JP2909835B2 - 半導体製造装置および液処理方法 - Google Patents

半導体製造装置および液処理方法

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JP2909835B2 JP6525490A JP6525490A JP2909835B2 JP 2909835 B2 JP2909835 B2 JP 2909835B2 JP 6525490 A JP6525490 A JP 6525490A JP 6525490 A JP6525490 A JP 6525490A JP 2909835 B2 JP2909835 B2 JP 2909835B2
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は半導体製造装置および液処理方法に関す
る。
【従来の技術】
半導体製造装置において、モータ等の発熱部に連結さ
れた基板処理部例えばウェーハチャックやウェーハ搬送
アームは、熱伝導によってモータ等の発熱部からの熱に
より目的温度よりも高温になってしまう傾向にあるた
め、何等かの冷却手段によって温調するようにするのが
通例である。 例えば、半導体ウェーハにフォトレジスト膜を塗布す
るコーティング工程においては、回転塗布の方法が用い
られる。この場合に、ウェーハは、通常はいわゆるダウ
ンフローの状態で空気が流れている部屋内に置かれた処
理室(以下スピンナカップという)内に設けられたスピ
ンチャックに真空吸着する。スピンチャックはモータに
よって回転させられる。そして、ウェーハの上方に設置
され、移動するノズルからフォトレジスト液をウェーハ
表面に滴下し、スピンナカップ内を排気しながら、スピ
ンチャックを回転させることによりウェーハを回転し、
その回転数及び回転時間を調節することにより所望の厚
さのフォトレジスト膜をウェーハ表面上に形成してい
る。 このレジストコーティング工程において、ウェーハ表
面の温度およびウェーハ近傍のエアーの温度と湿度がコ
ーティング塗膜の性能に影響を与えることが分かってい
る。そこで、従来から、高精度の塗膜性能が要求される
場合には、ダウンフローのエアーではなく、コーティン
グユニットに対して外置きの温湿度調節装置で温度及び
湿度を調節したエアーを、ダクトを介してコーティング
ユニットのスピンナカップ内に導いて、被処理ウェーハ
近傍のエアーの温度及び湿度を所定の値に保つようにし
ている。 ところが、モータの発熱による熱が駆動軸を介してス
ピンチャックに伝導され、スピンチャックが加熱される
傾向にあり、ウェーハ面内の温度が目的温度からずれて
しまうおそれがあった。そこで、従来からスピンチャッ
クの温度を設定させるために、例えば、モータ部の温調
によって間接的にスピンチャックの温度を温調したり、
スピンチャックを断熱材で製作してスピンチャックへの
熱伝導を低減したり、スピンチャックの裏面に冷却ガス
をパージしたりする時、何等かの冷却もしくは温調手段
を付設するようにしている。 以上のような技術に関する公知例を挙げると、例えば
特開昭61−4064号、特開昭61−214520号、特開昭61−25
1134号、特開昭62−53773号、特開昭62−117323号、特
開昭61−205626号、特開昭62−285421号、特開昭62−22
661号などがある。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のレジスト塗布装置においては、スピ
ンチャックを断熱材で構成しても、その温度は管理され
ていないため、所望の温度下でスピンコーティングがで
きるとは限らない。また、冷却ガスを用いる方法は、温
度設定までに時間が掛かる。 その他にチャック等の処理部に対する簡便な冷却手段
として、クーリングプレート、クーリングコイル、電子
冷却などがあるが、これらの冷却手段は特にスペースの
問題、温度の制約(電子冷却)、冷却水のリーク対策な
どから制約が大きく、実際的ではない。 そして、特に、例えばベーキング工程の前工程のプリ
ベーキング工程で所定の温度にされたウェーハをベーキ
ング処理ユニットに搬送する搬送装置の場合には、ウェ
ーハの温度維持が重要であるが、この場合にも、搬送機
構を駆動するモータの発熱のために、搬送中のウェーハ
の温度が変化してしまうおそれがある。 この発明は、以上の点に鑑み、被処理基板の処理部が
発熱部に連結されている場合であっても、常に安定した
温度管理下で処理が可能であるようにした半導体製造装
置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
この発明は、被処理基板が載置される載置台が駆動モ
ータにより回転されることにより回転中の上記被処理基
板の上方から、上記被処理基板上に処理液を供給して上
記被処理基板上に処理液を塗布する半導体製造装置にお
いて、 上記駆動モータの部分を冷却して、上記載置台を回転
駆動中の上記駆動モータ部分の温度を、上記被処理基板
上に処理液を塗布する際の目的温度よりも低い温度にす
る冷却部と、 上記載置台に設けられ、上記被処理基板を加熱するた
めの加熱手段と、 回転中の上記被処理基板の温度が、上記目的温度にな
るように、上記加熱手段を制御する温度制御手段と、 を備えることを特徴とする。 また、前処理により被処理基板を所定の温度に加熱処
理し、この所定の温度にされた被処理基板を搬送手段に
より移送して熱処理装置に搬入するようにする半導体製
造装置において、 上記搬送手段は、 上記被処理基板の載置台と、 この載置台を移動させて被処理基板を搬送するための
搬送駆動用モータと、 上記搬送駆動用モータの部分を冷却して、上記被処理
基板を搬送中の上記搬送駆動用モータの部分の温度を、
上記所定の温度よりも低い温度にする冷却部と、 上記載置台に設けられ、上記被処理基板を加熱するた
めの加熱手段と、 回転中の上記被処理基板の温度が、上記目的温度にな
るように、上記加熱手段を制御する温度制御手段と、 上記搬送駆動用モータの部分を冷却して、上記搬送駆
動用モータの部分の温度が、上記所定の温度以下になる
ようにするための冷却部と、 上記載置台に設けられ、上記被処理基板を加熱するた
めの加熱手段と、 回転中の上記被処理基板の温度が、上記目的温度にな
るように、上記加熱手段を制御する温度制御手段と、 を備えることを特徴とする。
【作用】
この発明による半導体製造装置においては、冷却部
は、被処理基板の載置台を、予め定められている目的の
温度以下に冷却する。このため、このままであると、被
処理基板の温度は、目的とする温度よりも低温になるお
それがあるが、加熱手段が音声制御手段により制御され
て、被処理基板は、所定の温度になるようにされる。し
たがって、常に安定した温度管理下で被処理基板の処理
が可能になる。
【実施例】
以下、この発明による半導体製造装置の実施例を図を
参照しながら説明する。 第1図は、レジスト塗布装置の一例を示すもので、ス
ピンナカップ1内には、モータ2により回転されるスピ
ンチャック3が設けられている。そして、このスピンチ
ャック3には半導体ウェーハ4が真空吸着されて固定さ
れ、半導体ウェーハ4がスピンチャック3の回転に伴っ
て回転するようにされている。 また、ウェーハ4の上方には、ノズル5が配置され、
配管6を通じて送られてきた、予め所定温度に温調され
たフォトレジスト液が、このノズル5より所定量、ウェ
ーハ4の表面上に滴下されるように構成されている。 そして、スピンナカップ1内には、ダクト7を通じ
て、温湿度調節装置(図示せず)からの温度及び湿度が
所定の値、温度が例えば20〜25℃、湿度が20〜50%好ま
しくは30〜40%に調節されたエアーが、送り込まれる。
また、スピンナカップ1の底面部の隅には環状に排気口
8が設けられ、この排気口8より排気管9が排出され、
ブロワー(排風機)10によりカップ1上方から取り入れ
られた前記エアーがクリーンルーム外に強制排気される
ように構成されている。この場合、排気量は図示しない
排気量検出手段により検出し、例えば排気調節ダンパー
により排気量調節が可能である。 スピンチャック3を回転駆動するモータ2は、冷却装
置11内に設けられ、モータ2は駆動時であっても、コー
ティング処理温度よりも低い温度に冷却されている。 また、スピンチャック3の表面には、薄膜ヒータ12が
被着形成されている。 この薄膜ヒータ12は、第2図に示すように、例えば絶
縁物からなるスピンチャック3の表面に例えばクロムか
らなる導電性薄膜14が、例えば蒸着により被着形成され
て構成される。スピンチャック3が絶縁物で構成されて
いないときは、このスピンチャック3の表面に絶縁層が
予め溶射等によって被着形成される。この場合、導電性
薄膜14は、均一な厚さ例えば0.1μm〜100μm好ましく
は0.5μmで被着される。そして、この導電性薄膜14の
一端及び他端には例えば銅製の電極15,16が例えば溶
射、爆射等によって被着形成される。さらに、その上に
セラミックス等の絶縁物からなる保護膜17が溶射、爆
射、蒸着等により被着される。 そして、電極15,16は、給電及び温度調節回路20の一
端及び他端に接続される。この給電及び温度調節回路20
は、例えば商用交流電源21とスイッチング素子、この例
ではSSR(ソリッド・ステート・リレイ)22とからなる
電源回路を備え、交流電源を薄膜ヒータ12の導電性薄膜
14に供給する。また、SSR22をスイッチング制御して薄
膜ヒータ12に供給する電源回路からの電力量を制御する
制御回路23とを備える。すなわち、制御回路23は、ウェ
ーハ4あるいはスピンチャック3の周辺温度を検出する
温度センサ(図示せず)からの温度測定情報Tに基づい
てパルス幅が定められるパルス幅変調信号SMをSSR22に
供給する。SSR22は、このパルス幅変調信号SMによって
スイッチング制御され、薄膜ヒータ12には信号SMのパル
ス幅に応じた時間だけ交流電力が供給される。すると、
薄膜ヒータ12は導電性薄膜14が発熱抵抗体として発熱す
る。すなわち、薄膜ヒータ12は供給電力量に応じて発熱
する。 なお、電極15,16と給電及び温度制御回路20との接続
は、電極15,16とそれぞれ接続された導体環をモータ2
の駆動軸2Aに設けておき、この導体環に対してブラシを
接続させるようにする等によって行なうことができる。 次に、この例のレジスト塗布装置の動作について説明
する。 この場合、ウェーハの回転数及びエアーの排気量は、
図示しないシステムコントローラにおいて、予め、プロ
グラムされている。このプログラムに従って、システム
コントローラによりモータ2が制御されてウェーハ回転
数が制御されるとともに、排気調節ダンパーが制御され
て、所定の排気量となるように制御される。 先ず、配管6を通じて温度が例えば25℃に温調された
レジスト液がノズル5に供給され、レジスト液がウェー
ハ4上に滴下される。その後、前記プログラムにしたが
ってモータ2が制御されて、スピンチャック3が所定回
転数で回転され、ウェーハ4上にレジスト塗布が行われ
る。 このとき、モータ2は冷却装置11によって積極的に冷
却されているので、モータ2の発熱のため、その熱が駆
動軸2Aを介してスピンチャック3へ伝達され、スピンチ
ャック3延いてはウェーハ4が目的温度よりも高温にな
ってしまうことはない。ところで、モータ2の冷却温度
は、前述したように、レジスト塗布処理時の目的温度よ
り低くされている。このままでは、この低温が駆動軸2A
を介してスピンチャック3に伝達されてしまい、今度は
温度が低くなってしまうところであるが、この発明で
は、スピンチャック3の表面の薄膜ヒータ12に給電し、
温度制御回路20によりスピンチャック3の温度が常に所
望の温度になるように電力が供給されている。したがっ
て、スピンチャック3の温度は常に所望温度とされ、ウ
ェーハ4のレジスト塗布処理は、この安定した温度管理
下で行なわれ、高品質のレジスト膜の塗布を行なうこと
ができる。 ここで、特に注目に値するのは、比較的熱負荷の大き
なモータ22の冷却に関しては、特に高い精度は要求され
ることはなく、かつ、熱負荷の非常に小さなスピンチャ
ック3の温調を薄膜ヒータ12を使用した上述方法で行え
ばよいため、高い精度の温度が容易に達成できることで
ある。 この発明による温度制御部の基本的な考えをレジスタ
塗布装置を例に説明したものであるが、現像液の塗布処
理装置においても、全く同様にして適用可能である。 ところで、例えば、ベーキング工程の前工程のプリベ
ーク工程で所定の温度にされたウェーハをベーキング処
理ユニットに搬送する搬送装置の場合には、ウェーハの
温度維持が重要であるので、この発明は有効である。第
3図は、この発明による半導体製造装置の要部の搬送装
置の部分の一例である。 すなわち、この例の搬送アーム31は、半導体ウェーハ
4の載置部32を有し、この載置部32上において半導体ウ
ェーハ4を、例えば真空吸着等により保持する。この搬
送アーム31は駆動機構33により垂直方向に移動可能とさ
れると共に、水平方向に搬送路34に沿って移動可能とさ
れている。このため、駆動機構33には垂直駆動及び水平
駆動のためのモータがそれぞれ設けられている。 そして、駆動機構33は冷却装置35内に設けられて、搬
送アームの載置部32において目的とする温度以下に冷却
されている。 また、搬送アームのウェーハ載置部32の表面には、前
述の例と同様の薄膜ヒータ36が被着形成される。そし
て、薄膜ヒータ36に、前述と同様にして給電及び温度制
御回路37から電力が供給されると共に、この回路37にお
いて供給電力量が制御されて、搬送アームの載置部32の
温度が所望の目的温度となるように制御される。 したがって、この搬送アームによってウェーハ4をベ
ーキングユニットに搬送した場合に、ベーキングユニッ
トに搬入する際にウェーハ温度が変化してしまうことな
く、即座にベーキング処理に移ることができる。 なお、この薄膜ヒータ12及び36の導電性薄膜の材質
は、クロムの他にも、ニッケル、白金、タンタル、タン
グステン、スズ、鉄、鉛、アルメル、ベリリウム、アン
チモン、インジウム、クロメル、コバルト、ストロンチ
ウム、ロジウム、パラジウム、マグネシウム、モリブデ
ン、リチウム、ルビジウム等の金属単体やカーボンブラ
ック、グラファイトなどに代表される炭素系材料の単
体、ニクロム、ステンレス、ステンレススチール、青
銅、黄銅等合金、ポリマーグラフトカーボン等のポリマ
ー系複合材料、ケイ化モリブデンなどの複合セラミック
材料のように、導電性を有するとともに、通電によって
発熱抵抗体として機能して熱源となり得るものであれば
良い。これらの材料のうちのいずれのものを選択するか
は、被処理基板の熱処理温度に応じて適宜決定すれば良
い。 また、導電性薄膜14の被着は、蒸着以外に、例えばCV
D成膜、スパッタリング、溶射、爆射等によっても行う
ことができる。 また、被処理基板としてはウェーハの他、LCD基板、
ガラス基板その他の半導体装置が対象となることはいう
までもない。 さらに、この発明は、上述の実施例に限らず、被処理
体の処理部が発熱部に連結している半導体製造装置のす
べてに適用可能である。
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば被処理体の処
理部がモータ等の発熱部に連結されていても、発熱部は
積極的に冷却されると共に、処理部がこの冷却のため目
的温度よりも低くなる分、加熱手段により温度補償し、
前記目的温度となるように加熱され、処理部は常に所望
温度の状態が維持される。したがって、処理部では発熱
部からの熱的な影響を除去して安定した温度管理下で処
理が行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体製造装置の一実施例を示す図、第2図は
その要部の説明のための図、第3図はこの発明による半
導体製造装置の一実施例の要部を示す図である。 1;スピンナカップ 2;モータ 3;スピンチャック 4;半導体ウェーハ 5;ノズル 11,34;冷却装置 12,36;薄膜ヒータ 14;導電体薄膜 15,16;電極 20,37;給電及び温度制御回路 31;搬送アーム 33;駆動機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/30 569C 566 (56)参考文献 特開 昭64−53420(JP,A) 特開 昭62−76616(JP,A) 特開 昭63−316428(JP,A) 特開 平1−272122(JP,A) 特開 平1−195389(JP,A) 実開 昭63−167727(JP,U) 実開 昭64−44629(JP,U) 特公 昭58−32496(JP,B2)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理基板が載置される載置台が駆動モー
    タにより回転されることにより回転中の上記被処理基板
    の上方から、上記被処理基板上に処理液を供給して上記
    被処理基板上に処理液を塗布する半導体製造装置におい
    て、 上記駆動モータの部分を冷却して、上記載置台を回転駆
    動中の上記駆動モータ部分の温度を、上記被処理基板上
    に処理液を塗布する際の処理時温度よりも低い温度にす
    る冷却部と、 上記載置台に設けられ、上記被処理基板に加熱するため
    の加熱手段と、 上記被処理基板の、上記処理液塗布時の実温度が、上記
    処理時温度になるように、上記加熱手段を制御する温度
    制御手段と、 を備える半導体製造装置。
  2. 【請求項2】前処理により被処理基板を所定の処理時温
    度に加熱処理し、この所定の温度にされた被処理基板
    を、上記前処理用の処理室から搬出し、搬送手段により
    移送して熱処理装置に搬入するようにする半導体製造装
    置において、 上記搬送手段は、 上記被処理基板の載置台と、 この載置台を移動させて被処理基板を搬送するための搬
    送駆動用モータと、 搬送中の上記搬送駆動用モータの部分の温度を、上記所
    定の処理時温度よりも実質的に低い温度にする冷却部
    と、 上記被処理基板の載置台に設けられ、上記被処理基板を
    加熱するための加熱手段と、 上記被処理基板の上記搬送中の実温度が、上記処理時温
    度になるように、上記加熱手段を制御する温度制御手段
    と、 を備える半導体製造装置。
  3. 【請求項3】載置台上に載置された被処理基板上に処理
    液を供給し、所定の処理時温度で処理を行う液処理方法
    において、 上記載置台の下方にある熱源の温度を、上記処理時温度
    よりも低い温度に冷却すると共に、 上記載置台に設けられている加熱手段により、上記被処
    理基板の上記処理時の実温度が、上記処理時温度になる
    ように上記被処理基板を加熱することを特徴とする液処
    理方法。
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