JPH05234867A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理体周辺部分の雰囲気温度を制御して、
被処理体への処理液の均一供給を図る。 【構成】 被処理体Ｗの表面に処理液を供給し処理する
処理装置１７を、被処理体Ｗの周辺部に恒温流体を循環
させる恒温流体循環流路３２と、この流路３２内の恒温
流体と被処理体周辺部へ流れる雰囲気Ａとを熱交換させ
る熱交換手段３５とを具備して構成する。これにより、
被処理体周辺部へ流れる雰囲気Ａを熱交換手段３５を介
して恒温流体と良好に熱交換して温度調節することがで
き、この温度調節された雰囲気Ａによって被処理体周辺
部を温度調節することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体ウエハ
等の被処理体の表面にレジスト液等の処理液を供給して
処理する処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の処理装置として、半導体ウ
エハ等の被処理体をスピンチャック上に保持し、処理液
を被処理体の中央部に滴下した後、スピンチャックを高
速回転させ、その遠心力で被処理体の周辺部まで処理液
を均一に塗布する装置が知られている。

【０００３】このように構成される処理装置を用いて被
処理体表面に均一な所望の膜厚の塗布膜を形成するため
には、被処理体の温度が適正な温度に制御されている必
要がある。そこで、従来この種の処理装置においては、
被処理体と直接接触するスピンチャックに温度調節機能
を持たせたり、被処理体を予め所定の温度に設定した
後、スピンチャックへ搬送するなどの対策を講じて上述
の塗布処理を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の処理装置では、例えば、回転塗布時に装置内の排気が
行われることにより、スピンチャック駆動用モ−タなど
の熱で昇温された雰囲気（エア−）が被処理体に当たる
と、その影響で被処理体の温度が上昇することになる。
このような場合、スピンチャックと接触している被処理
体中心部分はスピンチャックによって温度調節すること
ができるが、被処理体周辺部分は温度調節されにくいた
め、膜厚が厚く形成され易く塗布膜厚の面内均一性が低
下するという問題がある。

【０００５】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体周辺部分の雰囲気温度を制御して、被処理
体に処理液を供給し均一性良く処理できる処理装置を提
供することを目的とするものである。

【０００６】

【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、被処理体の表面に処理液を
供給する処理装置を前提とし、上記被処理体の周辺部に
温調用流体を循環させる温調用流体循環流路と、この流
路内の温調用流体と被処理体周辺部へ流れる雰囲気とを
熱交換させる熱交換手段とを具備してなるものである。

【０００７】

【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、被処理体周辺部へ流れる雰囲気は、熱交換手段
を通過する際、温調用流体循環流路内の温調用流体との
熱交換によって温度調節されることになる。この温度調
節された雰囲気によって被処理体周辺部の温度を好適に
調節することにより、被処理体表面に対する処理液の塗
布処理を均一性良く行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。この実施例はレジスト塗布現像装置に
適用したものである。

【０００９】図１に示すように、このレジスト塗布現像
装置は、被処理体例えば半導体ウエハ（以下、単にウエ
ハという）Ｗに種々の処理を施す処理機構が配置された
処理機構ユニット１０と、処理機構ユニット１０にウエ
ハＷを自動的に搬入・搬出する搬入・搬出機構１とで主
要部が構成されている。

【００１０】搬入・搬出機構１は、処理前のウエハＷを
収納するウエハキャリア２と、処理後のウエハＷを収納
するウエハキャリア３と、ウエハＷを吸着保持するア−
ム４と、このア−ム４をＸ，Ｙ（水平），Ｚ（垂直）及
びθ（回転）方向に移動させる移動機構５と、ウエハＷ
がアライメントされかつ処理機構ユニット１０との間で
ウエハＷの受け渡しがなされるアライメントステージ６
とを備えている。

【００１１】処理機構ユニット１０には、アライメント
ステージ６よりＸ方向に形成された搬送路１１に沿って
移動自在に搬送機構１２が設けられている。搬送機構１
２にはＹ，Ｚ及びθ方向に移動自在にメインア−ム１３
が設けられている。搬送路１１の一方の側には、ウエハ
Ｗとレジスト液膜との密着性を向上させるためのアドヒ
ージョン処理を行うアドヒージョン処理機構１４と、ウ
エハＷに塗布されたレジスト中に残存する溶剤を加熱蒸
発させるためのプリベーク機構１５と、加熱処理された
ウエハＷを冷却する冷却機構１６とが配置されている。
搬送路１１の他方の側にはウエハＷの表面にレジストを
塗布する処理液塗布機構１７（この発明の処理装置）
と、露光工程時に光乱反射を防止するために、ウエハＷ
のレジスト上にＣＥＬ膜などを塗布形成する表面被覆層
塗布機構１８とが配置されている。

【００１２】以上のように構成されるレジスト塗布現像
装置において、まず、処理前のウエハＷは、搬入・搬出
機構１のア−ム４によってウエハキャリア２から搬出さ
れてアライメントステージ６上に載置される。次いで、
アライメントステージ６上のウエハＷは、搬送機構１２
のメインア−ム１３に保持されて、各処理機構１４〜１
８へと搬送され所定のプロセスに応じて処理される。そ
して、処理後のウエハＷはメインア−ム１３によってア
ライメントステージ６に戻され、更にア−ム４により搬
送されてウエハキャリア３に収納されることになる。

【００１３】次に、この発明の処理装置１７について、
図２ないし図５を参照して説明する。

【００１４】図２に示すように、この発明の処理装置１
７は、ウエハＷを吸着保持しこれを水平回転させるスピ
ンチャック１９と、このスピンチャック１９を囲うよう
に同心状に配置され、後述するようにウエハＷの周辺部
の温度制御ができるように構成された環状の内カップ２
０と、これらスピンチャック１９及び内カップ２０を収
容して処理空間を形成する外カップ２１と、スピンチャ
ック１９上に移動されてウエハＷの表面に処理液である
レジスト液を供給する処理液供給ノズル２２とで主要部
が構成されている。

【００１５】スピンチャック１９の下端部は、スピンチ
ャック１９及びウエハＷを所定の回転数で回転させるた
めのモ−タ２３の回転軸３６に固定されている。このモ
−タ２３には回転軸３６の回転位置等を正確に検出する
ことができるエンコ−ダ２７が設けられている。モ−タ
２３の取り付けフランジ２３ａには、モ−タ２３の駆動
によって発生する熱が回転軸３６を介してスピンチャッ
ク１９に伝達され、ひいてはスピンチャック１９に吸着
保持されたウエハＷに伝達されるのを防止するため、チ
ャック温度調節手段２４が設けられている。このチャッ
ク温度調節手段２４は、フランジ２３ａの内部に形成さ
れた温調用の恒温水循環流路２５と、この流路２５に配
管３０を介して接続された恒温水槽２６とからなる。恒
温水槽２６には、槽内の恒温水を恒温水循環流路２５へ
循環させる図示しない循環装置と、恒温水の温度を所定
の温度に制御する図示しない温度調節器とが設けられて
いる。このチャック温度調節手段２４によれば、恒温水
の温度を適宜調節することにより、回転軸３６を介して
スピンチャック１９の温度を調節し、スピンチャック１
９と直接接触するウエハ中心部の温度を調節することが
できる。スピンチャック１９の温度は例えば室温である
２３℃に制御される。

【００１６】処理液供給ノズル２２は、配管２８を介し
て図示しないレジスト液収容容器に接続されている。配
管２８には、恒温水を循環させる機構などから構成さ
れ、管壁を介してレジスト液の温度を調節するレジスト
温度調節装置２９が設けられている。このレジスト温度
調節装置２９により、レジスト液の温度は、例えば２３
〜２４．５℃に調節される。

【００１７】内カップ２０は、アルミニウム等の熱伝導
性の良い材料で形成された環状の部材で構成され、上側
部材２０ｕと下側部材２０ｄとからなる。上側部材２０
ｕと下側部材２０ｄの内径は相等しく、かつウエハＷの
直径よりも小さく設定されている。上側部材２０ｕの外
周面はコーン状に形成され、その上部端面２０ａはスピ
ンチャック１９に吸着保持されたウエハＷの裏面より若
干離間されて配置されている。この内カップ２０には、
内カップ温度調節手段３１と、熱交換手段３５とが設け
られている。

【００１８】内カップ温度調節手段３１は、内カップ２
０の内部に温調用の流体例えば恒温水を循環させるため
の温調用流体循環流路すなわち恒温流体循環流路３２
と、この恒温流体循環流路３２に配管３３を介して接続
された恒温水槽３４とからなる。恒温流体循環流路３２
は、下側部材２０ｄの上面に全周に亘って設けられた溝
の上部を上側部材２０ｕで閉塞することによって形成さ
れたものであり、配管３３は、この恒温流体循環流路３
２の起点部並びに終点部に接続されている。恒温水槽３
４には、槽内の恒温水を恒温流体循環流路３２へ循環さ
せるポンプ等によって構成された図示しない恒温水循環
装置と、恒温水の温度を所定の温度に制御する図示しな
い温度調節器とが設けられている。このように構成され
た内カップ温度調節手段３１は、内カップ２０の温度を
検出するための温度センサ等を備えて構成された内カッ
プ温度制御装置３７によって制御される。内カップ温度
制御装置３７は、内カップ２０の温度を監視しつつ、恒
温水槽３４に設けられた恒温水循環装置及び温度調節器
を駆動制御し、恒温水を所定の流量・温度で恒温流体循
環流路３２へ循環させることにより、内カップ２０の温
度を所定の温度に制御する。内カップ２０の温度は例え
ば室温（２３℃）±２℃に制御される。

【００１９】熱交換手段３５は、上述のように温度調節
された内カップ２０と、後述するように内カップ２０の
内側を通ってウエハＷの周辺部へ流れるエアーＡとの間
で良好な熱交換を行わせるために内カップ２０の内周に
設けられたものである。この熱交換手段３５は、内カッ
プ２０と同様アルミニウム等の熱伝導性の良い材料から
なる環状の部材で構成され、その内周には、図２及び図
３に示すように周方向に沿った環状のフィン３５ａが内
カップ２０の高さ方向に多段に形成されている。

【００２０】外カップ２１の底部には排気口３８が設け
られている。排気口３８は図示しない排気装置に接続さ
れており、ウエハＷに回転塗布処理を施す際に飛散する
レジスト液やパーティクルを、処理装置１７内雰囲気と
共にこの排気口３８より排出することができるようにな
っている。

【００２１】上記のように構成されるこの発明の処理装
置１７において、ウエハＷの表面にレジスト液を塗布す
るに際し、予めチャック温度調節手段２４及び内カップ
温度調節手段３１により、スピンチャック１９及び内カ
ップ２０の温度を例えば２３℃に調節しておく。そし
て、メインア−ム１３によってスピンチャック１９上に
ウエハＷを載置する。このときウエハＷは、そのオリエ
ンテ−ション・フラット（通称、オリフラ）の方向が所
定の方向になるよう位置決めされてスピンチャック１９
上に載置される。

【００２２】そして、スピンチャック１９でウエハＷを
吸着保持した後、排気口３８より装置内の排気を開始す
る。この排気の際、外カップ２１の上部開口部より導入
されたエアー（処理機構ユニット１０内のダウンフロ
ー）は、内カップ２０の外周部を通って下側に回り込
み、排気口３８より排出される。内カップ２０の上部端
面２０ａとウエハＷの裏面との間を流れるエア−Ａは、
内カップ２０の内周に設けられた熱交換手段３５の多数
のフィン３５ａとの良好な熱交換によって２３℃に温度
調節されている。このフィン３５ａを設けたため、内カ
ップ温度調節手段３１の効果を非常に大きくすることか
できる。したがって、ウエハＷの中心部はスピンチャッ
ク１９との熱交換によって、ウエハＷの周辺部はエア−
Ａとの熱交換によって等しく２３℃に温度調節されるこ
とになり、ウエハＷ全面に亘り温度調節される。

【００２３】次に、処理液供給ノズル２２をウエハＷの
中央位置まで移動させ、レジスト液をウエハＷ上に滴下
すると共に、スピンチャック１９の駆動によりウエハＷ
を高速で回転させて、遠心力によりウエハＷの表面に均
一にレジスト液を塗布する。ウエハＷ全体が好適な温度
に調節されているので、ウエハＷの周辺部分の膜厚が厚
くなりすぎるのを防止可能となり、ウエハＷの表面全体
に極めて均一にレジスト液を塗布することができる。こ
こで、滴下するレジスト液の温度もウエハＷの温度であ
る２３度に調節しておけば、さらに面内均一性の良い塗
布膜を得ることができる。また、スピンチャック１９を
停止させる際、エンコ−ダ２７によってモ−タ回転軸３
６の回転位置を検出し、ウエハＷのオリフラの方向が回
転開始当初の方向になるよう正確に位置決めされるよう
にすれば、ウエハＷをオリフラ方向を一定にした状態で
次工程へ搬送することができるので、処理の再現性、解
析が容易となる。

【００２４】上記実施例で説明した熱交換手段３５は、
環状のフィン３５ａが多段に形成された構造になってい
るが、これは流れに対して直交させて配置された環状の
フィン３５ａでエア−Ａの流れを乱すことにより熱交換
効率を高めることを意図したものであり、熱交換手段３
５の構造としては種々のものが適用可能である。エア−
Ａの整流作用を考慮すれば、図４に示すように熱交換手
段３５の内周に軸方向（内カップ２０の高さ方向）に沿
ったフィン３５ｂが周方向に多数配列されている構造
や、図５に示すように螺旋状のフィン３５ｃを有した構
造も好ましいといえる。図４，図５に示される構造によ
れば、エア−Ａの流速をさほど低下させることなくウエ
ハＷの裏面と内カップ２０の上部端面２０ａとの間に導
入することができるので、レジスト液のウエハＷ裏面へ
の回り込みや内カップ２０の上部端面２０ａに対するパ
−ティクルの付着を防止することもできる。

【００２５】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基板あるい
はプリント基板について同様に処理液を被覆するものに
ついても適用できるものである。ＬＣＤ基板に対して処
理を行う場合には基板の方向決めが必要になるので、上
述したエンコ−ダ２７によるモ−タ回転軸３６の回転位
置検出機能が特に有効である。また、上記実施例では処
理装置をレジスト塗布現像装置に適用した場合について
説明したが、これ以外にも、例えばエッチング液塗布処
理や磁性液塗布処理を行う装置にも適用できることは勿
論である。また、上記実施例では被処理体の周辺部の温
度上昇を防止する場合について説明したが、この発明は
必ずしも温度上昇を防止する場合にのみ適用するもので
はなく、逆に温度低下を防止するような温度制御にも適
用できることは言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の処理
装置によれば、被処理体の周辺部に温調用流体を循環さ
せる温調用流体循環流路と、この流路内の温調用流体と
被処理体周辺部へ流れる雰囲気とを熱交換させる熱交換
手段とを具備して構成されるので、被処理体周辺部へ流
れる雰囲気と温調用流体循環流路内の温調用流体とを熱
交換手段を介して良好に熱交換させ、この熱交換によっ
て温度調節された雰囲気で被処理体周辺部の温度を好適
に調節することができ、被処理体表面に対する処理を均
一性良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の処理装置をレジスト液塗布現像装置
に適用した一実施例を示す概略平面図である。

【図２】この発明の処理装置の概略構成図である。

【図３】この発明における熱交換手段を示す断面斜視図
である。

【図４】この発明における熱交換手段の別の実施例を示
す断面斜視図である。

【図５】この発明における熱交換手段の更に別の実施例
を示す断面斜視図である。

【符号の説明】

１７ 処理装置 ３２ 恒温流体循環流路 ３５ 熱交換手段 Ａ エア−（雰囲気） Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹熊 貴志 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東京 エレクトロン九州株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体の表面に処理液を供給して処理
   する処理装置において、 上記被処理体の周辺部に温調用流体を循環させる温調用
   流体循環流路と、この流路内の温調用流体と被処理体周
   辺部へ流れる雰囲気とを熱交換させる熱交換手段とを具
   備してなることを特徴とする処理装置。