JPH08115862A

JPH08115862A - 現像装置

Info

Publication number: JPH08115862A
Application number: JP24743294A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Imamura; 公治今村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度現像が達成できる現像装置を提供す
る。【構成】被処理物を保持して移動する搬送機構と、現
像液を満たした現像槽とを有し、かつ前記搬送機構は保
持した被処理物を前記現像液中に斜め方向から浸漬させ
るとともに逆の斜め方向に抜き上がらせるように移動制
御される構成となっている。【効果】本発明の現像装置は、ウエハを現像液中に斜
め方向から浸漬させるとともに逆の斜め方向に抜き上が
らせることから、ウエハの主面全域は現像液に良く濡
れ、従来のように微細な気泡が発生しなくなり、確実な
現像処理が行えることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置製造において
使用する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ，ＬＳＩ等半導体装置の製造におい
て、ホトリソグラフィ技術によって各種レジストパター
ンを形成した後、レジストパターンを利用して絶縁膜の
パターニングや不純物の打ち込み等を行う工程がある。
前記レジストパターンの形成においては、レジスト膜を
部分的に感光させた後、レジスト膜を現像する工程があ
る。

【０００３】現像装置については、たとえば、工業調査
会発行「電子材料別冊号」1988年12月10日発行、Ｐ53〜
Ｐ57に「レジスト処理装置」として記載されている。こ
の文献には、現像装置に関して次のように記載されてい
る。

【０００４】「これに対する装置サイドの対応は，ウエ
ハ面内の均一性についてはウエハ上の現像液の供給方法
を，スプレイ→パドル→枚葉ディップと，過渡状態を短
く，また物理的な衝撃を少なくする方向で改良がなされ
てきた。そして現在は枚葉ディップ方式が主流になろう
としている。しかし枚葉ディップ方式は構造的にウエハ
以外の接液部があり，その部分の洗浄，乾燥をウエハ処
理サイクル内で完全に行うことが困難である。このため
もうひとつの均一性であるウエハ間，ロット間の均一性
に重大な影響を与える現像液の濃度，温度の不安定性が
完全には解決されていない。これに対して従来のパドル
方式の液盛り方法を改善してウエハ面内の均一性を向上
させようとする試みも多く行われている。」また、工業
調査会発行「ＶＬＳＩプロセス装置ハンドブック」1990
年６月10日発行、P351には、現像装置として、ディッ
プ、スプレイ、スピン回転（スピンナ）などがある旨記
載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等において
は、スピンナ方式で現像を行っている。すなわち、現像
時ノズルから現像液をウエハに滴下して現像を行ってい
るが、この際、時としてウエハと現像液との間に０．２
μｍ程度の気泡が発生し、現像不良が発生することが判
明した。

【０００６】本発明の目的は、高精度現像が達成できる
現像装置を提供することにある。

【０００７】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明の現像装置は、被
処理物を保持して移動する搬送機構と、現像液を満たし
た現像槽とを有し、かつ前記搬送機構は保持した被処理
物を前記現像液中に斜め方向から浸漬させるとともに逆
の斜め方向に抜き上がらせるように移動制御される構造
となっている。また、前記搬送機構に対してカセットか
ら取り出した被処理物を供給するローディング機構が設
けられるているとともに、前記搬送機構から被処理物を
搬出してカセットに送り込むアンローディング機構が設
けられる構造となっている。さらに、前記ローディング
側には、前記被処理物を乾燥させる乾燥装置が設けられ
ているとともに、前記アンローディング側には被処理物
に付着した現像液を洗浄する洗浄装置および前記被処理
物を乾燥させる乾燥装置が設けられている構造となって
いる。前記被処理物は、主面にホトレジスト膜を有する
円板状のウエハ（半導体基板）となっている。

【０００９】

【作用】上記した手段によれば、本発明の現像装置は、
ウエハを現像液中に斜め方向から浸漬させるとともに逆
の斜め方向に抜き上がらせることから、ウエハの主面全
域は現像液に良く濡れ、従来のように微細な気泡が発生
しなくなり、確実な現像処理が行える。

【００１０】本発明の現像装置は、ウエハを保持する搬
送機構に自動的にローディング・アンローディングが行
えるため作業効率が高くなる。

【００１１】本発明の現像装置は、ローディング側では
ウエハの表面のホトレジスト膜を乾燥させてウエハから
剥離させないようになっていることから、現像の歩留り
が向上する。

【００１２】本発明の現像装置は、アンローディング側
ではウエハの表面に付着した現像液を洗浄除去した後、
ウエハの表面に付着した水分を乾燥装置で完全に除去す
るため、カセットに水分付着がなく良好な状態で現像さ
れたウエハを収容することができ現像の歩留りが向上す
る。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例による
現像装置について説明する。図１は本発明の一実施例に
よる現像装置の概要を示す模式的平面図、図２は同じく
現像装置の概要を示す模式的正面図、図３は同じく搬送
機構の要部を示す搬送方向に直交する面における断面
図、図４は同じく搬送機構の要部を示す搬送方向に沿う
面における断面図、図５は同じく乾燥装置の外観を示す
斜視図、図６は同じく乾燥装置の内部の要部を示す斜視
図である。

【００１４】現像装置は、図１および図２に示すよう
に、中央に現像液１を満たした現像槽２を有している。
そして、この現像槽２の上下側および両端側に沿って無
端状に延在する２本のベルトコンベヤ３による搬送機構
４が配設されている。前記ベルトコンベヤ３は、図２に
示すように、各箇所でローラ５に案内される。また、一
部のローラ５は駆動ローラ６となり、モータ７によって
間欠的に移動するようになっている。また、前記一対の
ベルトコンベヤ３には、図では一部しか示してないが、
一定間隔に矩形状のホルダ８が取り付けられている。

【００１５】前記ホルダ８は、前記ベルトコンベヤ３の
動きによって、現像槽２の上下および両端側を移動する
が、上方では、前記ローラ５によって現像液１内に進入
しかつ抜き上がるようになっている。この場合、前記ホ
ルダ８は前記現像液１中に斜め方向から進入して、現像
液１内に浸漬状態となるとともに途中から逆の斜め方向
に抜き上がるように構成されている。

【００１６】前記ホルダ８は、図３および図４に示すよ
うに、その主面に被処理物であるウエハ（半導体基板）
１０が載置収容される円形窪み１１が設けられている。
また、前記円形窪み１１の中心部分には、細長管体から
なる吸着体１２が摺動自在に貫通状態で取り付けられて
いる。前記吸着体１２は、その外端部（図３および図４
では上面部）は太い吸着部１５となるとともに、端面は
前記ウエハ１０を真空吸着する吸着面１３を形成してい
る。

【００１７】前記吸着部１５は、前記吸着体１２がホル
ダ８から抜けない役割も果たす。前記吸着部１５は、ホ
ルダ８側に移動した際、前記円形窪み１１の底に設けら
れた座ぐり部分に納まるようになっている。また、前記
吸着体１２がホルダ８から抜けないようにするために、
すなわち、吸着体１２が現像槽２の両端や下方において
抜けないようにするため（図２参照）、前記吸着体１２
のホルダ８の内端側に突出した部分にストッパ１４が取
り付けられている。

【００１８】前記各ホルダ８の外側面には、図３に示す
ように、真空制御部２０が設けられている。また、各真
空制御部２０には、真空用管２１が貫通状態で取り付け
られている。前記真空用管２１は自由に曲がる可撓性材
質で形成されるとともに、前記ベルトコンベヤ３に沿っ
て設けられている。

【００１９】また、前記真空制御部２０の一つには、前
記真空用管２１と同様に自由に曲がる可撓性材質で形成
される供給管２２の一端が接続されている。この供給管
２２は、前記真空制御部２０内において前記真空用管２
１に連通状態となっている。前記供給管２２の他端は真
空ポンプ２３に接続されている。したがって、前記ベル
トコンベヤ３の移動、すなわち、ホルダ８の移動に追従
して供給管２２の一端側は移動し、常時真空制御部２０
において真空系が動作可能となっている。

【００２０】前記真空制御部２０と吸着体１２は、可撓
性の連結管２５で接続されている。前記吸着体１２は、
内端が塞がれた空気通路を有する管体となるが、前記吸
着部１５部分では前記空気通路は複数に分岐し、その結
果として前記吸着部１５の吸着面１３には、複数の真空
吸着孔２６が設けられる構造となっている。また、前記
真空制御部２０には制御弁２７が設けられている。この
制御弁２７は、前記吸着体１２の内端に取り付けられた
センサー２８のオン動作によって動作する。

【００２１】この結果、前記センサー２８のオン動作に
よって、前記吸着体１２の吸着面１３では、載置された
ウエハ１０を真空吸着保持する。また、前記センサー２
８の次ぎのオン動作によって、前記吸着体１２の吸着面
１３では、載置されたウエハ１０の真空吸着保持を開放
する。

【００２２】前記センサー２８は、たとえば、防水型の
リミットスイッチからなり、アクチュエータのローラ２
９が、前記現像槽２の両端側部分に設けられた板カム３
５，３６に接触することによってオン動作する。すなわ
ち、ベルトコンベヤ３は、図１および図２において左側
から右側に向かって移動し、図中左側の板カム３５で最
初のオン動作し、吸着面１３上のウエハ１０を真空吸着
保持する。その後、図中右側の板カム３６で再びオン動
作して、吸着面１３上のウエハ１０の真空吸着保持を開
放するように構成されている。また、前記吸着体１２
は、吸着体１２の内端のセンサー２８のローラ２９が板
カム３５，３６に接触することから、外方向（図４では
上昇方向）に移動（摺動）し、前記吸着面１３にウエハ
１０を受け入れる態勢となる。

【００２３】また、前記吸着体１２においては、前記セ
ンサー２８の動作によってウエハ１０は、現像液１に浸
される所定位置（ローディング位置Ａ）の状態から、現
像液１に浸漬されかつ抜き上げられた後の所定位置（ア
ンローディング位置Ｂ）の間、吸着体１２における真空
吸着状態が続き、ウエハ１０が真空吸着保持される。し
かし、それ以外の状態（場所）、すなわち、ウエハ１０
が吸着面１３上に存在しない状態では、吸着体１２にお
いては真空吸着動作しないように構成されている。

【００２４】また、前記板カム３５，３６には、図４に
示すように、２つのセンサー３７，３８が埋め込まれて
いる。両センサー３７，３８は、たとえば、いずれも圧
電センサーからなり、前記センサー２８のローラ２９が
接触（圧接）すると、それぞれ信号を発生する構造とな
っている。

【００２５】前記センサー３７，３８は、ローディング
・アンローディング側で同じ配置構成となっているが、
両センサーによる信号によるローディング機構４０およ
びアンローディング機構５５による動きは別々となる。

【００２６】ローディング位置Ａのセンサー３７，３８
では、最初に前記ローラ２９の接触によってセンサー３
７が信号を発し、その後センサー３８が信号を発する。
センサー３７の信号の発生によって、図２および図４に
示すように、後述するローディング機構４０のアーム４
６が動作し、ローディング位置Ａ側にウエハ１０を載置
して前進する。その後、センサー３８の信号によって、
前記アーム４６は一定高さ下降して後退する。前記降下
によって、前記アーム４６上のウエハ１０は、上昇位置
にある吸着体１２の吸着面１３にウエハ１０を受け渡
す。前記板カム３５のセンサー３７に、吸着体１２の内
端のセンサー２８のローラ２９が接触した時点では、既
に吸着体１２は真空吸着状態にあり、いつでもウエハ１
０を真空吸着保持できる状態となっている。

【００２７】これに対して、アンローディング位置Ｂの
センサー３７，３８では逆の動作を行う。すなわち、最
初に前記ローラ２９の接触によってセンサー３７が信号
を発すると、図２に示すように、アンローディング機構
５５のアーム４６が前進する。その後、前記センサー３
８による信号によってアーム５６は上昇し、吸着体１２
の吸着面１３上に乗るウエハ１０をアーム５６上に受け
取る構造となっている。この際、板カム３６のセンサー
３７に、吸着体１２の内端のセンサー２８のローラ２９
が接触した時点では、既に吸着体１２は真空吸着を解除
した状態にあり、いつでもウエハ１０を吸着体１２の吸
着面１３から取り外し自在となっている。

【００２８】つぎに、前記ローディング機構４０および
アンローディング機構５５について説明する。ローディ
ング機構４０とアンローディング機構５５は全く同一の
構造となっている。したがって、各部の名称および符号
は同一のものを使用することにする。

【００２９】図１および図２に示すように、ローディン
グ機構４０は、細長の回転体４１を有する。この回転体
４１はモータ４２の回転軸４３に固定されている。固定
部分は回転体４１の片側に寄っている。また、前記回転
体４１内にはシリンダー機構等からなる移送機構が設け
られ、回転体４１の上中央面側に突出する移動軸４４
を、回転体４１の長手方向に移動制御するようになって
いる。このため、前記回転体４１の上面中央に沿ってガ
イド溝４５が設けられている。前記移動軸４４の上端に
は、Ｕ字状のアーム４６が固定されている。

【００３０】前記現像槽２の一端側の延長上には、前記
ローディング機構４０が配設されるとともに、その外側
にはさらにウエハ１０を収容した供給側カセット４７を
載置する供給台４８が配設されている。また、前記ロー
ディング機構４０の側方には乾燥装置４９が配設されて
いる。この乾燥装置４９ではウエハ１０の主面に設けら
れたホトレジスト膜が剥がれないように所望温度に温め
てホトレジスト膜の粘着力を維持させる働きをする。

【００３１】前記供給側カセット４７には、水平方向に
延在するように、ウエハ１０が一定間隔を隔てて積層さ
れるように収容されている。この供給側カセット４７を
支持する供給台４８は昇降軸５０に支持され、一段毎下
降しながら、前記アーム４６によってウエハ１０を抜き
出すようになっている。

【００３２】ローディング機構４０は、前記アーム４６
が矢印群で示すようにタクト運動する構造となっている
ことから、アーム４６をカセット４７に前進させた後上
昇してアーム４６上にウエハ１０を受け取り、その後後
退する。また、後退後は、前記モータ４２の９０°の右
回転によって方向を変え、さらに前進して、乾燥装置４
９内にウエハ１０を入れ、アーム４６は後退する。一定
時間が経過した後、再びアーム４６は乾燥装置４９に対
して前進し、ウエハ１０を受け取って後退する。また、
後退が完了した時点で、回転体４１は再び９０°右回転
する。その後、前記センサー３７の信号を受けてアーム
４６はベルトコンベヤ３に固定されたホルダ８側に前進
する。ついで、前記センサー３８の信号を受けてアーム
４６は下降して、アーム４６上のウエハ１０を吸着体１
２の吸着面１３上に供給する。ウエハ１０を供給した後
は、ローディング機構４０においてはアーム４６を再び
後退させた後、１８０°回転して再びカセット４７から
ウエハ１０を取り出す態勢に戻る。

【００３３】アンローディング機構５５は、前記ローデ
ィング機構４０と同様の構造となり、各部との間でウエ
ハ１０の受け渡しを行う。

【００３４】前記現像槽２の他端側の延長上には、アン
ローディング機構５５が配設されるとともに、その外側
にはウエハ１０に付着した現像液１を洗い流す洗浄装置
５６が配設されている。また、アンローディング機構５
５の一側には、洗浄後の水分を乾燥させるための乾燥装
置５７が配設されるとともに、他側には、現像終了後の
ウエハ１０を収容する搬出側カセット５８を載置する供
給台が配設されている。

【００３５】前記搬出側カセット５８を支持する供給台
は、ローディング側の供給台４８と同様の構造であるこ
とからその説明および図面は省略する。

【００３６】アンローディング機構５５におけるアーム
４６は、前記現像槽２側に前進して、吸着体１２の吸着
面１３上に支持されたウエハ１０を受け取った後、後退
する。つぎに、前記モータ４２が動作し、回転体４１は
１８０°回転して静止する。その後、再びアーム４６は
前進し、下降，後退を行って、洗浄装置５６のチャック
６０上にウエハ１０を載置する。前記チャック６０はウ
エハ１０を真空吸着保持する。また、チャック６０はモ
ータ６１の回転軸６２に固定され、モータ６１の回転駆
動によって高速で回転する。また、前記チャック６０の
上方には、洗浄液（純水）をウエハ１０に向けて噴射す
るシャワー６３が配設されているとともに、チャック６
０の一側斜め下方には、前記ウエハ１０に向かって洗浄
液（純水）を吹き出すノズル６４が配設されている。ま
た、前記モータ６１とチャック６０との間には遮蔽体６
５が配設されている。

【００３７】また、前記洗浄装置５６においてウエハ１
０の洗浄が終了した後、前記アーム４６は再び洗浄装置
５６に向かって前進し、かつ上昇，後退を経てチャック
６０からウエハ１０を受け取る。ウエハ１０を受け取っ
たアーム４６は再び後退し、その後、９０°左回転し
て、今度は乾燥装置５７に向かって前進し、乾燥装置５
７内ウエハ１０を送り込む。所定時間所定温度で乾燥が
行われ、ウエハ１０の表面の水分が除去される。そこ
で、所定時間経過後、前記アーム４６は、再び乾燥装置
５７に向かって前進し、乾燥処理されたウエハ１０を受
け取る。ウエハ１０を受け取ったアーム４６は元の位置
に後退した後、１８０°回転する。その後、アーム４６
は搬出側カセット５８に向かって前進し、下降，後退を
行って、搬出側カセット５８内に現像完了後のウエハ１
０を収容する。アーム４６はもとの位置に後退した後、
９０°右回転を行い、つぎのウエハ１０の移送ができる
ように待機する。

【００３８】ここで、前記乾燥装置４９および乾燥装置
５７について、図５および図６を参照しながら説明す
る。乾燥装置４９と乾燥装置５７は同一構造となってい
ることから、乾燥装置４９について説明する。乾燥装置
４９は、正面にウエハ１０およびアーム４６が出入でき
る開口部７０を有している。乾燥装置４９内において
は、天井面側に矩形板状のホットプレート７１が配設さ
れるとともに、ホットプレート７１の下方には昇降自在
のシャッタ７２が配設されている。前記ホットプレート
７１内にはヒータが内蔵され、所望温度に制御可能とな
っている。また、シャッタ７２の中央には同心円上に３
本のピン７３が取り付けられている。これらのピン７３
は図示はしないがシャッタ７２内でバネによって支持さ
れ、外力が加わると容易に沈むようになっている。

【００３９】前記３本のピン７３上にはウエハ１０が載
置される。前記ピン７３上にウエハ１０が載置される
と、シャッタ７２は自動的に上昇し、シャッタ７２とホ
ットプレート７１との間にウエハ１０を挟み込み、ウエ
ハ１０を温める。乾燥装置５７の場合は、さらに高温と
なり、ウエハ１０の表面に付着している洗浄液を蒸発さ
せる。

【００４０】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない、たとえば、
ウエハの保持機構は一般に使用されている他の機構を使
用しても良い。

【００４１】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である現像技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではない。本発明は少なくとも液を収容した液槽
に被処理物を一時的に浸漬させる技術には適用できる。

【００４２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。本発明の現像装置は、ウエハを現像
液中に斜め方向から浸漬させるとともに逆の斜め方向に
抜き上がらせることから、ウエハの主面全域は現像液に
良く濡れ、従来のように微細な気泡が発生しなくなり、
確実な現像処理が行える。

【００４３】また、本発明の現像装置は、ローディング
側ではウエハの表面のホトレジスト膜を乾燥させてウエ
ハから剥離させないようにすること、また現像後はウエ
ハを洗浄しかつ乾燥させることから、現像の歩留りが向
上する。

【００４４】また、本発明の現像装置は、ウエハを保持
する搬送機構に自動的にローディング・アンローディン
グが行うとともに、全体が自動化されているため、省人
化が進みかつ作業効率が高くなる。この結果現像コスト
の低減化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による現像装置の概要を示す
模式的平面図である。

【図２】本実施例による現像装置の概要を示す模式的正
面図である。

【図３】本実施例による現像装置における搬送機構の要
部を示す搬送方向に直交する面における断面図である。

【図４】本実施例による現像装置における搬送機構の要
部を示す搬送方向に沿う面における断面図である。

【図５】本実施例による乾燥装置の外観を示す斜視図で
ある。

【図６】本実施例による乾燥装置の内部の要部を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１…現像液、２…現像槽、３…ベルトコンベヤ、４…搬
送機構、５…ローラ、６…駆動ローラ、７…モータ、８
…ホルダ、１０…被処理物（ウエハ）、１１…円形窪
み、１２…吸着体、１３…吸着面、１４…ストッパ、２
０…真空制御部、２１…真空管、２２…供給管、２３…
真空ポンプ、２５…連結管、２６…真空吸着孔、２７…
制御弁、２８…センサー、２９…ローラ、３５，３６…
板カム、３７，３８…センサー、４０…ローディング機
構、４１…回転体、４２…モータ、４３…回転軸、４４
…移動軸、４５…ガイド溝、４６…アーム、４７…供給
側カセット、４８…供給台、４９…乾燥装置、５０…昇
降軸、５５…アンローディング機構、５６…洗浄装置、
５７…乾燥装置，５８…搬出側カセット、６０…チャッ
ク、６１…モータ、６２…回転軸、６３…シャワー、６
４…ノズル、６５…遮蔽体、７０…開口部、７１…ホッ
トプレート、７２…シャッタ、７３…ピン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物を保持して移動する搬送機構
と、現像液を満たした現像槽とを有し、かつ前記搬送機
構は保持した被処理物を前記現像液中に斜め方向から浸
漬させるとともに逆の斜め方向に抜き上がらせるように
移動制御される構成となっていることを特徴とする現像
装置。
【請求項２】前記搬送機構に対してカセットから取り
出した被処理物を供給するローディング機構が設けられ
るているとともに、前記搬送機構から被処理物を搬出し
てカセットに送り込むアンローディング機構が設けられ
ていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記ローディング側には、前記被処理物
を乾燥させる乾燥装置が設けられているとともに、前記
アンローディング側には被処理物に付着した現像液を洗
浄する洗浄装置および前記被処理物を乾燥させる乾燥装
置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の現
像装置。