JPH11340113A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジスト塗布工程における有機溶剤を用いた
各処理時のカップ内壁からのミストや、現像処理工程に
おける現像液の振り切り、純水洗浄処理時のカップ内壁
からのミストによるウエハへの影響をガードリングによ
り保護し、ウエハパターン面上へのミスト付着によるパ
ターン欠損の発生を抑制する。 【解決手段】 トップサイドリンスノズル８からウエハ
３中心部側に同心円状からなるガードリング２１を着脱
自在に設ける。装着時には、ガードリング２１ａ，２１
ｂが下降し、ウエハ３との一定クリアンスを保ち同心円
状形態を持つガードリングとして配置される。この状態
にてレジスト塗布装置の場合であればトップサイドリン
ス及びバックサイドリンスが施され、現像装置の場合で
あれば現像液と純水との置換が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置及
び半導体装置の製造方法に関し、特にフォトリソグラフ
ィーにおいて用いられるレジスト塗布装置におけるレジ
スト塗布後の有機溶剤による処理、ならびに現像処理装
置におけるリンス洗浄時の処理に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的なフォトリソグラフィー工程の流
れとしては、被処理半導体基板（以下ウエハと称する）
に吸着した水分除去を目的として１００℃以上からなる
条件にて高温べ一ク処理を施し、次いでフォトレジスト
膜との密着性向上を目的としてＨＭＤＳ（ヘキサメチル
ジシラザン）処理を施した後、ポジ型、又はネガ型レジ
ストを任意膜厚にて塗布形成を行い、次いでべ一ク処理
にて残存溶媒除去処理を施した後に逐次移動型露光装置
（通称：ステップアンドリピート型ステッパーと称し、
以降ステッパーと記する）を用いて所望回路パターンの
露光を行った後、１００℃前後からなる温度にてＰＥＢ
（ポスト・イクスポージャー・べ一ク）を行った後、続
いてポジ型レジストを例に採れば一般的にはＴＭＡＨ
（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）の濃
度が２．３８％前後からなるアルカリ水溶液を用いて現
像処理を施し、レジストパターン形成を行う方法が採ら
れている。

【０００３】第１の従来方法によるレジスト塗布装置の
概略構成を図７に示す。この塗布装置においては、被処
理基板であるウエハ１０３はセンタリングがなされ、ス
ピンモーターに連結されたウエハチャック１０２上に載
置された後に、真空吸着にて固定、保持がなされる。

【０００４】次に、ウエハ静止状態にてレジストを滴下
するスタティックディスペンス方式、もしくはウエハを
微低速回転させつつレジストを滴下するダイナミックデ
ィスペンス方式の何れかによりウエハ１０３上にレジス
トを滴下させた後、所望膜厚の得られる回転数にて処理
してウエハ１０３上に均一膜厚からなるレジスト膜を形
成する。

【０００５】この際、ウエハ１０３の滑面（ウエハ１０
３の側面部を示す）に回り込んだレジスト除去（以降、
サイドリンスと称する）、ならびに各種装置にてウエハ
１０３の保持を行う際に用いられるクランプとレジスト
との接触によるパーティクル（発塵）抑制を目的として
レジスト塗布面側外周部を任意数ミリ幅からなるレジス
ト除去（以降、トップサイドリンスと称する）の為にリ
ンスノズル１０８から有機溶媒としてアルキルピロリド
ン、キシレン、エチルセロソルブアセテート、プロピレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチ
ル等を吐出して局所的レジスト除去処理が施される。

【０００６】また、ウエハ１０３の裏面側に関しても各
種ミストや付着パーティクル除去を目的とし、バックサ
イドリンスノズル１０７より同じく有機溶媒を吐出し、
裏面洗浄処理（以降、バックサイドリンスと称する）が
施される。

【０００７】なお、上記したトップサイドリンスに関し
ては、本処理方法に代わってエッジ露光と称される手法
を用いてウエハ外周部を任意数ミリ幅にて露光、感光を
行い、現像処理時に除去する方法が採られる場合もあ
る。この際、サイドリンスに関してはバックサイドリン
スに本機能を持たせて処理が行われる。

【０００８】上記したように、レジスト塗布装置を例に
採れば、何れの方法においても有機溶媒を用いた処理が
施されている。また、図８に示される如く、レジスト塗
布工程中は滴下、回転塗布される際の余剰レジスト、な
らびに有機溶媒を用いたリンス処理時のカップ１０４か
らの跳ね返りを抑制する観点から、１０９のような気流
の流れを得るように排気口１０５より適正排気にて排
気、管理が行われる。

【０００９】しかしながら、前記排気は塗布レジスト膜
の均一性、パーティクル抑制等に主眼が置かれて設定さ
れており、レジストに対して質量の軽い有機溶剤、ない
しは現像液、純水等の場合には図９中の破線矢印１１２
に示される如くカップ１０４からの跳ね返りによるミス
トが生じ、当該ミストがウエハ上に飛散してパターン欠
陥等を生じせしめる問題を抱えていた。

【００１０】従って、前記問題の解決を目的とし、レジ
スト塗布装置のトップサイドリンスの場合であれば、図
１０に示される如くトップサイドリンスノズル１０８の
脇にガード１１３を設けてウエハ内側への飛散防止を図
った技術（第２の従来技術）や、図１１に示される如く
リンスノズル１０８にカップヘの飛散防止を図ったガー
ド１１４を設けた特開平９−２６０２７７号公報（第３
の従来技術）、ガイドリングをウエハ中央に設置し、無
反応性ガスを流すことで飛散防止を図る技術（第４の従
来技術）等が提起されている。

【００１１】なお、上記した従来方法についてはレジス
ト塗布装置の場合を例に採り説明したが、現像処理装置
の場合にはトップサイドリンスノズルが省略され、その
他主要構成は同一である。

【００１２】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、レジスト塗布工程における有機溶剤を用いた
バックサイドリンス、トップサイドリンス処理時のカッ
プ内壁からのミストや、現像処理工程における現像液の
振り切り、純水洗浄処理時のカップ内壁からのミストに
よるウエハへの影響をガードリングにより保護すること
を可能とし、ウエハパターン面上へのミスト付着による
パターン欠損の発生を抑制することができる半導体製造
装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記した如く、第１の
従来方法ではカップ内壁に飛散した有機溶媒、現像液、
純水等がカップ内壁からの跳ね返りによりウエハパター
ン上に飛散、パターン欠損等の問題を抱えていた。

【００１４】しかるに、第２、第３の従来方法に示され
る如きリンスノズルにガードを設ける手法が提起されて
いるが、これらの方法は、トップサイドリンスノズルか
ら薬液供給のなされている工程のみにしか効力を有して
いないことからバックサイドリンスからの飛散に対して
は効力を有しておらず、レジスト塗布装置におけるリン
ス処理の後の高速回転による振り切り処理時のミスト問
題に関しては効力を有しておらず、ならびに上記従来技
術に関してはレジスト塗布装置のみに対する発明であり
現像液処理工程に関しては効力を有していないといった
問題を抱えていた。

【００１５】また、この方法の場合には、図１２に示さ
れる如く破線矢印方向に回転のなされるウエハ１０３に
トップサイドリンス１０８から吐出を行った場合、この
吐出薬液等は図中の矢印１１５に示される如くウエハ外
周部を浮遊しつつカップ内壁に飛散されることとなり、
ノズル近傍のみをガードしたのでは従来方法の問題点を
抑制するには不十分であるといった問題を抱えていた。

【００１６】更に、第４の従来方法では、ガイドリング
中央より無反応性ガスを供給する方式を採るために装置
構成が大掛かりとなることに加え、前記ガスの供給によ
り副次的にミスト等の巻き上げの発生が懸念される。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造装置
は、半導体基板の表面に薬液又は純水を施すための半導
体製造装置であって、前記半導体基板が載置固定される
載置手段と、前記半導体基板の周縁を囲む基板包囲手段
と、一対の半円筒形状部材からなり、前記基板包囲手段
の上方に可動自在とされ、前記半導体基板の表面への設
置時には前記一対の半円筒形状部材が互いに対向状態と
され略円筒形状で前記半導体基板の表面との間に所定の
クリアランスを保って固定される基板保護手段と、前記
基板保護手段が設置された状態で、前記半導体基板の表
面に所定の薬液又は純水を吐出する吐出処理手段とを備
える。

【００１８】本発明の半導体製造装置の一態様において
は、前記吐出処理手段から吐出する前記薬液は、設置さ
れた前記基板保護手段の外側に位置する前記半導体基板
の表面に存するフォトレジストを洗浄除去するための有
機溶剤である。

【００１９】本発明の半導体製造装置の一態様において
は、前記吐出処理手段から吐出する前記純水は、設置さ
れた前記基板保護手段の外側に位置する前記半導体基板
の表面に存する現像液を洗浄除去するためのものであ
る。

【００２０】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上にフォトレジストを滴下、回転塗布処理を施した
後、前記半導体基板の表面側外周部又は裏面側より有機
溶剤を吐出することで局所的に前記フォトレジストを除
去し洗浄処理を行う半導体装置の製造方法であって、前
記フォトレジストの塗布処理の施されない待機状態、定
常状態又は前記フォトレジストの滴下塗布処理時には、
一対の半円筒形状の基板保護手段を前記半導体基板の上
方に待避、配置される第１の工程と、前記レジストが塗
布された前記半導体基板の表面側外周部で局所的に存す
る前記フォトレジストを前記有機溶剤により除去する第
２の工程と、前記半導体基板の裏面側から当該半導体基
板を前記有機溶剤により洗浄する第３の工程と、前記半
導体基板の滑面部の前記フォトレジストを前記有機溶剤
により洗浄除去する第４の工程と、前記半導体基板を回
転させて前記有機溶剤を振り切る第５の工程とを備え、
前記第２〜第５の各工程において、前記基板保護手段を
下降させ、前記半導体基板との間に一定のクリアランス
を設け、前記半導体基板の表面に同心円状となるように
当該基板保護手段を配した状態で前記各工程を行う。

【００２１】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に現像液を滴下、現像処理を施した後、前記半導
体基板の表面側及び裏面側に純水を吐出して洗浄処理を
行う半導体装置の製造方法であって、現像処理の施され
ていない待機状態、定常状態又は現像処理時には、一対
の半円筒形状の基板保護手段を前記半導体基板の上方に
待避、配置される第１の工程と、所定の現像工程が終了
した後、純水により吐出洗浄処理を行う第２の工程と、
前記半導体基板を回転させて前記純水を振り切る第３の
工程とを備え、前記第２〜第３の各工程において、前記
基板保護手段を下降させ、前記半導体基板との間に一定
のクリアランスを設け、前記半導体基板の表面に同心円
状となるように当該基板保護手段を配した状態で前記各
工程を行う。

【００２２】

【作用】本発明によれば、基板包囲手段（カップ）内壁
からの跳ね返り（ミスト）を基板保護手段（ガードリン
グ）による物理的保護壁にて保護し、ミスト発生を抑制
することが可能となる。また、このガードリングが設け
られた状態においては、排気口へ至る気流の流れはガー
ドリングが整流板の役割を担うことになり、カップと半
導体基板（ウエハ）間のクリアランスはガードリングに
より二分化、整流され、且つクリアランスが狭められて
カップとガードリング、ウエハとガードリング間の流速
（排気圧）は高められ、この効果によりカップ内壁から
のミスト発生量自体も抑制することが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の半導体製造装置及びそれ
を用いた半導体装置の製造方法の一実施形態として、レ
ジスト塗布装置に適用した場合の装置構成の断面概略図
を図１に示し、この装置構成を図２にはウエハ上面部か
ら見た配置構成を、図３には斜視配置構成として示し、
以下に説明する。

【００２４】図１、図２に示される構造上での従来の装
置構成との最大の相違点は、トップサイドリンスノズル
８からウエハ３中心部側に同心円状からなるガードリン
グ２１を設けたところにある。

【００２５】ガードリング２１は、ウエハ３の表面に接
触しない程度の数ｍｍのクリアランスを設け、当該ガー
ドリング２１の高さはカップ４の内壁からのミストを防
御可能の高さに設定する。

【００２６】また、上記構造からなるガードリング２１
の直径は、当然の如くウエハ直径よりも小さく採られる
ことになり、ガードリング２１を同心円状からなる１枚
岩形状（一体形成状態）で設けたのではウエハ３の挿入
が不可能となるため、図３の如き構造を採ることが好適
である。

【００２７】以下、図４、図５を用いて、この半導体製
造装置を用いた製造方法を各工程順に以下に説明する。

【００２８】先ず始めに、定常状態としてはガードリン
グ２１ａ、２１ｂはカップ４の上方に待避、位置された
状態が採られ、当該定常状態のもとでセンタリングの施
されたウエハ３がウエハチャック２上に載置、真空吸着
にて保持された後、レジスト塗布装置の場合であればレ
ジストノズルよりレジスト滴下し、現像装置の場合であ
れば現像液吐出ノズルより現像液を滴下して、所望する
レジスト塗布処理又は現像処理を施す。

【００２９】続いて、前記処理が施された後に、図５に
示される如く、ガードリング２１ａ，２１ｂが下降し、
ウエハ３との一定クリアンスを保ち同心円状形態を持つ
ガードリングとして配置される。この状態にてレジスト
塗布装置の場合であればトップサイドリンス及びバック
サイドリンスが施され、現像装置の場合であれば現像液
と純水との置換が行われ、続いて共に振り切り処理を施
す方法が採られる。

【００３０】当該方法を採ることにより、排気圧管理の
重要視されるレジスト塗布膜厚決定のなされる回転処理
工程中、ならびに現像処理中においては従来方法同様の
装置構成にて処理が施され、特性低下の発生が抑止され
る。

【００３１】一方、ガードリングが下降した状態での処
理工程中においては、カップ４の内壁からのミストをガ
ードリング自体が保護することになり、更には図６に示
される如く、ガードリング２１がカップ４とウエハ３と
の中間に整流板として位置することになり、気流の流れ
が整流され、且つガードリング２１によりカップ４内壁
とウエハ３とのクリアランスが二分割されて各々のクリ
アランスを通過する風速は高められる。更に、排気口５
及びドレイン口６への引き込みが高められ、ミスト発生
量自体も抑制することが可能となる。

【００３２】なお、以上の説明では基板保護手段を一対
の半円筒形状部材としたが、円筒を縦方向に３つ以上に
分割した形状の部材としてもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、レジスト塗布工程にお
ける有機溶剤を用いたバックサイドリンス、トップサイ
ドリンス処理時のカップ内壁からのミストや、現像処理
工程における現像液の振り切り、純水洗浄処理時のカッ
プ内壁からのミストによるウエハへの影響をガードリン
グにより保護することが可能となり、ウエハパターン面
上へのミスト付着によるパターン欠損の発生を抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態による塗布装置構成の概略断面構造
図である。

【図２】本実施形態による塗布装置構成の上面方向から
見た概略構造図である。

【図３】本実施形態による塗布装置の機構を説明する概
略斜視図である。

【図４】図３に引き続き、本実施形態による塗布装置の
機構を説明する概略斜視図である。

【図５】図４に引き続き、本実施形態による塗布装置の
機構を説明する概略斜視図である。

【図６】本実施形態による塗布装置の一効果を説明する
概略断面図である。

【図７】従来方法による塗布装置構成の概略断面構造図
である。

【図８】従来方法による塗布装置における気流を説明す
るための模式図である。

【図９】従来方法による問題点を説明する概略断面構造
図である。

【図１０】第２の従来方法による塗布装置構成の概略断
面構造図である。

【図１１】第３の従来方法による塗布装置構成の概略断
面構造図である。

【図１２】従来方法による問題点を説明するための模式
図である。

【符号の説明】

１ スピンモーター ２ ウエハチャック ３ ウエハ ４ カップ ５ 排気口 ６ ドレイン口 ７ 裏面リンスノズル ８ 表面リンスノズル ２１ ガードリング ２１ａ，２１ｂ 分割ガードリング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の表面に薬液又は純水を施す
   ための半導体製造装置であって、 前記半導体基板が載置固定される載置手段と、 前記半導体基板の周縁を囲む基板包囲手段と、 一対の半円筒形状部材からなり、前記基板包囲手段の上
   方に可動自在とされ、前記半導体基板の表面への設置時
   には前記一対の半円筒形状部材が互いに対向状態とされ
   略円筒形状で前記半導体基板の表面との間に所定のクリ
   アランスを保って固定される基板保護手段と、 前記基板保護手段が設置された状態で、前記半導体基板
   の表面に所定の薬液又は純水を吐出する吐出処理手段と
   を備えることを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記吐出処理手段から吐出する前記薬液
   は、設置された前記基板保護手段の外側に位置する前記
   半導体基板の表面に存するフォトレジストを洗浄除去す
   るための有機溶剤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】 前記吐出処理手段から吐出する前記純水
   は、設置された前記基板保護手段の外側に位置する前記
   半導体基板の表面に存する現像液を洗浄除去するための
   もの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。
4. 【請求項４】 半導体基板上にフォトレジストを滴下、
   回転塗布処理を施した後、前記半導体基板の表面側外周
   部又は裏面側より有機溶剤を吐出することで局所的に前
   記フォトレジストを除去し洗浄処理を行う半導体装置の
   製造方法であって、 前記フォトレジストの塗布処理の施されない待機状態、
   定常状態又は前記フォトレジストの滴下塗布処理時に
   は、一対の半円筒形状の基板保護手段を前記半導体基板
   の上方に待避、配置される第１の工程と、 前記レジストが塗布された前記半導体基板の表面側外周
   部で局所的に存する前記フォトレジストを前記有機溶剤
   により除去する第２の工程と、 前記半導体基板の裏面側から当該半導体基板を前記有機
   溶剤により洗浄する第３の工程と、 前記半導体基板の滑面部の前記フォトレジストを前記有
   機溶剤により洗浄除去する第４の工程と、 前記半導体基板を回転させて前記有機溶剤を振り切る第
   ５の工程とを備え、 前記第２〜第５の各工程において、前記基板保護手段を
   下降させ、前記半導体基板との間に一定のクリアランス
   を設け、前記半導体基板の表面に同心円状となるように
   当該基板保護手段を配した状態で前記各工程を行うこと
   を特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 半導体基板上に現像液を滴下、現像処理
   を施した後、前記半導体基板の表面側及び裏面側に純水
   を吐出して洗浄処理を行う半導体装置の製造方法であっ
   て、 現像処理の施されていない待機状態、定常状態又は現像
   処理時には、一対の半円筒形状の基板保護手段を前記半
   導体基板の上方に待避、配置される第１の工程と、 所定の現像工程が終了した後、純水により吐出洗浄処理
   を行う第２の工程と、 前記半導体基板を回転させて前記純水を振り切る第３の
   工程とを備え、 前記第２〜第３の各工程において、前記基板保護手段を
   下降させ、前記半導体基板との間に一定のクリアランス
   を設け、前記半導体基板の表面に同心円状となるように
   当該基板保護手段を配した状態で前記各工程を行うこと
   を特徴とする半導体装置の製造方法。