JP2000188255A - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JP2000188255A
JP2000188255A JP2000042771A JP2000042771A JP2000188255A JP 2000188255 A JP2000188255 A JP 2000188255A JP 2000042771 A JP2000042771 A JP 2000042771A JP 2000042771 A JP2000042771 A JP 2000042771A JP 2000188255 A JP2000188255 A JP 2000188255A
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    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/3021Imagewise removal using liquid means from a wafer supported on a rotating chuck

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノズルより被処理基板の表面に供給される現像
液の基板裏面への回り込みを効果的に阻止して汚染の防
止と現像工程の質の向上をはかること。 【解決手段】カップCPの内側壁面64の上端には、ス
ピンチャック60上の半導体ウエハWの周縁部の裏面と
適当な隙間Gを形成するようにリング部材66が取り付
けられている。このリング部材66の内側で、かつスピ
ンチャック60の下側に、有底筒状のバッファ室68が
設けられている。バッファ室68の底面には1つまたは
複数の気体導入口68aが形成されており、図示しない
ガス供給源からの気体たとえば空気またはN2 ガスが気
体導入口68aよりバッファ室68内に導入される。室
内に導入された気体は、リング部材66と半導体ウエハ
Wとの隙間Gを通って室外へ抜ける。このようにして、
スピンチャック60上の半導体ウエハWの周縁部の裏面
に沿ってウエハWの半径方向内側から半径方向外側に向
かって気流が流れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンナ機構とノ
ズルを用いて被処理基板上に現像液を盛るスプレー式の
現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス製造のフォトリソグラフ
ィー工程では、半導体ウエハの表面にフォトレジストを
塗布し(レジスト塗布工程)、レジスト上にマスクパタ
ーンを焼き付けてから(露光工程)、レジストの感光部
もしくは非感光部を選択的に現像液に溶解させて(現像
工程)、ウエハ表面にレジストパターンを形成するよう
にしている。従来より、この種の現像工程には、上面の
開口したカップ内に設けたスピンナ機構で半導体ウエハ
を回転させながら上方のノズルより現像液をウエハ表面
に噴射して供給し、表面張力で液盛りするスプレー方式
の現像装置が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スプレー式現像装置では、ノズルより半導体ウエハの表
面に噴射供給された現像液がウエハ周端からウエハ裏面
に回り込んで、ウエハだけでなくスピンチャックや駆動
モータ等も汚してしまうという不具合があった。
【0004】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、ノズルより被処理基板の表面に供給される現像
液の基板裏面への回り込みを効果的に阻止して汚染の防
止と現像工程の質の向上をはかるようにした現像装置を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、被処理基板をスピンチャックの上に載
せて回転させながらノズルを介して現像液を前記被処理
基板の表面に供給するようにした現像装置において、前
記スピンチャック上の前記被処理基板の裏面の周縁部に
沿って基板の内側から外側へ気流を流す手段を具備する
構成とした。
【0006】本発明の現像装置では、ノズルより被処理
基板の表面に供給された現像液が基板周縁部にて基板裏
面側から流れてくる気流の圧力を受けるため、基板裏面
へ回ることはない。したがって、基板裏面やスピンチャ
ックを汚すことがなく、基板表面上に正しく液盛りされ
る。
【0007】本発明の好適な一態様は、被処理基板をス
ピンチャックの上に載せて回転させながらノズルを介し
て現像液を前記被処理基板の表面に供給するようにした
現像装置において、前記スピンチャック上の前記被処理
基板の裏面の周縁部と所定の隙間を形成すように設けら
れたリング部材と、前記リング部材の内側で、かつ前記
スピンチャックの下側に設けられた気体導入口を有する
筒状のバッファ室とを有し、前記気体導入口より前記バ
ッファ室内に導入された気体が前記隙間を通って室外へ
抜ける構成である。かかる構成において、好ましくは、
前記バッファ室内に前記気体導入口を介して前記気体を
供給するガス供給手段を有してよい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施形態を説明する。
【0009】先ず、図1〜図5につき本発明の一実施形
態による現像装置を含む塗布現像処理システムを説明す
る。図1〜図3はこの塗布現像処理システムの全体構成
を示す図であって、図1は平面図、図2は正面図および
図3は背面図である。
【0010】この処理システムは、被処理基板として半
導体ウエハWをウエハカセットCRで複数枚たとえば2
5枚単位で外部からシステムに搬入しまたはシステムか
ら搬出したり、ウエハカセットCRに対して半導体ウエ
ハWを搬入・搬出したりするためのカセットステーショ
ン10と、塗布現像工程の中で1枚ずつ半導体ウエハW
に所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位
置に多段配置してなる処理ステーション12と、この処
理ステーション12と隣接して設けられる露光装置(図
示せず)との間で半導体ウエハWを受け渡しするための
インタフェース部14とを一体に接続した構成を有して
いる。
【0011】カセットステーション10では、図1に示
すように、カセット載置台20上の突起20aの位置に
複数個たとえば4個までのウエハカセットCRがそれぞ
れのウエハ出入口を処理ステーション12側に向けてX
方向一列に載置され、カセット配列方向(X方向)およ
びウエハカセットCR内に収納されたウエハのウエハ配
列方向(Z方向)に移動可能なウエハ搬送体22が各ウ
エハカセットCRに選択的にアクセスするようになって
いる。さらに、このウエハ搬送体22は、θ方向に回転
可能に構成されており、後述するように処理ステーショ
ン12側の第3の組G3 の多段ユニット部に属するアラ
イメントユニット(ALIM)およびイクステンション
ユニット(EXT)にもアクセスできるようになってい
る。
【0012】処理ステーション12では、図1に示すよ
うに、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構24が設
けられ、その周りに全ての処理ユニットが1組または複
数の組に亙って多段に配置されている。この例では、5
組G1,G2,G3,G4,G5の多段配置構成であり、第1お
よび第2の組G1,G2 の多段ユニットはシステム正面
(図1において手前)側に並置され、第3の組G3 の多
段ユニットはカセットステーション10に隣接して配置
され、第4の組G4 の多段ユニットはインタフェース部
14に隣接して配置され、第5の組G5 の多段ユニット
は背部側に配置されている。
【0013】図2に示すように、第1の組G1 では、カ
ップCP内で半導体ウエハWをスピンチャックに載せて
所定の処理を行うスピンナ型処理ユニットとして本実施
例によるレジスト塗布ユニット(COT)および現像ユ
ニット(DEV)が下から順に2段に重ねられている。
第2の組G2 でも、本実施例によるレジスト塗布ユニッ
ト(COT)および現像ユニット(DEV)が下から順
に2段に重ねられている。レジスト塗布ユニット(CO
T)ではレジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの
上でも面倒であることから、このように下段に配置する
のが好ましい。しかし、必要に応じて上段に配置するこ
とも可能である。
【0014】図3に示すように、第3の組G3 では、半
導体ウエハWを載置台SPに載せて所定の処理を行うオ
ーブン型の処理ユニットたとえばクーリングユニット
(COL)、アドヒージョンユニット(AD)、アライ
メントユニット(ALIM)、イクステンションユニッ
ト(EXT)、プリベーキングユニット(PREBAK
E)およびポストベーキングユニット(POBAKE)
が下から順に8段に重ねられている。第4の組G4 で
も、オーブン型の処理ユニット、たとえばクーリングユ
ニット(COL)、イクステンション・クーリングユニ
ット(EXTCOL)、イクステンションユニット(E
XT)、クーリングユニット(COL)、プリベーキン
グユニット(PREBAKE)およびポストベーキング
ユニット(POBAKE)が下から順にたとえば8段に
重ねられている。
【0015】このように処理温度の低いクーリングユニ
ット(COL)、(EXTCOL)を下段に配置し、処
理温度の高いベーキングユニット(PREBAKE)、
ポストベーキングユニット(POBAKE)およびアド
ヒージョンユニット(AD)を上段に配置することで、
ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができ
る。しかし、ランダムな多段配置とすることも可能であ
る。
【0016】インタフェース部14は、奥行方向では処
理ステーション12と同じ寸法を有するが、幅方向では
小さなサイズにつくられている。インタフェース部14
の正面部には可搬性のピックアップカセットCRと定置
型のバッファカセットBRが2段に配置され、背面部に
は周辺露光装置28が配設され、中央部にはウエハ搬送
体26が設けられている。このウエハ搬送体26は、
X,Z方向に移動して両カセットCR,BRおよび周辺
露光装置28にアクセスするようになっている。さら
に、ウエハ搬送体26は、θ方向に回転可能に構成さ
れ、処理ステーション12側の第4の組G4 の多段ユニ
ットに属するイクステンションユニット(EXT)に
も、および隣接する露光装置側のウエハ受渡し台(図示
せず)にもアクセスできるようになっている。
【0017】この処理システムは、クリーンルームに設
置されるが、さらにシステム内でも効率的な垂直層流方
式によって各部の清浄度を高めている。図4および図5
に、システム内における清浄空気の流れを示す。
【0018】図4および図5において、カセットステー
ション10,処理ステーション12およびインタフェー
ス部14の上方にはエア供給室12a,14a,16a
が設けられており、各エア供給室12a,14a,16
aの下面には防塵機能付きフィルタたとえばULPAフ
ィルタ30,32,34が取り付けられている。
【0019】図5に示すように、この処理システムの外
部または背後に空調器36が設置されており、この空調
器36より配管38を通って空気が各エア供給室12
a,14a,16aに導入され、各エア供給室のULP
Aフィルタ30,32,34より清浄な空気がダウンフ
ローで各部10,12,14に供給されるようになって
いる。このダウンフローの空気は、システム下部の適当
な箇所に多数設けられている通風孔40を通って底部の
排気口42に集められ、この排気口42から配管44を
通って空調器36に回収され循環するようになってい
る。もちろん、循環させずに排気口42より外部に排出
するように構成することもできる。
【0020】図4に示すように、カセットステーション
10において、カセット載置台20の上方空間とウエハ
搬送アーム22の移動空間とは垂れ壁式の仕切り板11
によって互いに仕切られており、ダウンフローの空気は
両空間で別個に流れるようになっている。
【0021】図4および図5に示すように、処理ステー
ション12では、第1および第2の組G1,G2 の多段ユ
ニットの中で下段に配置されているレジスト塗布ユニッ
ト(COT),(COT)の天井面にULPAフィルタ
46が設けられており、空調器36からの空気は配管3
8より分岐した配管48を通ってフィルタ46まで送ら
れるようになっている。この配管48の途中に温度・湿
度調整器(図示せず)が設けられ、レジスト塗布工程に
適した所定の温度および湿度の清浄空気がレジスト塗布
ユニット(COT),(COT)に供給されるようにな
っている。そして、フィルタ46の吹き出し側付近に温
度・湿度センサ50が設けられており、そのセンサ出力
が該温度・湿度調整器の制御部に与えられ、フィードバ
ック方式で清浄空気の温度および湿度が設定値に制御さ
れるようになっている。
【0022】図4において、各スピンナ型処理ユニット
(COT),(DEV)の主ウエハ搬送機構24に面す
る側壁には、ウエハおよび搬送アームが出入りするため
の開口部DRが設けられている。各開口部DRには、各
ユニットからパーティクルまたはコンタミネーションが
主ウエハ搬送機構24側に入り込まないようにするた
め、シャッタ(図示せず)が取り付けられている。
【0023】上記構成の塗布現像処理システムにおいて
は、たとえば次のように順に半導体ウエハWを搬送して
各処理を行う。
【0024】先ず、ウエハカセットCRから処理前の半
導体ウエハWを1枚ずつウエハ搬送体22により搬出し
てアライメントユニット(ALIM)に搬入する。ここ
で位置決めされた半導体ウエハWを主ウエハ搬送機構2
4により搬出してアドヒージョンユニット(AD)に搬
入してアドヒージョン処理を施す。このアドヒージョン
処理の終了後、半導体ウエハWを主ウエハ搬送機構24
により搬出してクーリングユニット(COL)に搬入し
て、ここで冷却する。
【0025】以下、半導体ウエハWをレジスト塗布ユニ
ット(COT)、プリベーキングユニット(PREBA
KE)、イクステンション・クーリングユニット(EX
TCOL)、インタフェース部14を介して露光装置に
搬送し、次に第4の組G4 のイクステンションユニット
(EXT)、現像ユニット(DEV)、ポストベーキン
グユニット(POBAKE)、第3の組G3 のイクステ
ンションユニット(EXT)等に搬送して各処理を行
い、処理済みの半導体ウエハWをウエハカセットCRに
収納する。
【0026】次に、図6〜図8につき本実施形態におけ
る現像ユニット(DEV)の構成を説明する。図6は現
像ユニット(DEV)の要部の構成を示す一部断面略側
面図であり、図7および図8は現像ユニット(DEV)
におけるスキャン時の現像液供給ノズルの第1および第
2の位置をそれぞれ示す略平面図である。
【0027】この現像ユニット(DEV)では、環状カ
ップCPの内側中心部にスピンチャック60が配置され
ている。現像処理を受けるべき半導体ウエハWは、主ウ
エハ搬送機構24の搬送アーム(図示せず)によりユニ
ット内に搬送されて来てスピンチャック60の上に載置
される。スピンチャック60は、真空吸着によって半導
体ウエハWを保持した状態で、駆動モータ62の回転駆
動力によって回転するように構成されている。カップC
Pの中に落ちた液体あるいは吸い込まれた気体は、カッ
プCPの底のドレイン口(図示せず)からドレイン管
(図示せず)を通ってトラップタンク(図示せず)へ送
られるようになっている。
【0028】カップCPの内側壁面64の上端には、ス
ピンチャック60上の半導体ウエハWの周縁部の裏面と
適当な隙間Gを形成するようにリング部材66が取り付
けられている。このリング部材66の内側で、かつスピ
ンチャック60の下側に、有底筒状のバッファ室68が
設けられている。バッファ室68の底面には1つまたは
複数の気体導入口68aが形成されており、図示しない
ガス供給源からの気体たとえば空気またはN2 ガスが気
体導入口68aよりバッファ室68内に導入される。室
内に導入された気体は、リング部材66と半導体ウエハ
Wとの隙間Gを通って室外へ抜ける。このようにして、
スピンチャック60上の半導体ウエハWの周縁部の裏面
に沿ってウエハWの半径方向内側から半径方向外側に向
かって気流が流れる。
【0029】この現像ユニット(DEV)における現像
液供給ノズル70は、垂直支持棒72およびジョイント
部材74を介して水平ノズルアーム76に支持されてお
り、水平ノズルアーム76に結合されている駆動機構
(図示せず)の水平駆動によって、カップCPの外側ま
たは側方に配設されたノズル待機部78(図7)とスピ
ンチャック60の上方に設定された所定位置との間で直
線移動するようになっている。ノズル待機部78では、
現像液供給ノズル70の先端で乾燥劣化した現像液を廃
棄するために、定期的または必要に応じてダミーディス
ペンスが行われるようになっている。
【0030】次に、図6〜図9につき本実施形態の現像
ユニット(DEV)における現像処理の工程を説明す
る。
【0031】現像ユニット(DEV)における現像処理
は、基本的には、図9に示すような5つの工程,,
,,を含んでいる。
【0032】先ず、第1工程では、水平ノズルアーム
76を矢印Fの方向に駆動して、現像液ノズル70をノ
ズル待機部78の位置から半導体ウエハWの周縁部の上
方に設定された第1の位置P1 (図6において実線で示
す位置)まで移動させる。この第1の位置P1 で、現像
液ノズル70の各吐出口80(1) ,80(2) ,…80
(n) はカップCPの上部開口に向けられる。一方、駆動
モータ62を起動させてスピンチャック60を回転駆動
し、被処理体の半導体ウエハWの回転速度を高速の第1
の回転速度たとえば1000rpmに立ち上げる。
【0033】次に、第2工程では、図6および図7に
示すように、上記第1の位置P1 にて現像液ノズル70
より現像液の吐出を開始させる。吐出流量はたとえば
0.8リットル/秒に設定してよい。こうして、現像液
供給ノズル70から勢いよく吐出された現像液は半導体
ウエハWには当たらず、カップCPの中に直接落ちて回
収される。この第1の位置P1 におけるウエハ外での現
像液の吐出は、所定時間たとえば0.3秒かけて行われ
る。なお、第2工程の間も、半導体ウエハWの回転速
度を第1の速度(1000rpm)に維持する。
【0034】次に、第3工程では、現像液供給ノズル
70より所定の流量たとえば0.8リットル/秒で現像
液を吐出させながら、適当なスキャン速度たとえば60
〜100mm/秒で水平ノズルアーム76が矢印Fの方
向に移動して、所定の時間たとえば1.0秒をかけて、
現像液ノズル70を第1の位置P1 から半導体ウエハW
の中心部の上方に設定された第2の位置P2 (図8に示
す位置)まで移動させる。
【0035】この第1の位置P1 から第2の位置P2 へ
の移動において、現像液供給ノズル70は、各吐出口8
0(1) ,80(2) ,…80(n) より安定な吐出流で現像
液を吐出しながら半導体ウエハW上をスキャンする。
【0036】一方、この第3工程でも、半導体ウエハ
Wの回転速度を第1の速度(1000rpm)に維持す
る。こうして、第3工程では、現像液供給ノズル70
より吐出された現像液が、高速回転する半導体ウエハW
の表面に万遍に降り掛かり、ウエハ表面全体が薄い膜厚
の現像液で濡らされる(プリウェット)。
【0037】なお、図7から理解されるように、スキャ
ン開始直後に現像液供給ノズル70からの現像液が半導
体ウエハWに差し掛かる際、現像液供給ノズル70の両
端の吐出口80(1) ,80(n) からの現像液がほぼ同時
に半導体ウエハWの周端に当たる(乗る)ようにすると
よい。
【0038】次に、第4工程では、半導体ウエハWの
回転速度を第1の回転速度(1000rpm)よりもか
なり低い中速の第2の回転速度たとえば100rpmで
回転させると同時に、上記第2の位置P2 にて現像液供
給ノズル70より所定の流量たとえば0.8リットル/
秒で現像液を吐出させる。この処理は所定時間たとえば
1.5秒かけて行われ、これにより半導体ウエハW上で
現像液の液層がウエハ中心部から厚くなる。
【0039】次に、第5工程では、半導体ウエハWの
回転速度を第2の回転速度(100rpm)よりも低い
低速の第3の回転速度たとえば30rpmで回転させる
と同時に、第2の位置P2 にて現像液供給ノズル70よ
り所定の流量たとえば0.8リットル/秒で現像液を吐
出させる。この処理は所定時間たとえば2.0秒かけて
行われる。こうして、現像液供給ノズル70より吐出さ
れた現像液が、低速回転する半導体ウエハWの表面に万
遍に所定時間降り掛かり、ウエハ表面全体が所望の厚さ
でほぼ均一に液盛りされる。
【0040】なお、第2の回転速度(100rpm)か
ら第3の回転速度(30rpm)への減速幅は小さいた
め、その減速の加速度は任意に選択してよく、たとえば
1000rpm/秒に設定してよい。
【0041】上記のようにして半導体ウエハW上に現像
液を液盛りした後は、この状態を所定時間保持すること
により、現像処理が完了する。現像液供給ノズル70
は、第5工程の終了後に、水平ノズルアーム76によ
り矢印Fと逆方向に移送され、ノズル待機部78へ戻さ
れる。
【0042】このように、この現像ユニットでは、半導
体ウエハWの裏側のバッファ室68から気流がウエハ周
縁部の裏面に沿って内から外へ流れるため、ノズル70
よりウエハ表面に供給された現像液はウエハ裏面に回る
ことがなく、したがってウエハ裏面やスピンチャック6
0等を汚すことがなく、ウエハ表面上に正しく液盛りさ
れる。
【0043】なお、現像液供給ノズル70とは別にリン
スノズル(図示せず)が設けられ、現像処理後にこのリ
ンスノズルを介して半導体ウエハWにリンス液が供給さ
れ、ウエハ表面の現像液が洗い落とされる。リンス機構
は本発明の要旨には関係しないため、その説明は省略す
る。
【0044】上記した実施例におけるスピンチャック、
カップ、ノズル等の各部の構造および形状等は一例であ
って、種々の変形が可能である。また、上記実施形態で
は、現像液供給ノズルを半導体ウエハWの上方で直線移
動させたが、たとえば吐出口の配列方向をウエハ半径方
向に合わせた状態で現像液供給ノズルを周回方向に移動
させてもよい。図1〜図5の塗布現像処理システムは一
例であり、本発明は他の現像システムまたは装置にも適
用可能である。また、上記実施形態は半導体ウエハ上の
フォトレジストを現像する装置に係るものであったが、
他の被処理基板でも可能である。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スピンチャック上の被処理基板理基面の周縁部に沿って
基板内側から外側へ気流を流すことで、ノズルより被処
理基板の表面に供給される現像液の基板裏面への回り込
みを効果的に阻止し、汚染の防止と現像工程の質の向上
をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による現像ユニット(装
置)を含む塗布現像処理システムの全体構成を示す平面
図である。
【図2】図1の塗布現像処理システムの構成を示す正面
図である。
【図3】図1の塗布現像処理システムの構成を示す背面
図である。
【図4】図1の塗布現像処理システムにおける清浄空気
の流れを示す略正面図である。
【図5】図1の塗布現像処理システムにおける清浄空気
の流れを示す略側面図である。
【図6】実施形態における現像ユニットの要部の構成を
示す一部断面略側面図である。
【図7】実施形態の現像ユニットにおいて現像液吐出開
始時の現像液供給ノズルの位置を示す略平面図である。
【図8】実施形態の現像ユニットにおいてスキャン終了
時の現像液供給ノズルの位置を示す略平面図である。
【図9】実施形態の現像ユニットにおける現像処理の工
程を説明するための略側面図である。
【符号の説明】
CP カップ 60 スピンチャック 62 駆動モータ 66 リング部材 68 バッファ室 68a 気体導入口 70 現像液供給ノズル 76 水平ノズルアーム 80(1) …80(n) 吐出口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理基板をスピンチャックの上に載せ
    て回転させながらノズルを介して現像液を前記被処理基
    板の表面に供給するようにした現像装置において、 前記スピンチャック上の前記被処理基板の裏面の周縁部
    に沿って基板内側から外側へ気流を流す手段を具備する
    ことを特徴とする現像装置。
  2. 【請求項2】 被処理基板をスピンチャックの上に載せ
    て回転させながらノズルを介して現像液を前記被処理基
    板の表面に供給するようにした現像装置において、 前記スピンチャック上の前記被処理基板の裏面の周縁部
    と所定の隙間を形成すように設けられたリング部材と、 前記リング部材の内側で、かつ前記スピンチャックの下
    側に設けられた気体導入口を有する筒状のバッファ室と
    を有し、 前記気体導入口より前記バッファ室内に導入された気体
    が前記隙間を通って室外へ抜けるようにしたことを特徴
    とする現像装置。
  3. 【請求項3】 前記バッファ室内に前記気体導入口を介
    して前記気体を供給するガス供給手段を有することを特
    徴とする請求項2に記載の現像装置。
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