JPH02132840A - 処理装置及びレジスト処理装置及び処理方法及びレジスト処理方法 - Google Patents

処理装置及びレジスト処理装置及び処理方法及びレジスト処理方法

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JPH02132840A
JPH02132840A JP1027798A JP2779889A JPH02132840A JP H02132840 A JPH02132840 A JP H02132840A JP 1027798 A JP1027798 A JP 1027798A JP 2779889 A JP2779889 A JP 2779889A JP H02132840 A JPH02132840 A JP H02132840A
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修 平河
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、製造装置に関する。
(従来の技術) IC等の半導体装置の製造には,シリコンのような半導
体単結晶のウエハーにトランジスタ等の素子を形成する
ために、多数の微細加工工程が含まれる。その中で、ウ
エハーの表面に所定のレジストパターンを形成するPE
P(photoe’ngraving pro−ces
s)は非常に重要な地位を占める。何故なら、PEPで
形成されるレジストパターンはエッチングマスク等とし
て使用され,現在の微細加工技術の基礎を提供するから
である。
PEPにおけるレジストパターンの形成は、ウエハー表
面にフォトレジストを塗布して均一な膜厚のフォトレジ
スト膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜の所定領
域を選択的に露光する工程と、該露光されたフォトレジ
スト膜を現像して所望のレジストパターンを形成する工
程とからなる。このうち露光工程は、例えばステップ・
アンド・リピート・アライナー(ステッパーと称される
)等の露光装置を用いて行なわれる。他方、基板表面に
フォトレジスト膜を形成する工程は、例えば以下に説明
する装置を用いて行なわれる。
第7図は、トラック方式と呼ばれるフォトレジスト膜形
成装置での処理手順を示すフローチャートである。この
装置は図示のように、夫々予備加熱工程4、冷却工程5
,塗布工程6、加熱工程8を行なう処理ステーションを
有している。表面にフォトレジスト膜を形成すべき半導
体ウエハー1は、カセット状容器2に収納されてこの装
置に導入される。半導体ウエハー1は一枚づつカセット
2から取出され、ベルト搬送機構3により順次各処理ス
テーションに搬送され、所定の処理を施される。予備加
熱工程4において、ウエハー1は加熱により水分を除去
される。予備加熱されたウエハー1は、冷却工程5で冷
却された後、塗布工程6に送られる。塗布工程6では,
例えばスピンナーコーター(spinner coat
er)等の塗布装置により、ウエハー1の表面にフォト
レジストが均一に塗布される。フォトレジストを塗布さ
れたウエハー1は、ウォーキングビーム方式と称される
搬送機構7を具備した加熱工程8に送られる。この加熱
工程8で加熱されることにより,ウエハーに塗布された
フォトレジスト液は膜状に安定化される。
加熱工程8を終了し,表面に初期のフォトレジスト′g
IVf4が形成されたウエハー9は、ベルト搬送機構3
により,処理済みのウエハーを収納するためのカセット
10に収納される。
(発明が解決しようとする課題) 上記のように,従来の装置においては夫々の独立した処
理ステーションが直列に配置され,処理されるべき半導
体ウエハーはこれらのステーションを所定の順序で、か
つ一方通行で必ず通り、必要の有無に関係なく処理を受
けなければならないようになっている。このため、一旦
設定された処理順序を任意に変更することはできず,ま
た或る処理ステーションだけを選択的に通過させること
も不可能であった。
これに対し、半導体ウエハー1に半導体素子を形成する
に必要な処理工程はその順序をも含めて,ウエハー1に
形成されるICの種類によって変る。
にもかかわらず、上記従来のフォトレジスト膜形成装置
では、或る処理工程が不要な半導体ウエハーについても
総ての処理工程を実施せざるを得ないため,スループッ
トを向上する妨げとなっている。
従って、処理すべき半導体ウエハー1の種類に応じ、装
置に設けられた処理ステーションのうち、どの処理ステ
ーションをどの順序で使用するかを任意に変更できる装
置が望まれる。
本発明は,上述の従来事情に対処してなされたもので、
処理工程を必要に応じ選択的に変更が可能で処理のスル
ープットが高い製造装置を提供しようとするものである
〔発明の構成〕
(4aMを解決するための手段) すなわち本発明は、複数の処理工程を対向配置し,これ
ら対向配置された工程間被処理体を所望する工程順に上
記工程を選択して搬送することを可能にしたことを特徴
とする。
(作 用) 本発明製造装置では、対向配置された複数の工程間を選
択して被処理体を搬送できるようにした製造装置により
、被処理体の種類に応じた褒造工程を選択し得る。
(実施例) 以下、本発明製造装置を塗布T!A像装置に適用した一
実施例を図面を参照して説明する。
第1図は,フォトレジスト膜の塗布現伶装置100を示
す平面図であり、図中、101は本体基台である。 こ
の基台101の中央部には、矢印Y方向(横方向)に延
設された通路102が設けられている。 この通路10
2の一方の側には、未処理の半導体ウエハーを加熱して
水分等を除去するためのHMDS処理を伴うか,又は単
に加熱する予備加熱ステーション103、予備加熱され
たウエハーを冷却するための冷却ステーション104、
 例えばフォトレジスト液を塗布した後のウエハーを加
熱し、乾燥したフォトレジスト膜を形成するために用い
る垂直方向にそれぞれ2枚の加熱装置を有する第1及び
第2の加熱ステーション105, 106が設けられて
いる。また,通路102の他方の側には,予備加熱およ
び冷却を終了したウエハーの表面に、例えばフォトレジ
スト液を塗布するために用いる第1および第2の塗布ス
テーション107, 108が設けられている。なお、
図では冷却ステーション104、および予備加熱ステー
ション103、第1,第2の加熱ステーション105,
 106が平面的に配置されているように記載されてい
るが、これは便宜上のもので,実際には冷却ステーショ
ン104の上に予備加熱ステーション103の加熱装置
が上下に2枚設けられた積層構造となっている。
通路102には、この通路102内を例えばボールスク
リュー等の図示しない駆動機構によってY方向に移動す
るハンドリング手段例えばウエハー搬送装置110が設
けられている。この搬送装置110はキャリッジ111
を有し、このキャリッジ111にはバキュームピンセッ
ト例えばウェハーWを吸着保持するための2つのピンセ
ット112, 113が上下に重畳されて取付けられて
いる。ピンセット112, 113は夫々独立にX方向
(縦方向)、Y方向(横方向)に移動可能で、重畳され
たピンセット112, 113は同時にZ方向(垂直方
向)に平行移動が可能で、また0方向に回動することが
できる。ビンセット112, 1.13のこのような平
行移動および回動を可能とするため、 キャリッジ11
1にはステッピングモータ及びこれに連結されたボール
スクリュー等の図示しない駆動機構が設けられている。
ピンセット112, 113は、一方のピンセットでウ
エハーを保持して処理ステーションに搬送し、この処理
ステ一ションに処理済ウエハーがあった時、他のピンセ
ットで処理済ウエハーをピックアップし、上記ウエハー
をセットする。 この搬送装[110はウエハーWを前
述の各処理ステーション103〜108に搬送するため
に用いられる。
基台101の左側には、ウエハー搬入搬出機構120が
設けられている。 この搬入搬出機構120には、処理
前の半導体ウエハーW.を収容したウエハーカセット1
22及び処理後のウエハーWFを収容するウエハーカセ
ット123が設けられている。 また,搬入搬出機構1
20はウエハーWの裏面を吸着保持するためのピンセッ
ト121 を具備している。このピンセット121は、
 前記のピンセット112, 113と同様の構成によ
りX,Y方向に平行移動が可能になっている。 このピ
ンセット121は、処理前のウエハーW8をカセット1
22から取出し、また処理済みのウエWFをウエハーカ
セット123に収納する。
搬入搬出機構120のピンセット121は,処理前のウ
エハーWBを搬送装置110のピンセット112, 1
13に渡し, また処理後のウエハーWFをピンセット
112, 113から受け取る。この受渡しを可能とす
るインターフェースが、通路102と搬入搬出機構12
0との境界に設けられている。
また、搬送装置110のピンセット112, 113は
、各処理ステーション103〜108との間でウエハー
Wの受渡しを行なう。これによって、ウエハーWは所定
の順序に従い、各処理ステーション103〜108での
処理を受ける。そして、搬送装置110の動作は、全て
図示しない制御システムによって制御されるようになっ
ている。従って、制御システムのプログラムを変更する
ことによって、処理ステーション103〜10Bにおけ
る処理を任意に設定することができる。即ち、処理ステ
ーション103〜108における処理の幾つかのみを行
なうことも、処理の順序を変更することも可能である。
第2図および第3図A〜第3図Cに、上記ピンセット1
12, 113, 121を詳細に記載している。 こ
れらの図において、21はピンセット本体である。
この本体21には3つの支点22, 23. 24が突
設され、半導体ウエハーWはこれら支点によって三点支
持される。この三点支持は、ピンセット21表面のゴミ
の付着を防止する効果がある。これら支点22〜24の
内24には、その頂面に開口した真空吸着のための吸引
口が設けられている。また、ウエハーWのアラインメン
トのために、ウエハーWの周縁に対応した円弧状のガイ
ド部材25と、ストッパ部材26とが設けられている。
半導体ウエハーWは,まず第3図Aに示す状態でピンセ
ット上に載置される。この状態では、ウエハーWはアラ
インメントされておらず、真空吸着もされていない。つ
いで、第3図Bに示すように、ピンセットをストッパ部
材26に向けて水平に移動させ、ウエハーWのオリエン
テーションフラットWaがストッパ部材26に当接させ
る。その後,更に水平移動を続けることにより、半導体
ウエハーWはピンセットの支点22〜24上をスライド
し、最終的にはガイド部材25に当接して停止する。従
って、もし第3図Aの状態でウエハーWの位置がビンセ
ットの中央部からズレていたとしても、ガイド部材25
に案内されることによって、ピンセット中央の所定位置
にアラインメントすることができる。
第4図は、通路102とウエハー搬入搬出機構120と
の境界に設けられたインターフェース機構30を示して
いる。このインターフェース機構30はピンセット12
1 とピンセット112, 113との間で受渡しされ
る半導体ウエハーWを一時待機させる機能を有し,真空
吸着機構により半導体ウエハーWを保持する保持部材3
1と、この保持部材を昇降させるための駆動装置(例え
ばエアシリンダ)32とからなっている。搬入搬出機構
120のピンセット121が図示の位置に半導体ウエハ
ーWを搬送してくると.保持部材32が上昇し、図示の
ように半導体ウエハーWを持上げて保持する。次に、レ
ジスト塗布現像装置100側のウエハー搬送装置110
が、図示のインターフェース機構30の位置に移動する
。そして,保持部材3lが下降することにより、保持部
材31に保持されている半導体ウエハーWはピンセット
112又は113に載置される。ピンセット112, 
113からピンセット121への半導体ウエハーWの受
渡しも、上記と同様にして行なわれる。
次に、上記実施例の装置100によって,半導体ウエハ
ーWの表面にフォトレジスト膜を形成する工程を順を追
って説明する。この工程は、既述の制御システムの予め
記憶されたプログラムに基づいて実施される。
先ず,搬入搬出機構120のピンセット121によりカ
セット122からウエハーWを1枚取出し、インターフ
ェース機構30の位置まで搬送する。搬送されてきた半
導体ウエハーWは、インターフェース機構30を介して
,通路102の左端に待機している搬送装[110の一
方のピンセット、例えばピンセット112に渡され,吸
着保持される。なお、1つのカセット122に同一種の
半導体ウエハーのみが収納されている場合には、 カセ
ット122にIDコードを表示し、このIDを読取って
製造工程プログラムを選択するようにしてもよい。
以下、予備加熱ステーション103、冷却ステーション
104、第1の塗布ステーション107、第1の加熱ス
テーション105での処理がこの順序で選択された場合
について説明する。
まず,ウエハーWを受取ったピンセット112を予備加
熱ステーション103に向かって移動させ,ウエハーW
を予備加熱ステーション103にセットして予備加熱す
る。予備加熱は、ヒータプレートにより構成し、ウエハ
ーWをヒータプレート上に載置する。この時、ウエハー
Wはプレート上に直接接触させず三点支持により0.3
+n+n程度浮かせるとゴミ対策が良好である。この間
にピンセット121を移動させて2番目のウエハーWを
カセット122から取出し, 前記インターフェース機
構30に待機させておく。最初のウエハーを予備加がス
テーション103に搬入し終った後、搬送装置110は
インターフェース機構30から2番目のウエハーWをビ
ンセット112で受取り、ピンセット112上に吸着保
持する。そして、予備加熱ステーション103での最初
のウエハーの処理が終了するまでそのまま待機する。
最初のウエハーWの予備加熱処理が終了したとき、搬送
装[110は次の動作を行なう。即ち、まずウエハーを
保持していないビンセット113を移動させることによ
り、予備加熱処理が終了した最初のウエハーを予備加熱
ステーション103から取出す。こうして予偉加熱ステ
ーション103を空にした後、2番目のウエハーを保持
しているピンセット112を動作させ、 2番目のウエ
ハーを予備加熱ステーション103にセットする。 次
いで、ピンセット112, 113をY方向,θ方向,
Z方向に移動し、冷却ステーション104位置に移動し
、 基板を保持したピンセット113をX方向に動作し
、この最初のウエハーを冷却ステーション104にセッ
トする。この動作から、2つのピンセット112, 1
13を設けた利点が理解される。即ち,ピンセットが1
つしかない場合には、搬送装置110はまず最初のウエ
ハーを予備加熱ステーション103から取出し、これを
冷却ステーション104にセットし、その後にインター
フェース機構30から2番目のウエハーを受け取ってこ
れを予備加熱ステーション103にセットする動作を行
なわなければならないからである。なお、上記の動作が
行なわれている間に,搬入搬出機構120では、ピンセ
ット121により次に処理する3番目のウエハーを前記
インターフェース機構30に待機させておく。
次に、搬送装置110はインターフェース機構30から
3番目のウエハーをピンセット112に保持する。そし
て,冷却ステーション104での処理が終了するまで待
機させる。最初のウエハーの冷却工程が終了したとき、
搬送装51110はウエハーを保持していない方のピン
セット113で冷却ステーション104内のウエハーを
取出し、次にプログラムされたフォトレジストの塗布工
程のための第1の塗布ステーション107にセットする
。 この塗布処理の間に予備加熱ステーション103に
おける2番目のウエハーの処理が終了したら、搬送装置
110はウエハーを保持していない方のピンセット11
3によってこのウエハーを予備加熱ステーション103
から取出す。そして、ピンセット112に保持している
3番目のウエハーを予備加熱ステーション103にセッ
トすると同時に、ピンセット113に保持している2番
目のウエハーを冷却ステーション104にセットする。
 この動作は、既述した通りのと同じである。
なお、もし最初のウエハーの冷却工程が終了する前に,
2番目のウエハーの予備加熱処理が終了する場合には、
次のような動作を行なうようにプログラムすることも可
能である。即ち,まず3番目の未処理のウエハーをピン
セット112に保持した状態で、 ピンセット113に
より2番目のウエハーを予備加熱ステーション103か
ら取出す。続いてピンセット112に保持されている3
番目のウエハーを予備加熱ステーション103にセット
した後,待機する。そして、冷却ステーション104に
おける最初のウエハーの冷却工程が終了した後、この最
初のウエハーをピンセット112又は113で取出し、
第1の塗布ステーション107にセットする。この塗布
は、例えばレジスト液を滴下スピンコーティング装置に
より実行する. 第1の塗布ステーション107において最初のウエハー
に対するフォトレジストの塗布処理が終了したとき、搬
送装置110はビンセット113によりこのウエハーを
第1の塗布ステーション107から取出す。続いてY方
向に沿って右側に移動し,取出した最初のウエハーを第
1の加熱ステーション105にセットして加熱処理を行
なう。 この加熱処理を行なっている間に冷却ステーシ
ョン104内での2番目のウエハーの冷却処理が終了し
たら、搬送装ニ110はこのウエハーをピンセット11
3にて取出し、 更に第1の塗布ステーション107に
セットしてフォトレジストの塗布を開始する。
第1の加熱ステーション105において最初のウエハー
の処理が終了し、所望のフォトレジスト膜が形成された
ら、搬送装置110はこの最初のウエハーをピンセット
113にて取出す。続いて、搬送装[110はY方向左
側に移動し,ピンセット113に保持したウエハーを前
記のインターフェース機構30に渡す。インターフェー
ス機構30での待機中,直接載置部に接触させず、わず
かに浮かせて載置することがゴミ対策上有効である。ま
た、待機機構はキャリアカセットにより構成するとさら
に有利である。こうして処理済みの半導体ウエハーWF
がインターフェース機構30に待機されると、搬入搬出
機構120のピンセット121がこのウエハーを受取り
、カセット123に収納する.以上述べた一連の処理動
作は、 カセット122内の未処理のウエハーW.がな
くなるまで続けられる。
なお,上記の動作説明では第1の塗布ステーション10
7と第1の加熱ステーション105とを用いたが,これ
らの代りに、第2の塗布ステーション108及び第2の
加熱ステーション106を使用してもよい。また、フォ
トレジストの塗布工程および/または加熱工程が他の工
程に較べて時間がかかる場合には,2つの塗布ステーシ
ョン107, 108および/または2つの加熱ステー
ション105, 106を同時に使用することも可能で
ある。
ところで、上記のフォトレジスト膜形成工程を実施する
際、プログラムされたプロセスが適切なものであるか否
かを確認するために,1枚のウェハーについて試しに処
理を行なってみるのが普通である.この場合,試しの処
理が終了したテストウエハーWTを、検査のためにカセ
ット121から取出す必要がある.この取出しを容易に
するため、第5図に示すように、 カセット123の基
部に引出し可能なレシーバ40を設けるのが好ましい。
このレシーバ40の一端には取手41を設け、内部には
ウエハー載置台42を設けておく。試しの処理を終了し
たテストウエハーWTは、ビンセット121によって開
口部43から挿入され、載置台42に載せられる。
従って, このテストウエハーW丁はレシーバ40を図
示のように引出すことによって容易に取出すことができ
る。
なお、上記の動作説明では第1の塗布ステーション10
7と第1の加熱ステーション105とを用いたが、これ
らの代りに、第2の塗布ステーション108及び第2の
加熱ステーション106を使用してもよい。また、フォ
トレジストの塗布工程および/または加熱工程が他の工
程に較べて時間がかかる場合には、2つの塗布ステーシ
ョン107, 108および/または2つの加熱ステー
ション105, 106を同時に使用することも可能で
ある。
以上の動作説明から明らかなように、上記実施例の装置
によれば、半導体ウェハーの表面にフォトレジスト膜を
形成するために必要な複数の工程を、その順序をも含め
た任意に組合せて最良の工程をプログラムすることがで
きる。従って,処理すべき半導体ウエハーの種類に応じ
て最も効率のよい組合せプロセスを選択し、最大のスル
ープットを得ることができる。
また,搬送装置110が2つのビンセット112,11
3を有し、夫々独立の動作をすることがら、処理の自由
度が高い。例えば、次工程のステーションにウエハーが
存在しているとその工程のウェハーの入替えができない
といった不都合がない6なβ.m送機構110のピンセ
ットは必ずしも2つである必要はなく、3つ以上であっ
てもよい。
更に、各処理ステーションを通路102に沿ってその両
側に配設しているため、搬送装置110の動作プログラ
ムを変更する際の自由度が極めて高い。
従って、処理プログラムの変更が容易である。また、予
備加熱ステーション103と冷却ステーション104と
を上下に積層配置したため、設置のために必要な床面積
も節減される。
上記の実施例の装置は,所定のパターンで露光されたフ
ォトレジスト膜を現像し、レジストパターンを形成する
装置としても使用することができる。その場合,塗布ス
テーション107, 108に現像液を塗布する装置も
設けられている。現住装置は、例えば変速回転中のウエ
ハー上に現像液をジェット状に噴出させて現像する構成
である。
また、2つの塗布ステーション107, 108の何れ
か一方をフォトレジストの塗布に用い、他方を現像液の
塗布に用いることにより、フォトレジスト膜の形成およ
び現像の両方を行なう装置として使用することができる
。その際、通路102の右端にも第4図のようなインタ
ーフェース機構30を設け、露光装置との間でウエハー
の受渡しを行なえるようにすることにより、レジスト塗
布から現像までを一貫した連続プロセスとして実施する
ことができる。
なお、処理ユニットを複数連設したい場合には、通路1
02の延長線上に次の通路が形成されるように構成し、
この接続部にウエハーの待機機構、例えばキャリアステ
ーションを設けると良い。
例えば第6図に示すように,カセット122, 123
内のウエハーWを搬出、或いはカセット122, 12
3内へ搬入するアーム120aを有する搬入搬出機#l
’η120と、 インターフェース機構3oでウェハー
Wの受渡しを行なう搬送装[110aを有する第1の処
理系150により上述したような動作で各処理を行なう
。例えば,この第1の処理系150に、HMDS (ヘ
キサメチルジシラザン)処理ステーション151、第1
の加熱ステーション152、第1の冷却ステーション1
53,第IM目のレジストを回転塗布する第1の塗布ス
テーションl54,第2層目のレジストを回転塗布する
第2の塗布ステーション155を設け、これら各ステー
ションに選択的にウエハーを搬送して処理を行なう。更
に、複数の処理ステーション例えば第2の加熱ステーシ
ョン156、第2の冷却ステーション157、露光工程
時の光乱反射を防止するためにレジスト上面にCEL膜
等の表面被覆層を塗布形成する第3の塗布ステーション
158等が夫々対向配置され、 且つ、これら各ステー
ションにウエハーを搬送する搬送装置110bを備えた
第2の処理系159を設け、 この第2の処理系159
及び第1の処理系150の間に待機機構160を配置さ
せる。 この待機機構160には,ウエハーW1枚を載
置できる載置台161を設け、上記インターフェース機
構30におけるウエハーWの受渡しと同様に、上記載置
台161を利用して、第1の処理系150の搬送装置1
10aと第2の処理系159の搬送装置110bとの開
で、ウエハーWの受渡しを行なう.この待機機構160
の構成は,載置台161を設けずにバッファ一用カセッ
ト(図示せず)を設け、このカセットにより複数枚のウ
エハーWを待機できる構造としてもよい。このバッファ
一用カセットにより、搬送機構110a及び搬送機構1
10bの作業量の差があっても,一方の搬送機構が待機
する時間を少なくすることが可能となる。
このように,待機機9160を介して搬送機構を2系統
とすることにより、処理ステーションの増加に容易に対
応できると共に、高スループット処理が可能となる。
上記搬送機構は2系統に限定するものではなく,2系統
以上としてもよく,待機機構の増設に伴なって増加させ
ることができる。
上記実施例では、製造装置としてレジストの塗布現像処
理に適用した例について説明したが、これに限定するも
のではなく,例えばエッチング処理, CVD処理,ア
ッシング処理等でも同様な効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、各種プロセスに対
応できるとともに、処理のスループットを高くすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一実施例を説明するための塗布現
像装置の構成図、第2図及び第3図は第1図のビンセッ
ト説明図、第4図は第1図装置のインターフェース機構
説明図、第5図は第1図のカセット説明図、第6図は本
発明装置の他の実施例説明図、第7図は従来の塗布装置
構成図である.110・・・搬装装1i1    11
2,113・・・ピンセット120・・・搬入搬出機構
 160・・・待機機構特許出願人 東京エレクトロン
株式会社テル九州株式会社 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の処理工程を対向配置し、これら対向配置された工
    程間被処理体を所望する工程順に上記工程を選択して搬
    送することを可能にしたことを特徴とする製造装置。
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