JP2000188275A - ウェハー洗浄装置 - Google Patents

ウェハー洗浄装置

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JP2000188275A
JP2000188275A JP10361046A JP36104698A JP2000188275A JP 2000188275 A JP2000188275 A JP 2000188275A JP 10361046 A JP10361046 A JP 10361046A JP 36104698 A JP36104698 A JP 36104698A JP 2000188275 A JP2000188275 A JP 2000188275A
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JP
Japan
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wafer
gas
inner cup
cleaning apparatus
chuck
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JP10361046A
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English (en)
Inventor
Moryo Son
孟良 孫
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TAIWAN MAOXI ELECTRONIC CO Ltd
Siemens AG
Promos Technologies Inc
Original Assignee
TAIWAN MAOXI ELECTRONIC CO Ltd
Siemens AG
Promos Technologies Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インナーカップ内にガスを導入し、ウェハー
上表面の現像液または洗浄溶液あるいはその他の不純物
がウェハー下表面を汚染することを防止する。 【構成】 現像槽のインナーカップにガス導入管を配設
して、インナーカップの気圧を外部圧力より少し高いも
のとし、ガスがインナーカップの開口周縁とウェハー下
表面とから形成されるナイフエッジ状の隙間から流出す
るように構成することで、ウェハー上表面の現像液また
は洗浄溶液がウェハー下表面へ流れ込んで汚染すること
を抑制して、ウェハー下表面およびチャックならびにそ
の後の現像を行うウェハーの汚染を防止することができ
るものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ウェハーの洗浄
装置に関し、特に、現像(Develop)工程に空気または
窒素などのガスを導入することにより、ウェハーの上表
面から流れ込む現像液(Developer)あるいは洗浄溶液
が、その下表面(Backside)を汚染することを有効に防
止して、その清潔度および品質を後工程に必要なレベル
とすることができるウェハー洗浄装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フォトリソグラフィー(Photolithograp
hy)は、半導体製造プロセス全体において、最も重要な
工程の一つであり、およそ金属酸化物半導体(Metal Ox
ide Semiconductor = MOS)デバイスに関連があるも
の、例えば、各薄膜のパターンおよびドーパント(Dopa
nts)領域は、いずれもフォトリソグラフィーを使用し
てパターニングしている。そして、半導体の製造プロセ
スは、通常、必要となるフォトリソグラフィーの回数、
又はマスク(Mask)の枚数から、その難易度を判断する
ものとなっている。また、半導体デバイスの集積度(In
tegration)を向上させることにおいても、フォトリソ
グラフィー技術の発展に影響を受けている。
【0003】フォトリソグラフィーを行う時には、半導
体デバイスの基板(Substrate)となるウェハー(Wafe
r)以外にも、光源(ランプ)、マスク、フォトレジス
ト(Photoresist)、現像に必要な現像液などを用意し
なければならない。基本的なフォトリソグラフィーは、
フォトレジスト塗布(Coating)、露光(Exposur
e)、現像という3大ステップからなる。先ず、ウェ
ハーの上表面に感光材料(Photo-Sensitive Material)
からなるフォトレジスト膜を塗布してから、光源ならび
にマスクを使用して、マスクにあるパターンをフォトレ
ジスト膜に転写した後で、現像液を使用してマスクから
フォトレジスト層に転写した潜在(Latent)パターンを
現像する。
【0004】現像方法には多くの種類があるが、フォト
リソグラフィーをインライン(In-Line)作業に適合さ
せるために、現在、スプレー/パドル(Spray/Puddle)
方式が多く採用されている。この現像方式は、3つのス
テップに分けられ、先ず、スピンナー(Spinner)上に
置いたウェハーの上表面に現像液をスプレーしてから、
ウェハーが静止した状態でパドル(Puddle)現像を行
い、現像した後で、洗浄溶液を使用してウェハーの上表
面を洗浄(Rinse)し、さらにスピンドライ(Spin Dr
y)により現像工程を完了する。
【0005】図2の(a)(b)は、従来のウェハー洗
浄装置を示したものであり、該図2において、(a)の
フローチャートの「ウェハーを現像槽に入れる」ステッ
プ10を説明すると、(b)に示すように、ウェハー2
00を用意してフォトレジスト塗布ならびに露光を行っ
てから、ウェハー200を現像槽(図示せず)のアウタ
ーカップ(Outer Cup)210内部に置き、現像槽内の
スピンナー204の軸心を介して提供される適切な真空
度によりウェハー200をチャック(Chuck)202上
に固定するが、その際、インナーカップ206の開口周
縁とチャック202に固定されたウェハー200との間
にごく小さな隙間208が形成される。
【0006】次に、図2(a)の「現像液をウェハーに
スプレーしてパドル現像をおこなう」ステップ12を説
明すると、ウェハー200の上表面の露光されたフォト
レジスト膜(図示せず)に現像液をスプレーし、ウェハ
ー200が静止した状態で現像液と露光されたフォトレ
ジストとを化学反応させてパドル現像を行う。
【0007】そして、図2(a)の「ウェハーを回転さ
せウェハーの上下表面を洗浄する」ステップ14を説明
すると、現像完了後に、チャック202を介してウェハ
ー200を回転させるとともに、上方液体導入管(図示
せず)により脱イオン水(Deionized Water = DI Water
純水ともいう)を導入してから、上方ノズル(図示せ
ず)でウェハー200の上表面にスプレーすることによ
って、ウェハー200の上表面の現像液を洗浄除去す
る。ウェハー200の上表面を洗浄する同時に、現像槽
のインナーカップ(Inner Cup)206にある下方液体
導入管212の下方ノズル(Nozzle)214を利用し
て、ウェハー200の下表面も洗浄し、ウェハー200
の下表面と、チャック202と、続いて現像するウェハ
ーがウェハー200の上表面から流れ込んだ現像液また
は脱イオン水により汚染されることを防止する。
【0008】図2(a)の「ウェハーをスピンドライす
る」ステップ16について説明すると、ウェハー200
の上表面および下表面を脱イオン水で洗浄してから、ス
ピンナー204によりウェハー200を回転させてスピ
ンドライを行う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像工
程においてパドル現像を行う時、ウェハー200は静止
した状態にあるから、ウェハー200の上表面にスプレ
ーする現像液が多すぎたり、あるいはウェハー200が
他の製造プロセスにより下表面の表面張力に変化を生ず
るなどの原因があると、現像液がウェハー200の上表
面から下表面へインナーカップ206とウェハー200
との間に形成されるナイフエッジ(KnifeEdge)状の隙
間208を介して流れ込むことにより、ウェハー200
の下表面およびチャック202を汚染することになって
いた。
【0010】そこで、この発明の主要な目的は、ウェハ
ーでパドル現像および現像液の洗浄ならびに他の製造プ
ロセスを実施する時、インナーカップ内にガスを導入し
て、インナーカップ内部を微弱な加圧状態とすること
で、ウェハー上表面の現像液または洗浄溶液あるいはそ
の他の不純物がウェハー下表面を汚染することを防止す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明のウェハー洗浄装置は、基本的には、ウェハーを
固定するチャックと、該チャックに連結して該チャック
を回転させるスピンナーと、前記チャック及び前記スピ
ンナーを内設させ、その開口周縁並びに前記チャックに
固定されたウェハー間にナイフエッジ状の隙間を形成す
るインナーカップと、前記インナーカップに連通され
て、ガスを導入するとともに、前記ウェハーの下表面か
ら前記ナイフエッジ状の隙間を介して前記ガスを外部へ
流出させるガス導入管と、を具備することを特徴として
いる。そして、本発明のウェハー洗浄装置の好ましい具
体的な態様は、前記スピンナーが、真空排気系統に連通
され、前記ガスが、空気もしくは窒素を含むものである
ことを特徴としている。また、本発明のウェハー洗浄装
置の好ましい他の具体的な態様は、更に、洗浄溶液を導
入する上方液体導入管と該上方液体導入管に設けられ
て、前記洗浄溶液をスプレーする上方ノズルとを具備
し、前記インナーカップに連通され前記洗浄溶液を導入
する下方液体導入管と該下方液体導入管に設けられて前
記洗浄溶液をスプレーする下方ノズルとを具備し、前記
上記洗浄溶液が、脱イオン水を含むものであることを特
徴としている。前記の如く構成された本発明にかかるウ
ェハー洗浄装置は、現像槽のインナーカップにガス導入
管を配設して、インナーカップの気圧を外部圧力より少
し高いものとし、ガスがインナーカップの開口周縁とウ
ェハー下表面とから形成される隙間から流出するように
構成することで、ウェハー上表面の現像液、又は洗浄溶
液がウェハー下表面へ流れ込んで汚染することを抑制し
て、ウェハー下表面及びチャック並びにその後の現像を
行うウェハーの汚染を防止することができるものであ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、この発明のウェハー洗浄装
置の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図1に
おいて、(a)は、本実施形態のウェハー洗浄装置の現
像工程のフローチャートであり、(b)は、該ウェハー
洗浄装置の縦断面図である。図1(a)に示す「ウェハ
ーを現像槽に入れる」ステップ30を説明すると、先
ず、ウェハー400を用意しフォトレジスト塗布ならび
に露光を行ってから、現像槽(図示せず)中のアウター
カップ(Outer Cup)410内部に置き、スピンナー4
04の軸心を介して提供される適切な真空度で、ウェハ
ー400をチャック402上に吸引固定する。なお、イ
ンナーカップ406の開口周縁とウェハー400の下表
面との間には、ナイフエッジ状の隙間408が形成され
ている。
【0013】次に、図1(a)の「現像液をウェハーに
スプレーしパドル現像を行うとともにガスを導入する」
ステップ32を説明すると、現像液をウェハー400上
表面の露光されたフォトレジスト層(図示せず)にスプ
レーして、ウェハー400を静止した状態で現像液と露
光されたフォトレジストとを化学反応させてパドル現像
を行う。同時にインナーカップ406に連通したガス導
管416によりインナーカップ406内部へガスを導入
すると、インナーカプ406内部の気圧が外部気圧より
少し高くなるために、導入されたガスがウェハー400
の下表面を経てインナーカップ406とウェハー400
との間に形成されたナイフエッジ状の隙間408を介し
て外部へ流れ出すことになる。導入するガスとしては、
空気または窒素を含むものとする。
【0014】現像工程においてパドル現像を行う時、ウ
ェハー400が静止した状態であり、インナーカップ4
06内部のガス圧力が外部圧力より少し高くなるので、
ガスがウェハー400の下表面からナイフエッジ状の隙
間408を介して外部へ流れ出す。従って、ウェハー4
00上表面にスプレーした現像液が多すぎたり、または
ウェハー400が他の製造プロセスにより下表面の表面
張力に変化が生じて、現像液がウェハー400上表面か
ら流れることがあったりしても、インナーカップ406
に導入されたガスがウェハー400の下表面に経てナイ
フエッジ状の隙間408を介して外部へ流れ出すため、
現像液がウェハー400下表面へ流れ込むことを抑制で
きるので、ウェハー400の下表面およびチャックなら
びにその他の現像しようとするウェハーなどが現像液に
汚染されることを防止して、ウェハー下表面を後工程に
必要な清浄度とすることができる。
【0015】図1(a)の「ウェハーを回転させウェハ
ーの上下表面を洗浄するとともにガスを導入する」ステ
ップ34を説明すると、現像を行った後に、スピンナー
404でウェハー400をチャック402を回転させな
がら、上方液体導入管(図示せず)により洗浄溶液を上
方ノズル(図示せず)からウェハー400の上表面にス
プレーしてウェハー400の上表面に残った現像液を洗
浄除去し、現像反応のメカニズムを停止させる。使用す
る洗浄液としては、脱イオン水(純水ともいう)を含
む。ウェハー400の上表面を洗浄すると同時に、現像
槽中のインナーカップ406に設けた下方液体導入管4
12の下方ノズル(Nozzle)414より洗浄溶液を提供
してウェハー400の下表面も洗浄するが、洗浄溶液と
しては脱イオン水を含むものとする。
【0016】また、ウェハー400を洗浄すると同時
に、ガス導入管416でインナーカップ406内部にガ
スを導入すると、インナーカップ406内部の気圧が外
部気圧より少し高くなるので、ガスがインナーカップ4
06からナイフエッジ状の隙間408を介して外部へ流
れ出す。導入するガスとしては、空気、窒素を含む。導
入されたガスがインナーカップ406からナイフエッジ
状の隙間408を介して外部へ流れ出すので、現像液が
ウェハー400下表面に流れ込むことを抑制することが
でき、ウェハー400の下表面およびチャックならびに
後続の現像しようとするウェハーが汚染されることを防
止して、ウェハーの下表面を後工程が必要とする清浄度
とすることができる。
【0017】図1(a)の「ウェハーをスピンドライす
る」ステップ36を説明すると、ウェハー400の上下
表面を洗浄溶液で洗浄してから、スピンナー404によ
りウェハー400を回転させ、スピンドライを行って現
像工程を完了する。
【0018】以上のごとく、この発明を好適な実施形態
により開示したが、当業者であれば容易に理解できるよ
うに、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変
更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その
特許権保護の範囲は、特許請求の範囲、および、それと
均等な領域を基準として定めなければならない。
【0019】
【発明の効果】以上説明した構成により、この発明にか
かるウェハー洗浄装置は、現像槽のインナーカップに設
けたガス導入管で現像中のインナーカップ内部へ空気、
窒素などのガスを導入することで、ウェハー上表面から
流れ込む現像液または洗浄液が下表面に流れ込むこと抑
制することができるので、現像工程において、ウェハー
の下表面およびチャックならびにその他の現像しようと
するウェハーが現像液に汚染されることを防止して、ウ
ェハーの下表面を後工程に必要な清浄度とすることがで
きる。また、この発明にかかるウェハー洗浄装置を他の
製造工程チャンバー(Chamber)にも応用することがで
き、ウェハー洗浄を行う時に、ウェハーがダストを含む
洗浄液に汚染されることを防止して、ウェハーの洗浄度
ならびに品質を確保し、後工程を効率よく行うことがで
きる。従って、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、この発明のウェハー洗浄装置にかか
る現像工程のフローチャートであり、(b)は、そのウ
ェハー洗浄装置の説明縦断面図である。
【図2】(a)は、従来技術のウェハー洗浄装置にかか
る現像工程のフローチャートであり、(b)は、そのウ
ェハー洗浄装置の説明縦断面図である。
【符号の説明】
400 ウェハー 402 チャック 404 スピンナー 406 インナーカップ 408 ナイフエッジ状の隙間 410 アウターカップ 412 下方液体導入管 414 下方ノズル 416 ガス導入管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 孫 孟良 台湾台北市荘敬路197巷12号6楼

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハーを固定するチャックと、該チャ
    ックに連結して該チャックを回転させるスピンナーと、
    前記チャック及び前記スピンナーを内設させ、その開口
    周縁並びに前記チャックに固定されたウェハー間にナイ
    フエッジ状の隙間を形成するインナーカップと、前記イ
    ンナーカップに連通されて、ガスを導入するとともに、
    前記ウェハーの下表面から前記ナイフエッジ状の隙間を
    介して前記ガスを外部へ流出させるガス導入管と、を具
    備するウェハー洗浄装置。
  2. 【請求項2】 前記スピンナーが、真空排気系統に連通
    されるものである請求項1記載のウェハー洗浄装置。
  3. 【請求項3】 前記ガスが、空気を含むものである請求
    項1記載のウェハー洗浄装置。
  4. 【請求項4】 前記ガスが、窒素を含むものである請求
    項1記載のウェハー洗浄装置。
  5. 【請求項5】 前記ウェハー洗浄装置が、更に、洗浄溶
    液を導入する上方液体導入管と、該上方液体導入管に設
    けられて、前記洗浄溶液をスプレーする上方ノズルと、
    を具備するものである請求項1記載のウェハー洗浄装
    置。
  6. 【請求項6】 前記ウェハー洗浄装置が、さらに、前記
    インナーカップに連通され、前記洗浄溶液を導入する下
    方液体導入管と、該下方液体導入管に設けられて、前記
    洗浄溶液をスプレーする下方ノズルと、を具備するもの
    である請求項1又は5記載のウェハー洗浄装置。
  7. 【請求項7】 前記上記洗浄溶液が、脱イオン水を含む
    ものである請求項5又は6記載のウェハー洗浄装置。
JP10361046A 1998-12-18 1998-12-18 ウェハー洗浄装置 Pending JP2000188275A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013239491A (ja) * 2012-05-11 2013-11-28 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置および基板処理方法

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