JP2668548B2 - 半導体製造装置及び処理装置及び処理方法 - Google Patents

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、半導体製造装置及び処理装置及び処理方法
に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体製造装置の製造工程例えば被処理基板
上に形成されたレジスト膜の現像工程において、製造工
程の無人化、連続処理等の見地から上記被処理基板を１
枚ずつ処理する枚葉式のスピン現像装置が使用されてい
る。

この枚葉式のスピン現像装置においては、通常液吐出
ノズルあるいはスプレー等により現像液を被処理基板上
に滴下して液盛りするのであるが、表面張力の作用によ
り盛り得る液量には限度がある。また、ノズルやスプレ
ーにて液吐出した場合、被処理基板上での液むらや吐出
液の基板への衝撃は防ぎ得ない。

また、近年使用されるようになった現像液として、解
像度を向上させるために界面活性剤を添加したものや表
面張力の低い液が使用される傾向があり、そのため上記
被処理基板上に表面張力のみにより必要量の現像液を盛
ることが困難となった。

上記事情により、液盛り速度が速く、液盛り高さが高
くでき、高解像度の得られる界面活性剤を添加した現像
液にも対応可能な枚葉式ディップ（dip浸漬）現像装置
が不可欠になりつつある。

上記点を考慮した装置として、例えば実開昭60−5262
2号公報にて開示された装置があり、また第３図に示す
ような装置が検討試みられている。

第３図（ａ）において、環状に形成された例えばステ
ンレス製の内カップ（１）の上面に環状に設けられたブ
チルゴム製の吸着パッド（２）によって、被処理基板例
えば半導体ウエハ（３）を真空吸着し、この半導体ウエ
ハ（３）と上記内カップ（１）とを液密に保つ。

次に、エアシリンダ（４）を動作させて内カップ
（１）を上昇させ、上方に固定されている環状に形成さ
れた外カップ（５）の内側に設けられたシールリング
（６）に、上記内カップ（１）の周縁部を押圧すること
により、この内カップ（１）と上記外カップ（５）を液
密に保つ。

上記外カップ（５）と内カップ（１）と半導体ウエハ
（３）とによって形成された容器の中に、外カップ
（５）に設けられた液吐出口（図示せず）から現像液
（７）を吐出させて溜め、所定の時間、半導体ウエハ
（３）をディップ現像処理する。現像処理が終了する
と、エアシリンダ（４）により内カップ（１）を下降さ
せ、内カップ（１）の周縁部と外カップ（５）のシール
リング（６）との隙間を通して上記現像液（７）を落下
させ、下カップ（８）の排液口（９）より排液する。

さらに、内カップ（１）を下降させて、半導体ウエハ
（３）を上記内カップ（１）の中央付近に配置させてい
るウエハチャック（10）に載置して吸着保持し、内カッ
プ（１）の吸着パッド（２）の吸着を切って半導体ウエ
ハ（３）を上記吸着パッド（２）から浮かせる。

そして、ウエハチャック（10）を回転するモータ（1
1）を動作させて半導体ウエハ（３）を回転させる。同
時に、ノズル（図示せず）から純水等のリンス液を流出
させ、半導体ウエハ（３）の現像面および裏面を洗浄す
る。洗浄が終了すると、半導体ウエハ（３）を更に回転
させて上記洗浄液の振り切りと乾燥を行い、現像プロセ
スが終る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来例には次のような問題があ
る。

前者では、現像後、半導体ウエハを洗浄する際に、飛
び散ったリンス液等が残存して現像液と混ざり、現像む
らが生じやすい。

また、現像液が半導体ウエハの周辺裏面部に付着残存
しやすい。一方、後者では、第３図（ｂ）に示すよう
に、内カップ（１）の上面（12）、側面（13）、吸着パ
ッド（２）および半導体ウエハ（３）の内カップ（１）
との隙間（14）の部分に、リンス液、裏面洗浄液が付着
残存しやすい。

上記リンス液、裏面洗浄液が残存していると、これが
現像液と混合し部分的に現像液の濃度が変化し、現像む
らが発生する可能性がある。これを防ぐためには現像液
の吐出量を増加せざるを得ず、現像液の消費量が増大す
る。また、半導体ウエハ（３）と内カップ（１）との間
に隙間（14）が存在すると、この部分の体積に相当する
分の現像液が余分に消費されるのみならず、半導体ウエ
ハ（３）の裏面を現像液で汚してしまうというような不
都合がある。

本発明は、上述の従来事情に対処してなされたもの
で、均一な処理が可能で、処理液の消費量が少い半導体
製造装置及び処理装置及び処理方法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） 上記課題を解決するために、本発明は、処理液用容器
の底部をなすカップの上面に設けられた真空吸着手段に
より被処理基板の下面周縁部を吸着し、前記カップと前
記被処理基板とを液密に保った状態で前記容器に処理液
を溜め、前記被処理基板を処理する半導体製造装置であ
って、 前記真空吸着手段は、その上面に前記被処理基板を吸
着する吸着口を有し、その吸着口の周囲が平面状をな
し、その前記基板との接触面の外周縁が前記被処理基板
の外周縁と略一致または前記被処理基板の外周縁よりわ
ずかに内側になるように前記被処理基板を吸着し、かつ
疎水性の材料で形成されていることを特徴とする半導体
製造装置を提供する。

また、本発明は、処理液用容器と、その中に設けら
れ、被処理基板の周縁部を吸着保持する吸着保持部材と
を有し、前記処理液用容器内において前記被処理基板の
処理面を処理液で浸し、前記被処理基板を処理する処理
装置であって、 前記吸着保持部材は、前記被処理基板を吸着する吸着
口を有し、その吸着保持面が前記被処理基板と密着し、
その前記被処理基板との接触面の外周縁が前記被処理基
板の外周縁と略一致または前記被処理基板の外周縁より
わずかに内側になるように前記被処理基板を吸着し、か
つ疎水性の材料で形成されていることを特徴とする処理
装置を提供する。

さらに、本発明は、処理液用容器と、その中に設けら
れ、被処理基板の周縁部を吸着保持する環状をなす吸着
パットと、前記吸着パッドの内側に設けられ、前記被処
理基板の中央部を回転可能に吸着保持するチャックとを
具備し、前記吸着パッドと前記チャックとは相対的に上
下動可能に設けられ、前記チャックに被処理体が吸着保
持された後、前記チャックが相対的に下降して前記被処
理基板が前記吸着パッドに吸着保持された状態で、前記
処理液用容器内において前記被処理基板の処理面を処理
液で浸し、前記被処理基板を処理する処理装置であっ
て、 前記吸着パッドは、前記被処理基板を吸着する吸着口
を有し、その環状をなす吸着保持面が平面状をなし前記
被処理基板と密着し、その前記被処理基板との接触面の
外周縁が前記被処理基板の外周縁と略一致または前記被
処理基板の外周縁よりわずかに内側になるように前記被
処理基板を吸着し、かつ疎水性の材料で形成されている
ことを特徴とする処理装置を提供する。

さらにまた、本発明は、処理用容器内に配置され、疎
水性材料で形成された環状の吸着保持部材に被処理基板
の周縁部を吸着保持させる工程と、 前記処理用容器内において前記被処理基板の処理面を
処理液で浸し、前記被処理基板を処理する工程と、 前記被処理基板を前記吸着保持部材の吸着保持面から
離間させる工程と、 その後、前記被処理基板を所定の回転速度で回転させ
る工程と を具備することを特徴とする処理方法を提供する。

（作 用） 本発明によれば、処理液用容器内で処理液に被処理基
板を浸して処理するに際し、被処理基板の周縁部を吸着
保持する部分が平面状をなしているので密着保持状態と
することが可能であるから、両者は隙間なく接触するこ
とになり、被処理基板の裏面の汚染を防止することがで
きる。また、このことにより両者の隙間に処理液が残存
することがなく、また、真空吸着手段あるいは吸着保持
部材（吸着パッドに対応）は、その基板との接触面の外
周縁が被処理基板の外周縁と略一致または前記被処理基
板の外周縁よりわずかに内側になるように前記被処理基
板を吸着するので、処理液用容器における空間を小さく
することができ処理液の消費量を少なくすることができ
る。さらに、真空吸着手段あるいは吸着保持部材が疎水
性の材料で形成されているから、処理液が付着しにく
い。

また、環状の吸着保持部材に被処理基板の周縁部を吸
着保持させ、記処理用容器内において前記被処理基板の
処理面を処理液で浸して被処理基板を処理し、被処理基
板を吸着保持部材の吸着保持面から離間させ、その後、
前記被処理基板を所定の回転速度で回転させることによ
り、被処理基板の裏面側の処理液を振り切ることがで
き、また吸着保持部材が疎水性材料で形成されているか
ら、処理液の残存をほぼなくすことができる。

（実施例） 以下、本発明を現像装置に適用した一実施例を図面を
参照して説明する。

基台（15）には、被処理基板例えば半導体ウエハ（1
6）を真空チャック等により吸着保持するウエハチャッ
ク（17）が回転軸に取着されたモータ（18）が、立設さ
れている。そして、このモータ（18）を回転させること
により上記半導体ウエハ（16）を回転自在に構成されて
いる。

上記ウエハチャック（17）の周辺には、このウエハチ
ャック（17）の周囲を取り囲む環状に形成されたカップ
すなわち載置体としての内カップ（19）が配置されてい
る。そして、この内カップ（19）の上面には、半導体ウ
エハ（16）の下面周縁部を吸着する真空吸着手段、すな
わち吸着バッド（21）が環状に取着されている。この吸
着パッド（21）は、溝状の吸着口（20）の周囲上面が平
面状に形成され、その半導体ウエハ（16）との接触面の
外周縁が半導体ウエハ（16）の外周縁と略一致または半
導体ウエハ（16）の外周縁よりわずかに内側になるよう
になっており、かつ液体をはじく疎水性材料例えば三弗
化エチレン樹脂で形成されている。この吸着パッド（2
1）の吸着口（20）は、吸引口（22）に連通する配管（2
3）により真空装置（図示せず）に接続されている。

そして、上記吸着パッド（21）で半導体ウエハ（16）
を真空吸着することにより、この半導体ウエハ（16）と
吸着パッド（21）を液密に保つ、すなわち半導体ウエハ
（16）と内カップ（19）とを液密に保つ如く構成されて
いる。また、吸着パッド（21）の外周部（24）は、例え
ば外周方向に傾斜して形成されている。

さらに、内カップ（19）の内側には、半導体ウエハ
（16）の裏面を洗浄するための裏面洗浄ノズル（図示せ
ず）が設けられ、洗浄液が半導体ウエハ（16）の外周方
向に流出するように構成されている。

また、上記内カップ（19）の下部には、現像液や洗浄
液を集液して排液するための排液管（25）、気体を排出
する排出管（26）を備えた下カップ（27）が取着されて
いる。

次に、内カップ（19）の上方には、この内カップ（1
9）を取り囲むように環状に形成されたステンレス製の
外カップ（28）が配置されており、この外カップ（28）
の内側には処理液例えば現像液（29）を供給するための
多数の液吐出口（図示せず）と、現像液（29）を一定の
温度に保つための温水等を循環する環状の温調水流路
（図示せず）とが設けられている。

また、外カップ（28）の内側下部には、内カップ（1
9）の外周部（24）と当接押圧されることにより液密に
シールするブチルゴム製のシールリング（30）が取着さ
れている。なお、上記外カップ（28）は基台（15）に取
着されたエアシリンダ（図示せず）等により昇降可能に
取り付けられ、また上記内カップ（19）は基台（15）に
取着されたエアシリンダ（31）により昇降可能に構成さ
れている。そして、このエアシリンダ（31）を動作さ
せ、上記内カップ（19）を昇降することにより、ウエハ
チャック（17）に吸着されている半導体ウエハ（16）を
持ち上げ、また、内カップ（19）と外カップ（28）とを
液密に保つことができる。

次に動作作用について説明する。

先ず、内カップ（19）を下降させ吸着パッド（21）の
上面の高さをウエハチャック（17）の載置面の高さより
も低く保った状態で、搬送アーム等を使用した搬送機構
（図示せず）により半導体ウエハ（16）を回転載置体と
してのウエハチャック（17）に載置し吸着保持する。

次に、エアシリンダ（31）を作動させて内カップ（1
9）を上昇させる。内カップ（19）が上昇すると吸着パ
ッド（21）が半導体ウエハ（16）の下面に当接し、この
半導体ウエハ（16）の下面周縁部を真空吸着して半導体
ウエハ（16）と吸着パッド（21）を液密に保つと共に、
上記半導体ウエハ（16）をウエハチャック（17）から持
ち上げる。

この時、吸着パッド（21）の吸着口（20）の周囲上面
は平面状であり半導体ウエハ（16）下面と密着した状態
で液密に保たれているので、仮に上記吸着パッド（21）
上面に先の処理に伴う洗浄液等が付着残存していたとし
ても押圧されて絞り出され、内カップ（19）の外周部
（23）等に向って排出され、液残りは減少する。

さらに内カップ（19）を上昇させると、吸着パッド
（21）の外周部（24）と外カップ（28）のシールリング
（30）が当接押圧され、液密にシールする。この状態で
は、半導体ウエハ（16）を吸着した内カップ（19）と外
カップ（27）とにより処理液用容器が形成され、上記内
カップ（19）は容器の底部を成し、一方外カップ（28）
は容器の側壁部を成している。

上記液密状態に保った中で、外カップ（28）の液吐出
口（図示せず）から温調水等により温調された現像液
（29）を吐出させ、半導体ウエハ（16）をディップ現像
開始する。

この時、半導体ウエハ（16）の下面と吸着パッド（2
1）の上面とは密着しており隙間がなく、この部分で現
像液（29）を消費することはない。また、半導体ウエハ
（16）と吸着パッド（21）の大きさが同等もしくは吸着
パッド（21）の大きさが半導体ウエハ（16）の大きさよ
り僅かに小さい程度、すなわち、吸着パッド（21）が、
その半導体ウエハ（16）との接触面の外周縁が半導体ウ
エハ（16）の外周縁と略一致または半導体ウエハ（16）
の外周縁よりわずかに内側になるようになっているた
め、半導体ウエハ（16）の周端と吸着パッド（21）の外
周部（24）と外カップ（27）のシールリング（30）とで
囲まれた空間（32）の容積も減少できるので、さらに現
像液（29）の消費量を減少することができる。

所定時間現像後、エアシリンダ（31）により内カップ
（19）を下降させてシールリング（30）にて液密に保た
れていた外カップ（28）と内カップ（19）を切り離し、
現像液（29）を自然落下により内カップ（19）の外周部
（24）に向って流し、下カップ（27）の排液管（25）よ
り排液する。

なお、この際、外カップ（28）と内カップ（19）を切
り離す前に、現像液（29）を予め回収し残液を排液する
ように構成してもよい。

さらにエアシリンダ（31）により内カップ（19）を下
降させると、半導体ウエハ（16）はウエハチャック（1
7）に載置され、また吸着パッド（21）により液密に吸
着されていた半導体ウエハ（16）と内カップ（19）は切
り離される。

この状態で、モータ（18）を作動させ半導体ウエハ
（16）を高速回転して、半導体ウエハ（16）上に残存す
る現像液（29）を振り切ると同時に、リンスノズル（図
示せず）よりリンス液を上記半導体ウエハ（16）上に滴
下し、現像処理の停止および半導体ウエハ（16）表面の
リンスを行う。

また、裏面洗浄ノズル（図示せず）から半導体ウエハ
（16）の裏面（下面）外周部に向けて洗浄液を流出させ
て溜め、半導体ウエハ（16）の裏面に付着した現像液
（28）等を洗浄すると共に、排気管（26）から排気を行
う。

上記のリンスおよび裏面洗浄が終了後も、一定時間、
半導体ウエハ（16）を回転し半導体ウエハ（16）を乾燥
させる。

上記において、吸着パッド（21）を塑水性材料で形成
し、且つ外周部（24）を傾斜して設けたので、外周部
（24）に向って排出されたリンス液等は、速やかに上記
外周部（24）を落下し、現像処理容器を成す部分に残存
するのを防止することができる。

なお、上記実施例では、吸着パッド（21）を形成する
疎水性材料として、三弗化エチレン樹脂を使用したが、
この樹脂は、疎水性、耐薬品性に優れており、また例え
ば四弗化エチレン樹脂等に比較して硬度が高く、半導体
ウエハとの吸着においても損傷することが少なく、さら
に真空吸引の際に傷等によるリークが少ない。

また、上記三弗化エチレン樹脂は、熱伝導性が低く現
像中に処理温度が変化するのが好ましくない現像処理に
おいても、断熱効果を発揮し良好な現像処理が可能とな
る。

なお、現像後のリンス時に、第２図に示すように半導
体ウエハ（16）の下面と吸着パッド（21）上面との間に
例えば約1mm程度の隙間を設けた状態に保っておくと、
この部分にリンス液、裏面洗浄液が存在していても、半
導体ウエハ（16）の回転により上記液が振り切られ、ま
た吸着パッド（21）が塑水性材料で形成されていること
により、半導体ウエハ（16）を回転するだけで、残存す
る液をほぼ完全に振り切れることになり液の残存をほぼ
無くすことができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、処理液の消費が少な
く、また均一な処理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を現像装置に適用した一実施例を示す構
成図、第２図は第１図の一動作例図、第３図は従来例図
である。 16……半導体ウエハ、17……ウエハチャック、 19……内カップ、21……吸着パッド、 24……外周部、28……外カップ、 29……現像液、30……シールリング。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理液用容器の底部をなすカップの上面に
   設けられた真空吸着手段により被処理基板の下面周縁部
   を吸着し、前記カップと前記被処理基板とを液密に保っ
   た状態で前記容器に処理液を溜め、前記被処理基板を処
   理する半導体製造装置であって、 前記真空吸着手段は、その上面に前記被処理基板を吸着
   する吸着口を有し、その吸着口の周囲が平面状をなし、
   その前記基板との接触面の外周縁が前記被処理基板の外
   周縁と略一致または前記被処理基板の外周縁よりわずか
   に内側になるように前記被処理基板を吸着し、かつ疎水
   性の材料で形成されていることを特徴とする半導体製造
   装置。
2. 【請求項２】前記疎水性材料は三弗化エチレンであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】前記処理液は現像液であることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】処理液用容器と、その中に設けられ、被処
   理基板の周縁部を吸着保持する吸着保持部材とを有し、
   前記処理液用容器内において前記被処理基板の処理面を
   処理液で浸し、前記被処理基板を処理する処理装置であ
   って、 前記吸着保持部材は、前記被処理基板を吸着する吸着口
   を有し、その吸着保持面が前記被処理基板と密着し、そ
   の前記被処理基板との接触面の外周縁が前記被処理基板
   の外周縁と略一致または前記被処理基板の外周縁よりわ
   ずかに内側になるように前記被処理基板を吸着し、かつ
   疎水性の材料で形成されていることを特徴とする処理装
   置。
5. 【請求項５】処理液用容器と、その中に設けられ、被処
   理基板の周縁部を吸着保持する環状をなす吸着パット
   と、前記吸着パッドの内側に設けられ、前記被処理基板
   の中央部を回転可能に吸着保持するチャックとを具備
   し、前記吸着パッドと前記チャックとは相対的に上下動
   可能に設けられ、前記チャックに被処理体が吸着保持さ
   れた後、前記チャックが相対的に下降して前記被処理基
   板が前記吸着パッドに吸着保持された状態で、前記処理
   液用容器内において前記被処理基板の処理面を処理液で
   浸し、前記被処理基板を処理する処理装置であって、 前記吸着パッドは、前記被処理基板を吸着する吸着口を
   有し、その環状をなす吸着保持面が平面状をなし前記被
   処理基板と密着し、その前記被処理基板との接触面の外
   周縁が前記被処理基板の外周縁と略一致または前記被処
   理基板の外周縁よりわずかに内側になるように前記被処
   理基板を吸着し、かつ疎水性の材料で形成されているこ
   とを特徴とする処理装置。
6. 【請求項６】前記疎水性材料は三弗化エチレンであるこ
   とを特徴とする請求項４または請求項５に記載の処理装
   置。
7. 【請求項７】前記処理液は現像液であることを特徴とす
   る請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の処理
   装置。
8. 【請求項８】処理用容器内に配置され、疎水性材料で形
   成された環状の吸着保持部材に被処理基板の周縁部を吸
   着保持させる工程と、 前記処理用容器内において前記被処理基板の処理面を処
   理液で浸し、前記被処理基板を処理する工程と、 前記被処理基板を前記吸着保持部材の吸着保持面から離
   間させる工程と、 その後、前記被処理基板を所定の回転速度で回転させる
   工程と を具備することを特徴とする処理方法。
9. 【請求項９】前記離間させる工程は、前記被処理基板を
   前記吸着保持部材の吸着保持面から略1mm離間させるこ
   とを特徴とする請求項８に記載の処理方法。
10. 【請求項１０】前記疎水性材料は三弗化エチレンである
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の処理
    方法。