置、４２  固定部、４４  噴射ノズル、４６  揺動機構、１００  スピンコータ
【図１】
2005311150.tif 000003
【図２】
2005311150.tif 000004
【図３】
2005311150.tif 000005
【図４】
2005311150.tif 000006