JP3225452B2

JP3225452B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP3225452B2
Application number: JP09555694A
Authority: JP
Inventors: 貴志竹熊; 昭浩藤本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 2001-11-05
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: JPH07283184A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、加圧気体によって圧
送される処理液を被処理体に供給して処理する処理装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いては、被処理体としての半導体ウエハ（以下にウエハ
という）にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて回路パターンを縮小してフォトレジスト
に転写し、これを現像処理する一連の処理が施されてい
る。

【０００３】すなわち、まず、ウエハ上のゴミ及び汚れ
を除去するためにウエハ表面を洗浄し、その後加熱乾燥
処理を行う。そして、冷却後直ちに、ウエハをレジスト
塗布装置に搬送して、ウエハ上にレジスト液を滴下する
と共に、ウエハを支持するスピンチャックを高速回転す
ることによってウエハ全面にレジスト膜を塗布する。こ
のレジスト塗布後、溶媒をレジスト膜から蒸発させるた
めのプリベークを施した後、露光装置においてウエハ上
の各チップに回路パターンを投影する。そして、この露
光処理後に、現像装置で現像処理が行われる。

【０００４】この場合、上記レジスト塗布工程におい
て、ウエハ上に形成されるレジスト膜は、中央部よりも
周縁部の方が厚くなっていることがある。このために、
搬送時等にウエハの周辺部と接触して、レジストが剥が
れ飛散し、処理系の雰囲気を汚染するという問題があ
る。また、レジストが剥離すると、ウエハ表面にパーテ
ィクルとして付着し歩留まりが低下し、更には、ウエハ
処理時にウエハが帯電などの悪影響を及ぼす。

【０００５】そこで、従来では、ウエハ周辺部の上方に
リンス液供給ノズルを配設したサイドリンス機構を用い
て、レジスト膜のうちのウエハ周縁部のレジスト膜を溶
解除去するようにしている。このサイドリンス機構は、
図９に示すように、図示しないスピンチャックによって
吸着保持されるウエハの周辺部の上方に移動されるリン
ス液供給ノズル６０とリンス液Ｂを収容するリンスタン
ク６１とを供給管６２を介して連通すると共に、リンス
タンク６１と圧送用のＮ2ガス供給源６３とをガス供給
管６４を介して連通し、そして、供給管６２に介設され
たエアーオペレーションバルブ６５の開閉操作によって
リンスタンク６１内のリンス液ＢにＮ2ガスを加圧して
リンス液供給ノズル６０からリンス液をウエハ上に供給
（噴射）して、ウエハの周辺部のレジスト膜を溶解除去
している。

【０００６】また、この種のリンス機構においては、リ
ンス液中に含まれる空気を排出する目的で、脱気機構を
設ける必要がある。従来の脱気機構は、図９に示すよう
に、ガス供給管６４に三方弁６６を介して吸引管６７を
接続し、吸引管６７の途中に脱気用のエゼクタ６８を介
設してなる。このエゼクタ６８は、吸引管６７に連通す
る空気室６９内に例えば圧縮空気の噴射ノズル７０を挿
入すると共に、噴射ノズル７０の噴口を排出側に向けて
配設する構造となっており、リンス液供給休止時に、噴
射ノズル７０から圧縮空気を噴射させることによってベ
ルヌーイ効果によってリンスタンク６１内に発生する気
泡を吸引管６７から排出することができるようになって
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リンス機構においては、ガス供給管６４に三方弁６６を
介して吸引管６７を接続すると共に、吸引管６７にエゼ
クタ６８を設ける構造であるため、脱気機構の構造が複
雑であり、脱気機構の保守・点検が面倒であった。ま
た、リンス液中に発生する気泡を除去するにはリンス液
の供給を休止した状態で行う必要があるため、スループ
ットの低下を招くという問題があった。更に、リンス液
にＮ2が溶ける場合があり、このリンス液に溶けたＮ2
は、供給管６２に介設されたエアーオペレーションバル
ブ６５やサックバックバルブ７１を通過する際に気泡と
なり、その気泡がリンス液供給ノズル６０からミストと
なってウエハに飛散される。このように気泡が飛散され
ると、レジストが剥がれてパーティクルとなって飛散
し、処理系の雰囲気を汚染するという問題がある。ま
た、リンス液に気泡が含まれると、リンス液供給ノズル
６０からリンス液が吐出する際に噴出流が広がるため、
レジストのカット状態が悪くなり、歩留まりの低下を招
くという問題もある。更にまた、リンス液供給ノズル６
０の動作休止時にリンス液供給ノズル６０の先端からリ
ンス液がボタ落ちし易くなるという問題もある。

【０００８】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、リンス液供給を休止させることなく、気泡による処
理液の飛散を防止し、スループットの向上及び歩留まり
の向上を図れるようにした処理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】上記目的を達成するため
に、この発明の処理装置は、被処理体に処理液を供給す
る処理液供給手段と、処理液を収容する処理液供給源と
を供給管を介して連通し、上記処理液供給源の処理液を
加圧する気体によって上記供給管を介して上記処理液供
給手段に処理液を圧送する処理装置において、上記供給
管の途中に設けられ、この供給管より大径の脱気管を上
方に向けて分岐してなる脱気機構と、上記脱気機構に連
通され、気泡排出用のエアーオペレーションバルブを連
通する処理液回収タンクと、一端が上記処理液が貯留さ
れた上記処理液回収タンクの底部まで挿入され、処理液
回収タンクと上記処理液供給源とを外気と遮断された状
態で接続する回収管と、を備えたことを特徴とするもの
である。

【００１０】

【作用】上記のように構成されるこの発明の処理装置に
よれば、被処理体に処理液を供給する処理液供給手段と
処理液供給源とを連通する供給管の途中に、この供給管
より大径の脱気管を上方に向けて分岐してなる脱気機構
を設けることにより、処理液の供給時に、処理液供給管
内を流れる処理液が、供給管と脱気管の分岐部におい
て、処理液供給管と脱気管に分流され、かつ処理液供給
管内を流れる処理液の流速に対して脱気管内を流れる処
理液の流速を遅くすることにより、処理液中に含まれる
気泡を脱気管側へ流して、排出することができる。

【００１１】また、脱気機構に処理液回収タンクを連通
すると共に、処理液回収タンクと処理液供給源とを、回
収管を介して外気と遮断された状態で接続することによ
り、脱気機構より分離されて処理液回収タンクに回収さ
れた処理液を処理液供給源側にリサイクルすることがで
きる。

【００１２】

【実施例】次に、この発明の実施例を添付図面に基いて
詳細に説明する。この実施例ではこの発明に係る処理装
置を半導体ウエハの処理システムに適用した場合につい
て説明する。

【００１３】半導体ウエハ（以下にウエハという）の処
理システムは、図１に示すように、被処理体としてのウ
エハＷを搬入・搬出するローダ部１、ウエハＷをブラシ
洗浄するブラシ洗浄装置２、ウエハＷを高圧ジェット水
で洗浄するジェット水洗浄装置３、ウエハＷの表面を疎
水化処理するアドヒージョン処理装置４、ウエハＷを所
定温度に冷却する冷却処理装置５、ウエハＷの表面にレ
ジストを塗布しかつサイドリンス処理によりウエハ周縁
部の余分なレジストを除去する機能を備えたこの発明に
係る処理装置を具備するレジスト塗布装置６、レジスト
塗布の前後でウエハＷを加熱してプリベーク並びにポス
トベークを行う加熱処理装置７、レジスト塗布されたウ
エハＷ上の各チップに回路パターンを投影する露光装置
９、露光されたウエハＷを現像処理しかつ現像後のレジ
ストパターンをリンス処理する機能を備えた現像処理装
置８などを集合化して作業効率の向上を図っている。

【００１４】上記のように構成される処理システムの中
央部には、長手方向に沿ってウエハ搬送路１０が設けら
れ、このウエハ搬送路１０に各装置２〜８が正面を向け
て配置され、各装置２〜８との間でウエハＷの受け渡し
を行うウエハ搬送アーム１１を備えたウエハ搬送機構１
２がウエハ搬送路１０に沿って移動自在に設けられてい
る。そして、例えば、ローダ部１の図示省略のウエハカ
セット内に収納されている処理前のウエハＷを１枚取り
出して搬送し、順に、洗浄、アドヒージョン処理、冷却
し、レジスト塗布装置６によってレジストを塗布すると
共に、ウエハＷの周辺部のレジスト膜を除去した後、プ
リベーク、露光装置９による露光後に、現像処理、ポス
トベークを行い、処理後のウエハＷをローダ部１の図示
省略のウエハカセット内に搬送して収納する。

【００１５】上記レジスト塗布装置６は、図２に示すよ
うに、ウエハＷを収容する処理カップ２１と、ウエハＷ
を水平状態に真空によって吸着保持し、かつ回転及び上
下移動可能なスピンチャック２２と、ウエハＷ表面に塗
布液（レジスト液）を滴下する３つのレジスト液供給ノ
ズル２３と、ウエハＷ周縁のレジスト膜を除去するため
の処理液としてのリンス液を供給するリンス液供給ノズ
ル２４（処理液供給手段）を配設してなる。

【００１６】この場合、スピンチャック２２は、処理カ
ップ２１の下方に配置されるモータ２５の駆動軸２６に
装着されると共に、図示しない真空装置に連結されてウ
エハＷを吸着保持し得るように構成されている。また、
処理カップ２１の底部には排気口２１ａと排液口２１ｂ
が設けられており、それぞれ排気管２７、排液管２８が
接続されている。

【００１７】上記レジスト液供給ノズル２３及びリンス
液供給ノズル２４は、図４に示すように、移動機構２９
によってスピンチャック２２上を水平移動するスキャン
アーム２９ａによって滴下位置と待機位置に選択的に移
動可能に構成されている。この場合、レジスト液供給ノ
ズル２３は、図５（ａ）に示すように、ホルダ２３ａの
一側側にレジスト液供給管３０に接続するノズルチップ
２３ｂ装着し、他側側の上、下部に保持部２３ｃと保持
筒２３ｄを設けてなる。また、リンス液供給ノズル２４
は、図５（ｂ）に示すように、ホルダ２４ａの一側側に
リンス液供給管４０に接続するニードル状のノズルチッ
プ２４ｂ装着し、他側側の上、下部に保持部２４ｃと保
持筒２４ｄを設けてなる。このように構成されるレジス
ト液供給ノズル２３とリンス液供給ノズル２４は、保持
部２３ｃ，２４ｃがスキャンアーム２９ａの把持部２９
ｂによって把持されて滴下位置と待機位置に選択的に移
動されるようになっている。なお、図４に示す実施例で
は、リンス液供給ノズル２４を移動機構２９側に配設
し、レジスト液供給ノズル２３をリンス液供給ノズル２
４の外側に直列に配設しているが、必しもこのような配
列にする必要はなく、レジスト液供給ノズル２３を移動
機構２９側に配設し、その外側にリンス液供給ノズル２
４を配設してもよい。

【００１８】また、レジスト液供給ノズル２３は、レジ
スト液供給管３０を介してレジスト液Ａを収容するレジ
ストタンク３１に接続されている。レジスト液供給管３
０には、吸入及び吐出動作によってレジストをレジスト
液供給ノズル２３に供給（圧送）する例えばヘローズポ
ンプ３２が介設されており、また、ベローズポンプ３２
の吐出側のレジスト液供給管３０には、レジスト液供給
ノズル２３に向って順に、フィルタ３３、脱気機構３
４、エアーオペレーションバルブ３５及びサックバック
バルブ３６が設けられている。なお、ベローズポンプ３
２はボールネジ機構３７を介してステッピングモータ３
８に連結されて、ステッピングモータ３８の回転により
吸入・吐出動作が行えるようになっている。

【００１９】一方、上記リンス液供給ノズル２４は、リ
ンス液供給管４０（処理液供給管）を介してリンス液Ｂ
を収容するリンスタンク４１（処理液供給源）に接続さ
れており、リンスタンク４１にはガス供給管４２を介し
て圧送ガス用のＮ2ガス供給源４３が接続されている。
したがって、外気と遮断された密封状態のリンスタンク
４１内にＮ2ガスが供給されることによってリンス液Ｂ
が圧送される。また、リンス液供給管４０には、リンス
液供給ノズル２４に向って順に、エアーオペレーション
バルブ４４、サックバックバルブ４５及び横Ｔ形の継手
４６が設けられており、継手４６を介して脱気管４７が
上方に、また、リンス液供給ノズル２４側のリンス液供
給管４０が下方に向って分岐され、かつ脱気管４７に、
空気とリンス液とを分離しリンス液を回収するトラップ
タンク４８及び気泡排出用のエアーオペレーションバル
ブ４９が設けられている。

【００２０】この場合、継手４６の脱気管接続部の口径
及び脱気管４７の口径は、具体的には、例えば１／４イ
ンチ（約６．３５ｍｍ）に形成され、また、継手４６の
リンス液供給管接続部の口径及びリンス液供給管４０の
口径は、具体的には１／８インチ（約３．１７５ｍｍ）
に形成されており、このようにリンス液供給管４０に対
して脱気管４７の口径を２倍（面積比では４倍）太く形
成することによって脱気機構５０を構成する。このよう
に脱気機構５０を構成することにより、図３に示すよう
に、リンス液供給管４０内を流れるリンス液Ｂは継手４
６すなわち分岐部において、リンス液供給ノズル２４側
のリンス液供給管４０と脱気管４７に分流され、かつリ
ンス液供給管４０内を流れるリンス液の流速に対して脱
気管４７内を流れるリンス液の流速を遅くすることによ
り、エアーオペレーションバルブ４４等を通過する際に
生じるリンス液中に含まれる気泡Ｃを脱気管４７側へ流
して、排出することができる。上記口径の場合、流量を
同一に設定したとき、脱気管４７側の流速は、リンス液
供給管４０側の１／４になる。

【００２１】また、トラップタンク４８のドレン溜め部
には、例えば先端部分がトラップタンク４８の底部まで
挿入された回収管５１を介してリンスタンク４１が接続
されて、ポンプ（図示せず）等によりトラップタンク４
８内に貯留されたリンス液Ｂをリンスタンク４１内に回
収できるようにしてある。

【００２２】なお、上記スピンチャック２２は、例えば
デルリン（商品名）やＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテ
ル・ケトン）等の超耐熱性樹脂製部材にて形成されてお
り、ウエハＷとの接触部を可及的に少なくするために、
上面のウエハ保持面に、図６及び図７に示すように、同
心円状に適宜間隔をおいて突出する多数の剣山状の突起
部２２ａが設けられている。また、このように形成され
る突起部２２ａは、露光装置９のウエハチャック（図示
せず）に同様に形成される突起部９０ａの位置とずれた
位置に設けられている（図８参照）。

【００２３】このように、スピンチャック２２の突起部
２２ａと露光装置９のウエハチャックの突起部９０ａと
を相対的にずらすことによって、塗布装置６と露光装置
９におけるウエハＷを固定支持する位置をそれぞれ異な
るようにすることができ、スピンチャック２２の突起部
２２ａとの接触により生じるゴミがウエハＷ裏面に付着
して、露光工程において悪影響を及ぼすのを防止するこ
とができる。すなわち、塗布工程で上述のようにウエハ
Ｗ裏面に付着したゴミが露光装置９のウエハチャックの
突起部９０ａとの接触部に存在して平坦度が悪化し、ウ
エハ全面でフォーカシングにずれが生じる（フォーカス
エラー）のを防止することができる。したがって、フォ
ーカスエラーによってウエハＷ表面の各半導体チップに
投影されるマスク投影像にボケが生じることによる歩留
まりの低下を防止することができる。

【００２４】次に、上記のように構成されるレジスト塗
布装置６を用いて、ウエハＷの表面にレジストを塗布す
る動作について説明する。まず、冷却処理装置５で冷却
されたウエハＷがウエハ搬送機構１２のウエハ搬送アー
ム１１によってレジスト塗布装置６の処理室内に搬入さ
れると、スピンチャック２２が上昇してウエハＷを受け
取って吸着保持した後、下降することによりウエハＷが
処理カップ２１内に配設される。次に、移動機構２９の
スキャンアーム２９ａが移動してレジスト液供給ノズル
２３をウエハＷの上方に移動し、ベローズポンプ３２を
駆動すると、レジストタンク３１内のレジスト液Ａはレ
ジスト液供給管３０を通ってレジスト液供給ノズル２３
からウエハＷ表面に供給例えば滴下され、スピンチャッ
ク２２によって回転されるウエハＷ表面に拡散して、ウ
エハＷ表面にレジスト膜が形成される。レジスト膜が形
成された後、移動機構２９のスキャンアーム２９ａが移
動して、レジスト液供給ノズル２３は待機位置に戻され
る。

【００２５】次に、移動機構２９のスキャンアーム２９
ａはリンス液供給ノズル２４を把持して、リンス液供給
ノズル２４をウエハＷの周辺部上方へ移動させる。そし
て、エアーオペレーションバルブ４４が開放操作される
と、Ｎ2ガス供給源４３からリンスタンク４１内に供給
されるＮ2ガスの加圧によってリンス液Ｂがリンス液供
給管４０を通ってリンス液供給ノズル２４に供給され、
リンス液供給ノズル２４からスピンチャック２２によっ
て回転されているウエハＷの周辺部に噴射されるリンス
液Ｂによってレジスト膜の周辺部が溶解除去される。こ
のリンス液供給時に、リンス液供給管４０内を流れるリ
ンス液Ｂは、脱気機構５０の継手４６（分岐部）におい
て、リンス液供給ノズル２４側のリンス液供給管４０と
脱気管４７に分流され、かつリンス液供給管４０内を流
れるリンス液の流速に対して脱気管４７内を流れるリン
ス液の流速が遅くなることにより、エアーオペレーショ
ンバルブ４４等を通過する際に生じるリンス液中に含ま
れる気泡Ｃを脱気管４７側へ流して、排出することがで
きる。また、気泡Ｃはリンス液Ｂよりも軽いので、継手
４６内に入ると上昇して脱気管４７側に向う。

【００２６】したがって、リンス液供給ノズル２４から
ウエハＷに向って噴射されるリンス液Ｂ中には気泡が含
まれないので、リンス液Ｂの吐出流は広がることがな
く、レジストのカットを所定の領域に渡って行うことが
できる。また、リンス液Ｂ中に気泡が含まれることによ
って生じるパーティクルの発生や処理部の汚染等を防止
することができ、歩留まりの向上を図ることができる。
しかも、脱気機構５０を上述のような継手４６を用いた
簡単な構造とすることができるので、装置の構造を簡単
にすることができると共に、保守・点検を容易に行うこ
とができる。上記脱気動作は、例えば、吐出前にエアー
オペレーションバルブ４９を開状態にして行ってもよ
く、また、ダミーディスペンス時や、液検出センサ（図
示せず）を設けて液面の上昇を検出して行うようにして
もよい。

【００２７】一方、脱気管４７側に流れるリンス液Ｂは
トラップタンク４８内に貯留された後、回収管５１を介
してリンスタンク４１内に戻される。したがって、リン
ス液Ｂは再利用に供され、リンス液Ｂの有効利用を図る
ことができる。なお、回収管５１の先端はトラップタン
ク４８の底部まで挿入されており、気泡Ｃはリンス液Ｂ
の上面部分に浮遊するので、回収されるリンス液Ｂ中に
は混入しない。

【００２８】上記のようにして、ウエハＷの周辺部のレ
ジスト膜の除去が行われた後、移動機構２９のスキャン
アーム２９ａによってリンス液供給ノズル２４は待機位
置に移動される。この待機位置において、リンス液供給
ノズル２４のノズルチップ２４ｂにリンス液が乾燥して
固化するのを防止するために、リンス液Ｂを常時流す
（ダミーディスペンスする）か、あるいは、待機状態に
おいて、リンス液供給ノズル２４のノズルチップ２４ｂ
をリンス液と同様の溶剤雰囲気におくことによってリン
ス液の乾燥を防止することができる。このリンス液の乾
燥防止に際して、ダミーディスペンス時にも、上述と同
様の方法でリンス液Ｂ中に含まれる気泡を除去すること
ができる。

【００２９】なお、上記実施例では、この発明の処理装
置をレジスト塗布装置のサイドリンス機構に適用した場
合について説明したが、リンス液以外の処理液を被処理
体に供給する装置にも適用できる。また、上記実施例で
は、被処理体が半導体ウエハの場合について説明した
が、被処理体は必ずしも半導体ウエハに限られるもので
はなく、例えばＬＣＤ基板、セラミック基板などに対し
て処理を施すものについても適用できるものである。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の処理
装置は上記のように構成されているので、以下のような
効果が得られる。

【００３１】１）処理液の供給時に、処理液中に含まれ
る気泡を脱気管側へ流して排出して処理液中に含まれる
気泡の悪影響を防止することができるので、スループッ
トの向上が図れると共に、歩留まりの向上を図ることが
できる。

【００３２】２）脱気機構に回収された処理液を外気と
遮断された状態で処理液供給源側にリサイクルすること
ができるので、処理液の有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の処理装置を組込んだレジスト塗布現
像処理システムの斜視図である。

【図２】この発明の処理装置の概略構成図である。

【図３】図２のIII部の拡大断面図である。

【図４】図２の概略平面図である。

【図５】レジスト液供給ノズルとリンス液供給ノズルの
側面図である。

【図６】スピンチャックの斜視図である。

【図７】図６のVII−VII線に沿う断面図である。

【図８】スピンチャックと露光装置のウエハチャックの
要部の拡大平面図である。

【図９】従来の脱気機構を示す概略図である。

【符号の説明】

２４リンス液供給ノズル（処理液供給手段）４０リンス液供給管（処理液供給管）４１リンスタンク（処理液供給源）４３Ｎ2ガス供給源（圧送用ガス供給源）４６継手４７脱気管４８トラップタンク（処理液回収タンク）５０脱気機構５１回収管Ｂリンス液（処理液）Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−7705（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−153108（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 B05C 11/08 B05C 11/10 B08B 3/02 B01D 19/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体に処理液を供給する処理液供給
手段と、処理液を収容する処理液供給源とを供給管を介
して連通し、上記処理液供給源の処理液を加圧する気体
によって上記供給管を介して上記処理液供給手段に処理
液を圧送する処理装置において、上記供給管の途中に設けられ、この供給管より大径の脱
気管を上方に向けて分岐してなる脱気機構と、上記脱気機構に連通され、気泡排出用のエアーオペレー
ションバルブを連通する処理液回収タンクと、一端が上記処理液が貯留された処理液回収タンクの底部
まで挿入され、処理液回収タンクと上記処理液供給源と
を外気と遮断された状態で接続する回収管と、を備えた
ことを特徴とする処理装置。