JPH1079334A - 半導体基板の塗布膜除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗布膜（レジスト等）を部分的に除去する
際、溶剤の塗布膜中心側への飛散を確実に防止する。 【解決手段】 本装置は、基板縁部へ溶剤を供給する際
にノズル１０と共に移動し、ノズル１０の基板表面中心
側で基板に近接する遮断手段（例えば、遮断部３６）を
有する。遮断部３６をノズル１０の軸を中心に湾曲さ
せ、また、遮断部３６の下端部のノズル側の面に液垂れ
防止用の返し部３８を設けるとよい。この塗布膜の部分
的な除去は、基板表面側のエッジリンス、或いは基板裏
面側のバックリンス何れであってもよい。さらに、遮断
部３６のノズル１０との相対位置を調整する位置調整手
段を（例えば、遮断部３６が基板に接近する方向に長い
ビス止め用の長孔３４ａを、取付部３４に）設けると、
ノズル先端との位置調整が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるエッジリ
ンス，バックリンスといったレジスト塗布後のエッジ処
理を行なう半導体基板の塗布膜除去装置に関し、とく
に、溶剤の塗布膜中心側への飛散防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばレジスト塗布装置（スピンコー
タ）として、レジストを半導体ウェーハ表面に塗布する
ほか、その後、ウェーハ表面縁部の塗布レジストを除去
する、いわゆるエッジリンスの機能を兼ね備えたものが
多い。このエッジリンスは、ウェーハ表面縁部が、その
後の各工程で位置決め部などと接触する際、レジスト欠
けによる発塵を防止する等の目的で行なうエッジ処理の
一種である。

【０００３】また、他のエッジ処理として、レジスト塗
布中又は塗布直後に、後の露光時のウェーハ傾き防止等
のために、裏面側にまわり込むレジストを除去するバッ
クリンスが行なわれることもある。

【０００４】図６は、従来のスピンコータにおいて、エ
ッジリンス用の溶剤供給ノズルから溶剤を供給して、ウ
ェーハ表面縁部の塗布レジストを除去する様子を示す図
である。スピンチャック５０上には、レジスト塗布後の
ウェーハ５２が載置され、これが真空に引かれてチャッ
ク５０上に強く吸引されたまま、高速で回転されてい
る。ウェーハ５２上方には、溶剤供給ノズル５４がウェ
ーハ中心等を原点として自動的に位置出しされ、そのノ
ズル先端部５４ａがウェーハ５２の縁部に臨んでいる。
そして、この溶剤供給ノズル５４の先端からは、ノズル
内を所定圧で加圧されて送られてきた溶剤が所定量だけ
ウェーハ縁部に供給され、これにより、図示のように、
ウェーハ５２表面の塗布レジスト５２ａが所定幅Ｗ（例
えば、２ｍｍ程度）だけ溶かされ、除去される。

【０００５】この塗布レジストの除去幅Ｗを制御するた
めに、溶剤の加圧力や一回の供給量が予め決められてい
る。また、溶剤の跳ね返り防止のために、これに加え、
ノズル端の形状やウェーハ５２表面からの高さが最適化
され、また、余分な溶剤は出来るだけ飛び散らないで外
側に向かうように、このウェーハ周囲を覆う図示せぬフ
ード（スピンカップ）内は、ウェーハ周囲側が中心側よ
りも、またウェーハ下方側が上方側よりも、それぞれ負
圧となるように排気されている。

【０００６】

【発明が解決ようとする課題】ところで、一般のスピン
コータでは、溶剤を溜めておく容器（キャニスタ・ボッ
クス）からノズルに至る溶剤の供給経路には、特に図示
しないがその途中に溶剤内のダストを除去するためのフ
ィルタが挿入され、この接続箇所には継き手が介在され
ている。 このため、フィルタや継ぎ手箇所から、いわ
ゆるマイクロバルブと称される細かな気泡が混入する可
能性があった。一旦、混入したマイクロバルブは、溶剤
とともに搬送され、エッジリンス時に先端が細く絞られ
ているノズル先端部５４ａから吐き出される際にはじ
け、このため溶剤が勢いよくウェーハ縁部に出射され
て、図６に示すように溶剤がウェーハ中心側に飛び散る
ことがあった。このような溶剤の飛散は、デバイス表面
の塗布レジスト５２ａを溶かし、これがパターン欠陥を
引き起こすことから問題であった。

【０００７】一方、マイクロバルブがあっても、これが
ノズル先端部５４ａ側に容易に行かないように、図示例
の溶剤供給ノズル５４のように、溶剤を供給前に一時溜
めておく液溜め５４ｂが設けられていることも多いが、
多量のウェーハが短時間に連続処理される場合には、マ
イクロバルブが液溜め５４ｂ内上方に集まる前にノズル
先端部５４ａ側に送られることもあった。また、薬液を
所定圧で送りだすキャニスタ・ボックスへの加圧力が変
動したり、溶剤が誤って多めに供給されることも皆無と
はいえない状況を考慮すると、塗布レジスト中心側への
溶剤の飛散を確実に防止する必要性があった。

【０００８】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、レジスト等を塗布した後に基板端部の塗布膜を部分
的に除去する際、溶剤の塗布膜中心側への飛散を確実に
防止できる半導体基板の塗布膜除去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】本発明は、表面に塗布膜
を形成した半導体基板に対し、その縁部に溶剤をノズル
から供給して塗布膜を部分的に除去する半導体基板の塗
布膜除去装置に適用される。上述した従来技術の問題点
を解決し、上記目的を達成するために、本発明の半導体
基板の塗布膜除去装置では、溶剤供給の際ノズルととも
に移動して、ノズルの前記塗布膜の残存すべき部分側で
基板に近接する遮蔽手段を有する。この遮蔽手段によ
り、ノズルから供給される溶剤について、その基板表面
の中心側への跳ね返りが防止される。

【００１０】遮蔽手段の効果的な形状としては、ノズル
の軸を中心に湾曲させるとよい。通常、溶剤は、ノズル
軸中心に放射状に飛散するからである。また、遮蔽手段
は、その下端部のノズル側の面に返し部を突設させると
よい。通常、溶剤としては揮発性のものが用いられる
が、これが不揮発性の場合でも、またエッジ処理が連続
して行なわれる場合でも、返し部を設けておくと溶剤の
液垂れが防止でき好ましい。本発明は、特に基板縁部の
レジスト除去装置に好適で、このレジスト除去は、基板
表面側のエッジリンス、或いは基板裏面側のバックリン
スの何れであってもよい。さらに、遮蔽手段に、ノズル
との相対位置を調整する調整手段を（例えば、当該遮蔽
手段が基板に接近する方向に長いビス止め用の長孔を、
遮蔽手段に延設された取付部に）設けると、ノズル先端
との位置調整が容易である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる半導体基板
の塗布膜除去装置を、半導体製造過程でレジストをウェ
ーハ上に塗布するスピンコータを例として、図面を参照
しながら詳細に説明する。

【００１２】第１実施形態 図１は、本実施形態に係わるスピンコータの要部を示す
概略構成図、図２はノズル先端部の拡大図である。この
スピンコータ２には、半導体基板（ウェーハ４）を載置
するスピンチャック６を有し、スピンチャック６上に
は、例えば複数の円形溝が形成され、これが図示せぬ真
空装置に連通してウェーハ４の真空引きが可能に構成さ
れている。また、スピンチャック６は、この上に載置さ
れたウェーハ４を、強く吸引されたまま高速で軸回転可
能に、図示せぬ駆動装置に対し連結されている。スピン
チャック６周囲は、余分なレジスト等を捕獲するほか、
その塗布環境を制御しやすくするといった目的で、フー
ド状のスピンカップ８で覆われている。すなわち、スピ
ンカップ８の側面には、特に図示しないが、排気ポンプ
に連通した排気口が、またウェーハ４の上方側にはドラ
イエア等の供給口がそれぞれ開口しており、これにより
塗布環境の温度，湿度及び風圧等が制御されている。

【００１３】この図では、レジスト塗布機構（レジスト
供給ノズル，位置制御装置，レジスト供給装置等）は省
略され、エッジリンス機構のみが示してある。エッジリ
ンス機構は、大別すると、ウェーハ４の縁部に臨む溶剤
供給ノズル１０と、溶剤供給ノズル１０が固定された固
定部１２と、固定部１２を２軸（ｘ軸及びｙ軸）移動さ
せるｘｙステージ１４と、固定部１２をｚ軸方向に移動
させ、所定角度θで回転させる回転リフトと、溶剤供給
ノズル１０に継ぎ手１８ａを介して連通された薬液供給
管２０と、薬液供給管２０の途中に継ぎ手１８ｂ，１８
ｃを介して接続されたダストフィルタ２２と、薬液供給
管２０の反ノズル側端部が差し込まれ、内部に貯留した
溶剤を上方からの加圧により送りだすキャニスタ・ボッ
クス２４とから構成される。その他、特に図示しない
が、このスピンコータ２には、制御部，ウェーハ搬送機
構等が設けられている。

【００１４】溶剤供給ノズル１０は、図２に拡大して示
すように、管状のアーム２６と、アーム２６の下方曲げ
端部に延設された中空な液溜め２８と、液溜め２８下面
に着脱可能に取り付けられ、先端側ほど次第に細く形成
された管状のノズル先端部３０とから構成されている。
なお、液溜め２８の位置は、図示のものに限定されず、
例えば固定部１２上に設け、これにより溶剤供給ノズル
１０の先端側を軽量化することもできる。前記固定部１
２には、図１に示すように、このノズル先端部３０のウ
ェーハ４に対する上下位置を細かく調整する微調整用ツ
マミ１２ａが設けられている。

【００１５】本発明では、ノズル先端部３０と所定距離
をおいたまま移動可能に設けられ、ノズル先端部３０か
ら射出される溶剤について、そのウェーハ４表面の中心
側への跳ね返りを防止する遮蔽カバー３２が設けられて
いる。遮蔽カバー３２の具体的な構成例としては、図３
にも示すように、長孔３４ａを有し、この長孔３４ａを
介して溶剤供給ノズル１０の液溜め２８に取付けられる
取付部３４と、取付部３４下端に延設され、溶剤供給ノ
ズル１０のノズル先端部３０を軸中心として湾曲し、ウ
ェーハ４に所定距離ｔをおいて近接する遮蔽手段として
の遮蔽部３６と、遮蔽部３６の下端部から内側に突設し
た返し部３８とから構成されている。この図示された返
し部３８は、その突出端部を更に上方に折り曲げて断面
Ｌ字状に形成されているが、返し部３８は、遮蔽部３６
下端部から突設した半リング板状でもよく、また図３の
返し部３８の両端面が塞がれた構成でもよい。

【００１６】本発明における遮蔽カバー３２は、図３に
限定されず、種々の変形が考えられる。たとえば、図４
に示すように、取付部３４に板状の遮蔽部３６を延設さ
せただけでもよい。また、遮蔽カバー３２の取付位置も
限定されず、例えば液溜め２８が固定部１２上に設置さ
れる場合にあっては、図示せぬ取付部材を介して遮蔽カ
バー３２をアーム２６に取付けてもよく、また固定部１
２に直接取り付けてもよい。これら取付位置に応じて、
取付部３４の形状も適宜変更され得る。さらに、位置調
整手段としての長孔３４ａの代わりに、遮蔽カバー３２
自体を、その高さが伸縮自在に変更できる構成としても
構わない。

【００１７】つぎに、このように構成されたスピンコー
タ２の動作について説明する。なお、以下の動作は、図
示せぬ制御装置で制御される。まず、図示せぬ搬送装置
により、ウェーハ４がスピンチャック６上に載置され、
スピンチャック６の溝内が真空に引かれてウェーハ４が
スピンチャック６に圧着される。この状態で、図示せぬ
レジスト塗布機構が動作して、図示せぬレジスト塗布ノ
ズルがウェーハ４中央上方の所定位置に位置出しされ、
ウェーハ４が所定の回転数で回転される。そして、レジ
スト塗布ノズルから所定量のレジストがウェーハ４上に
供給され、所定膜厚でレジストが成膜される。成膜後
は、レジスト塗布ノズルを含むヘッド部が軸回転して、
スピンカップ８外側に退避される。

【００１８】以上のレジスト塗布が終了すると、図１の
エッジリンス機構により、エッジリンスの処理が行なわ
れる。まず、回転リフト１６のシリンダ軸１６ａが所定
角度θだけ軸回転し、これにより、今まで退避していた
溶剤供給ノズル１０がレジスト塗布後のウェーハ４上方
に臨む。そして、この回転リフト１６の上下動およびｘ
ｙテーブル１４が制御されて、溶剤供給ノズル１０がウ
ェーハ中心等を原点として自動的に位置出しされる。こ
れにより、そのノズル先端部３０がウェーハ４の縁から
内側に所定距離で、所定高さに位置するようになる。こ
のとき、遮蔽カバー３２は、予めノズル先端と所定の相
対位置が保たれるように液溜め２８にネジ止めされてい
ることから、ウェーハ４表面から所定距離ｔ（例えば、
１ｍｍ程度）に位置される。

【００１９】次いで、ウェーハ４が所定回転数で回転さ
れ、キャニスタ・ボックス２４内が所定圧で加圧される
と、これにより溶剤が薬液供給管２０を通りノイズフィ
ルタ２２を経て、溶剤供給ノズル１０に送られ、その液
溜め２８で所定量滞留した後、ノズル先端部３０からウ
ェーハ端部に供給される。なお、キャニスタ・ボックス
２４が加圧される際、既に薬液供給管２０および液溜め
２８内が溶剤で充填さている場合は、その充填した溶剤
を媒体としてキャニスタ・ボックス２４の加圧力が伝達
され、液溜め２８内の溶剤が押し出されて、これがノズ
ル先端部３０からウェーハ端部に供給される。ウェーハ
４が高速で回転していることから、その上に成膜されて
いたレジスト４ａの周回部分が、そのウェーハ端から所
定幅Ｗ（例えば、２ｍｍ程度）だけ溶剤で溶かされ、こ
の部分のレジストが除去される。このレジスト除去幅を
制御するために、溶剤供給時の加圧力や一回の溶剤供給
量が予め決められている。

【００２０】この溶剤供給時に、溶剤の勢いがよすぎる
とウェーハ４上で跳ね返り、パターン欠陥を引き起こす
ことがある。この溶剤飛散防止のために、溶剤への加圧
力や供給量に加え、ノズル端の形状やウェーハ４からの
高さが最適化され、また、余分な溶剤は出来るだけ飛び
散らないで外側に向かうようにスピンカップ８内は、ウ
ェーハ周囲側が中心側よりも、またウェーハ下方側が上
方側よりも、それぞれ負圧となるように排気されてい
る。

【００２１】ところが、従来では、このように諸条件が
厳密に制御されているにもかかわらず、溶剤のウェーハ
中心側への飛散を防止できないことがあった。これは、
溶剤が薬液供給管２０を通る間に、ダストフィルタ２２
や継ぎ手１８ａ，１８ｂ，１８ｃから、いわゆるマイク
ロバルブと称される細かな気泡が混入することに起因し
ている。一旦、混入したマイクロバルブは溶剤とともに
搬送され、ノズル先端部３０から溶剤を供給する際には
じけ、このため溶剤が勢いよくウェーハ縁部に出射され
てウェーハ４上で撥ね、これがウェーハ４中心側に飛び
散ることがあった。本発明では、遮蔽部３６がノズル先
端部３０のウェーハ中心側に設けられていることから、
このデバイス側への溶剤飛散が防止され、そのパターン
欠陥が発生しない。

【００２２】第２実施形態 本実施形態は、いわゆるバックリンス時の溶剤飛散防止
を目的として本発明をスピンコータに適用した場合であ
る。図５は、このスピンコータの要部を示す概略構成図
である。ここで、先に説明した第１実施形態と同じ構成
については、同一符号を付し、その説明を省略する。バ
ックリンスとは、レジスト塗布中又は塗布直後に、後に
ステッパ等を用いて露光する際のウェーハ傾きを防止す
ることを主目的として、ウェーハ裏面にまわり込むレジ
ストを除去するエッジ処理の一種である。

【００２３】図５は、図１のスピンコータ２のスピンカ
ップ８上方に、バックリンス機構が臨んだ状態を示して
いる。バックリンス機構は、図１のエッジリンス機構と
比較すると、溶剤供給ノズルおよび遮蔽カバーの形状が
異なるのみで他は同一な構成を有している。この図５の
バックリンス用の溶剤供給ノズル４０は、そのアームが
一旦下方に下がってからウェーハ４側に延びたＬ字形状
を有している。また、ノズル先端部はアーム先端から上
方に立ち上がり、先にいくほど細く形成されている。そ
して、このノズル先端がウェーハ４裏面の縁部に所定距
離をおいて臨むように、この溶剤供給ノズル４０の位置
出しがなされる。この位置出しの制御については、第１
実施形態と同様である。

【００２４】また、バックリンス用の遮蔽カバー４２
は、その取付部が固定部１２のベースに略水平にネジ止
めされ、この取付部の先端に遮蔽部が、斜めにスライド
可能に取り付けられている。この場合のネジ止め用の孔
も長孔であり、遮蔽部が斜めにスライド可能なので、こ
の遮蔽カバー４２は、溶剤供給ノズル４０のノズル先端
に対する位置調整が、上下および水平の両方向に可能で
ある。

【００２５】バックリンスの場合は、溶剤飛散があって
もウェーハ４上のデバイス表面までの距離が遠く、通
常、前記したようにウェーハ４の下方側が上方側より負
圧となるように排気されていることから、この点では、
エッジリンスの場合に比べると溶剤飛散によるデバイス
欠陥は発生し難いといえる。しかし、エッジリンスの場
合と異なり、バックリンスはウェーハ裏面のかなり広い
範囲で行なうことも多く、溶剤の供給量も多く、またノ
ズル先端が上向きなため溶剤への加圧力も比較的に高
い。そこで、本実施形態のように遮蔽カバー４２を構成
させると、飛散した溶剤のウェーハ表面側へのまわり込
みを効果的に防止することができる。

【００２６】なお、以上の第１，２実施形態では、本発
明の塗布膜除去装置の機能を有するレジスト塗布装置
（スピンコータ）について説明したが、この塗布膜除去
装置を、レジスト塗布を行なわないエッジ処理専用機と
してもよい。逆に、コータディベロッパといった更に多
くの機能を有するレジスト処理装置の一構成ユニットと
して、当該塗布膜除去装置を用いることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
る半導体基板の塗布膜除去装置によれば、溶剤の供給時
に、遮蔽手段がノズルの基板中心側で基板に近接するこ
とから、この基板中心側への溶剤飛散が防止され、デバ
イスのパターン欠陥が発生しない。また、制御系の故障
等により、溶剤への加圧力が急激に大きくなったり溶剤
が多量に供給されても、デバイスの大幅な不良発生を抑
制する、いわゆるフェールセイフ機構として遮蔽手段が
機能する。このようなエッジ処理は、半導体デバイス製
造過程で何度も繰返えされることから、歩留り向上によ
るコスト的な利点も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係わるスピンコータの
要部を示す概略構成図である。

【図２】ウェーハへの溶剤供給時におけるノズル先端部
付近の拡大図である。

【図３】遮断カバーの斜視図である。

【図４】図３の遮断カバーの変形例を示す斜視図であ
る。

【図５】本発明の第２実施形態に係わるスピンコータの
要部を示す概略構成図である。

【図６】従来のスピンコータにおいて、エッジリンス用
の溶剤供給ノズルから溶剤を供給してウェーハ表面縁部
の塗布レジストを除去する様子を示す図である。

【符号の説明】

２…スピンコータ、４…ウェーハ（半導体基板）、６…
スピンチャック、８…スピンカップ、１０，４０…溶剤
供給ノズル（ノズル）、１２…固定部、１２ａ…微調整
用ツマミ、１４…ｘｙステージ、１６…回転リフト、１
６ａ…シリンダ軸、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…継ぎ手、
２０…薬液供給管、２２…ダストフィルタ、２４…キャ
ニスタ・ボックス、２６…アーム、２８…液溜め、３０
…ノズル先端部、３２，４２…遮断カバー、３４…取付
部、３４ａ…長孔、３６…遮断部（遮断手段）、３８…
返し部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に塗布膜を形成した半導体基板に対
   し、その縁部に溶剤をノズルから供給して塗布膜を部分
   的に除去する半導体基板の塗布膜除去装置であって、 前記溶剤供給の際に前記ノズルとともに移動して、ノズ
   ルの前記塗布膜の残存すべき部分側で基板に近接する遮
   蔽手段を有する半導体基板の塗布膜除去装置。
2. 【請求項２】 前記遮蔽手段は、前記ノズルの軸を中心
   に湾曲している請求項１に記載の半導体基板の塗布膜除
   去装置。
3. 【請求項３】 前記遮蔽手段は、その下端部の前記ノズ
   ルの側の面に返し部が突設されている請求項２に記載の
   半導体基板の塗布膜除去装置。
4. 【請求項４】 前記塗布膜はレジストであり、 前記溶剤が供給される基板縁部は、基板表面の縁部であ
   る請求項１に記載の半導体基板の塗布膜除去装置。
5. 【請求項５】 前記塗布膜はレジストであり、 前記溶剤が供給される基板縁部は、基板表面から塗布膜
   がまわり込む基板裏面の縁部である請求項１に記載の半
   導体基板の塗布膜除去装置。
6. 【請求項６】 前記遮蔽手段には、前記ノズルとの相対
   位置を調整する位置調整手段が設けられている請求項１
   に記載の半導体基板の塗布膜除去装置。
7. 【請求項７】 前記遮蔽手段に取付部が延設され、 当該取付部には、前記位置調整手段として、遮蔽手段が
   基板に接近する方向に長いビス止め用の長孔が設けられ
   ている請求項６に記載の半導体基板の塗布膜除去装置。