JP2001351847A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薬液をウェハに対して均一に吐出することが
でき、装置の小型化・軽量化を図ることができ、また、
薬液を吐出する場合の装置の動作を簡単化できる薬液吐
出用の半導体製造装置を提供する。 【解決手段】 現像液カップ２の内側には四つのノズル
アーム９が設けられ、格納部３に格納されるようになっ
ている。格納部３と対応するノズルアーム９は相互にす
きまなく嵌り合う形状とされており、ノズルアーム９の
収納時には、ノズルアームの内側の曲面が現像液カップ
２の内側の外壁の一部を形成する。これにより、現像液
カップ２の外側にノズルアームを設けるためのスペース
が不要となり、装置全体の小型化、軽量化を図ることが
できる。各ノズルアーム９はそれぞれの軸９ａの回りに
回動可能とされており、薬液吐出動作を行うときは、格
納された状態から、先端部がスイングするように回動す
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、半導体製造装置、
特に、フォトリソグラフィー工程において種々の薬液等
の塗布を行う半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なフォトリソグラフィーに於ける
レジスト現像工程では、被処理基板となる半導体基板
（以下「ウェハ」と称する）をレジスト塗布装置内の薬
液回転塗布機構（以下「コーターユニット」と称する）
にてレジスト等の薬液の塗布を行う。次に、縮小投影露
光装置（以下「ステッパー」と称する）等のパターン転
写装置によって露光することで、光学的化学反応処理を
行う。その後、現像処理を行うことで、反応・未反応部
分のレジスト分離形成により、パターン形成をしてい
る。

【０００３】ここで行われる現像処理は、ウェハを現像
ユニットに入れてウェハチャック上に固定し、続いて現
像液吐出ノズルをウェハ上部に移動させて現像液を吐出
させる。レジスト現像装置には、現像液吐出ノズルを、
薬液飛散防止用側壁（以下「現像液カップ」又は単に
「カップ」と称する）の外部からロボットアーム等によ
りウェハ上に移動するものと、カップ内にスイープノズ
ルを装備し、これを用いて現像液を吐出するものとがあ
る。また、その後に行う洗浄置換処理の際の純水リンス
吐出についても、現像液と同様の機構からなる装置が設
けられていることが多い。

【０００４】図７は、従来からあるレジスト現像装置の
平面図、図８は、図７に示したレジスト現像装置が薬液
塗布動作を行っているときの平面図、図９は、図７に示
したレジスト現像装置が薬液塗布動作を行っているとき
の正面図である。

【０００５】図７乃至図９に示したレジスト現像装置で
は、ウェハに対して種々の薬液処理を行う現像液カップ
２０が中央に設けられており、その外側には二つの薬液
吐出ユニット３０及び４０が設けられている。現像液カ
ップ２０内の中央には、ウェハを固定するためのウェハ
チャック２１が設けられている。

【０００６】薬液吐出ユニット３０はノズルアーム３１
及び格納部３２からなり、他方の薬液吐出ユニット４０
はノズルアーム４１及び格納部４２からなる。薬液吐出
ユニット３０のノズルアーム３１は、移動経路３３に沿
って並進移動するように、また、薬液吐出ユニット４０
のノズルアーム４１は、軸４３の回りに回動可能に取り
付けられている。

【０００７】薬液吐出ユニット３０及び４０は、現像液
カップ２０の外側に存在するため、薬液吐出動作を行う
ときは、ノズルアーム３１、４１は、まず格納部３２、
４２から上昇し、図８に示すようにウェハの中心部上方
へ移動し、そして、各ノズル先端部をウェハに近づける
ために下降する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図７乃至図９に示した
従来の装置のように現像液カップの外側に薬液吐出ユニ
ットが設けられている場合は、現像液カップの構造がシ
ンプルで形状も円形を維持できるので、カップ内に薬液
吐出ユニットを設けたものの場合のように、カップ内の
凹凸による影響として気流の乱れや薬液の不均一な飛散
は生じない。しかし、カップの外側に薬液吐出ノズルを
設けるため、現像液カップ周辺にその為のスペースが必
要となり、装置の小型化を妨げる要因となる。

【０００９】一般に、半導体製造装置は、装置の寸法が
大きいと設置するフロアの占有面積の拡大につながり、
装置を増設して台数を増やすことが困難となる。このこ
とは、処理能力の向上を妨げることになるとともに、各
装置間の搬送距離が長くなり、また、装置内部の搬送時
間の増大等の問題も発生する。

【００１０】半導体のプロセス的な量産化として、１枚
のウェハからのチップ取得数を増やす方法として、ウェ
ハの直径を拡大させてゆく方法がある。しかし、ウェハ
の直径が拡大すれば、必然的に製造装置自体も大型化す
る。装置が大型化すると、上記のように装置の設置空間
が限られている状況では、装置の設置台数を少なくせざ
るを得ない。装置の設置台数が少なくなると、ウェハの
直径が拡大して一枚のウェハから取得できるチップ数が
増えても、全体として処理能力が低下し、逆効果とな
る。装置の寸法が大きいと装置の重量増につながり、装
置の構造的強度の問題が生じる。さらに、装置の寸法が
大きいことによる装置生産コストの増大や、各ユニット
間の搬送距離が伸びることによるスループットの低下等
の問題も発生する。

【００１１】従来も、カップ内に薬液吐出ユニットが設
けられたものはあるが、これらは現像液カップ自体が複
雑な形状を持つばかりでなく、単純に薬液吐出ユニット
をカップの内側に設けただけであるため、装置全体の容
積はそれほど変化しない。

【００１２】また、従来は、カップの外部に薬液吐出ユ
ニットが設けられたものについては、現像液あるいは純
水リンスを吐出させるノズルとして、ウェハへの吐出が
広拡散となるタイプのものはなく、ウェハを回転させる
ことによって薬液の拡散範囲を拡大させている。このよ
うにすると、ウェハ面積拡大に際し十分な薬液の拡散に
時間がかかり、また、薬液拡散が不十分になり易いとい
う問題がある。

【００１３】加えて、従来機構の薬液吐出ノズルは、ウ
ェハに対する薬液吐出面積が機構上あまり広範囲にはで
きず、そのため、主にストレートノズル、ＳＩノズル等
のノズルを用い、その本数を増やしたりスイングさせた
りしていた。薬液を広範囲に拡散させるタイプのノイズ
もあるが、それらの場合、すべてカップ外部に機構を装
備せざるをえなかった。

【００１４】本発明は、このような技術的背景のもとで
なされたものであり、その目的は、薬液をウェハに対し
て均一に吐出することができるととも、装置の小型化・
軽量化を図ることができ、また、薬液を吐出する場合の
装置の動作も簡単にできる、薬液吐出用の半導体製造装
置を提供することである。

【００１５】

【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、保持された半導体基板に
対して薬液を吐出させる半導体製造装置において、薬液
飛散防止用側壁の内側に、前記薬液飛散防止用側壁の一
部として、一又は二以上の回動可能な薬液吐出ノズルア
ームを内蔵させたことを特徴とする。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記薬液吐出ノズルアームには、その長手
方向に沿って複数のノズルが設けられていることを特徴
とする。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記薬液吐出ノズルアームは、現像
液吐出用ノズル及び／又は純水リンス用ノズルを含んで
いることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の一形態について説明する。

【００１９】図１乃至図６は、本実施形態のレジスト現
像装置１を示している。このうち、図１は、薬液吐出ノ
ズル（以下「ノズルアーム」という）が格納された状態
を上から見た平面図、図２は、図１に示したレジスト現
像装置を手前側から見た正面図、図３は、一つのノズル
アームが回動した状態を示した平面図、図４は、ノズル
アームが回動している状態を示した斜視図、図５は、ノ
ズルアームの縦断面図、図６は、ノズルアームを後方か
ら見た斜視図である。

【００２０】図１に示すように、現像液カップ２（特許
請求の範囲に記載した「薬液飛散防止用側壁」に対応す
る）内の中央部には、ウェハチャック４が設けられてい
る。現像液カップ２の内側には、四つのノズルアーム９
が設けられている。各ノズルアーム９は、現像液カップ
２の内側に設けられた格納部３に格納されるようになっ
ている。格納部３と対応するノズルアーム９とは、相互
にすきまなく嵌り合う形状とされており、各ノズルアー
ム９が対応する格納部３に格納されているときは、ノズ
ルアームの内側の曲面が現像液カップ２の内側の外壁の
一部を形成するようになっている。したがって、従来は
別々の部品だったノズルアームと現像液カップが、本実
施形態では、高機能化された一つの部品とされている。
また、四つのノズルアーム９は、すべて同じ構造である
ため、装置の部品の種類を減らすことができる。

【００２１】なお、本実施形態の説明では、「薬液」と
言った場合に現像液及び純水を指しているが、これら以
外の液体も含めて広く「薬液」というものとする。

【００２２】上記のように、ノズルアーム９を現像液カ
ップ２の外側ではなく、現像液カップ２そのものに内蔵
したことにより、現像液カップ２の外側にノズルアーム
を設けるためのスペースが不要となり、装置全体の小型
化、軽量化を図ることができる。また、薬液吐出動作を
行うとき以外は、ノズルアーム９は現像液カップ２の内
側に格納され、現像液カップ２の一部を形成するように
なっているので、ウェハの装着あるいは取り外しの際に
邪魔になることはない。さらに、各ノズルアーム９が現
像液カップ２の一部を形成するようにして現像液カップ
２の形状から不規則な凹凸をなくしたことにより、現像
液カップ２の内側に気流の乱れが生じにくくなる。この
ため、気流の乱れによって薬液の吐出が不均一になるこ
とを防止できる。

【００２３】各ノズルアーム９は、図３及び図４に示す
ように、それぞれの軸９ａの回りに回動可能とされてお
り、その長さは現像液カップ２の内側（開口部）の半径
よりも短い。薬液吐出動作を行うときは、格納された状
態から、先端部（軸９ａが設けられた側と反対の側）が
現像液カップ２の中心部に近づく方向に、あるいは中心
部から離れて格納部に近づく方向に、スイングするよう
に回動する。

【００２４】各ノズルアーム９のノズル面１０には、図
４及び図６に示すうように、ノズル１１が多数設けられ
ている。各ノズル１１は、図５に示すように、ノズルア
ーム９の断面の中央部にノズルアーム９に沿って設けら
れた薬液通路１５につながっており、薬液タンク（不図
示）からこの薬液通路１５を通って流れてきた薬液をウ
ェハに向けて吐出する。このように一つのノズルアーム
に対して多数のノズル１１を設けることにより、前述の
ようにノズルアームが回動可能であることとあいまっ
て、さらに迅速に薬液の拡散を行うことができるように
る。

【００２５】本実施形態では、上記の四つのノズルアー
ム９のうち、互いに対向する二つが現像液用、残りの対
向する二つが純水リンス用とする。このように、それぞ
れに複数のノズルアームを設け、これらがウェハの上部
を回動するようにしたことにより、ウェハ面の広い範囲
に対して迅速に薬液を拡散させることができる。ただ
し、このような配置は一例にすぎず、ノズルアーム９を
設ける数、並びにどれを現像液用とし、どれを純水リン
ス用とするかについては、特に限定されるものではな
い。

【００２６】さらに、図５を見ると分かるように、ノズ
ルアーム９のうち、ノズル１１が設けられているノズル
面１０は水平ではなく、水平面から一定の角度α（０°
＜α＜９０°）だけ傾けられている。その結果、各ノズ
ル１１から吐出される薬液は、ウェハに向かって垂直に
吐出されるのではなく、ノズルアーム９からやや後側へ
向けて吐出される。このようにすると、薬液がウェハに
当たる際のインパクトを和らげることができる。また、
ノズル面１０が現像液カップ２の方を向くように傾けて
あるので、ノズルアーム９を格納した状態でダミーディ
スペンスを行っても、薬液は確実に現像液カップ２の内
壁外側に排出され、現像液カップ２内のウェハやチャッ
クなどへ薬液が飛散するのを防止することができる。

【００２７】ノズルアーム９を上で述べたような構成と
すると、薬液吐出時の動作は平面内の回動動作だけとな
り、従来のレジスト現像装置のノズルアームが平面的な
移動と上下動を含む三次元的なものであったのに比べる
と、動作を簡単にすることができる。また、上下動を行
う必要がないため、図２に示すように、装置全体の高さ
を低くでき、また、ノズルアーム９を現像液カップ２の
内側に設け、かつノズルアーム９の動作範囲をこの現像
液カップ２に限ったことにより、装置の寸法を小さくで
き、また装置を軽量化できるという利点もある。

【００２８】装置を設置できるフロアが限られている場
合には、上記のように装置の小型化、軽量化によって、
設置できる装置の台数を増やすことができ、また、装置
間における搬送距離を短くすることができるので、作業
効率が向上し、スループットを上げることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、薬
液飛散防止用側壁の一部として薬液吐出ノズルアームを
内蔵させたことにより、部品の種類が削減されるのでコ
スト低減を図ることができ、また、装置を小型化・軽量
化できるため、ウェハ（半導体基板）の寸法が拡大して
も装置が大型化するのを抑えることができる。また、装
置の小型化により搬送系駆動量が短縮され、スループッ
トが向上する。

【００３０】また、回動可能な薬液吐出ノズルアーム
に、その長手方向に沿って複数のノズルを設けることに
より、薬液吐出ノズルアームを回動させながら薬液の吐
出を行うと、ウェハの広範囲に迅速に薬液を拡散させる
ことができるので、塗布効率が向上してスループットが
向上し、また、塗布効率向上によって薬液の使用量が削
減され、さらに、薬液塗布の均一性が向上することによ
り、プロセスが安定化するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るノズルアームが格
納された状態を上から見た平面図である。

【図２】図１に示したレジスト現像装置を手前側から見
た正面図である。

【図３】一つのノズルアームが回動した状態を示した平
面図である。

【図４】ノズルアームが回動している状態を示した斜視
図である。

【図５】ノズルアームの縦断面図である。

【図６】ノズルアームを後方から見た斜視図である。

【図７】従来からあるレジスト現像装置の平面図であ
る。

【図８】図７に示したレジスト現像装置が薬液塗布動作
を行っているときの平面図である。

【図９】図７に示したレジスト現像装置が薬液塗布動作
を行っているときの正面図である。

【符号の説明】

１…レジスト現像装置， ２…現像液カップ， ３…格
納部， ４…ウェハチャック， ９・・・ノズルアーム，
１０…ノズル面， １１…ノズル， １５…薬液通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持された半導体基板に対して薬液を吐
   出させる半導体製造装置において、 薬液飛散防止用側壁の内側に、前記薬液飛散防止用側壁
   の一部として、一又は二以上の回動可能な薬液吐出ノズ
   ルアームを内蔵させたことを特徴とする半導体製造装
   置。
2. 【請求項２】 前記薬液吐出ノズルアームには、その長
   手方向に沿って複数のノズルが設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記薬液吐出ノズルアームは、現像液吐
   出用ノズル及び／又は純水リンス用ノズルを含んでいる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体製造装
   置。