JP2964113B2

JP2964113B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP2964113B2
Application number: JP21457992A
Authority: JP
Inventors: 政明村上; 則光森岡; 貴志竹熊
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH0637007A

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
のような板状被処理体の表面に現像液等の処理液を供給
する処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置を使用して板状の被
処理体に処理液を塗布する際、回転する被処理体から振
切られて飛散した処理液がカップ内壁ではね返って被処
理体表面に付着したり、カップ外に飛散することがあっ
た。これを防止するために、例えばカップの底部より排
気を行うことにより、カップ内にその上部開口部よりエ
ア（クリンルーム内のダウンフロー）を導入し、被処理
体表面に沿って外方へ流れる気流を発生させている（特
公昭５９−３５４９号公報参照）。

【０００３】従来のこの種の現像装置において、被処理
体である半導体ウエハ（以下ウエハと称する）は、水平
回転するスピンチャック上に吸着保持され、その上方に
配置された処理液供給ノズルから処理液例えばスプレー
状の現像液の供給を受ける。ウエハを保持するスピンチ
ャックは、環状のカップによって周囲を囲まれている。

【０００４】カップは、カップ底部、スピンチャック周
囲を実質的に囲む円筒状部及びカップ上面を形成する水
平部から構成されている。また、カップは、ウエハの出
入れができるように上部が大きく開いており、一方底部
には負圧源に接続された排気口、及び液体を排出する排
液口を有する。排気口と排液口の間には仕切部材が設け
られており、いわば迷路を形成して処理液が排気口まで
達しないようになっている。

【０００５】このように構成された従来の現像装置にお
いて、排気口を通してカップ内の排気を行うと、カップ
上部の開口から導入されたエアは、ウエハの表面に沿っ
て放射状に外周方向に流れた後に、カップ円筒状部と迷
路部分を通って排気口から排気される。回転の際にウエ
ハ周縁部から振切られた処理液は、飛散してカップ内壁
に当たり、前記のようにウエハ表面に沿って放射状に流
れ、かつその後下降するエア流によって運搬され、同様
に排気口から排出される。カップ内壁に付着して液滴と
なった処理液は、内壁に沿って下降し、底部で収集され
て排液口から排出される。これにより、処理液は板状の
被処理体に均一かつ適正に塗布でき、その点においてこ
の装置は優れたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の装置ではミスト状にした処理液のかなりの量が
カップの外へ飛散し、なおかつ回転する被処理体から振
切られて飛散した処理液がカップ内壁ではね返って、再
び被処理体に付着することがある。その場合、処理液を
無駄にし消費することになると共に、塗布に不均一が生
じる等の問題があった。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、カップ外へ飛散する処理液の量及びカップ内壁では
ね返って被処理体に再付着する処理液の量を可及的に減
少するようにした処理装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、被処理体を保持する回転保
持手段と、この回転保持手段の上方から処理液を供給す
るノズルとを具備する処理装置において、上記回転保
持手段の周りを囲むカップと、このカップによって囲ま
れ回転保持手段を収容する空間を負圧源に連結する排気
通路と、この排気通路内に配置された通路開閉手段と、
この通路開閉手段の開閉を制御する制御手段とを具備
し、上記カップの上端縁から半径方向内方へ突出する
水平保護壁を形成し、この水平保護壁の先端から上記回
転保持手段にて保持される被処理体の近傍位置まで延在
すると共に、水平保護壁より上方へ起立する垂直保護壁
を形成し、上記制御手段が、上記ノズルからの処理液
の供給の停止後、所定の時間の後に上記通路開閉手段を
閉じ、かつ供給の開始前、所定の時間前に通路開閉手段
を開くように制御を行うことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、被処理体を保持す
る回転保持手段と、この回転保持手段の上方から処理液
を供給するノズルとを具備する処理装置において、上
記回転保持手段の周りを囲むカップと、このカップによ
って囲まれ回転保持手段を収容する空間を負圧源に連結
する排気通路と、この排気通路内に配置された通路開閉
手段と、この通路開閉手段の開閉を制御する制御手段と
を具備し、上記カップの上端縁から半径方向内方へ突
出する水平保護壁を形成し、この水平保護壁の先端から
上記回転保持手段にて保持される被処理体の近傍位置ま
で延在する垂直保護壁を形成すると共に、この垂直保護
壁の適宜位置に排気通路に連通する開口を穿設し、上
記制御手段が、上記ノズルからの処理液の供給の停止
後、所定の時間の後に上記通路開閉手段を閉じ、かつ供
給の開始前、所定の時間前に通路開閉手段を開くように
制御を行うことを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、被処理体を保持す
る回転保持手段と、この回転保持手段の上方から処理液
を供給するノズルとを具備する処理装置において、上
記回転保持手段の周りを囲むカップと、このカップによ
って囲まれ回転保持手段を収容する空間を負圧源に連結
する排気通路と、この排気通路内に配置された通路開閉
手段と、この通路開閉手段の開閉を制御する制御手段と
を具備し、上記カップの上端縁から半径方向内方へ突
出する水平保護壁を形成し、この水平保護壁の先端から
上記回転保持手段にて保持される被処理体の近傍位置ま
で延在すると共に、水平保護壁より上方へ起立する垂直
保護壁を形成し、かつ、この垂直保護壁の適宜位置に排
気通路に連通する開口を穿設し、上記制御手段が、上
記ノズルからの処理液の供給の停止後、所定の時間の後
に上記通路開閉手段を閉じ、かつ供給の開始前、所定の
時間前に通路開閉手段を開くように制御を行うことを特
徴とする。

【００１１】

【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、カップの上部開口から排気口までのエアの流れ
はスムーズになり、なおかつ上部開口部は小さくなり、
かつカップと被処理体の間のギャップは狭くなるので、
これら部分のエアの流速が高まる。それにより被処理体
の上方で飛散したミスト状の処理液はスムースかつ迅速
に被処理体下方の空間へと搬送される。

【００１２】また、通路開閉手段の開閉を行う制御手段
は、ノズルの噴霧の開始及び停止等の情報により、通路
開閉手段を最適な時点に開閉する。すなわち噴霧の開始
の際にはそれより所定時間前に通路開閉手段が開かれ、
排気を開始しておく。一方、噴霧の停止の際にはその後
所定時間、通路開始手段を開いたままとし、排気を継続
する。それにより被処理体上方で飛散したミスト状の処
理液が外部に飛散してしまう状態が起こり得なくなる。

【００１３】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基いて詳
細に説明する。

【００１４】図１は、この発明による処理装置を含むレ
ジスト塗布現像装置の全体を概略的に示しており、レジ
スト塗布現像装置は、主要部として、ウエハＷに種々の
処理を施す処理機構ユニット１０と、処理機構ユニット
１０にウエハＷを自動的に搬入及び搬出する搬入・搬出
機構１とを有する。

【００１５】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を吸着保持するアー
ム４と、このアーム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の受渡しがなされるアライメントイテージ６と
を備えている。

【００１６】処理機構ユニット１０は、アライメントス
テージ６からＸ方向に形成された搬送路１１に沿って移
動自在な搬送機構１２を有する。搬送機構１２は、Ｘ，
Ｙ，Ｚ（垂直）及びθ方向に移動自在なメインアーム１
３を有する。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の表面にレジスト液を塗
布する処理液塗布機構１７と、所定のパターンが露光さ
れたレジスト膜を現像処理する現像機構１８と、レジス
ト液が塗布されたウエハＷの表面に所定のパターンを露
光するステッパ機構１９とが配置されている。

【００１７】以上のように構成されたレジスト塗布現像
装置において、まず、処理前のウエハＷは、搬入・搬出
機構１のアーム４によってウエハキャリア２から取出さ
れ、アライメントステージ６上に載置される。次に、ア
ライメントステージ６上のウエハＷは、搬送機構１２の
メインアーム１３に保持されて、各処理機構１４〜１９
へ順次搬送される。処理後のウエハＷは、再びメインア
ーム１３によってアライメントステージ６へ戻され、さ
らにアーム４によってウエハキャリア３へ搬送されて収
納される。

【００１８】なお、上記のように構成されるレジスト塗
布現像装置において、ステッパ機構１９は、ウエハＷを
吸着保持するチャック１９ａを具備している。このチャ
ック１９ａの保持面には、図３に示すように、例えば、
同心円状の複数の環状凸条１９ｂが設けられており、こ
の環状凸条１９ｂ上に載置されたウエハＷの表面の焦点
を合わせた後に、露光処理を行うようになっている。な
お、上記ステッパ機構１９は、組込まずに外置とし、イ
ンターフェース機構（図示せず）を介してウエハＷの授
受を行うように構成してもよい。

【００１９】この場合、焦点合わせの際に、ウエハＷの
裏面にパーティクルが付着していると、ウエハＷ下面と
環状凸条１９ｂ上面との間にパーティクルが入り込ん
で、ウエハＷとチャック１９ａ面との水平配置を阻害す
ることがあり、フォーカスエラーが生じ露光処理に支障
をきたす虞がある。このパーティクルの付着の最大の原
因としては、搬入・搬出機構１のアーム４によってウエ
ハＷがウエハキァリア２から取出される際のアームＷの
保持部との接触であることが確認されている。

【００２０】そこで、この問題を解決する手段として、
本実施例では、図３に示すように、アーム４のウエハ保
持面に、ステッパチャック１９ａの環状凸条１９ｂと重
ならない位置の同心円状の環状凸条４ａを形成してあ
る。したがって、アーム４によって保持される際にウエ
ハＷの下面にパーティクルが付着しても、そのパーティ
クルは環状凸条１９ｂ間の溝内に位置するので、ステッ
パーチャック１９ａの環状凸条１９ｂ上面とウエハＷ下
面との間に入り込んでウエハＷの水平配置を阻害するこ
とはなく、ステッパーでのフォーカスエラーを防止でき
る。

【００２１】なお、上記説明ではステッパーチャック１
９ａ上面の保持面が環状凸条１９ｂである場合について
説明したが、環状凸条１９ｂ以外として、例えば放射状
あるいは格子状等の任意の形状の保持面を設けた場合に
おいても、上記と同様にステッパーチャック１９ａの保
持面とアーム４の保持面４ａとを互いに合致しない位置
に設ければよい。

【００２２】この発明による処理装置１８は、図２に示
すように、ウエハＷを水平に吸着保持して水平回転させ
る回転保持手段であるスピンチャック２１と、このスピ
ンチャック２１上に移動されてウエハＷの表面に処理液
例えば現像液をスプレー供給する処理液供給ノズル２２
と、スピンチャック２１のウエハ保持部２１ａの周囲及
び下方を囲むように同心状に配置された環状の内カップ
２９と、このスピンチャック２１と内カップ２９を包囲
して装置外への処理液の飛散を防止する外カップ３０と
で主要部が構成されている。

【００２３】内カップ２９は、外カップ３０の底部から
起立されてスピンチャック２１の周囲を実質的に囲む円
筒状の起立部２９ａと、この起立部２９ａの上端部に形
成されてこの内カップ２９の上面３１を形成する水平部
２９ｂと、水平部２９ｂの外周縁部のやや内側から斜め
の下方へと広がりながら延びた傾斜部２９ｃと、この傾
斜部２９ｃの外周縁部から下方へ外カップ３０の底部近
くまで延在する外周部２９ｄとで構成されている。この
内カップの各部分２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄと外
カップ３０の周壁、底部及び仕切部材３４とによって、
同心状の３つの環状流路３６、３７、３５が区画形成さ
れ、これら環状流路３６、３７、３５は連続しているの
で、いわば迷路を形成している。

【００２４】外カップ３０はウエハＷの出し入れができ
るように上部に大きな開口を有し、底部には排気口３２
及び排液口３３を有し、この排気口３２は内側環状流路
３５に、排液口３３は外側環状流路３６に、それぞれ連
通している。

【００２５】排気口３２には、これと同径の筒状の流速
干渉部４２が接続されており、流速干渉部４２の先端
に、排気口３２より小径の配管３８が接続されている。
この流速干渉部４２は、排気口３２の近くのエアＡの流
れをスムースにするために設けられている。配管３８内
には排気流を制御する通路開閉手段であるダンパ３９が
開閉可能に配設されている。このダンパ３９は、ソレノ
イド４３を介して制御装置４４から制御されるようにな
っている。制御装置４４は処理液供給ノズル２２の供給
駆動部２２ａと電気的に接続されている。

【００２６】本実施例において、外カップ３０の上部開
口の縁は、半径方向内方へ延在する水平保護壁３０ａ
と、この水平保護壁３０ａの先端から下方へ延在する垂
直保護壁３０ｂとを有する。この場合、垂直保護壁３０
ｂの先端はウエハＷの外周に極めて近接しており、この
垂直部の先端とウエハＷの外周との間には狭いギャップ
が形成されている。また、外カップ３０の垂直保護壁３
０ｂの適宜位置には、排気通路である環状流路３６，３
７，３５と速通する開口３０ｄが穿設されており、この
開口３０ｄを介してエアＡを排気口３２側へ流し、ウエ
ハＷと垂直保護壁３０ｂとのギャップを流れる空気流と
は別系統の空気流に伴ってカップ外に飛散しようとする
ミストや外カップ３０内上方部に滞留しようとする処理
液のミストを効率良く排気側へ搬送させるようにしてい
る。

【００２７】上記のように構成されるこの発明の処理装
置１８において、制御装置４４が供給駆動部２２ａから
の信号を受け、その信号と予め記憶された情報とを比較
演算してその制御信号をソレノイド４３に伝達する。す
ると、ダンパ３９はノズル２２から処理液を供給し始め
る時、予めそのほぼ３秒前に開いて排気を開始する。一
方、処理液供給を停止する時には、その直後にダンパ３
９を閉じず、処理液供給を停止してからほぼ２秒後にダ
ンパ３９を閉じる。なお、実際のプロセス条件に対応し
て可変とし、時間の指定は、制御装置４４に設けたタイ
マによって行うことができる。

【００２８】上記のようにして、ダンパ３９を開いた時
に外カップ３０の上部開口から導入されたエアＡは、ウ
エハＷの表面に沿ってウエハ周辺方向に向って放射状に
流れる一方、開口３０ｄを介して排気口３２側へ流れ、
内カップ２９と外カップ３０との間を通って降下し、外
側環状流路３６、中間環状流路３７及び内側環状流路３
５を通って排気口３２に達し、ダンパ３９を経て排気さ
れる。その場合ウエハＷの外周と垂直保護壁３０ｂの下
端部との間のギャップが狭いので、この部分のエアＡの
流速が高くなっており、なおかつこの垂直保護壁３０ｂ
の作用によりこの部分のエアＡの流れはスムースになっ
ている。したがって、ノズル２２から噴霧されたミスト
状の処理液及び外カップ３０の内壁に当たってミスト状
になった処理液は、この部分のエアＡの流れによって良
好に搬送かつ排出され、ウエハＷ上への再付着は防止さ
れ、現像膜の均一性を向上させることができる。更に上
記のようなダンパ３９の時間制御により、ミスト状の処
理液がカップ外に飛散して周辺の構成部品等に付着して
汚染したり、また、他の処理ユニットや搬送中のウエハ
Ｗに付着したりするのを防止できる。

【００２９】図４にはこの発明の第二実施例の処理装置
の断面図が示されている。第二実施例は処理液のミスト
の外方への飛散を更に確実に防止できるようにした場合
である。すなわち、外カップ３０の上端開口縁に、半径
方向内方へ延在する水平保護壁３０ａと、この水平保護
壁３０ａの先端から下方へ延在すると共に、水平保護壁
３０ａより上方へ起立する起立部３０ｃを有する垂直保
護壁３０ｂとを形成した場合である。このように構成す
ることにより、起立部３０ｃにより例えば導入されるエ
アＡの流れを整流化して処理液のミストの外方への飛散
を更に有効に防止することができる。また、起立部３０
ｃを設けることによって外カップ３０内の排気流が均一
・安定化するため外カップ３０全体の小型化の維持が図
れる。なお、第二実施例において、その他の部分は上記
第一実施例と同じであるので、同一部分化には同一符号
を付して、その説明は省略する。

【００３０】図５にはこの発明の第三実施例の処理装置
の断面図が示されている。第三実施例は、上記第一実施
例と第二実施例とを組み合わせた場合である。すなわ
ち、上記第二実施例と同様に、起立部３０ｃを有する外
カップ３０の垂直保護壁３０ｂの適宜位置に、排気通路
である環状流路３６，３７，３５と速通する開口３０ｄ
を穿設して、この開口３０ｄを介してエアＡを排気口３
２側へ流し、この別系統の空気流に伴ってカップ外に飛
散しようとするミストや外カップ３０内上方部に滞留し
ようとする処理液のミストを効率良く排気側へ搬送させ
るようにした場合である。なお、第三実施例において、
その他の部分は上記第一実施例及び第二実施例と同じで
あるので、同一部分には同一符号を付して、その説明は
省略する。

【００３１】このように構成することにより、起立部３
０ｃにより例えば導入されるエアＡの流れを整流化して
処理液のミストの外方への飛散を有効に防止することが
できると共に、ウエハＷと垂直保護壁３０ｂとのギャッ
プを流れる空気流とは別系統の空気流に伴ってカップ外
に飛散しようとするミストや外カップ３０内上方部に滞
留しようとする処理液のミストを効率良く排気側へ搬送
させることができる。

【００３２】なお、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、半導体ウエハ以外のガ
ラス基板、ＬＣＤ，ＣＤ基板等の表面処理にも適用でき
ることは勿論である。更に、この発明の処理装置は、現
像処理の他に、洗浄処理、エッチング処理等の装置にも
適用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の処理
装置によれば上記のように構成されているので、以下の
ような効果が得られる。

【００３４】１）ミスト状の処理液が周囲に飛散するこ
とを防止でき、処理液がパーティクルとなってウエハに
付着するのを防止できる。その結果、被処理体の処理膜
の均一性を従来のものに較べて著しく向上でき、製品の
歩留まりの向上を図ることができる。

【００３５】２）垂直保護壁を水平保護壁より上方へ起
立することにより、起立部により処理液のミストの外方
への飛散をより確実に防止することができる。また、起
立部を設けることによってカップ全体を小型化にするこ
とができる。

【００３６】３）外カップの垂直保護壁に排気通路と連
通する開口を穿設することにより、この開口を流れる空
気流に伴って処理液のミストを更に効率良く排気側へ搬
送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による処理装置を含む装置全体を示す
概略平面図である。

【図２】この発明の処理装置の第一実施例を示す断面図
である。

【図３】図１に示す装置における被処理体搬送アームと
ステッパーチャックを示す概略斜視図である。

【図４】この発明の処理装置の第二実施例を示す断面図
である。

【図５】この発明の処理装置の第三実施例を示す断面図
である。

【符号の説明】

２１スピンチャック（回転保持手段）２２処理液供給ノズル２９内カップ３０外カップ３０ａ水平保護壁３０ｂ垂直保護壁３０ｃ起立部３０ｄ開口３２排気口３８配管３９ダンパ（通路開閉手段）４３ソレノイド４４制御装置（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−174848（ＪＰ，Ａ) 特開平４−49615（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を保持する回転保持手段と、こ
の回転保持手段の上方から処理液を供給するノズルとを
具備する処理装置において、上記回転保持手段の周りを囲むカップと、このカップに
よって囲まれ回転保持手段を収容する空間を負圧源に連
結する排気通路と、この排気通路内に配置された通路開
閉手段と、この通路開閉手段の開閉を制御する制御手段
とを具備し、上記カップの上端縁から半径方向内方へ突出する水平保
護壁を形成し、この水平保護壁の先端から上記回転保持
手段にて保持される被処理体の近傍位置まで延在すると
共に、水平保護壁より上方へ起立する垂直保護壁を形成
し、上記制御手段が、上記ノズルからの処理液の供給の停止
後、所定の時間の後に上記通路開閉手段を閉じ、かつ供
給の開始前、所定の時間前に通路開閉手段を開くように
制御を行うことを特徴とする処理装置。
【請求項２】被処理体を保持する回転保持手段と、こ
の回転保持手段の上方から処理液を供給するノズルとを
具備する処理装置において、上記回転保持手段の周りを囲むカップと、このカップに
よって囲まれ回転保持手段を収容する空間を負圧源に連
結する排気通路と、この排気通路内に配置された通路開
閉手段と、この通路開閉手段の開閉を制御する制御手段
とを具備し、上記カップの上端縁から半径方向内方へ突出する水平保
護壁を形成し、この水平保護壁の先端から上記回転保持
手段にて保持される被処理体の近傍位置まで延在する垂
直保護壁を形成すると共に、この垂直保護壁の適宜位置
に排気通路に連通する開口を穿設し、上記制御手段が、上記ノズルからの処理液の供給の停止
後、所定の時間の後に上記通路開閉手段を閉じ、かつ供
給の開始前、所定の時間前に通路開閉手段を開くように
制御を行うことを特徴とする処理装置。
【請求項３】被処理体を保持する回転保持手段と、こ
の回転保持手段の上方から処理液を供給するノズルとを
具備する処理装置において、上記回転保持手段の周りを囲むカップと、このカップに
よって囲まれ回転保持手段を収容する空間を負圧源に連
結する排気通路と、この排気通路内に配置された通路開
閉手段と、この通路開閉手段の開閉を制御する制御手段
とを具備し、上記カップの上端縁から半径方向内方へ突出する水平保
護壁を形成し、この水平保護壁の先端から上記回転保持
手段にて保持される被処理体の近傍位置まで延在すると
共に、水平保護壁より上方へ起立する垂直保護壁を形成
し、かつ、この垂直保護壁の適宜位置に排気通路に連通
する開口を穿設し、上記制御手段が、上記ノズルからの処理液の供給の停止
後、所定の時間の後に上記通路開閉手段を閉じ、かつ供
給の開始前、所定の時間前に通路開閉手段を開くように
制御を行うことを特徴とする処理装置。