JP2717108B2 - レジスト処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はレジスト処理方法に係り、特に半導体製造
工程において半導体ウェハ等被処理体を各工程間での搬
送に好適なレジスト処理方法に関する。

［従来の技術］ 半導体製造工程においては、無人化、無塵化の要請か
ら半導体ウェハの自動搬送が一般的であり、特に、いく
つかの工程を連結したシステムでは半導体ウェハを各工
程間で搬送する自動搬送装置は不可欠である。例えば第
４図に示すような表面処理工程AD、レジスト塗布工程C
T、ベーク工程HP及び冷却工程CLを連結したフォトレジ
スト膜形成装置では、ローダ部・アンローダ部１に連結
して複数の処理工程、例えば塗布ステーション２と、表
面処理ステーション３、冷却ステーション４および加熱
ステーション５とを対向配置し、これら対向された工程
間にこのような搬送装置６を設けている。

このフォトレジスト膜形成装置の搬送装置６は、図示
しない駆動機構によって横方向に移動するキャリッジ61
と、キャリッジ61に取り付けられた２つのバキュームピ
ンセット62から成り、これらピンセットは各々独立にそ
の長手方向、垂直方向及び回転方向に移動可能に構成さ
れている。

そして、例えばローダ部・アンローダ部１のロードポ
ジション11にあるウェハを１のピンセットで吸着保持
し、表面処理ステーション３に搬送する。最初のウェハ
が予備加熱されている間に２番目のウェハ（ローダ部・
アンローダ部１において、順次、ロードポジション11に
セットされる）を１のピンセットで吸着保持し、表面処
理ステーション３において表面処理済の最初のウェハを
２のピンセットで吸着保持し、冷却ステーション４に移
送した後、２番目のウェハを表面処理ステーション３に
搬送、載置する。次いで冷却の終了した１枚目のウェハ
を２のピンセットで吸着保持し次の工程のためのステー
ション、例えば塗布ステーション２に搬送する。塗布が
完了したのちのウェハを次の工程のために加熱ステーシ
ョン５へと搬送する。以下、同様に順次各ステーション
間において２つのピンセットによるウェハの受渡しを行
うことにより、各ステーションにおけるウェハの処理が
進行する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような半導体ウェハ処理工程において
は、レジスト塗布、加熱露光等のいずれをとってもウェ
ハの均一な処理が重要な課題であり、例えば加熱装置で
は均一な熱処理を達成すべく、熱容量が大きく、熱分布
の均一性の優れた加熱装置を使用するなどの工夫がなさ
れている。

しかしながら、処理温度のおのおの異なるステーショ
ン間でウェハを搬送するに際し、従来の搬送装置におい
ては、このような均等に加熱された被搬送体を常温のピ
ンセットで保持するため、例えば表面処理後のウェハを
冷却ステーションで順次冷却する場合、表面処理ステー
ションの温度が通常ピンセットの常温より高いため、塗
布ステーションへの搬送時にウェハが保持された部分で
急激に温度が下がり被搬送体の均等な温度分布を維持す
ることができない。さらに冷却ステーションからウェハ
を加熱ステーションへ搬送する場合には、これと逆の温
度関係によって同様に被搬送体の均等な温度分布を維持
することができない。このような温度分布の乱れは塗布
工程で塗布されたレジスト膜の膜厚の均一度に著しい影
響を与える。又、搬送時、受渡しのために待機している
間に被搬送体を次工程に必要な温度条件まで加熱あるい
は冷却して整えるのに時間がかかる等の問題があった。

［発明の目的］ 本発明はこのような従来の問題点を解決し、搬送時、
被処理体の温度低下を防止でき、被処理体を予熱し、あ
るいは冷却するレジスト処理方法を提供すると共に、こ
のレジスト処理方法が適用されるシステム全体としての
製品歩留りの向上及びシステムの有効活用を図ることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成する本発明のレジスト処理方法
は、被処理体を収納する収納体と、被処理体を所定の温
度に加熱する加熱処理部と、被処理体を所定の温度に冷
却する冷却処理部と、被処理体の表面処理をする表面処
理部と、被処理体に塗布液を塗布する塗布処理部と、収
納体、加熱処理部、冷却処理部、表面処理部及び塗布処
理部へ被処理体を保持して搬送する保持部とを備えたレ
ジスト処理装置により被処理体のレジスト処理をする
際、温度調整機構を備えた複数の保持部により、被処理
体を加熱処理部へ搬送するときは加熱し、被処理体を冷
却処理部へ搬送するときは冷却して順次処理を行うもの
である。

［作用］ 温度調節機構によって予め所定の温度に設定された保
持部で被処理体を保持するので、被処理体の状態に応じ
て、これを加熱あるいは冷却し、被処理体の温度を調整
することができる。

［実施例］ 以下、本発明のレジスト処理方法をフォトレジスト膜
形成装置に適用した一実施例について説明する。

フォトレジスト膜形成装置100は被処理体である半導
体ウェハＷ（以下、ウェハという）をロード・アンロー
ドするためのローダ部102と、対向配置された２列の処
理ステーションとから成り、例えば一方の処理ステーシ
ョンは表面処理部である表面処理ステーション103、冷
却処理部である冷却ステーション104、加熱処理部であ
る第１の加熱ステーション105及び第２の加熱ステーシ
ョン106を備え、もう一方の処理ステーションは塗布処
理部である第１の塗布ステーション107と第２の塗布ス
テーション108とを備える。それら２列の処理ステーシ
ョン間に搬送装置101が備えられる（第１図）。

ローダ部102には複数の未処理ウェハWBあるいは処理
ウェハWFを収納する収納体であるカセット122、123が載
置され且つカセット122から未処理ウェハWBを一枚ずつ
取り出しあるいは処理済ウェハWFをカセット123に収納
するためのロボットアーム121が設けられている。

表面処理ステーション103、第１の加熱ステーション1
05及び第２の加熱ステーション106は例えばウェハＷを
３点保持するピンと熱板とから成り、熱板はウェハの搬
出入時下降し、ウェハの受渡しができるように構成され
る。同様に冷却ステーション104は例えばウェハＷを３
点保持するピンと冷却板とから成り、冷却板はウェハの
搬出入時下降し、ウェハの受渡しができるように構成さ
れる。なお、熱板と冷却板とはおのおの内部にヒータ又
は冷却手段を備えウェハを所定温度に加熱あるいは冷却
する。

塗布ステーション107、108はフォトレジストをウェハ
表面に塗布する装置で、例えば回転するチャック上にウ
ェハを保持し、ウェハ上に滴下されたフォトレジストを
ウェハの回転によって塗布するスピンコータから成る。

搬送装置101はこれら各ステーションの間に設けら
れ、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によってＹ方向に移動
するキャリジ111と、キャリジ111に重畳されて取付けら
れた２つの保持部であるアーム112、113とを備える。ア
ーム112、113はキャリッジ111内に設けられた駆動機構
により夫々独立にその長手方向（Ｙ方向）、前後方向
（Ｘ方向）、垂直方向（Ｚ方向）及び回転方向（θ方
向）に移動することができる。このようなキャリッジ11
1及びアーム112、113の駆動は図示しない制御システム
によって制御される。これらアーム112、113は第２図に
示すようにウェハを吸着するための２つの吸着孔113aを
有し、これら吸着孔はアーム中空部を介して図示しない
真空系に連結されている（アーム112も同様である）。

更に、アーム112、113はその表面に絶縁層201、薄膜
発熱体200及び絶縁層201が積層され、薄膜発熱体に通電
することにより発熱するように構成される（第３図）。
また、これらアーム112、113の内部にはそれぞれ冷却コ
イル203が埋設されている。上記の薄膜発熱体200および
冷却コイル203は温度調節機構をなすもので、薄膜発熱
体200への通電による加熱と冷却コイル203への通水と
を、温度調節器204によって加減して目的の温度調節を
行う。

このような薄膜発熱体としては、ニッケル、白金、ク
ロム、タンタル、タングステン、スズ、鉄、鉛、アルメ
ル、ベリリウム、アンチモン、インジウム、クロメル、
コバルト、ストロンチウム、ロジウム、パラジウム、マ
グネシウム、モリブデン、リチウム、ルビシウム等の金
属単体およびカーボンブラック、グラファイト等の炭素
系単体の他、ニクロム、ステンレスSUS、青銅、黄銅等
の合金、ポリマーグラフトカーボン等のポリマー系複合
材料、ケイ化モリブデン等の複合セラミック材料を含
め、導電性を有し通電により抵抗発熱体となりうるもの
ならば何れも好適に使用でき、発熱温度に応じて適切な
材質を選択すればよい。これらはアームの表面に蒸着、
溶射、爆射等の方法により膜厚0.1〜1000μｍ、好まし
くは１〜100μｍに成膜される。この薄膜発熱体は熱容
量が小さいので、印加電圧を変化させることにより応答
性よく、温度を変化させることができる。

このような薄膜発熱体200は少なくともウェハが吸着
保持される部分に設けられていればよいが、好適にはウ
ェハが保持される部分の表面と裏面とに発熱体を設ける
と共に、表面の薄膜発熱体と裏面の発熱体とをアームの
先端のみで連続し、アームの基部の表面に一対の電極20
2を設け、この電極に所定電源の電圧を印加する。これ
によりアーム表面の薄膜発熱体をほぼ均等に電流が流れ
ることになるので、アーム表面が均一な温度で発熱する
ことになる。

尚、薄膜発熱体上下に設けられる絶縁層201は電気絶
縁性に優れ、熱伝導性が良好なつまり遠赤外線を放射し
易い材質のものならば何れも使用可能であって、アルミ
ナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ダイヤモン
ド等に代表されるセラミックスの他、石英、ルチル等の
金属酸化物、耐熱性のよいテフロン等のプラスチックス
も使用可能である。これらは溶射、爆射等により膜厚例
えば10〜1000μｍに成形される。

以上のような構成において、例えば「予備加熱−冷却
−レジスト塗布−加熱−加熱」という処理工程を遂行す
る場合、まずローダ部102ではロボットアーム121によっ
てカセット122内の未処理ウェハWBが取り出され、チャ
ックに保持される。次いで搬送装置101の１のアーム113
が所定のＸ、Ｙ、Ｚ方向の運動を行ない、チャックに保
持されていた一番目の未処理ウェハを保持する。この
時、１のアーム113はその発熱体に通電することにより
表面処理ステーション103と同じ温度に設定されている
ので、未処理ウェハはアーム113により保持されたと同
時に予備加熱が開始する。このウェハを保持したアーム
113を回転し、更にＸ、Ｙ、Ｚ方向に所定移動すること
により、表面処理ステーション103のピン上にウェハを
載置する。表面処理ステーション103では熱板が上昇し
所定の表面処理を行う。

この間にローダ部102では２番目の未処理ウェハWBが
ロボットアーム121によりチャック上に搬送されている
ので、前述のように搬送装置のアーム113でこれを保持
し、１番目のウェハの表面処理の終了まで待機する。こ
の間も次のウェハはアーム113によって予備加熱されて
いる。表面処理後、ウェハを常温のアーム112で取り出
し冷却ステーション104に載置すると共に、待機してい
た未処理ウェハをアーム113により表面処理ステーショ
ン103に搬入する。

次に冷却ステーション104から塗布ステーション107、
108への搬送は常温で行なう方が好ましいので、アーム
の発熱体が常温になるように温度調節しつつ搬送する。

即ち、１のアーム112で冷却ステーション104上のウェ
ハを保持すると共に、２のアーム113で表面処理ステー
ション103上のウェハを冷却ステーション104上に載置す
る。１のアーム112に保持されたウェハを例えば塗布ス
テーション107に搬送し、塗布ステーション107のチャッ
クに載置する。

レジスト塗布後のウェハを加熱ステーション105に搬
送する時及び第１の加熱ステーション105から第２の加
熱ステーション106に搬送する時はいずれも再びアーム
の発熱体に通電し、加熱しながら搬送する。これにより
塗布ステーション107から加熱ステーション105の間では
ウェハの予備加熱が行われ、又、第１の加熱ステーショ
ン105から第２の加熱ステーション106ではウェハの加熱
状態が維持された状態で搬送されるのでウェハは搬送中
に急激に冷めることがなく、特に常温のピンセットで保
持された場合の急激な温度変化を防止することができ
る。

尚、以上の実施例では搬送装置の２つのアームのみに
発熱体を設けた例を説明したが、ローダ部の搬送機構で
あるロボットアームの保持部にもこのような発熱体を設
け、カセットから取り出したウェハを直ちに予備加熱す
る構成とすることができるのはいうまでもない。

又、本実施例については被搬送体の保持部として真空
吸着式のアームを用い、又、発熱体として薄膜発熱体を
用いた例を説明したが、保持部及び発熱体は本実施例に
限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される
範囲で自由に変更できる。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように本発明のレジスト処
理方法によれば、被処理体の保持部に温度調節機構を設
けたので、被処理体の温度を変動させずに搬送すること
ができ、又、必要に応じ被処理体を予備加熱あるいは冷
却することができる。

従って、本発明のレジスト処理方法は加熱処理を伴う
処理、特に半導体構造において有用である。

更に、発熱体として薄膜発熱体を用いた場合には通電
の有無あるいは通電量によって保持部を冷却しつつ、保
持部の温度を応答性良く変えることができるのでレジス
ト処理装置に多種工程を連結した統合処理システムのレ
ジスト処理に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレジスト処理方法が適用される半導体
処理装置の一実施例を示す構成図、第２図及び第３図は
それぞれ本発明が適用される保持部の一実施例を示す平
面図及び断面図、第４図は従来のレジスト処理装置を示
す図である。 100……フォトレジスト膜形成装置 101……搬送装置 103……表面処理ステーション（表面処理部） 104……冷却ステーション（冷却処理部） 105……第一の加熱ステーション（加熱処理部） 106……第二の加熱ステーション（加熱処理部） 107……第一の塗布ステーション（塗布処理部） 108……第二の塗布ステーション（塗布処理部） 112、113……アーム（保持部） 200……温度調節機構（発熱体） 203……温度調節機構（冷却コイル） 204……温度調節機構（温度調節器） Ｗ……ウェハ（被搬送体）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−78546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−316428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−129846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−12176（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−68378（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理体を収納する収納体と、前記被処理
   体を所定の温度に加熱する加熱処理部と、前記被処理体
   を所定の温度に冷却する冷却処理部と、前記被処理体の
   表面処理をする表面処理部と、前記被処理体に塗布液を
   塗布する塗布処理部と、前記収納体、前記加熱処理部、
   前記冷却処理部、前記表面処理部及び前記塗布処理部へ
   前記被処理体を保持して搬送する保持部とを備えたレジ
   スト処理装置により前記被処理体のレジスト処理をする
   際、温度調整機構を備えた複数の前記保持部により、前
   記被処理体を前記加熱処理部へ搬送するときは加熱し、
   前記被処理体を前記冷却処理部へ搬送するときは冷却し
   て順次処理を行うことを特徴とするレジスト処理方法。