JP2615179B2 - レジスト処理装置およびレジスト処理方法 - Google Patents

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、レジスト処理装置に関する。

（従来の技術） 半導体製造装置では、半導体ウエハ上の各チップの微
細加工を行うために、フォトリソグラフィ工程を実施し
ている。このフォトリソグラフィ工程を実施するための
レジスト処理装置では、一般に、まず半導体ウエハ上の
ゴミ及び汚れを除去するために材料表面を洗浄し、その
後加熱乾燥処理を行う。そして冷却後直ちに、この半導
体ウエハをレジスト塗布装置に設定し、半導体ウエハ上
にレジスト液を滴下すると共に、この半導体ウエハを支
持するチャックを回転することによって、スピンコート
方式によって半導体ウエハの全面に均一膜のレジストを
塗布するようにしてる。

このようなレジスト塗布後、溶媒をレジスト膜から蒸
発させるためのプリベークを実施する。そして、この後
に露光工程が開始されることになる。この露光工程は、
近年高解像力，高精度を達成するために縮小投影方式が
一般的となっている。この縮小投影方式とは、一つの半
導体チップに対して拡大された面積を有するマスクを形
成しておき、光源からの光をこのマスクを通し、これを
レンズで縮小して半導体ウエハ上の各チップに投影する
ものである。この各チップに投影するために、半導体ウ
エハを支持するチャックをＸ−Ｙテーブル上に支持し、
Ｘ−ＹテーブルのX,Y方向のステップ移動によって実現
可能としている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような一連のレジスト処理工程を実施するにあ
たって、半導体ウエハの被処理面である表面側のゴミの
付着は、ウエハの歩留りに大きく影響するが、一方では
このような半導体ウエハの裏面側に付着するゴミによっ
ても歩留りが左右されることが確認されている。

これは、露光工程においてウエハチャックの固定部と
ウエハ裏面との間に上記のようにゴミが存在することに
よって、ウエハチャック上での半導体ウエハの平坦度が
悪化し、半導体ウエハ全面でのフォーカッシングにずれ
が生ずるからである。そして、このようにフォーカッシ
ングがずれることによって、各半導体チップに投影され
るマスク投影像にボケが生じ、このことによって半導体
ウエハの歩留りが悪化している。

半導体ウエハの裏面にゴミが付着する最大の原因とし
ては、この半導体ウエハの裏面と接触部との間に摩擦が
発生するからである。このような摩擦は、例えば半導体
ウエハを搬送する際にベルト搬送を採用した場合には、
ベルトと半導体ウエハ裏面との摩擦によってゴミが付着
する。ただし、このような搬送を例えばピンセット等に
よるメカニカル搬送とすることで、半導体ウエハの搬送
時でのゴミの付着はある程度解決することができる。し
かしながら、半導体ウエハに対してレジスト液をスピン
コートする際には、半導体ウエハを回転搬送するための
チャックの固定部例えば吸着部と半導体ウエハの裏面と
の摩擦は避けられない。このようなスピンコートの際に
は、半導体ウエハ裏面の真空吸着部分にゴミが集中して
付着するようになっている。そして、チャックより突起
した突起部にて真空吸着を実施し、たとえウエハ裏面と
の接触部分との面積を少なくしたとしても、このような
半導体ウエハとの接触部がある限り、スピンコートの際
のゴミの付着は避けられなかった。

そこで、本発明の目的とするところは、露光工程実施
以前に半導体ウエハの裏面にゴミが付着した場合にあっ
ても、このゴミに起因する露光工程でのフォーカスずれ
の悪影響を低減し、レジスト処理における歩留りを向上
することができるレジスト処理装置を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、半導体ウエハに対して、少なくともレジス
ト塗布工程と、露光工程とを実施するレジスト処理装置
において、 レジスト塗布を実施するためのウエハチャックと、露
光を実施するためのウエハチャックとは、半導体ウエハ
を固定支持する位置がそれぞれ異なることを特徴とする
ものである。

（作用） 露光工程実施以前での、半導体ウエハの裏面にゴミが
付着する最大の原因は、半導体ウエハ表面にレジスト液
を回転塗布する際に、半導体ウエハ裏面とこの固定部と
の間摩擦が生ずることであり、このようなゴミの付着は
スピンチャックの形状をいかに変更した場合にあっても
避けることができない。

本発明では、半導体ウエハの裏面にゴミが付着するこ
とは許容しながらも、このゴミが露光工程でのフォーカ
スずれに悪影響を与えないために、露光を実施するため
のウエハチャックのウエハ裏面の固定支持位置を、レジ
スト塗布を実施するためのウエハチャックの裏面支持位
置とは異なる位置に設定している。すなわち、ウエハチ
ャックに支持される半導体ウエハの平坦度の悪化は、チ
ャック上の固定部とウエハ裏面との間にゴミが付着して
いる場合に著しく、上記のように位置を変えることによ
って、露光の際には半導体ウエハ裏面にてゴミの付着の
ない部分を固定支持することができるので、このチャッ
ク上での半導体ウエハの平坦度をある精度に維持でき、
従ってチャック上の半導体ウエハ全面でのフォーカスず
れを改善することが可能となる。。

（実施例） 以下、本発明のレジスト処理装置の工程な一実施例
を、図面を参照して具体的に説明する。

まず、レジスト塗布装置の概要について第３図を参照
して説明する。

スピンチャック10は、例えば真空吸着によって半導体
ウエハ１を載置固定し、これを回転できるものであり、
このスピンチャック10はモータ20の出力軸に固定され、
回転駆動されるよになっている。モータ20は、加速性に
優れた高性能モータで構成され、その上側にフランジ21
を有し、このフランジ21によって塗布装置内の適宜位置
に固定されている。前記チャック10に支持されるウエハ
１の上方には、ウエハ１のほぼ中心位置よりレジスト液
を滴下するレジストノズル30が設けられ、このレジスト
ノズル30はスキャナ31によって移動自在となっている。

また、レジスト液塗布時にレジスト液が装置外部へ飛
散することを防止するために、処理容器としてのカップ
40がウエハ１の周囲に形成されている。尚、このカップ
40は上下動可能であって、レジスト塗布時には第３図の
位置まで上昇されて停止し、ウエハ１の搬入出時には上
記位置よりも下降するように構成されている。尚、この
カップ40の下面には図示しないドレイン及び排気管が接
続されている。

次に、露光装置の概要について、第４図を参照して説
明する。

上述したレジスト液の回転塗布及びプリベーク処理が
実施された後の半導体ウエハ１は、この露光装置内のウ
エハチャック50によって固定支持例えば真空吸着支持さ
れるようになっている。このウエハチャック50は、Ｘ−
Ｙテーブル52上に固定されていて、Ｘ軸駆動用モータ54
及びＹ軸駆動用モータ56の各駆動によって、前記ウエハ
チャック50上の半導体ウエハ１をステップ駆動可能とし
ている。

このウエハチャック50の上方には、その上側位置より
順次光源60,集光レンズ62,露光マスク64,縮小投影レン
ズ66がそれぞれ配置固定されている。前記露光用マスク
64は、半導体ウエハ１上の一つのチップ面積を所定倍率
で拡大した面積を有し、前記光源60より発せられた光を
集光レンズ62を介してこの露光用マスク64に導き、この
透過光パターンを前記縮小投影レンズ66を介して半導体
ウエハ１上に投影することで、半導体ウエハ１上の一つ
のチップに微細パターンを投影焼き付けすることがで
き、前記Ｘ−Ｙテーブル52のステップ移動によって、こ
の半導体ウエハ１上の全てのチップ上に投影焼き付けを
可能としている。

次に、本実施例において特徴的構成を有する前記スピ
ンチャック10及びウエハチャック50の詳細について、第
１図及び第２図を参照して説明する。

スピンチャック10及びウエハチャック50は、共にチャ
ック平面よりも同一高さにて突起した真空吸着部10a,50
aをそれぞれ有している。そして、スピンチャック10で
は、回転中心を基準とする円周方向にて45°の等角度に
て例えば８分割された各位置に、計８個の前記真空吸着
部10aを形成している。一方、露光装置のウエハチャッ
ク50も、同様に45°の等間隔にて離間配置され計８個の
真空吸着部50aを有するが、その各位置がスピンチャッ
ク10の真空吸着部10aに対して、円周方向で22.5°だけ
ずれた位置となっている。このように、レジスト塗布を
実施するためのスピンチャック10と、露光を実施するた
めのウエハチャック50とは、半導体ウエハを真空吸着す
る位置がそれぞれ異なって設定されている。

次に、作用について説明する。

半導体ウエハ１のリソグラフィ工程では、半導体ウエ
ハ１の表面の洗浄後に、レジスト塗布装置にてレジスト
液の回転塗布が実施されることになる。ここで、このレ
ジスト塗布装置に対する半導体ウエハ１の搬入は、ピン
セット等を用いたメカニカル搬送によって実施され、こ
の半導体ウエハ１は第１図（Ａ）に示すように、そのオ
リエンテーションフラット（以下、オリフラとも称す
る）1aが同図に示すような位置に載置される。このよう
な位置決めは、オリフラ検出あるいは、ピンセット上で
の位置決めによって実現可能である。

この後、カップ40を上昇させて第３図に示す位置に設
定し、かつ、スピンチャック10での真空吸着部10aに
て、半導体ウエハ１の裏面を真空吸着して保持すること
になる。

次に、ユーザによって組込まれた独自プログラムにし
たがって、レジスト液の塗布動作が開始されることにな
る。このような塗布動作は、スピンチャック10を例えば
1000rpm程度に空回転させた後に、ウエハ１のほぼ中心
位置よりレジストノズル30を介して所定量のレジスト液
をウエハ１の表面に滴下する。その後、スピンチャック
10の回転数を4000rpm程度まで上げて回転させ、遠心力
によってウエハ１の表面に均一のレジスト液を塗布す
る。この後は、図示しない機能によってウエハ１の裏面
洗浄を実施し、真空吸着部10aのバキュームをオフした
後にウエハ１の搬出を行うことで、レジスト塗布工程が
終了することになる。

ここで、上記のようなレジスト液の回転塗布動作中に
あっては、半導体ウエハ１の裏面とスピンチャック10の
真空吸着部10aとの間で摩擦が生じ、静電気の発生等の
原因によりこの部分に集中的にゴミが付着することにな
る。特に、本実施例では半導体ウエハ１の搬送にあたっ
てベルト搬送を採用していないので、その後の工程での
露光時におけるフォーカッシングのずれは、上記の摩擦
によって生ずる真空吸着部10a付近のゴミによって生ず
ると考えてよい。

上記のようなレジスト塗布工程の終了後、ピンセット
搬送によってこの半導体ウエハ１をプリベーク機構まで
搬送し、ここで加熱乾燥させた後に、露光装置に向けて
半導体ウエハ１を搬送することになる。

そして、この露光装置においては、前記ウエハチャッ
ク50に対する半導体ウエハ１の載置位置としては、オリ
フラ検出等によって第２図（Ａ）に示す位置に設定され
ることになる。

そうすると、このウエハチャック50における真空吸着
部50aの各位置は、スピンチャック10における真空吸着
部10aに対してその円周方向にて22.5°ずれた位置とな
っているので、レジスト塗布装置においてウエハ１の裏
面を真空吸着した位置と同じ位置を、この露光装置に真
空吸着することがない。特に、本実施例では露光装置に
おけるウエハチャック50の真空吸着部50aがチャック平
面よりも突起したものとなっているので、前記スピンコ
ート工程においてウエハ１の裏面に付着したゴミは、ウ
エハチャック50のいずれの位置にも接触しないように設
定されることになる。従って、このウエハチャック50に
支持された半導体ウエハ１の平坦度としては、もっぱら
真空吸着部50aの各部の高さにて決定され、この真空吸
着部50aの高さ管理を予め所定に設定しておけば、露光
時におけるフォーカスずれを生じないような平坦度を常
時維持することが可能となる。

このように、ウエハチャック50上での半導体ウエハ１
の平坦度が所定に維持されているので、このウエハチャ
ック50をステップ駆動して半導体ウエハ１上の各チップ
に対する投影焼き付けを実施する際には、各チップに対
して適正なフォーカスにて露光を行うことが可能とな
り、露光不良に伴う半導体ウエハ１の歩留りの悪化を防
止することが可能となる。

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。

例えば、本発明の特徴的構成としての、レジスト塗
布，露光を行うためのそれぞれウエハチャックの固定支
持位置を異なるように設定する手段としては、上記実施
例のように円周方向に分割配置された真空吸着部10a,50
aの位置をずらすものではなく、第５図，第６図に示す
構成としてもよい。

両図に示すものは、スピンチャック10の真空吸着部10
a及びウエハチャック50の真空吸着部50aをそれぞれ同心
円上に配置したものであるが、その同心円の半径が各チ
ャック10a,50aにてそれぞれ異なるように設定されてい
るものである。上記のように構成した場合は、各チャッ
ク10,50に対する半導体ウエハ１の中心位置出しは従来
よりも行われているので、この中心位置のみ設定すれば
各吸着部10a,50aの半導体ウエハ１に対する吸着位置が
必ず異なるように設定され、上記実施例のようにオリフ
ラ検出等を行わずとも露光工程におけるフォースずれを
確実に防止することが可能となる。

尚、第５図，第６図に示すものは、同心円上に形成さ
れた各吸着部10a,50aはそれぞれチャック平面よりも陥
没した真空チャック溝として形成されており、上記実施
例のようにチャック平面よりも突起したものとはなって
いない。このような場合、半導体ウエハ１のほぼ全面が
各チャック10,50に当接することになるが、半導体ウエ
ハ１の平坦度が真空吸着部10a,50aとの接触部によって
もっぱら決定されるので、上記実施例のように必ずしも
吸着部10a,50aをチャック平面より突起させたものとす
る必要はない。また、各装置でのチャック10,50は、必
ずしも真空吸着方式によって半導体ウエハ１を固定支持
したものに限定されない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればレジスト塗布、
露光を実施するためにウエハチャックの半導体ウエハを
固定支持する各位置がそれぞれ異なるように設定されて
いるので、レジスト液塗布時にウエハ裏面に付着したゴ
ミが、露光の際にチャック上に支持されるウエハの平坦
度に悪影響を及ぼすことがなく、露光不良を防止して半
導体ウエハの歩留りを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）は、それそれレジスト塗布装置に
おけるウエハチャックの正面図、側面図、第２図
（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ露光装置におれるウエハチ
ャックの正面図，側面図、第３図は、レジスト塗布装置
の一例を説明するための概略説明図、第４図は、露光装
置の一例を説明するための概略説明図、第５図，第６図
は、それぞれレジスト塗布装置，露光装置における各チ
ャックのウエハ固定支持位置を異ならせた変形例を説明
するための概略説明図である。 １……半導体ウエハ、10……スピンチャック、10a,50a
……真空吸着部、50……ウエハチャック。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハに対して、少なくともレジス
   ト塗布工程と、露光工程とを実施するレジスト処理装置
   において、 レジスト塗布を実施するためのウエハチャックと、露光
   を実施するためのウハチャックとは、半導体ウエハを固
   定支持する位置がそれぞれ異なることを特徴とするレジ
   スト処理装置。
2. 【請求項２】被処理体に対して、少なくともレジスト塗
   布工程と、露光工程とを実施するレジスト処理装置にお
   いて、レジスト塗布を実施するための被処理体を支持あ
   るいは保持する機構と、露光を実施するための被処理体
   を支持あるいは保持する機構とを有し、前記各機構は、
   被処理体を支持あるいは保持する位置がそれぞれ異なる
   ことを特徴とするレジスト処理装置。
3. 【請求項３】被処理体を支持あるいは保持してレジスト
   塗布を行う工程と、 前記被処理体の支持あるいは保持位置を前記レジスト工
   程とは異ならせて、前記被処理体を露光する工程と、 を有することを特徴とするレジスト処理方法。