JPH07169678A - クラスタ型ホトリソグラフィシステム - Google Patents

クラスタ型ホトリソグラフィシステム

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JPH07169678A
JPH07169678A JP6165361A JP16536194A JPH07169678A JP H07169678 A JPH07169678 A JP H07169678A JP 6165361 A JP6165361 A JP 6165361A JP 16536194 A JP16536194 A JP 16536194A JP H07169678 A JPH07169678 A JP H07169678A
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JP
Japan
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unit
robot
photolithography system
substrate
wafer
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JP6165361A
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English (en)
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Michael L Parodi
エル． パロディ マイケル
Michael R Biche
アール． ビッシュ マイケル
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Semiconductor Systems Inc
Original Assignee
Semiconductor Systems Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハのコーティング及び／又は現像を行な
うための極めて小型でコスト効率的なホトリソグラフィ
システム及び方法を提供する。 【構成】 基板ホトリソグラフィシステムは、固定点周
りを回動し且つホトレジストコーティングユニットと、
現像ユニットと、加熱／冷却ユニットとの間で基板を移
送する基板操作ロボットを有している。これらの全ての
ユニットはロボットの周りにクラスタ状に配設されてい
る。ロボットの端部エフェクタが垂直方向及び水平方向
に移動可能であり、従って加熱／冷却ユニットの個々の
モジュールを積層させることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はホトリソグラフィシステ
ムに関するものであって、更に詳細には、例えば、ホト
レジスト、ポリイミド又はスピンオングラス等の液体物
質からなる層を付与し且つ該層を現像して基板の表面上
にマスクを形成する過程において基板を操作するシステ
ム即ち装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハ上にホトレジストマスクを
形成するプロセスでは、最初に、ウエハをホトレジスト
の薄い層でコーティングし、次いでそのホトレジストを
所望のパターンで露光する。次いで、そのホトレジスト
層を現像する。この場合に、多数の加熱ステップ及び冷
却ステップが関与する。典型的なプロセスにおいては、
清浄なウエハを１００乃至１５０℃の温度で脱水化ベー
キングを行なって蓄積されている湿気を除去し、その際
にホトレジストのウエハに対する接着を促進させる。更
に、ホトレジストとウエハとの間の接着を改善するため
に、この時点において、例えばヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）等の化学物質を使用することが可能であ
る。次いで、スピニングによってウエハへ薄い層のホト
レジストを付与する。ウエハを９０−１２０℃の温度に
おいてソフトベークを行ない、ホトレジストとの間に強
力な結合を発生させ、且つホトレジスト溶媒を除去する
ことによってホトレジストを乾燥させる。次いで、ウエ
ハを露光システムへ移送させることが可能である。
【０００３】ホトレジストの露光を行なった後に、ウエ
ハを６０−１２０℃において露光後ベークを行なって、
パターンを固化させ、次いでホトレジストを現像し、ウ
エハの表面上にパターンを形成する。この現像ステップ
に続いて、ウエハを１３０−１６０℃の温度でハードベ
ークを行なってウエハを乾燥させ且つホトレジストのシ
リコン表面に対する接着力を増加させる。前述したベー
クステップの各々の後に、一様なプロセスを確保するた
めに、ウエハは１８−２５℃へ冷却される。
【０００４】これらのステップの全ては、温度及び湿度
が制御されており且つ実質的に塵埃がなく且つその他の
粒子物質が存在しないクリーンルーム内において実施さ
れねばならない。現在のところ、このプロセスを実施す
る最も一般的なシステムでは、プロセスの相次ぐステー
ジへウエハを搬送するためにトラックを使用している。
トラックシステムは、ウエハが固定した順番にロックさ
れるので、柔軟性に欠けている。それ程一般的ではない
タイプの構成においては、種々の処理モジュールが中央
トラックの両側に配置され、且つウエハは中央トラック
に沿って前後移動するロボットによって１つのモジュー
ルから別のモジュールへ搬送される。このような構成は
極めて床面積を浪費するものである。何故ならば、中央
トラック区域において何等処理が行なわれないからであ
る。更に、この構成の処理能力は、ロボットがシステム
の一端から多他端へ移動する速度によって制限されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した如
き従来技術の欠点を解消し、著しい床面積を必要とする
ことのないホトリソグラフィシステム及び方法を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述し
た従来技術の目的は、クラスタ型のホトリソグラフィシ
ステムを提供することによって解消される。本発明のホ
トリソグラフィシステムにおいては、ウエハ操作ロボッ
トが固定位置に装着されており且つ一群のウエハ処理モ
ジュールによって取囲まれている。ロボットは固定点周
りに回動し、且つ任意の方向において横方向及び垂直方
向に（即ち、自由度３）ウエハを搬送することが可能で
ある。この構成は、システムの柔軟性を増加させてい
る。何故ならば、各ウエハは、別のウエハの処理が完了
するのを待つことなしに、必要に応じて、１つのモジュ
ールへ又はそれから移動させることが可能だからであ
る。更に、ロボットはウエハを垂直方向に搬送すること
が可能であるので、モジュールを互いに積層させること
が可能であり、それによってシステムによって占有され
る床面積を最小としている。
【０００７】
【実施例】本発明を半導体ウエハホトリソグラフィシス
テムに関連して説明するが、本発明はそのような特定な
システムに限定されるべきものではなく、任意のタイプ
の基板ホトリソグラフィシステムに適用可能なものであ
ることに注意すべきである。
【０００８】図１は本発明に基づいて構成された半導体
ウエハホトリソグラフィシステム１０の概略平面図であ
る。システム１０はウエハコーティングセクション１１
とウエハ現像セクション１２とを有している。コーティ
ングセクション１１の中央にはウエハ操作ロボット１３
が設けられている。ロボット１３は、アメリカ合衆国カ
リフォルニア州マウンテンビューのイクイップテクノロ
ジィズ社によって製造されているモデルＡＴＭ１００と
することが可能であり、それは自由度３ロボットであっ
て、ウエハを円筒座標系における任意の位置に配置させ
る能力を有している。それは２つのウエハを同時的に操
作することの可能な端部エフェクタ１４を有している。
それはコーティングセクション１１のほぼ中央における
軸１５の周りに回動する。同様のロボット１６が現像セ
クション１２の中央位置に設けられている。
【０００９】ロボット１３及び１６の周りにクラスタ状
に一連の処理モジュールが設けられている。コーティン
グセクション１１においては、加熱／冷却ユニット１７
は３段の高さに積層されたモジュール１７０Ａ，１７０
Ｂ，１７０Ｃを有している。図２は加熱／冷却ユニット
１７の概略側面図を示している。図１及び２に示した如
く、モジュール１７０Ａ−１７０Ｃの各々は、２つのオ
ーブンの間に設けた中央冷却プレートを有している。モ
ジュール１７０Ａ−１７０Ｃの各々は、本願と同時出願
された本願出願人の特許出願に記載されている種類のも
のとすることが可能である。同様の加熱／冷却ユニット
１８が現像セクション１２内に設けられている。
【００１０】コーティングセクション１１はカセット入
力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１９及び２０を有してい
る。各カセットＩ／Ｏユニットは、図３に側面図で示し
たような複数個のウエハを収容するカセットを保持し、
且つそれらは、ウエハがホトリソグラフィシステム１０
内へ導入され且つそれから引出される手段を与えてい
る。カセットＩ／Ｏユニット１９及び２０は後退位置
（ユニット１９参照）と操作位置（ユニット２０参照）
との間で移動することが可能であり、操作位置にある場
合には、カセットはロボット１３の軸に対面する。両方
のユニットはシステム１０の正面からアクセスされる。
カセットＩ／Ｏユニット１９及び２０の各々は、本願出
願と同時に出願された本願出願人の特許出願に記載され
ている種類のものとすることが可能である。
【００１１】コーティングセクション１１はスピンコー
ティングユニット２１を有しており、且つ現像セクショ
ン１２は２つの現像ユニット２２及び２３を有してい
る。コーティングセクション１１と現像セクション１２
との間でのウエハの送給を行なうために、中央ウエハ通
過バッファ２４が設けられており、且つオプションとし
て、ウエハを隣接する露光システム（不図示）へ通過さ
せるためにステッパバッファ２５を設けることが可能で
ある。
【００１２】ホトリソグラフィシステム１０の構成要素
はメインシステムコントローラ２６によって制御され
る。加熱／冷却モジュール１７０Ａ−１７０Ｃは個々の
マイクロコントローラ（不図示）を有している。同様
に、コーティングユニット２１はマイクロコントローラ
２１Ｃを有しており、且つ現像ユニット２２及び２３は
それぞれマイクロコントローラ２２Ｃ及び２３Ｃを有し
ている。これらのマイクロコントローラの各々はマスタ
・スレーブ関係でシステムコントローラ２６へ接続して
おり、且つそれは例えば空気シリンダの動作、モータの
制御、センサのモニタ、化学物質の供給等の機能を実行
する。システムコントローラ２６は個々のマイクロコン
トローラヘハイレベルのコマンドを供給し且つ個々のマ
イクロコントローラからハイレベルのステータス情報を
受取る。
【００１３】システム１０の動作態様は、使用される特
定の処理シーケンスに依存しそれは当業者にとって明ら
かである。例えば、ロボット１３は、最初に、カセット
Ｉ／Ｏユニット１９からウエハをとり且つそれを初期の
脱水化加熱を行なうためにモジュール１７０Ａにおける
オーブンへ移送させることが可能である。脱水化加熱が
完了すると、モジュール１７０Ａにおけるマイクロコン
トローラがコントローラ２６に対して命令を与え、且つ
ロボット１３はオーブンからウエハをモジュール１７０
Ａの冷却プレートへ移送させる。冷却処理が完了する
と、コントローラ２６は再度命令を受け、ロボット１３
はウエハをスピンコーティングユニット２１へ移送し、
そこでホトレジストが付与される。次いで、ロボット１
３はウエハをスピンコーティングユニット２１からソフ
トベークを行なうため加熱／冷却ユニット１７内のオー
ブンへ移送し冷却を行なうために冷却プレートへ移送さ
せる。
【００１４】コーティングプロセスが完了し且つウエハ
がソフトベークされ且つ冷却された後に、ロボット１３
はウエハを通過バッファ２４へ移送し、そこでロボット
１６が引継ぐ。ロボット１６は、外部露光ユニットへ移
送するためにウエハをステッパバッファ２５へ送給し、
露光後ベークを行なうために加熱／冷却ユニット１８に
おけるオーブンへ帰還させ、且つ次いでユニット１８に
おける冷却プレートへ移送させる。このことは、ユニッ
ト１８におけるマイクロコントローラ及びシステムコン
トローラ２６の制御下において行なわれる。ウエハが適
切に冷却されると、それは現像ユニット２２又は２３の
１つへ転送される。現像が行なわれた後に、ウエハはハ
ードベークを行なうために加熱／冷却ユニット１８にお
けるオーブンへ移送され、次いで加熱／冷却ユニット１
８における冷却プレートへ移送される。ウエハが冷却さ
れた後に、通過バッファ２４及びロボット１３を介して
ウエハはカセットＩ／Ｏユニツト１９又は２０の１つへ
移送させることが可能である。
【００１５】上述した説明は、ウエハのコーティング及
び現像を行なうための非常に小型でコストが効率的なシ
ステムである。ロボット１３及び１６は、ある従来のシ
ステムにおいて使用されている自由度６の比較的複雑な
ロボットではなく、自由度３のロボットである。図４の
側面図に示した如く、ロボット１３は、加熱／冷却ユニ
ット１７における積層型モジュール１７０Ａ−１７０Ｃ
のいずれかのモジュールの冷却セクションへウエハを送
給するか又はそれからウエハを回収することが可能であ
る。ロボット１６は、同様に、加熱／冷却ユニット１８
におけるモジュールのうちのいずれにもアクセスするこ
とが可能である。ロボット１３及び１６の周りの「デッ
ドスペース」即ち無駄空間の大きさは最小とされてお
り、且つ加熱及び冷却モジュールによって占有される空
間もそれらを積層させることによって最小とされてい
る。実際に、システム１０の１実施例では全体で２９．
５平方フィートの面積を必要とするに過ぎない。
【００１６】本発明の技術的範囲を逸脱することなしに
種々の変形を行なうことが可能であることは勿論であ
る。その幾つかの変形実施例を図５Ａ乃至５Ｄに示して
ある。図５Ａは単一の加熱／冷却ユニット５１及びコー
ティング用又は現像用のいずれかとすることが可能なユ
ニット５２及び５３を有するホトリソグラフィシステム
を示している。この実施例の好適な形態においては、加
熱／冷却ユニット５１は単一のモジュール（モジュール
１７０Ｃに類似したモジュール）のみを有している。一
対のカセットＩ／Ｏユニット５４及び５５も設けられて
いる。この実施例の接地面積は１７．１平方フィート程
度である。図５Ｂは、カセットＩ／Ｏユニット５５が省
略されている点を除いて、図５Ａに示したものと類似の
システムを示している。この場合の接地面積は１５．２
平方フィート程度である。図５ＣはカセットＩ／Ｏユニ
ット５４及び５５がシステムへの正面からのアクセスを
行なうために設けられており、コーティング及び現像用
のユニット５２及び５３が反対側に設けられている点を
除いて、図５Ａにおけるものに類似したシステムを示し
ている。この場合の接地面積は１７．１平方フィート程
度である。図５ＤはカセットＩ／Ｏユニット２０が第二
スピンコーティングユニット５６によって置換されてい
る点を除いて、図１に示したシステム１０と類似したシ
ステムを示している。この場合の接地面積は２９．５平
方フィート程度である。
【００１７】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。例えば、加熱／冷却ユニットにおけるモジュールは
３段以外の積層構成とすることが可能であることは勿論
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づいて構成されたクラスタ型半導
体ウエハホトリソグラフィシステムを示した概略平面
図。
【図２】 加熱／冷却ユニットの概略正面図。
【図３】 ウエハカセットの概略平面図。
【図４】 加熱／冷却ユニット及びロボットの概略側面
図。
【図５Ａ】 本発明の別の実施例を示した概略平面図。
【図５Ｂ】 本発明の別の実施例を示した概略平面図。
【図５Ｃ】 本発明の別の実施例を示した概略平面図。
【図５Ｄ】 本発明の別の実施例を示した概略平面図。
【符号の説明】
１０ 半導体ウエハホトリソグラフィシステム １１ コーティングセクション １２ 現像セクション １３ ウエハ操作ロボット １４ 端部エフェクタ １５ 軸 １６ ウエハ操作ロボット １７，１８ 加熱／冷却ユニット １９，２０ カセット入力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット ２１ スピンコーティングユニット ２２，２３ 現像ユニット ２４ 通過バッファ ２５ ステッパバッファ ２６ メインシステムコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ (72)発明者 マイケル アール． ビッシュ アメリカ合衆国， カリフォルニア 94587， ユニオン シティー， シーサ イド コート 5153

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ホトリソグラフィシステムにおいて、 少なくとも１個のスピンコーティングユニット、 少なくとも１個のベーキングユニット、 固定軸周りに回動可能であり且つ前記少なくとも１個の
    スピンコーティングユニット及び前記少なくとも１個の
    ベーキングユニットへ基板を送給するか又はそれから基
    板を回収することの可能な少なくとも１個の基板操作ロ
    ボット、を有することを特徴とするホトリソグラフィシ
    ステム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記少なくとも１個
    のロボットが自由度３を有していることを特徴とするホ
    トリソグラフィシステム。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記少なくとも１個
    のロボットが二重端エフェクタを有することを特徴とす
    るホトリソグラフィシステム。
  4. 【請求項４】 請求項１において、少なくとも１個の現
    像ユニットを有することを特徴とホトリソグラフィシス
    テム。
  5. 【請求項５】 請求項１において、少なくとも１個の基
    板冷却手段を有することを特徴とするホトリソグラフィ
    システム。
  6. 【請求項６】 請求項１において、加熱／冷却ユニット
    を有しており、前記加熱／冷却ユニットが複数個の積層
    モジュールを有していることを特徴とするホトリソグラ
    フィシステム。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記積層モジュール
    の各々がオーブン及び冷却プレートを有していることを
    特徴とするホトリソグラフィシステム。
  8. 【請求項８】 請求項１において、少なくとも１個の基
    板カセット入力／出力ユニットを有していることを特徴
    とするホトリソグラフィシステム。
  9. 【請求項９】 ホトリソグラフィシステムにおいて、 少なくとも１個の現像ユニット、 少なくとも１個のベーキングユニット、 固定軸周りに回動可能であり且つ前記少なくとも１個の
    現像ユニット及び前記少なくとも１個のベーキングユニ
    ットへ基板を送給するか又はそれから回収することの可
    能な少なくとも１個の基板操作ロボット、を有すること
    を特徴とするホトリソグラフィシステム。
  10. 【請求項１０】 スピンコーティング装置からベーキン
    グユニットへ基板を移送する方法において、 固定軸周りに回転可能であり且つ基板を上昇又は下降す
    ることの可能なアームを具備するロボットを用意し、 前記ロボットをして前記スピンコーティング装置から基
    板を回収させ、 前記ロボットをして前記固定軸周りに回転させ、 前記ロボットをして前記基板を前記ベーキングユニット
    内に配置させる、上記各ステップを有することを特徴と
    する方法。
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