JP2002164277A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液状の物体を導くガイド部材の形状を工夫し
て、液状の物体を固着することなく流出するようにする
と共に、ガイド部材の維持費削減を図る。 【解決手段】 ウェハー表面に所定のレジストパターン
を形成するコーターデベロッパーであって、ウェハー７
０表面からの有機系溶液を受けるアンダーカップ１と、
この内部に設置され、有機系溶液をアンダーカップ１に
導く所定形状のインナーカップ２と、この上方にスピン
チャック３７を有して、該スピンチャックに載置された
ウェハー７０を回転するスピンモータと、このスピンモ
ータによるウェハー７０の回転によって該ウェハー７０
表面から外部へ飛散する有機系溶液を抑制するためにア
ンダーカップ１を覆うように取り付けられたアウターカ
ップ３とを備え、インナーカップ２は上部位及び下部位
間に勾配を成す円錐状の側面部を有し、かつ、該側面部
に放射状の凹状の溝部３０を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は予め露光されたレジ
スト膜にレジスト現像液を施して、レジストパターンを
ウェハー表面に形成するコーターデベロッパー等に適用
して好適な半導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の製造プロセスは
ますます微細化が進みつつある。製造プロセスの微細化
に伴い、要求される製造環境の清浄度もますます高くな
りつつある。特に半導体集積回路の微細化に直接寄与す
るフォトリソグラフ工程では、清浄度が低いと露光時の
ピンボケや現像不良によりレジストパターンの形成不良
を起こしてしまうので、空気中に浮遊するパーティクル
（塵）は勿論のこと、半導体基板に接触や近接する部材
の清浄度は全て高レベルに維持することが要求される。

【０００３】フォトリソグラフ工程は、レジスト（感光
性被膜）塗布工程、マスクを用いてレジストにパターン
を転写する露光工程、露光されたレジスト膜にレジスト
現像液を施してレジストパターンを形成する現像工程な
どから構成される。この現像工程ではコーターデベロッ
パーが使用される。

【０００４】図８は従来例に係るコーターデベロッパー
５０の構成を示す斜視図である。レジストに表面を覆わ
れ、露光処理された後の半導体基板の一例としてのウェ
ハー７０は、スピンチャック３７に真空吸着された状態
を維持したままスピンモータ（図示せず）により回転さ
れる。コーターデベロッパー５０では、回転するウェハ
ー７０に、アウターカップ３の上方よりレジスト現像液
（図示せず）を噴霧してレジストを現像し、ウェハー７
０上にレジストパターンを形成するようになされる。

【０００５】この時、レジスト現像液とこの現像液によ
って溶解されたレジストなどからなる有機系溶液（図示
せず）は、ウェハー７０の回転によりこのウェハー７０
からインナーカップ５２の表面部に付着するようなされ
る。インナーカップ５２に付着した有機系溶液はインナ
ーカップ５２表面部の平坦な傾斜を有する側面５３を流
れ、アンダーカップ１に流れるようになる。

【０００６】図８に示すコーターデベロッパー５０はウ
ェハー７０からの有機系溶液を受けるアンダーカップ１
を有している。このアンダーカップ１の内部には有機系
溶液をアンダーカップ１に導くインナーカップ５２が設
置されている。また、インナーカップ５２の上方にスピ
ンチャック３７を有して、該スピンチャック３７に載置
されたウェハー７０を回転するスピンモータはアンダー
カップ１の下方に用意されている。さらに、このスピン
モータによるウェハー７０の回転によって該ウェハー７
０表面から外部へ飛散する有機系溶液を抑制するために
このアンダーカップ１を覆うように取り付けられたアウ
ターカップ３を備えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来方式の
コーターデベロッパー５０によれば、インナーカップ５
２は、上部位及び下部位間に勾配を成す円錐状の側面５
３を有し、この側面５３の表面部は平坦になされてい
る。このため、インナーカップ５２に付着した有機系溶
液の多くはアンダーカップ１に流れることなく該インナ
ーカップ５２上に滞留し、固着するので、インナーカッ
プ５２の洗浄頻度や交換頻度は多く、維持コストが高
い。

【０００８】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、液状の物体を所定方向に導く
ガイド部材の洗浄頻度や交換頻度を低減でき、更にガイ
ド部材の維持費を大きく削減できるようにした半導体製
造装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明に係る半導体製造装置は、半導体基板に
所定の液状の物体を施して、少なくとも該基板面に所定
の物体を形成する半導体製造装置であって、基板面から
の余剰の液状物体を受ける受け部材と、この受け部材の
内部に設置され、液状の物体を所定方向に導く所定形状
のガイド部材と、ガイド部材の上方に載置部を有して、
該載置部に載置された半導体基板を回転する回転手段
と、この回転手段による半導体基板の回転によって該基
板面から外部へ飛散する液状物体を抑制するために受け
部材を覆うように取り付けられた覆い部材とを備え、ガ
イド部材は上部位及び下部位間に勾配を成す円錐状の側
面を有し、かつ、該側面に放射状の凹状の溝部を有する
ことを特徴とするものである。

【００１０】本発明の半導体製造装置によれば、液状の
物体を所定方向に導くガイド部材は、上部位及び下部位
間に勾配を成す円錐状の側面を有し、かつ、該側面に放
射状の凹状の溝部を有するよう形成されている。

【００１１】従って、ガイド部材表面部に付着した液状
の物体とガイド部材表面部間には空気が入り易くなるの
で、液状の物体はガイド部材表面部で固着することな
く、ガイド部材表面部に形成された凹状の溝部を流れて
所定方向へ流出することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施形態に係る半導体製造装置について、詳しく
説明する。図１は本発明の実施形態に係る半導体製造装
置を適用したコーターデベロッパー１００の構成例を示
す斜視図である。

【００１３】この実施形態では、液状の物体を所定方向
に導くガイド部材は、上部位及び下部位間に勾配を成す
円錐状の側面を有し、かつ、該側面に放射状の凹状の溝
部を有しているので、液状の物体とガイド部材表面部間
には空気が入り易くなり、液状の物体は固着することな
く、所定方向へ流出することができる。従って、ガイド
部材の洗浄頻度や交換頻度を少なくすることができるの
で、ガイド部材の維持費を大きく削減することができ
る。

【００１４】図１に示すコーターデベロッパー１００は
半導体製造装置の一例である。ウェハー７０は半導体基
板の一例であり、レジストでその表面を覆われ、露光処
理されたものである。また、レジスト現像液（図示せ
ず）は所定の液状の物体の一例であり、レジストを現像
し、レジストパターンを形成するものである。コーター
デベロッパー１００はウェハー７０を該装置の載置部に
固定し、回転させながらウェハー７０の上方よりウェハ
ー７０にレジスト現像液を噴霧し、ウェハー７０上に所
定のレジストパターンを形成するものである。

【００１５】このコーターデベロッパー１００は、アン
ダーカップ１を有している。このアンダーカップ１は、
受け部材の一例であり、ウェハー７０からの余剰の液状
物体を受けるものである。アンダーカップ１は、余剰の
液状物体の一例であるレジストとレジスト現像液の混合
した液（以下、有機系溶液）を受け、これを装置外に排
出するようなされている。

【００１６】図２Ａはアンダーカップ１の構成例を示す
上面図である。アンダーカップ１は外径２５０ｍｍ、高
さ５８ｍｍの大きさで、中心部には直径７５ｍｍ程度の
大きさの空洞部１７を有している。アンダーカップ１は
塩化ビニルなどで形成されている。このアンダーカップ
１内の空洞部１７を除く部分には、空洞部１７を取り囲
むような環状の外溝１１と内溝１２が形成されている。
図２Ｂはアンダーカップ１の構成例を示す下面図であ
る。図２Ｃは図２ＡにおけるＸ１−Ｘ２間でアンダーカ
ップ１を切断した場合のアンダーカップ１の断面図であ
る。

【００１７】外溝１１はアンダーカップ１内の最外殻に
形成されている。アンダーカップ１では、有機系溶液は
外溝１１で受けるようなされる。外溝１１は内溝１２と
空洞部１７とを取り囲むような環状で、幅２０ｍｍ、深
さ１５〜５３ｍｍ程度の大きさを有している。内溝１２
は、アンダーカップ１の最外殻に形成された外溝１１と
空洞部１７間の、挟まれた部分に形成されている。内溝
１２は空洞部１７を取り囲むような環状で、幅６３ｍ
ｍ、深さは１５ｍｍ程度の大きさを有している。これら
外溝１１と内溝１２につながるように、アンダーカップ
１の最深部において排液口１３が形成されている。外溝
１１を流れる有機系溶液はこの排液口１３よりコーター
デベロッパー１００の外部へ排出するようなされてい
る。また、内溝１２につながるようにアンダーカップ１
の最浅部において排気口１４が形成されている。

【００１８】また、外溝１１と内溝１２との間には内溝
１２を取り囲むような環状の、開口部付きの仕切壁１５
が形成するようなされている。外溝１１と内溝１２はこ
の仕切壁１５により分離するようなされている。この構
造によって、爾後、外溝１１を流れる有機系溶液は内溝
１２に流入することはなく、有機系溶液の排気口１４へ
の流入を阻止するようなされている。仕切壁１５は高さ
１７〜５０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ程度の大きさを有して
いる。この仕切壁１５の側壁上部には、該仕切壁１５を
貫くように開口部１６が複数個形成されている。仕切壁
１５に開口部１６が設けられていることにより、外溝１
１の有機系雰囲気は内溝１２につながる排気口１４より
排出するようなされている。開口部１６は直径４ｍｍ程
度の大きさを有している。

【００１９】さらに、内溝１２と空洞部１７との間には
該空洞部１７を取り囲むような環状の仕切壁１９が形成
するようなされている。仕切壁１９は内溝１２と空洞部
１７とを分離するようなされている。仕切壁１９は高さ
４３〜５５ｍｍで、厚さ２．５ｍｍの大きさを有してい
る。また、この仕切壁１９の内溝１２側には、環状の段
部２０が形成されている。仕切壁１９はこの段部２０を
有することで、アンダーカップ１の上方に設置されるガ
イド部材の保持部として機能するようなされている。段
部２０は、仕切壁１９の上部位から７．５ｍｍ程度下が
った内溝１１側に２．５ｍｍ程度突出したように形成さ
れている。

【００２０】次に、ガイド部材の一例となるインナーカ
ップ２について説明する。このインナーカップ２はアン
ダーカップ１の内部に設置され、有機系溶液を所定方向
に導くようなされる。つまり、インナーカップ２はウェ
ハー７０からの有機系溶液を該インナーカップ２の溝部
を有する表面部で受け、これをアンダーカップ１の外溝
１１に導くようなされている。

【００２１】図３Ａ〜Ｃはインナーカップ２の構成例を
示す上面、下面、断面図である。図３Ａ、３Ｂにおい
て、インナーカップ２はその上部位及び下部位間に勾配
を成す円錐状の側面部２６を有し、該側面部２６に放射
状の凹状の溝部３０を有している。さらに、溝部３０の
端部付近には、インナーカップ２を貫く開孔部２２が複
数個形成するようなされている。このインナーカップ２
は塩化ビニルなどで形成されている。

【００２２】インナーカップ２では、側面部２６に形成
された溝部３０が上述のような凹状を有することによっ
て、有機系溶液と該溝部３０との間に空気が入り易くな
る。これにより、有機系溶液はインナーカップ２上で固
着することなく、滑らかに所定方向に流すようなされる
ことができる。そして、溝部３０を流れる有機系溶液は
開孔部２２を通り、開孔部２２の下方向に位置する外溝
１１に流出するようなされることができる。

【００２３】図３Ｃにおいて、インナーカップ２はその
内部を中空とするようなされている。インナーカップ２
は上部位の直径ｄ１が１５０ｍｍ、下部位の直径ｄ２が
２２５ｍｍであり、上部位と下部位間の距離ｄ３が２０
ｍｍ程度の大きさを有するようになされている。上部位
には、その中心部に直径７５〜１１８ｍｍ程度の類似円
形の空洞部２３が形成されている。この空洞部２３の端
部より下部位に向けて垂直に環状の折り返り部２８が延
びるようになされている。折り返り部２８は高さが７ｍ
ｍ程度、幅２．５ｍｍ程度の大きさを有している。イン
ナーカップ２はその上部位と下部位間が円錐状の側面部
２６を有している。円錐状の側面部２６は幅４２ｍｍ程
度の大きさを有し、傾斜角は１７°程度になされてい
る。

【００２４】図４はインナーカップ２の細部構成例を示
す斜視図とその拡大断面図である。インナーカップ２の
側面部２６をさらに詳しく説明すると、図４に示すよう
に、側面部２６には上部位と下部位間に連続するような
放射状の凹状の溝部３０が複数形成されている。これら
凹状の溝部３０は、半円柱状の凸部３１を円周方向に複
数並べるように形成される（以下で菊座状という）。こ
の凸部３１は幅５〜６ｍｍ、高さ２ｍｍ程度の大きさに
なされている。凹状の溝部３０は深さが最大１．５ｍｍ
程度になされている。

【００２５】また、溝部３０の下端部から５〜７ｍｍ
程、上部位寄りの部分において、該インナーカップ２を
貫く開孔部２２は複数個形成されている。この開孔部２
２は直径２〜３ｍｍ程度の大きさを有している。

【００２６】さらに、図１において、アンダーカップ１
の下方向に回転手段の一例としてのスピンモータ（図示
せず）が設置されている。このスピンモータはインナー
カップ２の上方に載置部を有しており、該載置部に載置
されたウェハー７０を回転するものである。このスピン
モータは、載置部としてインナーカップ２の上方向にス
ピンチャック３７を有している。

【００２７】これらスピンモータとスピンチャック３７
はアンダーカップ１の空洞部１７（図２Ａ参照）、イン
ナーカップ２の空洞部２３（図３Ａ参照）に通されたシ
ャフト（図示せず）で一体化するようなされている。こ
れにより、スピンモータの回転動力は、シャフトを介し
て、スピンチャック３７に伝達される。また、スピンチ
ャック３７の表面部には開孔部（図示せず）が複数個形
成されている。スピンチャック３７に載置されたウェハ
ー７０はこの開孔部より真空吸着され、該スピンチャッ
ク３７に固定される。このウェハー７０はスピンチャッ
ク３７に固定されたまま、スピンモータによって回転す
るようなされる。

【００２８】スピンチャック３７は円形で、直径１００
ｍｍ、厚さ８ｍｍ程度の大きさを有し、スピンチャック
に形成された開孔部の直径は１ｍｍ程度になされてい
る。このスピンチャック３７は塩化ビニルなどで形成さ
れている。スピンチャック３７とインナーカップ２の間
は５ｍｍ程度の離隔距離を設けるようなされている。

【００２９】そして、スピンチャック３７の上方には、
スピンモータによるウェハー７０の回転によって該ウェ
ハー７０の表面部から外部へ飛散する有機系溶液を抑制
するために、アンダーカップ１を覆うように取り付けら
れた覆い部材の一例となるアウターカップ３が設置され
ている。

【００３０】次に、アウターカップ３について説明す
る。図５Ａ及びＢはアウターカップ３の構成を示す上
面、断面図である。図５Ａにおいて、アウターカップ３
は上部位の直径が１７５ｍｍ、下部位の直径が２５０ｍ
ｍであり、上部位と下部位間の距離が５３ｍｍ程度の大
きさを有するようになされている。アウターカップ３は
塩化ビニルなどで形成されている。

【００３１】図５Ｂにおいて、アウターカップ３はその
内部を中空とするよう形成されている。上部位には中心
部に直径１５０ｍｍ程度の円形の空洞部４３が形成され
ている。これはレジスト現像液をアウターカップ３の上
方または斜め上方よりウェハー７０に導入するためであ
る。また、上部位と下部位との間には円錐状の側面部４
４が形成するようなされている。円錐状の側面部４４は
幅４６ｍｍ程度の大きさを有し、傾斜角は３０°程度に
なされている。

【００３２】続いて、コーターデベロッパー１００の組
立例を図６を参照しながら説明する。図６はコーターデ
ベロッパー１００の組立例を示す断面図である。

【００３３】始めに、アンダーカップ１は外溝１１や内
溝１２の開放部側を上とする。このアンダーカップ１の
上側にインナーカップ２の下部位側を合わせる。インナ
ーカップ２の折り返り部２８がアンダーカップ２の仕切
壁１９を外側から覆い被すように、インナーカップ２と
アンダーカップ１を重ね合わせる。折り返り部２８が仕
切壁１９に形成されている段部２０に当たるまで、イン
ナーカップ２をアンダーカップ１に差し込む。

【００３４】上述のように、アンダーカップ１内にイン
ナーカップ２が設置されると、インナーカップ２の開孔
部２２は、アンダーカップ１の外溝１１の真上部に位置
するようなされる。これは、インナーカップ２の凹状の
溝部３０（図３Ａ参照）を流れる有機系溶液を開孔部２
２を通して外溝１１に導入するためである。

【００３５】次に、スピンモータ３５をアンダーカップ
１の空洞部１７の真下部付近に配置する。シャフト３６
を空洞部１７と空洞部２３に通し、シャフト３６の一端
をスピンモータ３５に固定する。そして、インナーカッ
プ２の空洞部２３から突き出すようなされているシャフ
ト３６の一端をスピンチャック３７に固定する。この
時、スピンチャック３７がその回転動作中にインナーカ
ップ２と接触しないように、スピンチャック３７とイン
ナーカップ２との間は５ｍｍ程度の離隔距離を有するよ
うにする。

【００３６】そして、アウターカップ３の外周部４５が
アンダーカップ１の外周部９に外側から覆い被さるよう
に、アウターカップ３をアンダーカップ１に重ね合わせ
ることで、図７に示すコーターデベロッパー１００は完
成するようなされる。

【００３７】次に、図７に示すこのコーターデベロッパ
ー１００の動作例を説明する。この例ではウェハー７０
の現像処理する場合を前提とする。このウェハー７０
は、レジストに表面を覆われ、露光処理された後に図７
に示すコーターデベロッパー１００によって現像処理さ
れる。ウェハー７０は、直径１２５ｍｍ、厚さ５００μ
ｍ程度の大きさを有している。また、ウェハー７０を覆
うレジストには、例えばキノンジアジド系のポジ型レジ
ストや合成ゴム系のネガ型レジストなどが使用される。
また、レジスト現像液６６には、ポジ型レジストの現像
時はアルカリ水溶液などが、ネガ型レジストの現像時は
キシレン等の有機系溶液などが使用される。

【００３８】このウェハー７０はまずコーターデベロッ
パー１００のスピンチャック３７に真空吸着される。真
空吸着されたウェハー７０はスピンモータ３５によっ
て、スピンチャック３７に固定されたまま回転するよう
になされる。回転するウェハー７０に、アウターカップ
３の上方より図７の実線矢印で示されるレジスト現像液
６６を噴霧して、予め露光されたレジストを現像し、所
定のレジストパターンをウェハー７０表面に形成する。

【００３９】この時、余剰なレジスト現像液６６と該現
像液によって溶解されたレジストなどからなる有機系溶
液６７は、ウェハー７０の回転により、実線矢印で示さ
れるように該ウェハー７０から菊座状のインナーカップ
２の表面部に付着するようなされる。インナーカップ２
に付着した有機系溶液６７は、インナーカップ２の表面
部に形成された凹状の溝部３０（図４参照）に流れ、そ
して該溝３０に形成された開孔部２２に流れるようなさ
れる。その後、有機系溶液６７は実線矢印で示されるよ
うに開孔部２２の真下に位置するようなされたアンダー
カップ１の外溝１１に流れる。さらに、有機系溶液６７
は破線矢印で示されるように外溝１１を進み、該外溝１
１に形成された排液口１３より装置外に排出されるよう
なされる。

【００４０】このように、本発明に係る実施形態として
の半導体製造装置を適用したコーターデベロッパー１０
０によれば、該コーターデベロッパー１００を構成する
インナーカップ２は、図４で示したように、上部位及び
下部位間に勾配を成す円錐状の側面部２６を有し、か
つ、該側面に放射状の凹状の溝部３０を有することによ
り、インナーカップ２の表面部に付着した有機系溶液と
インナーカップ２表面部間には空気が入り易くなる。

【００４１】従って、有機系溶液はインナーカップ２表
面部で固着することなく、インナーカップ２表面部に形
成された凹状の溝部３０を流れアンダーカップ１へ流出
することができる。それゆえ、インナーカップ２の洗浄
頻度や交換頻度を少なくすることができ、洗浄液やイン
ナーカップ２の使用量を低減することができるので、イ
ンナーカップ２の維持費を大きく削減することができ
る。

【００４２】なお、この実施形態では半導体製造装置に
関してコーターデベロッパーの場合について説明した
が、これに限られることはなく、レジストスピンコータ
にも適用することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上発明したように本発明の半導体製造
装置によれば、液状物体を所定方向に導くガイド部材
は、上部位及び下部位間に勾配を成す円錐状の側面を有
し、かつ、該側面に放射状の凹状の溝部を有しているも
のである。

【００４４】この構成によって、ガイド部材表面部に付
着した液状の物体とガイド部材表面部間には空気が入り
易くなる。従って、液状の物体はガイド部材表面部で固
着することなく、ガイド部材表面部に形成された凹状の
溝部を流れ所定方向へ流出することができる。従って、
ガイド部材の洗浄頻度や交換頻度を少なくすることがで
きるので、洗浄液やガイド部材の使用量を低減すること
ができ、ガイド部材の維持費を大きく削減することがで
きる。

【００４５】この発明は、レジスト現像液を施して、予
め露光されたレジストパターンをウェハー表面に形成す
るコーターデベロッパー等に適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るコーターデベロッパー
１００の構成例を示す斜視図である。

【図２】Ａ〜Ｃはアンダーカップ１の構成例を示す上
面、下面、断面図である。

【図３】Ａ〜Ｃはインナーカップ２の構成例を示す上
面、下面、断面図である。

【図４】インナーカップ２の細部構成例を示す斜視図と
その拡大断面図である。

【図５】Ａ及びＢはアウターカップ３の構成例を示す上
面、断面図である。

【図６】コーターデベロッパー１００の組立例を示す断
面図である。

【図７】コーターデベロッパー１００の動作例を示す断
面図である。

【図８】従来例に係るコーターデベロッパー５０の構成
例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・アンダーカップ（受け部材）、２・・・インナ
ーカップ（ガイド部材）、３・・・アウターカップ（覆
い部材）、２２・・・開孔部、３０・・・溝部、３５・
・・スピンモータ（回転手段）、３７・・・スピンチャ
ック（載置部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H096 AA25 GA29 GA33 4F041 AA06 AB02 CA02 CA28 4F042 AA07 DF32 EB05 EB09 EB13 EB26 5F043 BB27 CC12 EE08 EE09 EE27 GG10 5F046 LA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板に所定の液状の物体を施し
   て、少なくとも該基板面に所定の物体を形成する半導体
   製造装置であって、 前記基板面からの余剰の液状物体を受ける受け部材と、 前記受け部材の内部に設置され、前記液状の物体を所定
   方向に導く所定形状のガイド部材と、 前記ガイド部材の上方に載置部を有して、該載置部に載
   置された半導体基板を回転する回転手段と、 前記回転手段による半導体基板の回転によって該基板面
   から外部へ飛散する液状物体を抑制するために前記受け
   部材を覆うように取り付けられた覆い部材とを備え、 前記ガイド部材は、 上部位及び下部位間に勾配を成す円錐状の側面を有し、
   かつ、該側面に放射状の凹状の溝部を有することを特徴
   とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記溝部は、 当該ガイド部材の上部位及び下部位間に連続するように
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導
   体製造装置。
3. 【請求項３】 前記溝部の所定の位置に当該ガイド部材
   を貫く開孔部を備えることを特徴とする請求項１に記載
   の半導体製造装置。