JPH0670962B2 - 浸漬式の液処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、半導体製造装置に関
する発明であり、特に、フォトレジスト膜の塗布装置や
現像装置に適用するに好適な浸漬式の液処理装置に係わ
る発明である。

【０００２】

【従来の技術】当業者に周知の如く、一般に、半導体の
製造工程に於てはウエハ等の被処理基板の全面に膜体が
一様に被着される工程、例えば、フォトレジスト膜を被
着させる現像処理工程には、工程の高効率化のための無
人化を図り、連続処理を促進する等の見地から被処理基
板を１枚ずつ液処理する所謂枚葉式のスピン現像装置が
使用されている。

【０００３】該種枚葉式のスピン現像装置にあっては、
通常吐出ノズル、或いは、スプレー等により現像液を被
処理基板上に放出して該現像液の表面張力の作用を介し
て液盛り状にするようにしているのであるが、該表面張
力の作用により被処理基板上に液盛りし得る液量には限
度があり、又、吐出ノズルやスプレーにて現像液の放出
をした場合、経時的に全面均一液浸漬にはならず、した
がって、該被処理基板上での好ましくない液むらの発生
や吐出現像液の基板への衝突による悪影響は防ぎ得な
い。

【０００４】又、近年使用されるようになった現像液と
しては、解像度を向上させるために界面活性剤を添加し
た現像液や表面張力の低い現像液が使用される傾向があ
り、被処理基板上に表面張力の作用のみにより必要量の
現像液を液盛りすることが困難となったため、スピン現
像装置に替えて浸漬式の現像装置が望まれるようになっ
てきた。

【０００５】かかる点を考慮した装置として、例えば、
図５に示す様に、実開昭６０−５２６２２号公報にて開
示された態様の浸漬式の現像装置がある。

【０００６】即ち、当該図５に示す浸漬式の現像装置の
態様において、容器１内に設けたウエハホルダ３の内側
に設けられた段部４に被処理基板としてのウエハ５を収
納セットし、現像液６に浸漬して該ウエハ５の下面周辺
部とウエハホルダ３の内側の段部４とを液密に接触さ
せ、ウエハ５上に現像液６を液盛り状態にして該ウエハ
５を浸漬状態で現像処理を行うものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如くこれまで知られている浸漬式の処理装置に於ては、
容器１内に設けたウエハチャック２を軸装するウエハホ
ルダ３の内側に設けられた段部４にも該段部４を介して
載置したウエハ５上と同様に現像液６を液盛り状にする
ことになるため、現像後、該ウエハ５をウエハチャック
２を介して高速回転し、処理液を振り切りウエハ５の上
面に図示しないリンス液等を吹きつけて該ウエハ５を洗
浄するが、その際に遠心作用を受けて飛散するリンス液
が段部４に付着して該段部４に残存する現像液６と混ざ
り、その結果、好ましくない現像むらが生じ易い欠点が
ある。

【０００８】又、現像終了後の現像液６の排液手段とし
てウエハ５をウエハホルダ３の段部４から浮揚すること
により現像液６を該ウエハホルダ３の内周部に流下し、
その内底部に形成した排液孔７から排液するようにする
構造とされてあるため、該現像液６がウエハ５周辺部の
裏面に付着して残存し易く、且つ、ウエハチャック２下
部よりその内側の軸装部に浸入して筒状部８内を通りモ
ータ９にかかる懸念があることが避け難い難点がある。

【０００９】更に、排液孔７がウエハホルダ３の内底部
に設けられた構造のため、設計的に機構上の制約を受
け、該排液孔７の断面積を大きくとれず、したがって、
排液速度が遅くなるという不具合がある。

【００１０】これらのことは、レジスト塗布装置等の液
処理装置にあっても同様の問題であった。

【００１１】

【発明の目的】この発明の目的は上述従来技術に基づく
現像等の液処理の問題点を解決すべき技術的課題とし、
ウエハ等の被処理基板がクリーンで処理むらが少く、信
頼性、及び、スループット性が高く、枚葉処理に適合し
得るようにして機械装置産業における液処理技術利用分
野に益する優れた浸漬式の液処理装置を提供せんとする
ものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの発明の構成は、前述課題を
解決するために、被処理基板の下面周辺部と液密に接触
して収納容器の底面部を構成する下側の第一の容器と、
該被処理基板より大きな内径と下向き内側傾斜面が設け
られた内壁とを有して該第一の容器の上面周縁部と液密
に接触して収納容器の側壁部を構成する上外側の第二の
容器と、第一の容器と第二の容器が構成する該収納容器
内に処理液を供給する該第二の容器内に設けられた処理
液供給機構と、第一の容器の下側中央部に設けられ被処
理基板を真空吸着により保持して回転する回転機構と、
第一の容器と第二の容器を離間させると共に、該回転機
構に被処理基板を受け渡す昇降駆動装置と離間された第
一の容器と第二の容器との間から気体を下方に排気する
排気手段とを備え、回転機構で被処理基板を回転して該
被処理基板上の液体を振り切る際、振り切られた液体
は、第二の容器の下向き内側傾斜面に当り、これに前後
して発生する飛散ミストは排気手段により排気されるよ
うにした技術的手段を講じたものである。

【００１３】

【作用】而して、収納容器を成す第一の容器、及び、該
第一の容器よりは大きな内径であって同芯的に上外側に
配設させた第二の容器に対し被処理基板をそれぞれ液密
に接触させて収納セットし、該被処理基板上に該被処理
基板が浸漬するに充分な量の処理液を温度調整機構によ
り定温された状態で第二の容器の処理液供給機構の液吐
出口より内側に向け静かに吐出して可及的同時に全面均
一に液盛り状態にし、温度変化による処理むらや液の吐
出時の被処理基板への衝撃付与のない浸漬状態にして所
定の液処理が出来るようにし、液処理後は両容器、及
び、被処理基板を昇降駆動装置を介して相互に離反し、
処理液は該被処理基板上からオーバーフローし、両容器
間から処理液を落下し、第一の容器の被処理基板は真空
吸着式の回転機構により回転されて処理液を遠心力で振
り切り、振り切られた処理液は第一の容器の下向き内側
傾斜面に当って反射的に落下し、排液孔から排液し、そ
の間、洗浄液を放出して同様に落下排液し、発生するミ
スト、及び、乾燥気体を下方に排気するようにしたもの
である。

【００１４】

【実施例】次に、この発明の１実施例を図１乃至図４に
基づいて説明すれば以下の通りである。

【００１５】尚、図５と同一態様部分は同一符号を用い
て説明するものとする。

【００１６】図示実施例は、半導体製造装置の現像装置
に適用した態様である。

【００１７】３７はドーナツ状の収納容器であって、同
じくドーナツ状の同芯的な下側の第一の容器１４とこれ
より大径の上外側の第二の容器１５とから成り、該収納
容器３７内の中央部には、例えば、真空チャック等によ
りウエハ５を下側から吸着して保持し回転機構を成すウ
エハチャック１２が設けられており、該ウエハチャック
１２は下側の固定部３１に取り付け固定されたモータ３
０によって回転自在にされている。

【００１８】又、収納容器３７の外側一側には該収納容
器３７を昇降制御する昇降駆動装置３９が設けられてお
り、該昇降駆動装置３９は、下側の固定部３１に取り付
け固定され、収納容器３７を昇降すると共に前記ウエハ
チャック１２に被処理基板５を受け渡す主エアシリンダ
３２を有し、該主エアシリンダ３２のロッド３３の先端
には収納容器３７の第二の容器１５に連結され、これを
昇降する昇降金具３４がアンダーハング状に延設固定さ
れ、該昇降金具３４の先端には昇降する副エアシリンダ
３５が上向きに固設され、そのロッド３６が第一の容器
１４の底部に連結して固設されている。

【００１９】一方、該第一の容器１４の内側上部には図
２に示す様に、ウエハ５の裏面を洗浄する洗浄ノズル２
６が第二の容器１５との間に形成して設けられ、洗浄液
が該ウエハ５の裏面に対する洗浄作用をなした後、ウエ
ハ５の外周方向に流過するように指向され、下側の洗浄
液流入口２５に連通している。

【００２０】更に、第一の容器１４の上面にはウエハ５
の下面周辺部に対して真空吸着することにより液密状に
シールする、例えば、シリコンゴム製のリップ型の環状
の下シール１３が、下バックアップリング部１６によっ
て上向きに固定されている。

【００２１】そして、該下シール１３と下バックアップ
リング部１６には真空吸引のための下開きの吸引口が設
けられて真空吸引口２０と共に真空吸引接続口１７に連
通して真空吸引可能にされている。

【００２２】第一の容器１４の下面内部には、現像液６
の排液が該第一の容器１４の下面内側に流入してモータ
３０にかかるのを防ぐため外周部に外向きに傾斜する側
壁の下外向傾斜の傾斜面２３とその下側の仕切板２９が
環状に設けられ、第一の容器１４の下面外側寄りには現
像液６を排液するための排液管２８が下延して設けられ
ている。

【００２３】又、該排液管２８には、気体を排出する排
気手段としての排気口２４が形成されて図示しない排気
装置に接続されている。

【００２４】一方、第一の容器１４の上方には同芯的に
該第一の容器１４を取り囲むように内径がそれより大径
であって、熱容量の大きな第二の容器１５が配置されて
その内側には図２に詳示する様に、現像液６を供給する
ための所定数複数の処理液供給機構の液吐出口２１，２
１…が内壁面に開口され、浸漬処理後に該現像液６を強
制的に排液するためのその下側の同じく所定数複数の吸
引排液口２７，２７…と現像液６を一定の温度に保ち、
現像むらを生じさせないようにするための温水等を供給
循環する環状の調温機構としての温調水流路２２とが設
けられており、下面には外向き傾斜面２３が形成されて
いる。

【００２５】又、第二の容器１５の内側下部には、第一
の容器１４の真空吸引口２０に対して液密にシールする
同じくシリコンゴム製のリップ型の上シール１８が環状
に設けられ、該上シール１８は上バックアップリング部
１９により第二の容器１５に固定されている。

【００２６】更に、ウエハチャック１２の下側には、洗
浄液等の付着した第一の容器１４を迅速に乾燥するため
に所定数の多数の乾燥気体噴射ノズル３８，３８…が設
けられて該乾燥気体噴射ノズル３８，３８…から吹出し
た気体が図３に示す様に、第一の容器１４の上面に吹き
つけられるようされている。

【００２７】上述構成において、先ず、当該図３に示す
様に、図示しない搬送装置によりウエハ５をウエハチャ
ック１２に載置して吸着保持する。

【００２８】この時、第一の容器１４と第二の容器１５
は当該図３に図示する様に、共に最下位の位置にあって
通常はこの状態に位置している。

【００２９】次に、図４に示す様に、主エアシリンダ３
２が作動してそのロッド３３を伸長させ、該ロッド３３
の先端に取り付けられた昇降金具３４を上昇させ、第二
の容器１５を上死点まで上昇させると同時に、第一の容
器１４を昇降金具３４に取り付け固定されて作動してい
ない副エアシリンダ３５を介して該第一の容器１４の下
シール１３がウエハ５の裏面より僅かに低い設定位置に
達するまで上昇させる。

【００３０】次いで、その状態から図１に示す様に、副
エアシリンダ３５が伸長作動してロッド３６が随伴して
伸長し、第一の容器１４が更に上昇する。

【００３１】そこで、図２に示す様に、該第一の容器１
４が上昇すると、下シール１３がウエハ５の裏面に下側
から当接し、真空吸引接続口１７からの排気によりウエ
ハ５を真空吸引してウエハ５と下シール１３を液密にシ
ールする。

【００３２】更に、ひき続いて第一の容器１４が上昇す
ると、該第一の容器１４の真空吸引口２０の周辺部と上
シール１８が当接して真空吸引接続口１７を介しての真
空吸引により該上シール１８と第一の容器１４の真空吸
引口２０とを液密にシールする。

【００３３】そこで、上述のようにウエハ５と第一の容
器１４、該第一の容器１４と第二の容器１５とを液密に
シールした状態に保ち、該第二の容器１５の液吐出口２
１，２１…から温水等により保温された現像液６を第二
の容器１５の内側全周より均一に所定量吐出させ、ウエ
ハ５上に液盛り状態にされ、図１に示す様に、ウエハ５
を該現像液６中に浸漬状態にして現像を開始する。

【００３４】この間、副エアシリンダ３５を伸長状態に
付勢して上述液密シール状態を保持し現像を続行する。

【００３５】而して、所定時間浸漬状態で現像後、該副
エアシリンダ３５の作動を停止させて縮少すると、その
ロッド３６が縮少して第一の容器１４が下降し、図３に
示す様に、上シール１８で液密にシールされていた第二
の容器１５と該第一の容器１４を解離し、現像液６をウ
エハ上面からのオーバーフローを介しての自然落下によ
り、又、該第一の容器１４の傾斜面２３を介して第一の
容器１４の内側外周部に向って流下し排液管２８により
排液する。

【００３６】この場合、第二の容器１５と第一の容器１
４の傾斜面２３，２３間には排液に際し充分な開口面積
が形成されるので、排液速度を相当に速く出来、又、排
液の流下する方向が傾斜面２３を介して第一の容器１４
の外周部に向うものであるため、モータ３０側に流され
ることがなく、該モータ３０に排液がかかる可能性は全
くない。

【００３７】更に、ロッド３６が縮少し、第一の容器１
４が下降すると、図４に示す様に、ウエハ５はウエハチ
ャック１２に接近して載置され、又、下シール１３によ
り液密にシールされていたウエハ５と第一の容器１４は
切り離される。

【００３８】この状態で、モータ３０を作動させ、該ウ
エハ５を高速回転することによりウエハ５上に残存する
現像液６を遠心力により振り切ると同時に、図示しない
リンスノズルよりリンス液を該ウエハ５上に放出し、現
像作用の停止、及び、ウエハ５表面のリンスを行う。

【００３９】このプロセスで現像液６の流下分とリンス
液は振り切られ傾斜面２３に衝突して下方へ反射落下す
る。

【００４０】又、洗浄液流入口２５から洗浄液を供給さ
せ、洗浄ノズル２６からウエハ５の外周部に向けて流出
させ、該ウエハ５の裏面に付着した現像液６等をも洗浄
すると共に排気口２４から排気を行う。

【００４１】尚、ウエハ５の回転により振り切られる現
像液６やリンス液、裏面洗浄液等は、第二の容器１５の
内側に設けられた傾斜面２３に当って下方へと反射落下
し、又、排気口２４からは排気が行われるので、第二の
容器１５と第一の容器１４との傾斜面２３，２３間の開
口部分には、上方から斜め下方へ向う排気流２４ａが形
成されるため、リンス液等の飛散ミストがウエハ５の面
方向へ向うことを防止することが出来ることから該ウエ
ハ５への再付着を防止する。

【００４２】尚、上述リンス、及び、ウエハ５の裏面洗
浄が終了した後も一定時間該ウエハ５を回転してウエハ
５を乾燥させる。

【００４３】而して、乾燥終了後は主エアシリンダ３２
の作動を停止し、ロッド３３を縮少させて収納容器３７
を下降させ、図３に示す様に、初期の位置姿勢に復帰さ
せる。

【００４４】そして、排気流２４ａを利用して、第一の
容器１４の上面等に付着したリンス液等を自然乾燥させ
る。

【００４５】尚、この発明の実施態様は上述実施例に限
るものでないことは勿論であり、例えば、第一の容器１
４と第二の容器１５を液密にシールするべく、上述実施
例では上シール１８を該第二の容器１５に設けたが、該
上シール１８を第一の容器１４に設け、第二の容器１５
の下面を平面に形成しても良い等種々の態様が採用可能
である。

【００４６】但し、当該態様では第一の容器１４の排液
が流下する部分に上シール１８を設けるので排液性が低
下するのは避け難く、したがって、前述実施例のように
上シール１８は第二の容器１５に設けるのが望ましい。

【００４７】又、収納容器３７を昇降する手段の昇降駆
動装置についても、前述実施例のようにエアシリンダ使
用に限定されるものではなく、昇降出来る機構のもので
あれば、他のどのような手段を用いても構わない。

【００４８】そして、現像液６の排液方式としては、前
述自然落下によるものだけではなく、例えば、第二の容
器１５の吸引排液口２７より現像終了後に強制的に吸引
排液しても良い。

【００４９】かかる方式によれば、現像液６をほぼ全て
回収することが可能であり、リンス液の混入がない純粋
な現像液６を回収して再利用することも出来る。

【００５０】更に、第一の容器１４を排気流２４ａを利
用して自然乾燥させるに際し、乾燥ノズル３８を併用
し、例えば、窒素（Ｎ₂ ）等の気体を矢印３８ａで示す
様に、該第一の容器１４の上面方向へ強制的に噴出させ
ることにより、より速やかに該第一の容器１４を乾燥さ
せることが出来る。

【００５１】尚、現像速度は温度依存性が高く、したが
って、現像中での温度変化は現像速度の変化を介して現
像むらの原因になるので、該温度変化を防ぐのに、前述
実施例のように、熱容量が大きく、現像液６に対する熱
伝導を支配する第二の容器１５を利用すれば、温調の効
果は向上する。

【００５２】又、前述実施例では第二の容器１５と第一
の容器１４とを上シール１８を真空吸引することにより
液密に接触シールさせているが、該第二の容器１５の重
量が充分な場合には、上シール１８を、例えば、Ｏリン
グとして負圧吸引せずに機械的に液密に接触させること
も可能である。

【００５３】上述各実施例では浸漬式の液処理装置に適
用した態様について説明したが、被処理基板の一方側面
の全面が処理液により一様に被着される態様であればい
かなる装置にも適用出来、例えば、コーター、即ち、フ
ォトレジスト膜塗布装置に適用しても良い。

【００５４】又、処理済の処理液や洗浄液が回転機構を
介して振り切れる時第二の容器の外向傾斜面から回転に
よる遠心力で飛散されて衝突し、下側に反射して落下す
るため、中心部の支持回転機構の駆動部等にかからない
という優れた効果が奏される。

【００５５】そして、洗浄等の際に発生するミストは同
様に回転されると共に反射落下し排気口から排気される
ため被処理基板にはね返って付着することがないという
効果がある。

【００５６】

【発明の効果】以上、この発明によれば、基本的にウエ
ハ等被処理基板をクリーンで、処理むらをなくして所定
に処理することが出来、製品に対する信頼性、及び、ス
ループット性の秀れた処理を行うことが出来る優れた効
果が奏される。

【００５７】而して、ドーナツ状の収納容器の上下の同
芯的配列の第一と第二の容器により被処理基板が支持回
転機構を介して処理液に対し浸漬式にセットされること
により、処理むら等を生じない効果があり、処理後は該
被処理基板と第一と第二の容器が昇降駆動装置を介して
離反されてそれらの間隙部から処理液が迅速に流下排液
される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体概略部分断面模式構造図である。

【図２】同、Ａ部の拡大断面図である。

【図３】同、原位置状態の部分断面模式側面図である。

【図４】同、動作中途を示す部分断面模式側面図であ
る。

【図５】従来技術の液処理装置を示す部分断面模式図で
ある。

【符号の説明】

５ ウエハ（被処理基板） ６ 現像液 １２ ウエハチャック １３ 下シール １４ 第一の容器 １５ 第二の容器 １６ 下バックアップリング １７ 真空吸引接続口 １８ 上シール １０ 上バックアップリング ２０ 真空吸引口 ２１ 液吐出口（液給排機構） ２２ 温調水流路 ２３ 傾斜面 ２４ 排気口（排気手段） ２５ 洗浄液流入口 ２６ 裏面洗浄ノズル ２７ 吸引排液口（液給排機構） ２８ 排液管 ２９ 仕切板 ３０ モータ ３１ 固定部 ３２ 主エアシリンダ ３３ ロッド ３４ 昇降金具 ３５ 副エアシリンダ ３６ ロッド ３７ 収納容器 ３８ 乾燥ノズル ３９ 昇降駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/30 ５０２ 7124−2Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理基板の下面周辺部と液密に接触し収
   納容器の底面部を成す第一の容器と、該被処理基板より
   大きな内径を有し、該第一の容器の上面周縁部と液密に
   接触して収納容器の側壁部を成す第二の容器と、上記第
   一の容器と該第二の容器から成る収納容器内に処理液を
   供給する処理液供給機構と、上記第一の容器と第二の容
   器を液密な接触位置と処理液を排出する離間位置とに相
   対的に移動する昇降駆動装置とを備え、上記収納容器内
   に収容された処理液を排出時には、該昇降駆動装置によ
   り上記第一の容器と第二の容器を離間させ、該第二の容
   器の周縁から処理液を排出するようにしたことを特徴と
   する浸漬式の液処理装置。