JP2520833B2 - 浸漬式の液処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、半導体製造装置に関
する発明であり、特に、フォトレジスト膜の塗布装置や
現像装置に適用するに好適な浸漬式の液処理装置に係わ
る発明である。

【０００２】

【従来の技術】当業者に周知の如く、一般に、半導体の
製造工程においては、ウエハ等の被処理基板の全面に膜
体が一様に被着される工程、例えば、フォトレジスト膜
を被着させる現像処理工程には、工程の高効率化のため
の無人化や連続処理を促進する等の見地から被処理基板
を１枚ずつ液処理する所謂枚葉式のスピン現像装置が使
用されている。

【０００３】該種枚葉式のスピン現像装置においては、
通常吐出ノズル、或いは、スプレー等により現像液を被
処理基板上に放出して該現像液の表面張力の作用を介し
て液盛りするようにしているのであるが、該表面張力の
作用により被処理基板上に液盛りし得る液量には限度が
あり、又、吐出ノズルやスプレーにて現像液の放出をし
た場合、経時的に全面均一の液盛り状態にはならず、し
たがって、該被処理基板上での好ましくない液むらの発
生や吐出現像液の基板への衝突による悪影響は防ぎ得な
い。

【０００４】又、近年使用されるようになった現像液と
しては、解像度を向上させるために界面活性剤を添加し
た現像液や表面張力の低い現像液が使用される傾向があ
り、被処理基板上に表面張力の作用のみにより必要量の
現像液を液盛りすることが困難となったため、スピン現
像装置に替えて浸漬式の現像装置が望まれるようになっ
てきた。

【０００５】かかる点を考慮した装置として、例えば、
図５に示す様に、実開昭６０−５２６２２号公報にて開
示された態様等の浸漬式の現像装置がある。

【０００６】即ち、当該図５に示す浸漬式の現像装置の
態様においては、容器１内に設けたウエハホルダ３の内
側に設けられた段部４に被処理基板としてのウエハ５を
ウエハチャック２を介して収納セットし、現像液６内に
浸漬して該ウエハ５の下面周辺部とウエハホルダ３の内
側の段部４とを接触状態にさせ、ウエハ５上に現像液６
を液盛り状にして該ウエハ５を該現像液６に対し浸漬状
態で現像処理を行うようにするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如くこれまで知られている浸漬式の処理装置にあって
は、容器１内に設けたウエハチャック２を軸装するウエ
ハホルダ３の内側に設けられた段部４にも該段部４を介
して載置したウエハ５の上面に対すると同様に現像液６
を液盛りすることになるため、現像後、該ウエハ５をウ
エハチャック２を介して高速回転し、ウエハ５の上面に
図示しないリンス液等を吹きつけて該ウエハ５を洗浄す
るが、その際に遠心作用を受けて飛散したリンス液が段
部４に付着して該段部４に残存する現像液６と混ざり、
その結果、好ましくない現像むらが生じ易い欠点があ
る。

【０００８】又、現像終了後の現像液６の排液処理機構
としてウエハ５をウエハホルダ３の段部４から浮揚する
ことにより現像液６を該ウエハホルダ３の内周部に流下
し、その内底部に形成した排液孔７から排液するように
するようにされてあるため、該現像液６がウエハ５の周
辺部の裏面に付着して残存し易く、且つ、ウエハチャッ
ク２の下部よりその内側の軸装部に浸入して筒状部８内
を通りモータ９にかかる懸念があることが避け難い難点
がある。

【０００９】更に、該排液孔７がウエハホルダ３の内底
部に設けられた構造のため、設計的に機構上の制約を受
け、該排液孔７の断面積を大きくとれず、したがって、
排液速度が遅くなるという不具合がある。

【００１０】又、現像液６は温度の影響が大きく、した
がって、温度変化により現像むら等の生じ易いマイナス
点がある。

【００１１】これらのことは、レジスト塗布装置等の液
処理装置にあっても同様の問題であった。

【００１２】

【発明の目的】この発明の目的は上述従来技術に基づく
現像等の液処理の問題点を解決すべき技術的課題とし、
ウエハ等の被処理基板に対しクリーンで処理むらが少
く、信頼性、及び、スループット性が高く、枚葉式液処
理に適合し得るようにして機械装置産業における液処理
技術利用分野に益する優れた浸漬式の液処理装置を提供
せんとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの発明の構成は、前述課題を
解決するために、被処理基板の下面周辺部に接触して収
納容器の底面部を成す下側の第一の容器と、該被処理基
板より大きな内径と下向き内側傾斜面が設けられた内壁
とを有して第一の容器の上面周縁部と接触して収納容器
の側壁部を構成する上側の第二の容器と、該第一の容器
と該第二の容器から成る収納容器内に処理液を非衝撃的
に供給する処理液供給機構と処理液に対する温度調整機
構とが第二の容器内に設けられ、第一の容器の下側中央
部に設けられ被処理基板を真空吸着により保持し回転し
て処理液等を遠心力により飛散させる回転機構と、収納
容器の外側にあって第一の容器と第二の容器を離間させ
ると共に、該回転機構に被処理基板を受け渡す昇降駆動
機構と離間された第一の容器と第二の容器との間から気
体を下方に排気する排気手段とを備え、回転機構で被処
理基板を回転して該被処理基板上の液体を振り切る際、
振り切られた液体は、第二の容器の下向き内側傾斜面に
当り、これに前後して発生する飛散ミストは排気手段に
より排気されるようにされているようにした技術的手段
を講じたものである。

【００１４】

【作用】而して、収納容器を成す下側の第一の容器、及
び、該第一の容器よりは大きな内径であって同芯的に上
外側に配設させた第二の容器に対し被処理基板をそれぞ
れ接触させて収納セットし、該被処理基板上に該被処理
基板が浸漬するに充分な量の処理液を第二の容器の処理
液供給機構の液吐出口より温度調整機構により定温状態
で内側に向け吐出して可及的同時に非衝撃的に被処理基
板の上面に全面均一に液盛り状態にし、処理むらや液の
吐出時の被処理基板への衝撃付与のない浸漬状態にして
所定の液処理が出来るようにし、液処理後は両容器、及
び、被処理基板を昇降駆動機構を介して相互に離反し、
処理液は該被処理基板上からオーバーフローし、両容器
間から処理液を落下し、第一の容器にセットされた被処
理基板は真空吸着式の回転機構により回転されて処理液
を遠心力で振り切り、振り切られた処理液は第一の容器
の下向き内側傾斜面２３に当って落下し、排液孔から排
液し、その間、洗浄液を放出し、発生するミストや乾燥
気体を下方に排気するようにしたものである。

【００１５】

【実施例】次に、この発明の１実施例を図１乃至図４に
基づいて説明すれば以下の通りである。

【００１６】尚、図５と同一態様部分は同一符号を用い
て説明するものとする。

【００１７】図示実施例は、半導体製造装置の現像装置
に適用した態様である。

【００１８】３７はドーナツ状の収納容器であって、同
じくドーナツ状の同芯的な下側の第一の容器１４とこれ
より大径の上外側の第二の容器１５とから成り、該収納
容器３７内の中央部には、例えば、真空チャック等によ
り被処理基板としてのウエハ５を下側から吸着して保持
し回転機構を成すウエハチャック１２が設けられてお
り、該ウエハチャック１２は下側の固定部３１に取り付
け固定されたモータ３０によって回転自在にされてい
る。

【００１９】又、収納容器３７の外側一側には該収納容
器３７を昇降する昇降駆動部３９が設けられており、該
昇降駆動部３９は、下側の固定部３１に取り付け固定さ
れ、収納容器３７を昇降すると共に前記ウエハチャック
１２に被処理基板５を受け渡す主エアシリンダ３２を有
し、該主エアシリンダ３２のロッド３３の先端は収納容
器３７の第二の容器１５に連結され、これを昇降する昇
降金具３４がアンダーハング状に延設固定され、該昇降
金具３４の先端には伸縮する副エアシリンダ３５が上向
きに固設され、そのロッド３６が第一の容器１４の底部
に連結固設されている。

【００２０】一方、該第一の容器１４の内側上部には図
２に示す様に、ウエハ５の裏面を洗浄する洗浄ノズル２
６が第二の容器１５との間に設けられ、洗浄液が該ウエ
ハ５の裏面に対する洗浄作用をなした後、ウエハ５の外
周方向に流過するように指向され、下側の洗浄液流入口
２５に連通している。

【００２１】更に、第一の容器１４の上面にはウエハ５
の下面周辺部に対して真空吸着することにより液密状に
シールする、例えば、シリコンゴム製のリップ型の環状
の下シール１３が下バックアップリング部１６によって
上向きに固定されている。

【００２２】そして、該下シール１３と下バックアップ
リング部１６には真空吸引のための下開きの吸引口が設
けられて第一の容器１４の真空吸引口２０と共に真空吸
引接続口１７に連通し、真空吸引可能にされている。

【００２３】而して、第一の容器１４の下面内部には、
現像液６の排液が該第一の容器１４の下面内側に流入し
てモータ３０にかかるのを防ぐため外周部に外向きに傾
斜する側壁の傾斜面２３とその下側の仕切板２９が環状
に設けられ、第一の容器１４の下面外側寄りには現像液
６を排液するための排液管２８が下延して設けられてい
る。

【００２４】又、該排液管２８には、気体を排出する排
気手段としての排気口２４が共有的に形成されて図示し
ない排気装置に接続されている。

【００２５】一方、第一の容器１４の上方外側には同芯
的に該第一の容器１４を取り囲むようにそれより大径で
あって熱容量の大きな第二の容器１５が配置されてその
内側に於ては図２に詳示する様に、現像液６を供給する
ための所定数複数の処理液供給機構としての吐出口２
１，２１…が内壁面上部に開口され、又、浸漬処理後に
該現像液６を強制的に排液するためのその下側の同じく
所定数複数の吸引排液口２７，２７…と、現像液６を一
定の温度に保って現像むらの生じないようにするための
温水等を供給循環する環状の温度調整機構としての温調
水流路２２とが設けられており、その下側には下方外向
き傾斜面２３が形成されている。

【００２６】又、第二の容器１５の内側下部には、第一
の容器１４の真空吸引口２０に対して液密にシールする
同じくシリコンゴム製のリップ型の上シール１８が環状
に設けられ、該上シール１８は上バックアップリング部
１９により第二の容器１５に固定されている。

【００２７】更に、ウエハチャック１２の下側には、洗
浄液等の付着した第一の容器１４を迅速に乾燥するため
に所定数の多数の乾燥ノズル３８，３８…が設けられて
該乾燥ノズル３８，３８…から吹出した乾燥気体が図３
に示す様に、第一の容器１４の上面に吹きつけられるよ
うされている。

【００２８】上述構成において、先ず、図３に示す様
に、図示しない搬送装置によりウエハ５をウエハチャッ
ク１２に載置して吸着保持する。

【００２９】この時、第一の容器１４と第二の容器１５
は当該図３に図示する様に共に最下位の位置にあって通
常はこの状態に位置している。

【００３０】次に、図４に示す様に、主エアシリンダ３
２が作動してそのロッド３３を伸長させ、該ロッド３３
の先端に取り付けられた昇降金具３４を介して第二の容
器１５を上死点まで上昇させると同時に、第一の容器１
４を昇降金具３４に取り付け固定されて作動していない
副エアシリンダ３５を介して該第一の容器１４の下シー
ル１３がウエハ５の裏面より僅かに低い設定位置に達す
るまで上昇させる。

【００３１】次いで、その状態から図１に示す様に、副
エアシリンダ３５が伸長作動するとロッド３６が随伴し
て伸長し、第一の容器１４が更に上昇する。

【００３２】そこで、図２に示す様に、該第一の容器１
４が上昇すると、その下シール１３がウエハ５の裏面に
下側から当接し、真空吸引接続口１７からの排気により
ウエハ５を真空吸引してウエハ５と第一の容器１４を液
密にシールする。

【００３３】更に、ひき続いて第一の容器１４が上昇す
ると、該第一の容器１４の真空吸引口２０の周辺部と上
シール１８が当接して真空吸引接続口１７を介しての真
空吸引により第二の容器１５と第一の容器１４の真空吸
引口２０とを液密にシールする。

【００３４】そこで、上述のようにウエハ５と第一の容
器１４、該第一の容器１４と第二の容器１５とを液密に
シールした状態に保ち、該第二の容器１５の吐出口２１
から温水等により保温された現像液６を第二の容器１５
の内側全周より第一の容器１４内に均一に所定量吐出さ
せ、ウエハ５上に均一に液盛り状態にさせ、図１に示す
様に、ウエハ５を該現像液６中に浸漬状態にして現像を
開始する。

【００３５】この間、副エアシリンダ３５を伸長状態に
付勢して上述液密シール状態を保持し現像を続行する。

【００３６】而して、所定時間浸漬状態で現像後、該副
エアシリンダ３５の作動を停止させて縮少すると、その
ロッド３６が縮少して第一の容器１４が下降し、図３に
示す様に、上シール１８で液密にシールされていた第二
の容器１５と該第一の容器１４を解離し、現像液６をウ
エハ５の上面からのオーバーフローを介しての自然落下
により、又、該第一の容器１４の傾斜面２３を介して第
一の容器１４の内側外周部に向って流下し排液管２８に
より排液する。

【００３７】この場合、第二の容器１５と該第一の容器
１４の傾斜面２３間には排液に際し充分な開口面積が形
成されるので、排液速度を相当に速く出来、又、排液の
流下する方向が傾斜面２３を介して第一の容器１４の外
周部に向うものであるため、モータ３０側に流されるこ
とがなく、該モータ３０に排液がかかる可能性は全くな
い。

【００３８】更に、ロッド３６が縮少し、第一の容器１
４が猶下降すると、図４に示す様に、ウエハ５はウエハ
チャック１２に接近して載置される状態であるが、下シ
ール１３により液密にシールされていたウエハ５は第一
の容器１４とは切り離される。

【００３９】この状態で、モータ３０を作動させ、該ウ
エハ５を高速回転することによりウエハ５上に残存する
現像液６を遠心力により振り切ると同時に、図示しない
リンスノズルよりリンス液を該ウエハ５上に放出し、現
像作用の停止、及び、ウエハ５表面のリンスを行う。

【００４０】このプロセスで現像液６の流下分とリンス
液は振り切られ、傾斜面２３に衝突して下方へ反射して
落下する。

【００４１】而して、洗浄液流入口２５からリンス液を
供給させ、洗浄ノズル２６からウエハ５の外周部に向け
て流出させ、該ウエハ５の裏面に付着した現像液６等を
も洗浄すると共に排気口２４から排気を行う。

【００４２】尚、ウエハ５の回転により振り切られる現
像液６やリンス液、そして、ウエハ５の裏面に対する洗
浄液等は、第二の容器１５の内側に設けられた傾斜面２
３に当って下方へと反射落下し、又、排気口２４からは
排気が行われるので、第二の容器１５と第一の容器１４
との傾斜面２３，２３間の開口部分には、当該図４に示
す様に、上方から斜め下方へ向う排気流２４ａが形成さ
れるため、リンス液等の飛散ミストがウエハ５の面方向
へ向うことを防止することが出来ることから該ウエハ５
への再付着を防止する。

【００４３】上述リンス液、及び、ウエハ５の裏面洗浄
が終了した後も一定時間該ウエハ５を回転してウエハ５
を乾燥させる。

【００４４】そして、排気流２４ａを利用して、第一の
容器１４の上面等に付着したリンス液等を自然乾燥させ
る。

【００４５】而して、乾燥終了後は主エアシリンダ３２
の作動を停止し、ロッド３３を縮少させて収納容器３７
を下降させ、図３に示す様に、初期の位置姿勢に復帰さ
せる。

【００４６】尚、この発明の実施態様は上述実施例に限
るものでないことは勿論であり、例えば、第一の容器１
４と第二の容器１５を液密にシールするべく、上述実施
例では上シール１８を該第二の容器１５に設けたが、該
上シール１８を第一の容器１４側に設け、第二の容器１
５の下面を平面に形成しても良い等種々の態様が採用可
能である。

【００４７】但し、当該態様では第一の容器１４の排液
が流下する部分に上シール１８を設けるので排液性能が
低下するのは避け難く、したがって、前述実施例のよう
に上シール１８は第二の容器１５に設けるのが望まし
い。

【００４８】又、収納容器３７を昇降する手段について
も、前述実施例のようにエアシリンダ使用に限定される
ものではなく、昇降出来る機構のものであれば、他のど
のような手段を用いても構わない。

【００４９】そして、現像液６の排液方式としては、前
述自然落下によるものだけではなく、例えば、第二の容
器１５の吸引排液口２７より現像終了後に強制的に負圧
式に吸引して排液しても良い。

【００５０】かかる方式によれば、現像液６をほぼ全て
回収することが可能であり、リンス液の混入がない純粋
な現像液６を回収して再利用することも出来る。

【００５１】更に、第一の容器１４を排気流２４ａを利
用して自然乾燥させるに際し、乾燥ノズル３８を併用
し、例えば、窒素（Ｎ₂ ）等の気体を図３の矢印３８ａ
で示す様に、該第一の容器１４の上面方向へ強制的に噴
出させることにより、より速やかに該第一の容器１４を
乾燥させることが出来る。

【００５２】尚、現像速度は先述した如く温度依存性が
高く、したがって、現像中での温度変化は現像速度の変
化を介して現像むらの原因になるので該温度変化を防ぐ
のに、前述実施例のように、熱容量が大きく、現像液６
に対する熱伝導を支配する第二の容器１５を利用すれ
ば、温調の効果は向上する。

【００５３】又、前述実施例では第二の容器１５と第一
の容器１４とを上シール１８を真空吸引することにより
液密に接触シールさせているが、該第二の容器１５の重
量が充分な場合には、上シール１８を、例えば、Ｏリン
グとし負圧吸引せずに機械的に液密に接触させることも
可能である。

【００５４】上述実施例では浸漬式の液処理装置に適用
した態様について説明したが、被処理基板の一方側面の
全面が処理液により一様に被着される態様であればいか
なる装置にも適用出来、例えば、コーター、即ち、フォ
トレジスト膜塗布装置に適用しても良い。

【００５５】

【発明の効果】以上、この発明によれば、基本的にウエ
ハ等被処理基板をクリーンで、処理むらをなくして所定
に処理することが出来、製品に対する信頼性、及び、ス
ループット性の秀れた処理を行うことが出来る優れた効
果が奏される。

【００５６】而して、ドーナツ状の収納容器の上下の同
芯的配列の第一と第二の容器により被処理基板が支持回
転機構を介して浸漬式にセットされることにより処理む
ら等を生じない効果があり、処理後は該被処理基板と第
一と第二の容器が離反されてそれらの間隙部から処理液
が迅速に流下排液される効果もあり、又、処理済の処理
液や洗浄液が回転機構を介して振り切れる時第二の容器
の外向傾斜面から回転による遠心力で飛散されて衝突
し、下側に反射して落下するため、中心部の支持回転機
構の駆動部等にかからないという優れた効果が奏され
る。

【００５７】そして、洗浄等の際に発生するミストは同
様に回転されると共に反射落下し排気口から排気される
ため被処理基板にはね返って付着することがないという
効果がある。

【００５８】又、ウエハの外周方向から所定温度の処理
液を供給するようにしたので、ウエハに衝撃を与えない
で処理液を供給出来、均一処理が出来る効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体概略部分断面模式構造図である。

【図２】同、Ａ部の拡大断面図である。

【図３】同、原位置状態の部分断面模式側面図である。

【図４】同、動作中途を示す部分断面模式側面図であ
る。

【図５】従来技術の液処理装置を示す部分断面模式図で
ある。

【符号の説明】

５ ウエハ ６ 現像液 １２ ウエハチャック １３ 下シール １４ 第一の容器 １５ 第二の容器 １６ 下バックアップリング １７ 真空吸引接続口 １８ 上シール １０ 上バックアップリング ２０ 真空吸引口 ２１ 液吐出口（液給排機構） ２２ 温調水流路 ２３ 傾斜面 ２４ 排気口（排気手段） ２５ 洗浄液流入口 ２６ 裏面洗浄ノズル ２７ 吸引排液口（液給排機構） ２８ 排液管 ２９ 仕切板 ３０ モータ ３１ 固定部 ３２ 主エアシリンダ ３３ ロッド ３４ 昇降金具 ３５ 副エアシリンダ ３６ ロッド ３７ 収納容器 ３８ 乾燥ノズル ３９ 昇降駆動機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理基板（５）に対する収納容器（３
   ７）が底面部と側壁部とを有し該被処理基板（５）の裏
   面周辺部と接触して該収納容器（３７）の底面部を成す
   第一の容器（１４）と、該被処理基板（５）の径より大
   きな内径を有し、該第一の容器（１４）の上面周縁部と
   接触して該収納容器（３７）の側壁部を成す第二の容器
   （１５）と、該第二の容器（１５）の内周部に設けられ
   た複数の処理液（６）の吐出口（２１）と、該処理液
   （６）の吐出口（２１）から上記第一の容器（１４）と
   第二の容器（１５）から成る収納容器（３７）内に処理
   液（６）を供給する処理液供給機構と、該処理液（６）
   の吐出口（２１）から吐出される処理液（６）の温度を
   制御する上記第二の容器（１５）に設けられた温度調整
   機構（２２）とを備え、上記収納容器内（３７）に所定
   の温度の処理液（６）を被処理基板（５）の表面に衝撃
   を与えることなく供給するようにしたことを特徴とする
   浸漬式の液処理装置。