JP2001307986A - 半導体基板固定保持装置 - Google Patents

半導体基板固定保持装置

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JP2001307986A
JP2001307986A JP2000122360A JP2000122360A JP2001307986A JP 2001307986 A JP2001307986 A JP 2001307986A JP 2000122360 A JP2000122360 A JP 2000122360A JP 2000122360 A JP2000122360 A JP 2000122360A JP 2001307986 A JP2001307986 A JP 2001307986A
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JP
Japan
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cleaning liquid
wafer
semiconductor substrate
wafer chuck
back surface
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Application number
JP2000122360A
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English (en)
Inventor
Kenji Uchida
健ニ 内田
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UMC Japan Co Ltd
Original Assignee
Nippon Foundry Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄液の吐出制御が適正な状態から逸脱した
場合でも、洗浄能力の低下を防止し、ウェハや半導体製
造装置の汚染を有効に防止し、かつ、製品の歩留まりの
低下を防止する。 【解決手段】 ウェハチャック40の裏側の部分には複
数の遮蔽板44と、隣り合う遮蔽板44によって形成さ
れる洗浄液の通路45が設けられている。吸入口には、
吐出ノズル46から吐出された洗浄液が取り入れられ
る。ウェハチャック40にウェハ35を吸着して固定
し、所定の速度で回転させた状態で、吐出ノズルから洗
浄液を吐出させると、洗浄液は吸入口から通路45に入
り、回転によって通路45をウェハチャック40の中央
部から外周部に向かって流れる。外周部に達した洗浄液
は、外周部から半径方向外側に向かって吐出されて拡散
され、ウェハ35の裏面に達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリソグラフ
ィー工程におけるレジスト塗布などの際に、半導体基板
を固定・保持した状態で回転させる半導体基板固定保持
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的なフォトリソグラフィーには、レ
ジスト塗布工程が含まれている。このレジスト塗布工程
では、被処理基板である半導体基板(以下「ウェハ」と
いう)を、レジスト塗布装置内に設けられた薬液回転塗
布機構(以下「コーターユニット」という)の半導体基
板固定保持装置(以下「ウェハチャック」という)に固
定した状態で薬液の塗布を行う。このレジスト塗布工程
までの過程において、ウェハの裏面には、直前工程から
の異物が付着したり、薬液塗布時においてウェハ裏面に
飛散した薬液ミストが付着したり、また、コーターユニ
ット内の搬送系からの異物が付着したりする。
【0003】この対策として、コーターユニットの下部
に吐出ノズルを設け、これから有機溶剤等の洗浄液をウ
ェハ裏面に向けて吐出し、洗浄するということが行われ
ている。この洗浄は、ウェハ表面に薬液を塗布した後
に、ウェハチャックにウェハを固定したままウェハを一
定の速度で回転させ、この状態でコーターユニットの下
部の吐出ノズルから洗浄液を吐出させて行う。
【0004】この洗浄の際の洗浄液の吐出は、その吐出
圧、吐出流量、吐出ノズルの角度、吐出ノズルの位置な
どが、洗浄力、洗浄安定性、洗浄範囲、洗浄液の使用量
等に影響する。具体的には、吐出圧、吐出流量、吐出ノ
ズルの角度、吐出ノズルの位置などの調整が不十分だ
と、ウェハ表面への洗浄液の回り込みによるパターン欠
損、ウェハチャックのウェハ接触面の汚染、不十分な洗
浄による搬送系や各ユニット内部の汚染、縮小投影露光
装置でのデフォーカスなどが発生する原因となる。この
ため、洗浄液の吐出圧、吐出量、ノズルの角度、ノズル
の位置などを、定期的に調整し直すことが必要となる。
【0005】また、現像装置内に設けられた回転式現像
機構(以下「デベユニット」という)の内部では、感光
剤が塗布され露光処理されたウェハを、ウェハチャック
に固定した状態で、現像液により感光部分を溶解し、そ
の後、純水によって置換するという処理が行われる。こ
の処理の際、感光部分の感光剤を確実に溶解させるため
に、一般には、ウェハの表面に向けて現像液を過剰に吐
出させる。この過剰に吐出された現像液の一部は、ウェ
ハの表面から裏面に回り込み、ウェハの裏面にも現像液
が付着してしまう。このようにウェハの裏面に現像液が
付着した場合、これを確実に洗い流さないと、続く熱処
理工程において、熱処理ユニットを汚染し、パーティク
ルが発生する原因ともなる。
【0006】これまでは、この現像液の洗浄にも、コー
ターユニットと同じ方法が採られていた。このため、上
で述べたコーターユニットに関する問題点は、この現像
液の洗浄の場合にも同様に生じ得る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法でウェハの
裏面を洗浄する場合、洗浄液の吐出圧や洗浄液の流量が
不足すると、ウェハ裏面の全体に洗浄液がかからず、ウ
ェハを十分に洗浄することができない。一方、洗浄液の
吐出圧や洗浄液の流量が過剰だと、洗浄液がウェハチャ
ックに付着したり、チャック表面が汚染されたり、多量
の洗浄液が飛ばされて洗浄液ミストがウェハ表面に付着
するなどの問題が生じる。
【0008】また、洗浄液を吐出する吐出ノズルの角度
が適正でないと、ウェハに洗浄液がかからない部分が生
じたり、あるいはウェハで洗浄液が激しく跳ね返ってミ
ストが発生するなどの問題が生じる。吐出ノズルの位置
が適正でないと、ウェハに洗浄液がかからない部分が生
じたり、洗浄面積が不十分だったり、あるいはウェハチ
ャックの汚染が発生したりする。
【0009】上記のようにウェハ裏面の洗浄が不十分な
場合には、裏面の付着物によってデフォーカスが発生し
たり、熱処理ユニット内、ステッパー内、あるいはウェ
ハ裏面との接触部分が汚染されたり、パーティクルの発
生による製品不良、歩留まり低下の原因となったり、あ
るいは、次工程における半導体製造装置の汚染の原因と
もなる。また、上記のようにウェハ裏面を洗浄する際の
洗浄液が過剰な場合には、大量に発生した洗浄液ミスト
がウェハ表面に付着してパターン欠陥の原因となった
り、ウェハチャックの汚染の原因となったり、次工程に
おける半導体製造装置の汚染の原因となる。また、無駄
な洗浄液の使用によるコスト増の原因ともなる。
【0010】このような問題はすべて、何らかの影響に
よって洗浄液の吐出制御が適正な状態から逸脱した結果
であり、このような適正制御状態からの逸脱は、予測不
可能な要因に基づいて発生することがほとんどである。
【0011】本発明は、このような技術的背景に基づい
てなされたものである。すなわち、その目的は、洗浄液
の吐出制御が適正な状態から逸脱した場合でも洗浄能力
が低下することを防止し、ウェハや半導体製造装置の汚
染を有効に防止し、かつ、製品の歩留まりの低下を防止
することができる半導体基板固定保持装置を提供するこ
とである。
【0012】
【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、請求項1記載の発明は、半導体基板の裏面に当接
して当該半導体基板を固定した状態で保持するととも
に、この状態で前記半導体基板を回転させる半導体基板
固定保持装置において、前記半導体基板の裏面に当接す
る側とは反対の側に、中央部から外周部へ向かう方向に
放射状に形成された洗浄液通路と、前記洗浄液通路の中
央部の側から洗浄液を供給する吐出ノズルとを設け、前
記半導体基板を保持した状態で回転しながら、前記吐出
ノズルから前記洗浄液通路に洗浄液を供給し、回転によ
って前記洗浄液通路の中央部から外周部へ流れる洗浄液
を、前記外周部から前記半導体基板の裏面に対して吐出
させることを特徴とする。
【0013】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体基板固定保持装置において、前記洗浄液通路は、前
記半導体基板の裏面に当接する側とは反対の側に、中央
部から外周部へ放射状に形成された複数の遮蔽板によっ
て形成されたものであることを特徴とする。
【0014】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の半導体基板固定保持装置において、前記洗浄液通路
は、水平に保持された前記半導体基板に対し、一定の角
度で傾斜していることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態に係
る半導体基板固定保持装置(ウェハチャック)につい
て、図面を参照しながら従来のものと対比しつつ説明す
る。図1は、従来のウェハチャック20の斜視図、図2
は、図1に示した従来のウェハチャック20の縦断面
図、図3は、従来のウェハチャック20をコーターユニ
ット(又はデベユニット)30に装着し、ウェハ35を
保持している状態を示した縦断面図である。図4は、本
実施形態に係るウェハチャック40の縦断面図、図5
は、図4に示したウェハチャック40を上から見た内部
構造平面図、図6は、コーターユニット50に装着さ
れ、ウェハ35を吸着している状態のウェハチャック4
0を示した縦断面図である。
【0016】従来のウェハチャック20は、上面のウェ
ハ吸着面21(図2参照)に、図3に示すように、ウェ
ハ35を吸着して固定させる。コーターユニット30に
は、図3に示すように、ウェハチャック20を装着した
ときに、ウェハ35の裏面と対向する位置であってウェ
ハチャック20に洗浄液が飛散しない位置に、吐出ノズ
ル31が設けられている。従来のウェハチャック20を
用いた場合のウェハ裏面の洗浄は、ウェハ35を吸着し
た状態でウェハチャック20を回転させ、吐出ノズル3
1から上に向けて洗浄液を吐出させていた。したがっ
て、従来のウェハチャック20は、ウェハを固定するだ
けで、洗浄液の吐出に関しては、特別の機構は設けられ
ていなかった。
【0017】これに対し、本実施形態のウェハチャック
40には、図4に示すように、ウェハ吸着面41の裏側
の部分に、ウェハチャック40の裏側全体を被う裏面部
材42と、この裏面部材42とウェハチャック40の裏
側とをつなぐ複数の柱43と、ウェハチャック40の裏
側から下向きに隆起した複数の遮蔽板44が設けられて
いる。柱43と遮蔽板44は、図5に示すように、ウェ
ハチャック40の中央部から外周部へ向けて放射状に、
かつ、螺旋状の曲線を描くように形成されている。
【0018】これら裏面部材42、柱43、遮蔽板44
のうち、主として遮蔽板によって、ウェハチャック40
の裏側に洗浄液が通る通路45が形成される。ウェハチ
ャック40の裏側が図4の断面に示すように傾斜してい
ることから、この通路45は、ウェハチャック40の中
央部側が低く、外周部側が高くなる。通路45のうち、
ウェハチャック40の中央に近い側は吸入口45aとな
り、図6に示した吐出ノズル46から吐出された洗浄液
は、この吸入口45aから通路45へ取り入れられ、ウ
ェハチャックの回転によって外周部の出口45bへ向か
って流れる。吸入口45a側が低いため、ウェハチャッ
ク40の回転が停止しても、洗浄液は出口45bから流
れ出ることはない。
【0019】次に、本実施形態に係るウェハチャック4
0の動作について説明する。ウェハ裏面の洗浄工程にお
いては、まず、ウェハチャック40にウェハ35を吸着
して固定させる。次に、ウェハを所定の速度で回転さ
せ、この状態で、吐出ノズル46から洗浄液を吐出させ
る。吐出された洗浄液は、吸入口45aから通路45に
入る。この洗浄液は、ウェハチャック40が回転するこ
とによって、通路45をウェハチャック40の中央部か
ら外周部の出口45bに向かって流れる。このとき、こ
の洗浄液の流れる様子を図4で見ると、一定の角度で傾
斜している通路45の上面に沿って流れ、また、図5で
見ると、放射状の通路45に沿って内側から外側へ流れ
る。
【0020】外周部に達した洗浄液は、外周部から半径
方向外側に向かって拡散されながら吐出され、その後、
ウェハ35の裏面に達する。このときの洗浄液の吐出角
度は、ウェハ35に対して一定である。
【0021】洗浄液を吐出ノズル46から吐出させると
きの制御にはどうしても揺らぎが生じ、一定量の洗浄液
を安定して吐出させることは難しい。しかし、吐出ノズ
ル46からの吐出量がある程度変動しても、最終的に
は、ウェハチャック40の回転によってウェハチャック
40の外周部から吐出させることにより、安定して、か
つ広範囲に、ウェハ35の裏面に対して洗浄液を吐出さ
せることができる。このため、吐出ノズル46から吸入
口45aへ吐出する洗浄液の量は、吐出量が多少変動し
ても、必要最小限の量を下回らないよう、予め一定の吐
出量を確保しておく。また、吐出ノズル46からの洗浄
液の吐出を、ウェハ回転時に行うことにより、ウェハチ
ャック40の表面に洗浄液が付着することを確実に防止
できる。
【0022】本実施形態のウェハチャック40の場合、
従来のウェハチャックを使用した場合の吐出圧、ノズル
角度の調整を、ウェハチャック40の回転速度の制御に
よって行うことができる。半導体製造装置のコーターユ
ニット及びデベユニットに装備されているスピンユニッ
トは、回転速度を非常に高い精度で制御することができ
る。このため、所定の回転速度でウェハチャック40を
回転させることで、ウェハチャック40の外周部からウ
ェハ35の裏面へ吐出される洗浄液の吐出状態は極めて
安定し、従来のように、吐出ノズルからの吐出量を制御
する場合に比べて、吐出量の変動はほとんどなくなる。
【0023】また、ウェハチャック40の裏面に放射状
に形成された柱42及び遮蔽板44を設け、これによっ
て洗浄液の通路45を形成したことにより、ウェハチャ
ック40の外周部の出口45bから吐出される洗浄液の
整流効果が得られ、洗浄液が均一に拡散されてウェハ3
5の裏面に到達する。このため、ウェハ35の裏面の洗
浄効果も均一となる。
【0024】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨の範囲内において、種々の変
更が可能である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
裏面の中央部から外周部へ向かう方向に放射状に洗浄液
通路を形成し、回転によって、吐出ノズルから供給され
た洗浄液を中央部から外周部へ流したあと、最終的に外
周部から洗浄液を拡散させて、半導体装置の裏面に洗浄
液を吐出させるようにしたことにより、吐出ノズルから
供給される洗浄液の圧力や流量などが、適正な制御状態
から多少変動しても、最終的に半導体基板の裏面に対し
て吐出される洗浄液の圧力や流量はほぼ一定に保たれ、
このため、ウェハ裏面の洗浄効果が向上し、かつ安定す
る。このため、半導体製品の歩留まりの低下を有効に防
止できる。また、従来のように、吐出ノズルの位置や角
度についての微妙な調整が不要となり、使い勝手に優れ
たものとなる。さらに、洗浄効果が向上することによ
り、洗浄液の余分な消費を削減でき、洗浄工程のコスト
ダウンにつながる。また、半導体基板を吸着し、回転さ
せているときのみ吐出ノズルから洗浄液を吐出するよう
にすることにより、ウェハや半導体製造装置だけでな
く、半導体基板固定保持装置そのものの汚れを防止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のウェハチャックの斜視図である。
【図2】図1に示した従来のウェハチャックの縦断面図
である。
【図3】従来のウェハチャックをコーターユニット(又
はデベユニット)に装着し、ウェハを保持した状態を示
した縦断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係るウェハチャックの縦断
面図である。
【図5】図4に示したウェハチャックを上から見た内部
構造平面図である。
【図6】コーターユニットに装着され、ウェハを吸着し
ている状態のウェハチャックを示した縦断面図である。
【符号の説明】
20…ウェハチャック 21…ウェハ吸着面 30…コ
ーターユニット 31…吐出ノズル 35…ウェハ(半
導体基板) 40…ウェハチャック 41…ウェハ吸着
面 42…裏面部材 43…柱 44…遮蔽部材 45
…通路 46…吐出ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 569C

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の裏面に当接して当該半導体
    基板を固定した状態で保持するとともに、この状態で前
    記半導体基板を回転させる半導体基板固定保持装置にお
    いて、 前記半導体基板の裏面に当接する側とは反対の側に、中
    央部から外周部へ向かう方向に放射状に形成された洗浄
    液通路と、 前記洗浄液通路の中央部の側から洗浄液を供給する吐出
    ノズルとを設け、 前記半導体基板を保持した状態で回転しながら、前記吐
    出ノズルから前記洗浄液通路に洗浄液を供給し、回転に
    よって前記洗浄液通路の中央部から外周部へ流れる洗浄
    液を、前記外周部から前記半導体基板の裏面に対して吐
    出させることを特徴とする半導体基板固定保持装置。
  2. 【請求項2】 前記洗浄液通路は、前記半導体基板の裏
    面に当接する側とは反対の側に、中央部から外周部へ放
    射状に形成された複数の遮蔽板によって形成されたもの
    であることを特徴とする請求項1記載の半導体基板固定
    保持装置。
  3. 【請求項3】 前記洗浄液通路は、水平に保持された前
    記半導体基板に対し、一定の角度で傾斜していることを
    特徴とする請求項1又は2記載の半導体基板固定保持装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008124368A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 塗布方法
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CN111326473A (zh) * 2020-04-08 2020-06-23 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种硅片承载装置及边缘抛光设备

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