JPH01220826A - 半導体ウエハ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、半導体ウェハ処理装置に関する。

（従来の技術） 被処理基板例えば半導体ウェハに対してレジストを塗布
処理する場合、半導体ウェハの被塗布面を上側に向けて
ウェハチャックで真空吸着し、被塗布面の中心部にレジ
ストを滴下して上記半導体ウェハをウェハチャックに接
続したモータで高速回転させることにより遠心力でレジ
ストを被塗布面に拡げていく方式が行なわれている０例
えば特開昭５２−１４４９７１号公報には、塗布剤を滴
下してウェハ状物体を回転することにより、塗布膜を形
成する回転塗布装置が開示されている。

上記のようなレジスト塗布装置により半導体ウェハの塗
布を行なうと、レジストの温度変化により上記半導体ウ
ェハ上における膜厚が不均一になるという問題があり、
最近では上記レジストの温調を行ない、レジストの温度
変化をなくした状態で半導体ウェハ表面に滴下してレジ
スト塗布を行なうことが実施されている。このようなレ
ジスト温調として例えば特開昭６１−１２５０１７号公
報により周知である。

また、被処理基板例えば半導体ウェハ表面のパターン露
光されたレジスト膜を現像処理する場合、半導体ウェハ
の被現像面を上側に向けてウェハチャックで真空吸着し
、ウェハチャックに接続したモータで停止又は低速回転
中の半導体ウェハ被現像面に現像液をスプレーノズル等
で供給して、その後、半導体ウェハをモータで高速回転
させることにより遠心力で現像液を排除する方式が行な
われている。この場合も、現像液の温度変化により上記
半導体ウェハ上における現像パターンが不均一になると
いう問題があり、レジストと同様に現像液の温調を行な
い、現像液の温度変化をなくした状態で現像液の供給を
行なうことが実施されている。

（発明が解決しようとする１ｌＩＯ） しかしながら上記説明の従来の技術の如く、レジスト塗
布処理や現像処理等モータにより半導体ウェハを回転し
て処理する半導体ウェハ処理装置では、塗布するレジス
トや供給する現像液を温調しても、ウェハチャックと接
続したモータの駆動軸を伝わる熱やモータが発熱するこ
とによる輻射熱により半導体ウェハの温度分布が不均一
となり、レジスト膜厚の均一性や現像パターンの均一性
が実現できず歩留りが低下するという課題があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、処理の均一
性を実現し１歩留りを向上する二とのできる半導体ウェ
ハ処理装置を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、モータの駆動軸を伝わる熱及びモータからの
輻射熱をコントロールする手段を具備したことを特徴と
する。

（作用） 本発明の半導体ウェハ処理装置では、モータの駆動軸を
伝わる熱及びモータの輻射熱を断熱する如くコントロー
ルすることにより、ウェハチャックや半導体ウェハの温
度の不均一を防止し、レジスト膜厚均一性や現像パター
ンの均一性等処理の均一性を向上することができる。

特に、レジスト塗布時に、半導体ウェハ中央の温度が少
し高く、半導体ウェハ周縁の温度が少し低くなる如く、
モータの駆動軸を伝わる熱及びモータの輻射熱をコント
ロールすると、回転する半導体ウェハ各部の周速の違い
により半導体ウェハ周辺雰囲気中へのレジスト溶媒の揮
発速度の差が生じることを防止できるので、レジスト膜
厚をより均一とすることができる。

（実施例） 以下１本発明装置を半導体製造工程における半導体ウェ
ハのレジスト塗布に適用した一実施例につき、図面を参
照して説明する。

まず、レジスト塗布装置の構成を説明する。

被処理基板例えば半導体ウェハ■を保持例えば吸着保持
可能に例えば樹脂製円板状ウェハチャック■が設けられ
ている。このウェハチャック■は出力軸■を介してスピ
ンモータに）例えばＡＣサーボモータに連設しており、
例えば回転数が０〜８０００ｒｐｍの所望の回転数に回
転可能に設けられている。このウェハチャック■により
保持した半導体ウェハ■を囲繞する如く例えば樹脂製又
はＳＵＳ製の円筒状カップ０が設けられており、このカ
ップ■は上記半導体ウェハ０表面の延長面と交わる近辺
の部分を角度Ａ　（Ａ≠９０°）として傾斜させて設け
られている。この方ツブ０の底部には例えば円筒状排出
管（６ａ）が設けられており、この排出管（６ａ）と接
続し上下動可能な円筒状排出管（６ｂ）を介して使用後
のレジストを収容する例えば塩化ビニル製立方形状ドレ
インボックス■に連設している。更に、この方ツブ０の
底部には、このカップ■内の排気を行なうための図示し
ない排気機構に連設した例えば円筒状排気管（へ）が設
けられている。

また、上記半導体ウェハ■の中心軸上に設定されたレジ
ストを、上記半導体ウェハ０表面に滴下　、可能な如く
例えば四弗化エチレン樹脂製又はＳＵＳ製のレジスト滴
下ノズル０が設けられており、これはレジスト温調自在
例えば恒温水により温調を行なう例えば円筒管状熱交換
器（１０）にレジスト滴下位置まで接している。この熱
交換器（１０）は、例えばウレタン樹脂又はゴム製の管
（ｌｌａ、１ｌｂ）により第１の温調器（１２）に接続
されていて、第１の温調器（１２）により温調した恒温
水を熱交換器（ｌＯ）に循環可能となっている。

そして、ノズル（９）は、例えば四弗化エチレン樹脂製
又はＳＵＳ製の管（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）と、レジ
ストの逆流を防止する逆止弁（１４）と例えばエアシリ
ンダ等を用いたポンプ駆動機構（１５）を具備した例え
ばベローズやダイアフラムを用いたポンプ（１６）と、
非接触の液面センサ（１７）例えば静電容量センサ等を
２個備えたタンク（１８）とを介してレジストタンク（
１９）に接続されていて、半導体ウェハ上にレジストを
供給可能となっている。

ここで、カップ■は螺着等により例えばｉ奥方形板状の
台（２０）に支持されており、同様に、スピンモータに
）も螺着等によりＡＱ製円形板状のモータ取付板（２１
）を介して台（２０）に固着支持されている。

このモータ取付板（２１）は第２の温調器（２２）から
の恒温水を例えばウレタン樹脂又はゴム製の管（２３ａ
。

２３ｂ）を介して循環温調可能となっていて、スピンモ
ータに）の駆動軸即ち出力軸■を伝わる熱及びスピンモ
ータ（イ）からの輻射熱をコントロールする手段を形成
している。即ち、第２図に示す如く、台（２０）に支持
され、スピンモータ（至）を固着したモータ取付板（２
１）内部に例えば円環状に設けられた孔（３０）に、管
（２３ａ、２３ｂ）を介して恒温水を循環することによ
りモータ取付板（２１）を所望の温度にコントロール可
能となっていて、このことによりスピンモータからの輻
射熱をコントロール可能となっている。また、出力軸■
とモータ取付板（２１）の間には、モータ取付板（２１
）の温度コントロールにより出力軸■を伝わる熱をコン
トロール可能な如く。

熱伝導性の例えば焼結合金製円柱状軸夷（３１）が設け
られている。

また、上記構成の半導体ウェハ処理装置は図示しない制
御部で動作制御及び設定制御される。

次に、上述した半導体ウェハ処理装置による半導体ウェ
ハのレジスト塗布方法を説明する。

被処理基板例えば半導体ウェハ■を図示しない搬送機構
例えばベルト搬送によりウェハチャック■上に搬送し、
上記半導体ウェハ■の中心と上記ウェハチャック■の中
心を合わせてウェハチャック■上に載置する。この中心
合わせは予めカップ■外の図示しない機構で行なっても
よい、そして、この載置した半導体ウェハ■をウェハチ
ャック■により図示しない真空機構により吸着保持する
。

この時、上記半導体ウェハωの搬送を容易にするために
、予めカップ０が支持する台（２ｏ）に対して下降して
おり、保持した後に上昇する如くしてもよい。

この保持された半導体ウェハ■の中心部にレジスト滴下
ノズル■からレジストを滴下する。このレジストはレジ
ストタンク（１９）からポンプ（１６）とポンプ駆動機
構（１５）の働きで管（１３ａ）を介してノズル■に供
給され、この供給されたレジストはポンプ（１６）に設
けられた逆止弁（１４）により逆流することはない、こ
こで、ポンプ（１６）とレジストタンク（１９）間には
、管（１３ｂ、２３ｃ）を介して液面センサ（１７）を
具備したタンク（１８）が設けられていて、このタンク
（１８）内のレジスト量を検出することによりレジスト
残量を検出している。この様にし１シスト残量を検出す
るので、レジスト残量が少なくなった時にレジスト中に
気泡が混じり、不良品が大量発生し歩留りが大幅に低下
するのを防止でき。

また、供給するレジスト量が所望の量とならず、所望の
レジスト膜厚が得られない場合や膜厚の均一性を得られ
ない場合を防止でき、生産性が向上する。しかも、完全
にレジスト残量がなくなって。

まったく処理できなかった半導体ウェハ■が次工程に誤
って流される事も防止できる。また、事前に作業工程の
中にレジストタンク（１９）の交換作業等を組み込める
ので１作業の効率化を計れるという効果もある。

そして、レジスト残量を検知する手段は、ポンプ駆動機
構（１５）の作動回数とポンプ（１６）容量から算定す
る如くしてもよく、レジストタンク（１９）の重量を重
量センサ例えばひずみセンサで感知してレジスト残量を
検知してもよい。

ここで、このレジストをレジスト滴下ノズル■に供給す
る時既に、ノズル０内のレジストは熱交換器（１０）へ
管（ｌｌａ、１ｌｂ）と第１の温調器（１２）により循
環した恒温水で所望の温度例えば２０℃〜３０”Ｃ程度
となっている。この様に、滴下するレジストを例えば２
重管構造の熱交換で温調することにより、レジストの温
度変化をなくした状態で半導体ウェハ０表面にレジスト
塗布を行なうことができ、膜厚の不均一やロフト間の不
均一を防止でき、歩留りを向上することができる。

また、この特低に、スピンモータに）は所望の回転数例
えば４０００〜６０００ｒｐｍ　ｆｉ度で所望の加速度
例えば１００００〜５００００ｒｐｍ／ｓｅｅで回転し
ている。この回転時にスピンモータに）から熱が生じ、
この熱が出力軸■を伝わったり、直接スピンモータに）
から輻射熱として放出され、半導体ウェハωやウェハチ
ャック■に熱影響を与えるが、スピンモータに）上面を
固着支持するモータ取付板（２１）内部の孔（３０）に
、管（２３ａ、２３ｂ）を介して第２の温調器（２２）
より恒温水を循環することにより、モータ取付板（２１
）温度をコントロールする。このことにより、スピンモ
ータ（イ）の駆動軸即ち出力軸■を伝わる熱を軸受（３
１）を介してモータ取付板（２１）でコントロールでき
、また、スピンモータ（イ）からの輻射熱もモータ取付
板（２１）でコントロールできる。そこで、スピンモー
タ（イ）の出力軸■を伝わる熱及びスピンモータに）の
輻射熱を断熱する如くコントロールして、ウェハチャッ
ク■や半導体ウェハ■の温度の不均一を防止し、レジス
ト膜厚均一性を向上し、処理の均一性により歩留りを向
上することができる。また、レジスト塗布時に半導体ウ
ェハ■中央の温度が少し高く半導体ウェハ０周縁の温度
が少゛　し低くなる如く、モータ取付板（２１）温度を
コントロールしてスピンモータに）の出力軸■を伝わる
熱及びスピンモータに）の輻射熱をコントロールすると
、回転する半導体ウェハ■表面各部の周速の違いにより
生じる周辺雰囲気中へのレジスト溶媒の揮発速度の差を
なくすことができるので、レジスト膜厚均一性を向上さ
せることができ１歩留り及び生産性も向上する。

次に、レジストを半導体ウェハω上に滴下し、遠心力に
より半導体ウェハ０表面に拡散する。この半導体ウェハ
■を更に回転させて、上記拡散されたレジストを乾燥さ
せる。このような処理中。

図示しない制御部に予め設定されたプログラムによりカ
ップ■内の排気を図示しない排気機構により排気管（へ
）を介して行なう、また、上記半導体ウェハωの回転に
より飛散したレジストは、カップ０の内側即ち半導体ウ
ェハ■の表面の延長面と交わる近辺の部分を角度Ａ　（
Ａ≠９０°）として傾斜させて設けられた部分により半
導体ウェハ０表面へのはね返り防止が行なわれて周縁部
に付着し落下する。そして、この飛散したレジストは排
出管（６ａ、６ｂ）を介して使用後のレジストを収容す
るドレインボックス■に収容する。ここで、排出管（６
ａ）と接続した排出管（６ｂ）が矢印方向に上下動可能
となっているので、排出管（６ｂ）を上昇させた状態で
ドレインボックス■が容易に水平方向に移動可能となり
、ドレインボックス■の交換が短時間で行なうことがで
き、装置の稼働効率が向上する。

このドレインボックス■の交換は、ドレインボックス■
内の使用後のレジスト量を検出したり、ドレインボック
ス■の重量を検出することにより、自動的に排出管（６
ｂ）を上昇させて交換する様にしてもよい。

そして、処理済みの半導体ウェハを図示しない搬送機構
で搬出することにより処理が終了する。

上記実施例では半導体製造工程における半導体ウェハの
レジスト塗布に適用して説明したが、半導体ウェハ表面
のパターン露光されたレジスト膜を現像処理する場合に
適用してもよく、この現像処理の場合に、モータの駆動
軸を伝わる熱及びモータからの輻射熱をコントロールす
る手段を具備することにより、半導体ウェハ上における
現像むらが防止でき、現像パターンの均一性が向上し、
処理の均−性及び歩留りを向上することができるという
効果が生じる。また、回転により半導体ウェハをアライ
メントする場合に適用してもよく、この場合、アライメ
ント後の半導体ウェハのひずみを防止でき、アライメン
ト後の処理に好効果を生じるという効果が生じる。即ち
、モータにより半導体ウェハを回転して処理する半導体
ウェハ処理装置であれば何れにでも適用できることは言
うまでもない。

また、上記実施例ではモータの駆動軸を伝わる熱及びモ
ータからの輻射熱をコントロールする手段を、モータを
取付けた板を恒温水で温調することにより説明したが、
モータから発生し処理に影響を行しる熱をコントロール
できればよく、上記実施例に限定されるものではない。

しかも、上記実施例ではレジストの温調をノズルの恒温
水を用いた熱交換で説明したが、滴下する直前のレジス
トを所望の温度に温調できればよく、ヒートシンクやヒ
ートパイプやペルチェ素子等信れの方法で温調しても良
いことは言うまでもない。

以上述べたようにこの実施例によれば、ウニ八チャック
上の半導体ウェハをスピンモータで回転し、半導体ウェ
ハ上にレジスト等を滴下し処理する場合、スピンモータ
の駆動軸を伝わる熱及びスピンモータからの輻射熱をコ
ントロールする手段即ちモータ取付板を温調する様な構
造とすることにより、レジスト膜厚均一性等処理の均一
性を実現することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、レジスト膜厚均一
性や現像パターン均一性等の処理の均一性を向上し、歩
留りを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための構成図
、第２図は第１図のスピンモータ及びモータ取付板を説
明するための図である。 図において、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　モータにより半導体ウェハを回転して処理する半導体
   ウェハ処理装置において、上記モータの駆動軸を伝わる
   熱及び上記モータからの輻射熱をコントロールする手段
   を具備したことを特徴とする半導体ウェハ処理装置。