JP2883467B2 - 回転処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被処理体を回転して処理
する際の被処理体を支持する回転処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体ウェハ上に電子回路パ
ターンを形成するパターン形成工程では、半導体ウェハ
の薄膜上にレジストを塗布した後、所望の電子回路パタ
ーンに形成されたマスクを通して露光し、現像してレジ
スト膜を形成する。その後レジスト膜をマスクとしてエ
ッチングを行い、薄膜を所望の電子回路パターンに形成
した後、マスクとして使用したレジストを除去してい
る。パターン形成工程は電子回路精度に直接関係するた
め、均一な処理が要求される。そのため、レジスト液の
塗布や現像液の塗布等の塗布装置は半導体ウェハを高速
回転させ中心部に滴下したレジスト液や現像液を周縁部
まで延伸させて均一な塗布を行う方法が実用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような塗布装置に
は、図５に示すようにフィルタ、ベローズポンプ、サッ
クバックバルブ等を介して塗布液収納容器に接続される
吐出ノズル２を備えた塗布液供給系１が設けられる。吐
出ノズル２は、半導体ウェハ３を真空吸着等により載置
固定するチャック４上から図示しない移動機構により退
避できるようになっている。チャック４はモータ５の回
転軸に固定され、チャック４の周囲には塗布時に回転す
る半導体ウェハ３の周縁から振切られた余剰の塗布液が
周囲に飛散しないようカップ６が設けられる。カップ６
は上下動可能であって半導体ウェハ３の搬入出時に図示
の位置より下降してチャック４がカップ６の中央上部よ
り露出し、搬入出を容易にする。さらにカップ６の下部
には廃液処理装置に接続された廃液口７及び回転する半
導体ウェハ３の周縁から飛散した塗布液がカップ６の内
壁に当ってはね返って再び半導体ウェハ３上に付着しな
いようカップ６の下部に向って気体流を生じさせるため
排気装置に接続される排気口８を備える。

【０００４】このような塗布装置のチャック４は機械的
強度が大きく、摩擦抵抗が小さく、耐摩耗性の優れたプ
ラスチックで形成され、また塗布性能を向上させるた
め、熱伝導性の低いプラスチック樹脂にて形成されてい
る。そしてチャック４がモータ５により回転する際、急
加速、急停止しても半導体ウェハ３との摩擦により生じ
るパーティクルやゴミの発生を防止している。

【０００５】このような塗布装置により塗布を行う前に
は、レジスト塗布の場合はレジストの密着性向上のため
のアドヒージョン処理の加熱処理が行なわれ、現像液塗
布の場合は露光した定在波効果によるフォトレジストパ
ターンの変形を軽減するための定在波除去処理の加熱処
理が行われ、半導体ウェハを所定の温度に加熱し、その
後クーリングを行っている。

【０００６】しかしながら、クーリングを行った後でも
半導体ウェハが塗布装置に搬送される間に、加熱された
半導体ウェハを搬送したために高温になった搬送アーム
により搬送されたり、あるいは他の雰囲気温度等で温度
が変化してしまうことがあった。温度の微妙な変化は塗
布膜厚に顕著に影響し、塗布時にウェハを支持するプラ
スチック樹脂製のチャックは熱伝導性がわるいため、温
度のバラツキが生じると温度の不均一のまま塗布が行わ
れ、高精度に均一な塗布ができないことがあった。

【０００７】本発明は上記の欠点を解消するためになさ
れたものであって、被処理体を径方向に分割された複数
の支持部によって支持することにより、被処理体の温度
のバラツキをなくすこともでき、信頼性の高い状態に設
定することもできるようにし、更に、回転時に被処理体
の裏面を吸着支持するために接触する面積を最小とする
ことにより、ゴミ、パーティクルの発生を最小限としク
リーンな処理を行うことができる回転処理装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の回転処理装置は、搬送機構により搬送され
る被処理体を搬送機構から受取り、被処理体の裏面を吸
着支持して回転する載置台を備えた回転処理装置におい
て、載置台は径方向に分割された複数の支持部を備え、
少なくとも１つの支持部により搬送機構から被処理体を
受け取るものであり、少なくとも１つの支持部に温度調
整機構が設けられ、少なくとも１つの支持部に回転時に
被処理体の裏面と接触する凸部が設けられ、凸部の中心
部に吸着口が設けられたものである。

【０００９】

【作用】本発明の回転処理装置の載置台は被処理体を、
径方向に分割された複数の支持部により支持する。載置
台に搬送機構から被処理体を受取る支持部、温度調整機
構を有する支持部を設けたため、被支持体を予め定めら
れた温度とのバラツキを減少させ、吸着支持して、精度
よく処理を行なうことができる。更に、回転時に被処理
体を支持する支持部に凸部を設け、回転時に載置台と被
処理体の接触面積を最小とし、ゴミの発生を防止してク
リーンな処理を行うことができる。

【００１０】

【実施例】本発明の回転処理装置を半導体製造の塗布装
置に適用した一実施例を図面を参照して説明する。な
お、塗布装置は、図５に示す塗布装置のチャック４以外
の構成は同一であるため、チャック以外の説明の詳細は
省略する。図１の断面図に示すように、載置台であるス
ピンチャック９は上面に被処理体である半導体ウェハ３
を載置し、半導体ウェハ３の裏面を支持する径方向に分
割された複数の支持部、即ち、縁周部を支持する縁周支
持部１０と、縁周部と異なる内周部を支持する内周支持
部１１とを備える。内周支持部１１は半導体ウェハ３を
真空吸着により吸着保持する支持部であり、この内周支
持部１１は図示しないモータの軸に接続され回転可能と
なっている。さらに内周支持部１１の上面には半導体ウ
ェハ３を真空吸着するため凸部である吸着部１２が複数
箇所設けられ、吸着部１２の中心部にはそれぞれ図示し
ない真空装置に接続される吸着口１３が設けられる。こ
のような内周支持部１１は図２の斜視図に示すように中
心部に凹部１５を備え、凹部１５の中心部には中心吸着
口１４が同じく真空装置に接続されて設けられる。更
に、凹部１５から半径方向に複数の例えば４本の溝１６
が設けられる。そしてこの凹部１５及び溝１６に縁周支
持部１０が上下に移動可能に嵌合され、内周支持部１１
がモータにより回転されると縁周支持部１０も同時に回
転されるようになっている。さらに内周支持部１１と縁
周支持部１０はテーパ部１７を持って接し、真空装置に
より吸引されると、吸着口１３からの吸引で半導体ウェ
ハ３が内周支持部の吸着部１２に吸着されて固定される
と共に中心吸着口１４からの吸引で凹部１５が気密なた
め縁周支持部１０の中央部１０ａによって０リング１８
が押し下げられて縁周支持部１０がテーパ部１７に沿っ
て図３に示す位置に下降し、半導体ウェハ３の縁周支持
部１０による支持は解除されるようになっている。ここ
で、凹部１５で内周支持部１１が縁周支持部１０を支持
するのは０リング１８でなくともよく、ベローズ、スプ
リング等気密にシールされて真空装置の吸引により縁周
支持部１０が下降できるものならばいずれのものも適用
できる。

【００１１】また、内周支持部１１はプラスチック樹脂
で形成され、半導体ウェハ３を固定載置して回転の開始
時、停止時に半導体ウェハ３との摩擦抵抗が小さく、摩
擦によってパーティクル、ゴミ発生が少ないようになっ
ている。縁周支持部１０はアルミ、銅等の金属やセラミ
ック等室温に順応しやすい熱伝導性が良好な材料で形成
して温度調整手段としてもよいし、また、温度調整機構
である抵抗発熱体等の加熱装置や、冷却水循環装置等を
埋設して縁周支持部１０を温度制御してもよい。縁周支
持部１０の大きさは、半導体ウェハ３を全面に亘って載
置して温度調整できるものが好ましいが、内周支持部１
１と同時に回転するので、回転力、回転加速度、慣性モ
ーメント等との関係で適宜選択される。

【００１２】以上のような構成のスピンチャック９を用
いて処理を行うには、図示しないピンセット等の搬送機
構により位置決めされた半導体ウェハ３が搬入される
と、縁周支持部１０は図１に示す位置に上昇されてお
り、第１ステップとしてこの支持部１０上に半導体ウェ
ハ３が載置される。ここで、縁周支持部１０は内周支持
部１１の外側のみでなく凹部１５の部分まで設けられる
ため、半導体ウェハ３は即時に縁周支持部１０と同一温
度に均一に調整される。そして真空装置により吸引され
ると、第２ステップとして吸着部１２で半導体ウェハ３
は吸着固定され、縁周支持部１０は中心部吸着口１４か
ら吸引されて０リング１８を押し下げ下降され、半導体
ウェハ３の支持を解除して非接触となる。

【００１３】その後内周支持部１１により固定支持され
た半導体ウェハ３に、レジスト液が滴下され、内周支持
部１１が回転駆動されて塗布処理が行われる。半導体ウ
ェハ３は均一温度で塗布処理されるため、高精度に均一
なレジスト塗布がなされ、スピンチャック９から搬出さ
れる。尚、前記説明の塗布装置を、第４図に示すような
構成のレジスト処理装置に組込むことにより本発明の特
徴を効果的に発揮できる。

【００１４】レジスト処理装置１０１は、主としてロー
ダ部１０２及び処理部１０３から成る。ローダ部１０２
は、被処理体である半導体ウェハ１０４が収納されるカ
セット１０５を例えば４個載置するカセットエレベータ
１０６、これらのカセット１０５から半導体ウェハ１０
４を搬入出するためＸ、Ｙ、θ方向に移動自在の搬送機
構１０７、処理部１０３との間で半導体ウェハ１０４の
受け渡しを行うウェハ受け渡し機構１０８を備える。ウ
ェハ受け渡し機構１０８には、図示しない上下移動装置
に接続され半導体ウェハ１０４を載置可能な２本のステ
ージピン１０９と、半導体ウェハ１０４の周辺部を挟持
して位置合せを行う２個のセンタリングガイド１１０と
が設けられる。

【００１５】一方、処理部１０３は、半導体ウェハ１０
４を処理する処理ユニット１１１〜１１５及び搬送装置
１１６を備え、この搬送装置１１６の搬送経路１１８に
沿って処理ユニット１１１〜１１５が配置されている。
処理ユニットは、半導体ウェハ１０４上に第１のレジス
トを塗布する第１の塗布装置１１１、第１のレジスト塗
布後第２のレジストを塗布する第２の塗布装置１１２、
レジスト塗布前に半導体ウェハ１０４とレジストの密着
性を向上させるためのＨＭＤＳ処理機構１１３、レジス
ト塗布後に塗布膜中の残存溶剤の蒸発と、塗布膜と半導
体ウェハとの密着性を向上させるための加熱を行うプリ
ベーク装置１１４、ＨＭＤＳ装置１１３またはプリベー
ク装置１１４で加熱された半導体ウェハ１０４を冷却す
るための冷却装置１１５から成る。

【００１６】このような処理ユニットを備えた処理部１
０３の中央には、搬送機構である搬送装置１１６が配置
されている。この搬送装置１１６は、半導体ウェハ１０
４を吸着支持して載置する搬送アームであるピンセット
１１７を上下に２本備え、Ｘ、Ｚ、θ方向に移動可能に
構成されている。次に、レジスト処理装置１０１の動作
について説明する。

【００１７】搬送機構１０７により処理前の半導体ウェ
ハ１０４を１枚カセット１０５から搬出し、ウェハ受け
渡し機構１０８に搬送してステージピン１０９上に載置
する。そして、センタリングガイド１１０を閉状態とし
て半導体ウェハ１０４の位置合せを行う。位置合せされ
た半導体ウェハ１０４は搬送装置１１６のピンセット１
１７の１のピンセットに渡され、このピンセットでＨＭ
ＤＳ装置１１３に搬入する。そして半導体ウェハ１０４
を１００〜１０５℃に加熱しつつＨＭＤＳ処理を行う。
処理済の半導体ウェハ１０４を１のピンセット１１７で
搬出する際に、前述と同様の操作により受け渡し機構１
０８から他のピンセット１１７が受取り支持した処理前
の半導体ウェハ１０４を、ＨＭＤＳ処理装置１１３に搬
入する。前述の処理済の半導体ウェハ１０４は冷却装置
１１５に搬送され、２３℃程度まで冷却される。冷却済
の半導体ウェハ１０４は、ピンセット１１７の１つで冷
却装置１１５から搬出され、第１の塗布装置１１１に搬
送された後、前述のレジスト液の塗布が行われる。その
後順次、予め定められた処理プロセスに応じて、半導体
ウェハ１０４は、第２の塗布装置、プリベーク装置１１
４、冷却装置１１５などに搬入出され、処理終了後、受
け渡し機構１０８を経由してカセット１０５に搬送され
収納される。

【００１８】このような処理において、冷却装置１１５
で所定の温度に冷却された半導体ウェハ１０４は、この
冷却装置１１５から塗布装置例えば第１の塗布装置１１
１に搬送される期間中、環境条件に影響されてその温度
が変化例えば昇温されやすい。例えば、レジスト処理装
置１０１が設置されたクリーンリームのダウンフロー温
度の変動、高温状態の半導体ウェハ１０４を搬送した後
のピンセット１１７の蓄熱、搬送時間差などの条件によ
り、レジスト液塗布直前の半導体ウェハ１０４の温度は
変動する。しかし、本発明のスピンチャックによれば、
レジスト液塗布直前に半導体ウェハ１０４を設定値との
差温を調整し所定の温度に設定できるので、第１の塗布
装置１１１で半導体ウェハ１０４表面に塗布される温度
依存性が高いレジストの膜厚は、半導体ウェハ１０４全
面に亘って均一とすることができ、半導体ウェハ１０４
間においても均一性に優れたレジスト膜を塗布形成する
ことが可能となる。

【００１９】以上の説明は本発明の一実施例であって、
本発明はこれに限定されることはない。支持部は中心部
に設けなくともよく、縁周支持部は内周支持部と共に回
転しないように設けてもよい。このとき、半導体ウェハ
と同径まで延伸して設け、半導体ウェハ全面に亘って温
度調整が行なえるように設けられる。また、半導体ウェ
ハの製造装置に限らず回転処理を行うものの支持装置に
は好適に用いることができる。例えば、半導体ウェハの
現像装置、ＬＣＤ基板用の処理液塗布装置等に適用でき
る。さらに、上記実施例では、処理について説明した
が、吸着固定機構であればウェハプローバの吸着でも良
い。

【００２０】

【発明の効果】上記の説明からも明らかなように、本発
明の回転処理装置によれば、被処理体を、径方向に分割
された複数の支持部により支持する載置台を備え、搬送
機構から被処理体を少なくとも１つの支持部で受取り、
温度調整機構を有する少なくとも１つの支持部を設けた
ため、温度一定で均一な処理がなされる。そのため、高
品位な製品を製造することができる。更に、回転時に被
処理体を支持する支持部に凸部を設け、支持部が被処理
体裏面と接触する面積を最小としたため、摩擦によるゴ
ミの発生を防止し、クリ−ンな処理を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転処理装置の一実施例の断面図。

【図２】図１に示す一実施例の要部を示す斜視図。

【図３】図１に示す一実施例の動作を示す断面図。

【図４】図１に示す一実施例を適用したレジスト塗布装
置を示す構成図。

【図５】従来例を示す構成図。

【符号の説明】

３・・・・・・半導体ウェハ（被処理体） ９・・・・・・スピンチャック（載置台） １０・・・・・・縁周支持部 １１・・・・・・内周支持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−204420（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−196415（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−208833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−45378（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54518（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−189371（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−51673（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−172049（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05C 7/00 - 21/00 G03F 7/16 502 H01L 21/027

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送機構により搬送される被処理体を前記
   搬送機構から受取り、前記被処理体の裏面を吸着支持し
   て回転する載置台を備えた回転処理装置において、前記
   載置台は径方向に分割された複数の支持部を備え、少な
   くとも１つの前記支持部により前記搬送機構から前記被
   処理体を受け取るものであり、少なくとも１つの前記支
   持部に温度調整機構が設けられ、少なくとも１つの前記
   支持部に回転時に前記被処理体の裏面と接触する凸部が
   設けられ、前記凸部の中心部に吸着口が設けられたこと
   を特徴とする回転処理装置。