(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置された角形基板を回転させる回転チャックと、
前記角形基板上に薬液を供給するための薬液供給部と、
前記回転チャックに載置された前記角形基板を覆うためのものであって、前記回転チャックの直上に気体流入孔が穿設されており、前記気体流入孔から前記角形基板側に導入されたクリーンエアにて前記角形基板の中心側から周縁方向に流れる気流を作り出すフードと、
前記回転チャックの下方に配設され、外周部に側壁を有する液受けプレートと、
前記液受けプレートの下方に配設され、外周部に側壁を有し、前記液受けプレートからこぼれた前記薬液の受け皿部分を形成する下部ベースと、
前記下部ベースの側壁の上端内周に配設され、下方に行くに従って外方に拡径するリング状の第１カバーと、
前記第１カバーの内側に配設され、外周部に側壁を有し、前記回転チャックの上方に開口された大径孔を有するリング状の第２カバーとを備え、
前記液受けプレートの側壁は前記第１カバーの側壁と前記第２カバーの側壁との間に配設されており、前記下部ベースの側壁の上端近傍には１乃至複数の排気孔が形成されており、
前記フード内に流入した前記クリーンエアが、前記角形基板の中心側から周縁方向に流れ、前記第２カバーの下縁を潜り、前記液受けプレートの前記側壁の上縁を越え、前記第１カバーの下縁を潜って前記下部ベースの前記側壁に沿って上り、前記側壁の前記排気孔から外部に流出する事を特徴とする薬液塗布装置。
【請求項２】
前記フードの形状が前記気体流入孔から周縁部に向かって前記角形基板側にスカート状に広がるように形成されている事を特徴とする、請求項１に記載の薬液塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホトレジスト或いはエッチング液など半導体製造プロセスで使用される薬液を角形基板に均一に塗布するための薬液塗布方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホトレジスト塗布工程或いはエッチング工程などの半導体製造プロセスでは、一般的に処理基板を回転させ、その中心部にホトレジスト液或いはエッチング液などの薬液を必要量だけ供給し、回転処理基板の遠心力を利用して薬液を回転処理基板の中心部から周縁部に極く短時間で広がらせ、回転処理基板の表面全面に均一な薬液層を形成していた。
【０００３】
処理基板が円形板の場合、回転中心から周縁までの距離は等距離であるため、回転処理基板の表面全面に均一な薬液層を形成する事が出来るが、基板(51)の形状が正方形の場合、辺(52)の部分と角部分(53)とでは中心からの距離が異なる。（図６参照）
従って、角形基板(51)を回転させた場合、中心(P)から広がっていった薬液(54)は辺(52)の中央(52a)に最初に到達し、次第に角部分(53)の方向に広がっていく。角部分(53)では両側の辺(52)上の点(52X)(52Y)を両端とし、角方向に曲った円弧状の薬液流(55)の先端部分(此処では便宜上、円弧状の太い二点鎖線で示しているが刻々角部分(53)の先端に向けて移動している)が角部分(53)の先端方向に回転の遠心力の作用で流れていき、最終的に角部分(53)の先端に達する。
【０００４】
薬液(54)は、その種類に応じた粘度並びに粘度に応じた表面張力を有しているが、前記角部分(53)では、先端に行くに連れて次第にその面積が減少する直角３角形を形成する事になるので、前記薬液(54)の表面張力の影響が大きくなる事、供給された薬液(54)の過剰部分が前記角部分(53)に集まって来る事などから次第に図６，７に示すように角部分(53)では先端に近づくに連れて次第に薬液層(54a)が盛り上がり、基板(51)の中央部分(P)の薬液層(54b)の厚さと異なってくる。そしてこの状態で薬液(54)が乾燥或いは反応によって固定されると角部分(53)の薬液層(54a)が盛り上がった状態となる。
【０００５】
前記角形基板(51)は、１枚が１デバイスとして(勿論、１枚に複数のデバイスを形成する場合でも同様であるが)使用される大電力用デバイス、或いは角型基板全体に設けられたデバイスパターンが全て利用されるＴＦＴデバイスなどがあり、このような場合薬液層(54a)が盛り上がった角部分(53)は使用しにくい或いは使用できないという事になり、角形基板(51)の使用上で制約が生じると言う問題や、使用可能面積が小さくなるという問題が生じていた。
【０００６】
【発明の解決課題】
本発明の解決課題は、角形基板でもその角部分の先端までほぼ均一な薬液層を形成する事の出来る薬液塗布方法並びにその装置を開発する事にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」は、「載置された角形基板(1)を回転させる回転チャック(10)と、角形基板(1)上に薬液(2)を供給するための薬液供給部(11)と、回転チャック(10)に載置された角形基板(1)を覆うためのものであって、回転チャック(10)の直上に気体流入孔(12)が穿設されており、気体流入孔(12)から角形基板(1)側に導入されたクリーンエアにて角形基板(1)の中心(P)側から周縁方向(S)に流れる気流(4)を作り出すフード(13)と、回転チャック(10)の下方に配設され、外周部に側壁(27)を有する液受けプレート(26)と、液受けプレート(26)の下方に配設され、外周部に側壁(21)を有し、液受けプレート(26)からこぼれた薬液(2)の受け皿部分を形成する下部ベース(15)と、下部ベース(15)の側壁(21)の上端内周に配設され、下方に行くに従って外方に拡径するリング状の第１カバー(22)と、第１カバー(22)の内側に配設され、外周部に側壁を有し、回転チャック(10)の上方に開口された大径孔(24)を有するリング状の第２カバー(23)とを備え、液受けプレート(26)の側壁(27)は第１カバー(22)の側壁(21)と第２カバー(23)の側壁との間に配設されており、下部ベース(15)の側壁(21)の上端近傍には１乃至複数の排気孔(28)が形成されており、フード(13)内に流入したクリーンエアが、角形基板(1)の中心(P)側から周縁方向(S)に流れ、第２カバー(23)の下縁を潜り、液受けプレート(26)の側壁(27)の上縁を越え、第１カバー(22)の下縁を潜って下部ベース(15)の側壁(21)に沿って上り、側壁(21)の排気孔(28)から外部に流出する」事を特徴とする薬液塗布装置(A)である。
角形基板(1)を回転させるとその遠心力で薬液(2)はその表面を周縁部分(S)に向かって流れていくが、角部分(5)では遠心力と表面張力の協働作用によって盛り上がろうとする。これに対して気流(4)が薬液塗布表面(3)に沿って角形基板(1)の中心(P)側から周縁方向(S)に向かって流れているので、薬液(2)が気流(4)によって後押しされ、角部分(5)まで急速に広がると同時に前記気流(4)が角部分(5)の薬液(2)を上から押え込むようになり、表面張力及び過剰供給による角部分(5)での薬液(2)の盛り上がりが抑制される。この状態で薬液層(2a)が乾燥或いは反応によって固化すると、角部分(5)まで略均一な薬液層(2a)を持つ角形基板(1)が得られる事になる。
【００１０】
「請求項２」は前記フード(13)の１態様で「請求項１に記載の薬液塗布装置(A)のフード(13)の形状が気体流入孔(12)から周縁部(14)に向かって角形基板(1)側にスカート状に広がるように形成されている」事を特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。本装置(A)の回転チャック(10)は、下部ベース(15)の中央に回転自在に配設されており、その上面に角形基板(1)が嵌まり込む角形凹所(16)が形成されている。角形凹所(16)の底部には複数のリング状支持部(17)が同心円にて突設されており、その中心に真空吸着孔(18)が穿設されている。真空吸着孔(18)は、回転チャック(10)の回転軸(10a)を貫通して形成されており、図示しない例えば真空ポンプのような真空吸引源に接続されている。
【００１２】
下部ベース(15)は、後述する液受けプレート(26)からこぼれた薬液(2)の受け皿部分を形成するもので、その周縁部にはなだらかな傾斜面(19)を有するリング状の凹溝(20)がその周囲に形成されている。また、前記下部ベース(15)の側壁(21)の上端近傍には１乃至複数の排気孔(28)が形成されている。
【００１３】
下部ベース(15)の側壁(21)の上端内周には、下方に行くに従って外方に拡径するリング状の第1カバー(22)及びその内側にリング状の第2カバー(23)がそれぞれ配設されている。第2カバー(23)には回転チャック(10)とほぼ同じか或いは若干大きめの直径の大径孔(24)が穿設されている。
【００１４】
また、下部ベース(15)の上にはリング状の液溜り(25)を有する液受けプレート(26)が配設されており、回転チャック(10)の下方をカバーしている。液受けプレート(26)の外周側壁(27)は前記第１、２カバー(22)(23)との間に配設されており、液受けプレート(26)自体は支持脚(29)で下部ベース(15)に取り付けられている。
【００１５】
下部ベース(15)の外部には装置ベース(30)上に複数の昇降シリンダ(31)が立設されており、その昇降ロッド(32)にリング状のフード取付プレート(33)が取り付けられている。そしてこのフード取付プレート(33)の大径通孔(34)にフード(13)が装着されている。フード取付プレート(33)とフード(13)とを一体成形する事は勿論可能である。
【００１６】
前記フード(13)の形状の一例を示すと、図のように中央の気体流入孔(12)から周縁部(14)に向かってスカート状に広がるように形成されている。フード(13)の形状はこのような形状に限られるものでなく、気体流入孔(12)から角形基板(1)側に吸引或いは導入された気体にて角形基板(1)の中心(P)側から周縁方向(S)に流れる気流(4)を作り出す事が出来るような形状のものは全て含まれる。
【００１７】
前記回転チャック(10)の回転軸(10a)の周囲にて下部ベース(15)には３乃至４本の基板昇降支持棒(35)が配設されており、その先端に支持先端が球状に形成された支持部(35a)が取り付けられている。そして、この基板昇降支持棒(35)は前記回転チャック(10)を突き抜けて昇降するため、回転チャック(10)が停止した時に回転チャック(10)の基板昇降支持棒(35)に一致した位置に貫通孔(36)が穿設されている。
【００１８】
薬液供給部(11)は、薬液供給ノズル(37)、薬液供給ノズル(37)を支持するアーム(38)、アーム(38)を昇降させる昇降駆動部(39)(本実施例ではシリンダで構成されている)、アーム(38)を水平面内である角度を持って往復揺動運動させる揺動駆動部(40)、前記薬液供給ノズル(37)に接続しているチューブ(41)とで構成されている。前記薬液供給部(11)は下部ベース(15)外に配設されており、揺動駆動部(40)と昇降駆動部(39)とを作動させる事で薬液供給ノズル(37)が角形基板(1)の中心(P)側の直上で昇降し且つ角形基板(1)の中心(P)の直上の位置と下部ベース(15)外との間を往復するようになっている。
【００１９】
本発明に使用される角形基板(1)は、半導体基板、特に基板1枚が１つのデバイスになるような大電力用半導体デバイス、ＴＦＴデバイス或いは太陽電池その他の用途に使用される。形状は角の尖った正方形或いは若干角が丸くアールが取られている正方形又は角が直線状に切落されている正方形など各種のものがあるが基本的には正方形である。
【００２０】
次に、本発明装置(A)の作用に付いて説明する。図1に示すようにロボットハンド(R)に吸着された角形基板(1)が装置(A)内に搬送されてくる。この時当然、薬液供給ノズル(37)は下部ベース(15)外に逃げており、フード(13)は第1，２カバー(22)(23)から上方に離間した状態となっている。角形基板(1)が回転チャック(10)の直上に来た時にロボットハンド(R)は停止し、その位置で待機する。
【００２１】
すると、図示しないシリンダのような昇降駆動体の作用で、基板昇降支持棒(35)が一斉に上昇し、回転チャック(10)の貫通孔(36)を通ってロボットハンド(R)に保持されている角形基板(1)の直下の位置迄上昇しこの位置で待機する。するとロボットハンド(R)が角形基板(1)と共に降下し、基板昇降支持棒(35)の先端の支持部(35a)に角形基板(1)の下面が当接し、その時点で例えば、真空チャックのような拘束手段の場合、その真空が破れる事でロボットハンド(R)の拘束が解かれ、支持部(35a)上に角形基板(1)が載置される。ロボットハンド(R)は前記載置後、更に降下し、完全に角形基板(1)から外れた位置迄降下した後、後退して下部ベース(15)外に移動する。
【００２２】
支持部(35a)上への角形基板(1)の移載が完了すると、角形基板(1)を保持した状態で基板昇降支持棒(35)が一斉に降下する。そして、角形基板(1)に合わせて正確に凹設された回転チャック(10)の角形凹所(16)内に角形基板(1)が嵌まり込む。基板昇降支持棒(35)は角形基板(1)が角形凹所(16)内に嵌まり込んだ後も降下し、貫通孔(36)から完全に離脱した時点で停止・待機する。
【００２３】
角形基板(1)が角形凹所(16)内に嵌まり込んだ時点、或いはその後の基板昇降支持棒(35)の停止時点で真空吸引孔(18)に図示しない真空源が接続され、角形基板(1)を角形凹所(16)内に吸着固定する。前記吸着固定が完了したかどうかは、例えば図示しない圧力センサにて真空吸引孔(18)の減圧状態をチェックする事(即ち、真空状態になれば吸着完了)で判定する事が出来る。
【００２４】
続いて、薬液供給部(11)の揺動駆動部(40)を作動させて薬液供給ノズル(37)を角形基板(1)の中心(P)の直上迄移動させ、続いて昇降駆動部(39)を作動させて薬液供給ノズル(37)を降下させ、ノズル先端を角形基板(1)の中心(P)に近接させる。ノズル先端が角形基板(1)の中心(P)に近接し、停止した所で、図示しない薬液供給源を作動させ、チューブ(41)を介して所定量の薬液(2)「例えばホトレジストなど」を薬液供給ノズル(37)から角形基板(1)の中心(P)に向かって滴下させる。薬液(2)の供給後、昇降駆動部(39)を逆作動させて薬液供給ノズル(37)を上昇させ、然る後揺動駆動部(40)を逆作動させて薬液供給ノズル(37)を下部ベース(15)外のホームポジションに戻し、その位置で停止・待機させる。
【００２５】
薬液供給ノズル(37)が下部ベース(15)外のホームポジションに戻った処で、昇降シリンダ(31)を作動させてフード(13)を降下させ、第1，２カバー(22)(23)にフード取付プレート(33)を密着させると共にフード(13)にて大径孔(24)を覆う。装置(A)内には無塵の超クリーンエアが常に上から下に流れており、フード(13)をする事で前記気流(4)は、フード(13)の気体流入孔(12)を通ってフード(13)内に流入し、続いて角形基板(1)の中心(P)側から周縁方向(S)に流れ、第2カバー(23)の下縁を潜り、液受けプレート(26)の外周側壁(27)の上縁を越え、更に第１カバー(22)の下縁を潜って下部ベース(15)の側壁(21)に沿って上り、側壁(21)の排気孔(28)から外部に流出して行く。
【００２６】
フード(13)が下がり切って停止すると、回転チャック(10)が回転を始める。すると、角形基板(1)の中心(P)に滴下された薬液(2)は回転を始めた角形基板(1)の遠心力と前記気流(4)によって周縁(S)に向かって同心円状にて均等に広がっていく。
【００２７】
周縁(S)に向かって広がっていった薬液(2)の一部は、角形基板(1)の側縁(1a)の中央に到達するが、角部分(5)に向かった薬液(2)はまだ角部分(5)の先端に到達していない。薬液(2)は次第に狭くなる角部分(5)の先端に向かって従来例で述べたように円弧を描きながら流れていくが、この場合は更に前記気流(4)の助けにより角部分(5)の先端まで過不足なく薬液(2)が流れ着く。そして薬液(2)の量が過剰である場合、その一部は角形基板(1)から振り切られて液受けプレート(26)の液溜り(25)に溜まる。実際は、必要量だけ供給されるため薬液(2)が振り切られるような事は少ない。
【００２８】
角形基板(1)の表面に塗布された薬液(2)は特に角部分(5)において、その表面張力と遠心力との協働作用によって盛り上がろうとするが、前記気流(4)が薬液(2)を上から抑え込んでいるので盛り上がれず、その状態での薬液層(2a)中の溶媒の揮発乾燥或いは薬液層(2a)を反応固化させる事で角部分(4)も含めてほぼ均一な膜厚で表面がほぼ全面に亘って平坦な薬液層(2a)が形成させる事になる。
【００２９】
薬液層(2a)が形成された処で、回転チャック(10)を所定位置で停止させ、真空吸着孔(18)を大気開放させて角形基板(1)の吸着を解除する。同時に或いはその前後において昇降シリンダ(31)を逆作動させてフード(13)を持ち上げ、回転チャック(10)上にスペースを確保する。
【００３０】
続いて、再度基板昇降支持棒(35)を一斉に上昇させ、角形凹所(16)内の角形基板(1)を持ち上げ、所定の位置で停止し、ロボットハンド(R)を待つ。ロボットハンド(R)が下部ベース(15)の外から角形基板(1)の下方に移動していき、続いて上昇して角形基板(1)の一部を例えば吸着手段のような拘束手段で拘束し、基板昇降支持棒(35)から角形基板(1)を受取り、そのまま後退して角形基板(1)を下部ベース(15)外に取り出す。角形基板(1)が取り出された所で、基板昇降支持棒(35)は再び下降して元の位置に戻る。以上のようにして角形基板(1)の表面の全面に亘って略均一な厚さで、その表面がほぼ全面に亘って平坦な薬液層(2a)を形成する。
【００３１】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、角形基板の薬液塗布表面に沿って、角形基板の中心側から周縁方向に気流が流れているので、その角部分においてその表面張力と遠心力の協働作用によって盛り上がろうとする薬液を上から押え込むようになり、表面張力による角部分での盛り上がりが抑制される。これにより角部分まで略均一な薬液層を持つ角形基板が得られる事になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置に角形基板をロボットハンドで挿入した時の断面図
【図２】本発明装置の回転チャックに取り付けた角形基板に薬液を供給している時の断面図
【図３】本発明装置の回転チャックを回転させて角形基板上に薬液を拡散させている時の断面図
【図４】本発明装置で形成された角形基板の斜視図
【図５】図４のＶ−Ｐ−Ｗ線断面図
【図６】従来装置で形成された角形基板の斜視図
【図７】図６のＭ−Ｐ−Ｎ線断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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