JP2513680B2

JP2513680B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP2513680B2
Application number: JP62106125A
Authority: JP
Inventors: 史憲松岡
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPS63271930A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ディップ現像するための現像装置に関す
る。

（従来の技術）半導体を製造する場合の工程の一つに、ウエハ現像工
程がある。

この種のウエハ現像装置としては、複数枚のウエハを
バッチ処理的に現像する方式と、いわゆる枚葉処理方式
と称され、一枚づつ順次ウエハを現像装置に搬送して現
像する方式とがある。ウエハ現像の自動化を図る上では
枚葉処理方式が優れている。

従来の枚葉処理方式の現像装置は、ウエハに対して現
像液をスプレーするスプレー方式と、ウエハ上に表面張
力によって現像液のパドルを形成して現像するパドル方
式とが主流であった。

ところで、近年の半導体デバイスの集積度の向上に伴
い、レジストの加工精度の向上，ドライエッチングに対
応するためのアスペクト比の向上が必要になってきた。

この要求に応えるため、レジストメーカは活性剤（浸
透剤，表面保護剤）入り現像液をリコメンドしている。

これは、アスペクト比向上に対しては大きな効果があ
るが、現像方式によっては、均一性を損なうという欠点
がある。

例えば、上記スプレー方式の現像装置によれば、ウエ
ハへの現像液の吐出圧のバラツキにより、圧力の高い部
分に保護剤が析出し、レジストの溶解が遅れ、時にはま
ったく現像が行われない場合も生ずる。

一方、前記パドル方式によれば、活性剤入り現像液の
表面張力の低下により、十分なパドルの形成ができない
という欠点があった。

従って、特に活性剤入りの現像液を用いたウエハ現像
では、現像液の中にウエハを浸すディップ方式の現像が
有用となる。

枚葉処理方式のウエハ現像装置にディップ方式を採用
するとすれば、第３図のように構成することが考えられ
る。

同図において、アッパーカップ１及びローアーカップ
２は、共に現像液の飛散防止のためのカップである。イ
ンナーカップ３は、その上面が現像液のディップ槽を形
成するように凹部3Aとなっていて、その中心部にはスピ
ンチャツク７（詳細は後述する）の昇降経路を確保する
ために切り欠かれている。このインナーカップ３には前
記凹部3Aに連通する残液ドレイン管4,ウエハシール用バ
キューム管５とが設けられている。また、前記バキュー
ム管５の一端側であって、前記インナーカップ３の凹部
3Aに臨む位置には、この凹部3Aの底面より突出してウエ
ハシール用パッキン６が設けられている。

そして、この種のウエハ現像装置では、前記ウエハシ
ール用バキューム管５の作用によりウエハ10を前記ウエ
ハシール用パッキン６上に吸着し、この吸着によって現
像液11をシールし、ウエハ10をディップ現像するように
なっている。

（発明が解決しようとする問題点）上述した枚葉処理方法のディップ現像装置によれば、
現像液11のシールをウエハ10とパッキン６とで行ってい
るが、ウエハ10の平面精度の影響により、十分なシール
を確保するにはウエハ10の吸着が不可欠であり、構造が
複雑となる欠点があった。また、万一上記シールが十分
でないと現像液11がバキューム管５に吸引されてしまう
恐れもあった。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
の問題点を解決し、簡単な構造でありながらディップ現
像に十分な現像液シールを容易に確保することができ、
しかも現像液の排液処理が容易な現像装置を提供するこ
とにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、被処理体をディップ現像するためのディッ
プ槽を形成する凹部の底面中心に穴部を設けてなるカッ
プ部材と、前記穴部に挿通される軸部の上端に設けられ
たチャック部のチャック面上にて上記被処理体をチャッ
クする被処理体チャックと、前記チャック部を前記カッ
プ部材に対して相対的に昇降させる昇降手段と、を有
し、前記昇降手段は、前記カップ部材の前記穴部を開口
状態にする第一の位置と、前記穴部を前記チャック部に
より封止して前記ディップ槽をシールする第二の位置
と、に前記被処理体チャックを設定し、該昇降手段によ
り前記被処理体チャックを前記第二の位置に設定したと
きに、前記穴部の開口面より上方の位置に前記チャック
面が配置されて前記カップ部材の前記底部と前記被処理
体とが非接触となることを特徴とする。

（作用）本発明によれば、前記被処理体チャックをカップ部材
に対して相対的に上昇させ、該被処理体チャックのチャ
ック部の底部と前記カップ部材の穴部の口部とが非接触
となる状態にすることで、前記穴部を開口する。一方、
該被処理体チャックが相対的に降下して前記カップ部材
の穴部の開口部に接触することにより前記ディップ槽を
シールする。

また、前記被処理体チャックと前記カップ部材は、被
処理体チャックに被処理体をチャックしたままの上記相
対的昇降によっても、該被処理体の底面と前記カップ部
材の凹部底面とが接触しないよう構成されている。

さらに、本発明では、前記カップ部材の凹部底面は、
前記穴部に向けて下方に傾斜するテーパ状となってい
る。

こうすることで上記のようにしてシールされたディッ
プ槽に流入した現像液等の液体を排出する際、該液体を
前記穴部にスムーズに送給できる。すなわち、強制排出
等の特別の措置を講ずることなく該液体の排液を迅速か
つ確実に実行することができる。

また、カップ部材に被処理体の裏面洗浄用の洗浄液吐
出部を設ければ、現像液等で処理された被処理体の裏面
に洗浄液を吐出し、被処理体の裏面の排液を除去するこ
とができる。このため、次工程において該被処理体を適
切に取り扱うことができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図示の実施例を参照して具
体的に説明する。

現像処理工程での現像液の周囲への飛散を防止する如
く円筒状アッパーカップ20が設けられ、このカップ20の
下側端と係合して円筒状ローアーカップ21が設けられ、
共に独立して昇降移動自在に配置されることで、外囲器
を構成している。この外囲器内には円筒状カップ部材と
してのインナーカップ30が設けられ、このカップ30の上
面は現像液のディップ槽を形成するように凹部31が設け
られている。この凹部31の中心部にはスピンチャツク40
（詳細は後述する）の昇降経路を確保するために穴部30
Aが設けられている。上記インナーカップ30の外端部32
には、前記インナーカップ30の底面より上面に向けて配
管された例えば４本（図示では２本示している）の現像
液供給管33が設けられ、その上方端は前記インナーカッ
プ30の凹部31の内周に例えば４分割して穿設された現像
液吐出口34に連通されている。35はウエハ10の裏面洗浄
用の洗浄液供給管である。また、このインナーカップ30
の中心側には段部36が設けられ、この段部36にはシール
材としてのＯリング37が配置されている。さらに、前記
凹部31は、インナーカップ30の中心側に向けて下方に傾
斜するテーパ状となっている。尚、このインナーカップ
30も昇降移動可能である。

前記スピンチャック40は、ウエハチャックの一例であ
り、前記穴部30Aに挿通された軸40Aと、この軸40Aの上
方端に支持されて前記凹部31内に配置されるチャック部
40Bとから構成され、前記チャック部40Bは回転可能であ
ると共に、図示しないコンプレッサ等により被処理体で
ある半導体ウエハ10を真空吸着可能である。また、この
円盤状のスピンチャック40の下側の外端部はテーパ部41
となっていて、このテーパ部41と前記Ｏリング37とが当
接して密閉することにより、前記凹部31によるディップ
槽を密閉形成するようになっている。

以上のように構成された装置の作用について、第２図
（Ａ）〜（Ｅ）を参照して説明する。

〈第１工程〉第２図（Ａ）は、ホームポジションを示すもので、ア
ッパーカップ20,ローアーカップ21及びインナーカップ3
0は共に最下端に位置している。従って、スピンチャッ
ク40はアッパーカップ20の上方に配置され、この状態で
図示しないトランスファーユニットでウエハ10を搬送し
てスピンチャック40上に配置し、ウエハ10をスピンチャ
ック40で真空吸着する。

〈第２工程〉次に、第２図（Ｂ）に示すように、アッパーカップ2
0,ローアーカップ21を上昇移動し、必要に応じてウエハ
10のプリウェット処理を実行する。これは、ウエハ10の
現像作用を促進するための処理でる。

〈第３工程〉次に、インナーカップ30を上昇させて第２図（Ｃ）図
示の位置に設定し、インナーカップ30内にウエハ10が配
置されるようにする。この際、スピンチャック40の前記
テーパ部41がインナーカップの中心部に設けられている
Ｏリング37に当接することになる。従って、インナーカ
ップ30の凹部31,スピンチャック40のテーパ部41及びＯ
リング37でチャンバーが形成されることになる。尚、こ
の際スピンチャック40のテーパ部41とＯリング37とでこ
のチャンバーをシールするようにしているので、フラッ
ト面で位置合わせする場合に比べて、インナーカップ30
の移動精度にバラツキがあっても機器の破損を生ずるこ
と無く確実にシールすることができる。

〈第４工程〉次に、４本の現像液供給管33より現像液を供給して、
前記インナーカップ30の内周面側壁に４分割して穿設し
た現像液吐出口34より、それぞれ均一に現像液を吐出す
る。そして、第２図（Ｄ）に示すように、ウエハ10の全
面が現像液11に浸されるように前記チャンバー内に現像
液を充填して現像処理を実行することになる。ここで、
上記のようにして現像液を供給すれば、現像液はウエハ
10の外周より均一にディスペンスされるため、ウエハ10
に直接吐出圧が作用することはない。従って、活性剤
（浸透剤，表面保護剤）入り現像液を使用したとして
も、従来のようにウエハ10に対する現像液の吐出圧のバ
ラツキにより、圧力の高い部分に保護剤が析出してレジ
ストの溶解が遅れ、時にはまったく現像が行われない場
合が生ずるような欠点を解消することができる。また、
特に現像液を均一にディスペンスするようにすれば、ウ
エハ10の全面に均一に現像液が供給されるので、より均
一な現像を図ることができる。

〈第５工程〉上記の現像処理の終了後、第２図（Ｅ）に示すよう
に、ローアーカップ21及びインナーカップ30を下降移動
する。そうすると、前記スピンチャック40のテーパ面41
より、インナーカップ30のＯリング37がはなされるた
め、インナーカップ30の穴部30Aが開口し、同図に示す
ようにスピンチャック40とインナーカップ30との隙間か
ら現像液が排出されることになる。この際、インナーカ
ップ30の凹部31の内面は、中心に向けて斜め下方に傾斜
するテーパ状となっているので、現像液はインナーカッ
プ30の内面に滞留することなくその自重によって確実に
排出されるので、別個の吸引装置を使用して現像液を排
出するような特別の措置を講ずる必要がない。

尚、第２図（Ｅ）の状態で、現像液の排出終了後にウ
エハ10のリンス及び裏面洗浄を実行し、この後ウエハ10
を乾燥させた後にアッパーカップ20を下降移動し、第２
図（Ａ）のホームポジションに再設定する。そして、こ
の状態で現像処理の終了したウエハ10を搬出し、次の新
たなウエハ10を搬入し、以降同様な動作を繰り返し実行
することになる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
本発明は、カップ部材30の穴部30Aをウエハチャック40
で閉鎖してディップ槽をシールするものであればよく、
その構成としては上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記ウエハチャック40によるシールが完全
でなくても、少なくとも現像処理中にウエハ10を十分に
ディップすることができれば、多少の液洩れは許容され
る。この際、本発明では液洩れした現像液が真空吸着部
に吸引されることもないので、液洩れにより多大な障害
が発生することもない。このように、多少の液洩れも許
容できるので、上記実施例のように必ずしもシール材37
を要することもない。また、ウエハチャック40とカップ
部材30の穴部30Aの上部開口端との当接部の形状も、上
記実施例に限定されるものではなく、例えばフラット面
同志で当接して穴部30Aを密閉しても良い。

また、上記実施例ではウエハチャック40とカップ部材
30との相対的移動を、前記カップ部材30の移動により実
現したが、これに限定されるものでないことはいうまで
もない。

さらに、本発明ではカップ部材30に現像液をどのよう
にして供給するかは問わず、従来のようにウエハ10の上
方より吐出するものでも良い。但し、ウエハ10に吐出圧
を作用させずに、現像不良の発生を低減するには、カッ
プ部材30自体に現像液供給路を配置することが好まし
い。ここで、カップ部材としてのインナーカップ30に現
像液供給管を配置する構成として、ウエハ10の外端部よ
り現像液を吐出可能としたが、この構成に限定されるも
のではない。例えば、ウエハ10の底面側より現像液を吐
出するように構成しても良い。このようにすれば、現像
液の供給によってその液面は均一に上昇するので、前記
実施例と同様にウエハ10に吐出圧を直接作用することな
く、しかも結果的に均一に吐出したことになるので、よ
り均一な現像を図ることができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば被処理体チャッ
クによってカップ部材の穴部を閉鎖することにより、前
記カップ部材の凹部によって形成されるディップ槽をシ
ールしているので、被処理体の平面精度に影響されずに
ディップ槽のシールを確実に実行でき、しかも、確実な
シールを得るにあたって真空吸着装置等を要することが
ないので、装置の構造を簡易化することができる。

また、被処理体の裏面とカップ部材の凹部の底面が接
触することがなく、被処理体の損傷を防ぐことができ
る。

さらに、カップ部材の凹部の底面を穴部へ向けて下方
に傾斜するテーパー状に形成すれば、特別の構成を加え
ることなく現像液の排液を迅速かつ確実に実行できる。

また、現像液により汚染された被処理体の裏面を洗浄
液吐出口から吐出される洗浄液で洗浄できるようにすれ
ば、次工程以降の工程において該被処理体を適切に取り
扱うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の概略断面図、第２図
（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ実施例装置の現像工程を説明
する動作説明図、第３図は従来の現像装置の概略説明図
である。 10……被処理体、30……カップ部材、30A……穴部、31
……凹部、37……シール部材、40……被処理体チャッ
ク、41……テーパ部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体をディップ現像するためのディッ
プ槽を形成する凹部の底面中心に穴部を設けてなるカッ
プ部材と、前記穴部に挿通される軸部の上端に設けられたチャック
部のチャック面上にて前記被処理体をチャックする被処
理体チャックと、前記チャック部を前記カップ部材に対して相対的に昇降
させる昇降手段と、を有し、前記被処理体チャックは、前記カップ部材の前記穴部を封止するテーパ面を有する
封止部と、前記封止部のテーパ面より上方に立ち上げ形成され、そ
の上端面を前記チャック面とする立ち上げ部と、を有し、前記カップ部材の凹部の底面は、前記穴部に向けて下方
に傾斜する傾斜面を含み、前記昇降手段は、前記カップ部材の前記穴部を開口状態
にする第一の位置と、前記穴部を前記チャック部の前記
封止部により封止して前記ディップ槽をシールする第二
の位置と、に前記被処理体チャックを設定し、前記カップ部材の前記傾斜面の傾斜角度は、前記昇降手
段により前記被処理体チャックを前記第二の位置に設定
したときに、前記チャック面上に支持された前記被処理
体の外縁部が前記傾斜面と非接触となる角度に設定され
ていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】被処理体をディップ現像するためのディッ
プ槽を形成する凹部の底面中心に穴部を設けてなるカッ
プ部材と、前記穴部に挿通される軸部の上端に設けられたチャック
部のチャック面上にて前記被処理体をチャックする被処
理体チャックと、前記チャック部を前記カップ部材に対して相対的に昇降
させる昇降手段と、を有し、前記被処理体チャックは、前記カップ部材の前記穴部を封止するテーパ面を有する
封止部と、前記封止部のテーパ面より上方に立ち上げ形成され、そ
の上端面を前記チャック面とする立ち上げ部と、を有し、前記カップ部材の凹部の底面は、前記穴部に向けて下方
に傾斜する傾斜面を含み、前記昇降手段は、前記カップ部材の前記穴部を開口状態
にする第一の位置と、前記穴部を前記チャック部の前記
封止部により封止して前記ディップ槽をシールする第二
の位置と、に前記被処理体チャックを設定し、前記カップ部材の前記傾斜面の傾斜角度は、前記昇降手
段により前記被処理体チャックを前記第二の位置に設定
したときに、前記チャック面上に支持された前記被処理
体の外縁部が前記傾斜面と非接触となる角度に設定さ
れ、前記カップ部材には、前記第一の位置に設定された前記
被処理体チャック上の前記被処理体の裏面に向けて洗浄
液を吐出する洗浄液吐出部が設けられることを特徴とす
る現像装置。