(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
該ステージに固定され、半導体ウェハの表面にレジストを塗布する第１レジスト塗布部と、
該第１レジスト塗布部に隣接して前記ステージに固定され、前記半導体ウェハを加熱処理する第１ベーキング部と、
前記ステージに固定された露光ユニット移動機構と、
該露光ユニット移動機構に駆動され、前記第１ベーキング部の上に移動し、前記半導体ウェハ上の前記レジストを露光し、硬化させる露光ユニット
とを備えることを特徴とする半導体ウェハ処理装置。
【請求項２】
前記第１ベーキング部に並列して、前記ステージに固定され、前記半導体ウェハを加熱処理する第２ベーキング部を更に備え、前記露光ユニットは、前記第１ベーキング部の上と前記第２ベーキング部の上との間を往復可能であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハ処理装置。
【請求項３】
前記第１レジスト塗布部に並列して、前記ステージに固定され、前記半導体ウェハの表面にレジストを塗布する第２レジスト塗布部を更に備え、前記第１レジスト塗布部と前記第１ベーキング部とで第１処理ラインを、前記第２レジスト塗布部と前記第２ベーキング部とで第２処理ラインを構成することを特徴とする請求項２記載の半導体ウェハ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、半導体ウェハの裏面をエッチングする場合の従来の工程を示す。先ず図４（ａ）に示すように半導体ウェハ１１を用意し、これを塗布・ベーキング装置のローディング用ウェハカセットに収納する。次に、塗布・ベーキング装置を用いて、図４（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１１の表面にレジスト３をスピン塗布する。その後、図４（ｃ）に示すように、半導体ウェハ１１の表面のレジスト３を所定の温度でベーキングする。ベーキングを終了した半導体ウェハ１１は、塗布・ベーキング装置のアンローディング用ウェハカセットに収納される。更に、図４（ｄ）に示すように、アンローディング用ウェハカセットを搬送用ウェハカセットに移し変えるか、アンローディング用ウェハカセットを搬送用ウェハカセットとして塗布・ベーキング装置から取り外す。そして、搬送用ウェハカセットを、露光装置のローディング用ウェハカセットに収納するか、搬送用ウェハカセットから、露光装置のローディング用ウェハカセットにベーキングを終了した半導体ウェハ１１を移し変える。その後、図４（ｅ）に示すように、露光装置（ＵＶキュア装置）を用いて、半導体ウェハ１１の表面のレジスト３に紫外線を照射し、レジストを硬化（ＵＶキュア）させる。この結果、レジスト３が紫外線硬化レジスト３ｅに変わり、紫外線硬化レジスト３ｅは半導体ウェハ１１の表面に密着すると同時にエッチング耐性が向上する。紫外線硬化（ＵＶキュア）を終了した半導体ウェハ１１は、露光装置（ＵＶキュア装置）のアンローディング用ウェハカセットに収納される。そして、アンローディング用ウェハカセットを搬送用ウェハカセットに移し変えるか、アンローディング用ウェハカセットを搬送用ウェハカセットとして露光装置から取り外す。そして、搬送用ウェハカセットをドラフトチャンバーに搬送し、図４（ｆ）に示すように、半導体ウェハ１１の裏面をエッチング処理する。
【０００３】
上述したように、従来、露光装置（ＵＶキュア装置）と塗布・ベーキング装置はそれぞれ独立した別個の装置として、空間的に異なる位置（部屋）に配置され、それぞれ別個の工程として、一定の時間を隔てて使用されていた。特に、塗布・ベーキング装置と露光装置とが空間的に分離しているため、塗布・ベーキング装置のアンローディング用ウェハカセットから露光装置のローディング用ウェハカセットへの半導体ウェハの移動・移し換えの作業が発生していた。
【０００４】
例えば、塗布・ベーキング装置にてレジスト塗布され、ベーキングされた半導体ウェハを、露光装置へ移動し、露光処理をする場合、レジスト塗布／ベーキング処理に１時間／ロット、露光処理に１時間の合計２時間／ロットの処理時間を要していた。処理数を２０ロット／日とすると実に４０時間もの時間が必要となっていた。
【０００５】
一方、特開平５−３０４０８４号公報には、露光装置にベーキング部を設けた構造が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−３０４０８４号において提案された装置では、露光装置とベーキング装置とが固定されており、分解掃除等のメンテナンス性が悪いという問題点があった。
【０００７】
上記問題点を鑑み、本発明は、レジスト塗布／ベーキング／露光（ＵＶキュア）の一連の処理を短時間で実施出来る半導体ウェハ処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、保守・点検（メンテナンス）が容易な半導体ウェハ処理装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の特徴はステージ（台座）と、このステージに固定され、半導体ウェハの表面にレジストを塗布する第１レジスト塗布部と、この第１レジスト塗布部に隣接してステージに固定され、半導体ウェハを加熱処理する第１ベーキング部と、ステージに固定された露光ユニット移動機構と、この露光ユニット移動機構に駆動される露光ユニットとを備える半導体ウェハ処理装置であることを要旨とする。ここで、露光ユニットは、露光ユニット移動機構により、第１ベーキング部の上に移動し、半導体ウェハ上のレジストを露光し、硬化させる。「露光ユニット移動機構」は、例えば、ステージに固定された柱とレール等の機械的構造体により構成し、このレールにガイドされて、露光ユニットをスライド移動させるような構造及び機構で良い。
【００１０】
本発明の特徴に係る半導体ウェハ処理装置によれば、従来のように、レジスト塗布／ベーキング後にアンローディングし、搬送用ウェハカセットにウェハを移し換え、この搬送用ウェハカセットを移動し、次に、露光用のローディング用ウェハカセットへウェハを移し換えるハンドリング作業が不要となる。このため、処理工程の時間短縮が可能となる。例えば、本発明の特徴に係る半導体ウェハ処理装置を用いて、レジスト塗布／ベーキング／露光（ＵＶキュア）の一連の処理を連続的に行うことにより、搬送用ウェハカセット介してウェハを移動していた場合の半分の時間で済むことになる。又、本発明の特徴に係る半導体ウェハ処理装置においては、露光ユニットをスライド移動させることが可能なため、ベーキング部（第１ベーキング部）の保守・点検、又は洗浄などに際し、露光ユニットを、簡単に移動させ、分解や洗浄を容易にすることが出来、メンテナンス性が良い。
【００１１】
本発明の特徴に係る半導体ウェハ処理装置において、第１ベーキング部に並列してステージに固定され、半導体ウェハを加熱処理する第２ベーキング部を更に備えることが好ましい。この場合、露光ユニットは、第１ベーキング部の上と第２ベーキング部の上の両者の間を、露光ユニット移動機構に従って、往復することになる。この様に、第１ベーキング部と第２ベーキング部で並列処理が可能にしておけば、コンピュータにおけるパイプライン処理と同様に、ベーキング／露光（ＵＶキュア）の一連の処理を効率良く実施出来、露光ユニットの稼働率が高くなると同時に生産性が向上する。このことは、言い換えれば、露光ユニットは１台あれば良いということであり、設備コストの削減になる。
【００１２】
特に、第１レジスト塗布部に並列してステージに固定され、半導体ウェハの表面にレジストを塗布する第２レジスト塗布部を更に備え、第１レジスト塗布部と第１ベーキング部とで第１処理ラインを、第２レジスト塗布部と第２ベーキング部とで第２処理ラインを構成すれば、１台の露光ユニットを用いて、レジスト塗布／ベーキング／露光（ＵＶキュア）の一連の処理を並列処理出来るので、時間効率及び生産コスト効率が高くなる。
【００１３】
又、その後の工程により選択される用途の違うポジ型レジスト／ネガ型レジスト等の様々な種類のレジストに分類して、それぞれの処理ラインを用いれば、洗浄等に用いる溶媒等も、それぞれ一定のものを使用すれば良いので、メンテナンスが容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００１５】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置は、図２に示すように、ステージ（台座）２１と、このステージ２１に固定され、半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・の表面にレジスト３を塗布するレジスト塗布部（第１レジスト塗布部）１と、このレジスト塗布部１に隣接してステージ２１に固定され、半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・を加熱処理するベーキング部（第１ベーキング部）８と、ステージ２１に固定された露光ユニット移動機構（図示省略）と、この露光ユニット移動機構に駆動され、ベーキング部８上に移動し、半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・上のレジスト３を露光し、硬化させる露光ユニット５とを備える。
【００１６】
レジスト塗布部１は、半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・を搭載し回転するスピンヘッド（回転板）４と、半導体ウェハ１１ｇにレジスト３を滴下するノズル２を備えている。図示を省略しているが、スピンヘッド４には、半導体ウェハ１１ｇをスピンヘッド４に固定するための複数の吸引孔（真空チャック穴）が開口され、これらの吸引孔は、真空排気管を通じて、ダイヤフラムポンプ等の真空ポンプに繋がっている。スピンヘッド４を回転させる駆動・制御機構が備えられていることは勿論である。
【００１７】
露光ユニット５は、水銀灯６と、この水銀灯６から放射される紫外線を反射する反射ミラー７ａ，７ｂ、紫外線を集光するレンズ１５を備えている。
【００１８】
ベーキング部８は、半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・を所望の温度に昇温するホットプレート等の加熱手段を備えている。ホットプレート式以外に、ベルト加熱式、熱風循環式、赤外線・遠赤外線式、又は高周波加熱式等の加熱手段が採用可能である。ベーキング部８は、その上面に水銀灯６が放射する紫外線を透過する透明ガラスプレート（窓材）９を備えている。
【００１９】
第１の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置のステージ２１には、更に、必要な枚数の半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・を収納するローディング用ウェハカセット１０ａと、レジスト塗布／ベーキング／露光（ＵＶキュア）の一連の処理を終了した半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・を収納するアンローディング用ウェハカセット１０ｂを備えている。
【００２０】
次に、図１及び図２を参照して、第１の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置を用いたレジスト塗布／ベーキング／露光（ＵＶキュア）の一連の処理を説明する。
（イ）先ず、図１（ａ）に示すように、複数の半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・を用意する。図１では、複数の半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・を集合的に半導体ウェハ１１として表示する。半導体ウェハカセット１０に収納された半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・は、図２に示すローディング用ウェハカセット１０ａにセットされる。
【００２１】
（ロ）ローディング用ウェハカセット１０ａから、１枚ずつ半導体ウェハ１１ｇを搬出し、レジスト塗布部１内のスピンヘッド４に半導体ウェハ１１ｇを載置し固定する。半導体ウェハ１１ｇはスピンヘッド４に真空チャック等で固定される。更に半導体ウェハ１１ｇには、ノズル２よりレジスト３が滴下され、所定のシーケンスに従ったスピンヘッド回転数、及び回転時間で処理される。この結果、図１（ｂ）に示すように、所望の厚さのレジスト３が、半導体ウェハ１１の表面にコートされる。
【００２２】
（ハ）レジスト３がコートされた半導体ウェハ１１ｅ，１１ｆ，・・・・・は、所望の温度に加熱されているベーキング部８に搬送される（図２参照）。ベーキング部８内に搬送された半導体ウェハ１１ｅは、一定のベーキング時間、所定のベーキング温度で、ベーキングされる。ベーキング温度は、プログラム制御により、所定の時間履歴を有して階段状や傾斜状に温度変化させても良い。その一定のベーキング時間の内の少なくとも一部の時間、露光ユニット５は、紫外線を半導体ウェハの表面のレジスト３に照射する。この結果、レジスト３は、紫外線硬化により密着性及び耐熱性が高められ、図１（ｃ）に示すような紫外線硬化レジスト３ｅになる。
【００２３】
（ニ）紫外線硬化（ＵＶキュア）処理された半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，・・・・・は、図２に示すアンローディング用ウェハカセット１０ｂ内に収納される。そして、アンローディング用ウェハカセット１０ｂを搬送用ウェハカセットに移し変えるか、アンローディング用ウェハカセット１０ｂを搬送用ウェハカセットとして図２に示す半導体ウェハ処理装置から取り外す。そして、搬送用ウェハカセットをドラフトチャンバーに搬送し、図１（ｄ）に示すように、半導体ウェハ１１の裏面をエッチング処理する。
【００２４】
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置によれば、一連の紫外線硬化処理が人の手による半導体ウェハカセットの移動なしに行うことが出来るので、短時間で処理可能である。例えば、冒頭で述べたように、塗布・ベーキング装置と露光装置とで分担処理するシステム構成の場合、レジスト塗布／ベーキング処理に１時間／ロット、露光処理に１時間／ロットであり、合計２時間／ロットの処理時間を要していた。これに対し、従来の塗布・ベーキング装置及び露光装置と、それぞれ同等な処理能力を有するレジスト塗布部１、ベーキング部８及び露光ユニット５とにより、第１の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置を構築した場合で比較すれば、レジスト塗布／ベーキング／露光（ＵＶキュア）の一連の処理時間の全体は、１時間／ロットが可能になる。このため、第１の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置を用いることにより、従来の塗布・ベーキング装置と露光装置に分担処理するシステム構成の場合の半分の時間で、同一処理が実現出来ることになる。
【００２５】
上記の比較例でも明らかなように、第１の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置は、既製の塗布・ベーキング装置及び露光装置に、それぞれ用いられている主要構成部品を取り外して、これを組み合わせて構築することも可能であり、安価な装置製造コストで、半導体ウェハ処理装置を実現出来るメリットがある。
【００２６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置は、図３に示すように、ステージ（台座）２２と、このステージ２２に固定され、半導体ウェハの表面にレジスト３を塗布する第１及び第２レジスト塗布部（図示省略）と、この第１レジスト塗布部（図示省略）に隣接してステージ２２に固定され、半導体ウェハを加熱処理する第１ベーキング部８ａ及び第２ベーキング部８ｂと、ステージ２２に固定された露光ユニット移動機構（１２ａ，１２ｂ）と、この露光ユニット移動機構（１２ａ，１２ｂ）に駆動され、第１ベーキング部８ａの上と第２ベーキング部８ｂの上との間を往復移動し、第１ベーキング部８ａ及び第２ベーキング部８ｂに載置された半導体ウェハ上のレジスト３を露光し、硬化する露光ユニット５とを備える。第２ベーキング部８ｂは、図３に示すように第１ベーキング部８ａに並列して配置固定されている。第１レジスト塗布部（図示省略）と第１ベーキング部８ａとで第１処理ラインを、第２レジスト塗布部（図示省略）と第２ベーキング部８ｂとで第２処理ラインが構成されている。第１ベーキング部８ａの上面に、露光ユニット５から照射される紫外線を透過する第１透明ガラスプレート（図示省略）を備え、第２ベーキング部８ｂの上面には、露光ユニット５から照射される紫外線を透過する第２透明ガラスプレート（図示省略）が備えられている。
【００２７】
第２の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置の露光ユニット移動機構は、図３に示すように、ステージ２２に固定された柱とレール１２ａ，１２ｂにより構成し、このレール１２ａ，１２ｂにガイドされて、露光ユニット５が、第１ベーキング部８ａの上と第２ベーキング部８ｂの上との間をスライド移動する。
【００２８】
この様に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体ウェハ処理装置は、第１の実施形態に係る半導体ウェハ処理装置とほぼ同様な構造であるが、第１レジスト塗布部（図示省略）と第１ベーキング部８ａとからなる第１処理ライン、第２レジスト塗布部（図示省略）と第２ベーキング部８ｂとからなる第２処理ラインを有し、２つの処理ラインの間を単一の露光ユニット５が移動可能に構成されている点が、第１の実施形態に係る半導体ウェハ処理装置とは異なる。第１及び第２処理ラインのいずれかを選択しながら、露光ユニット５は効率良く、紫外線硬化処理を行うことが出来る。
【００２９】
例えば、第１処理ラインがレジスト塗布処理をしているときに、第２処理ラインが露光処理をし、第１処理ラインが露光処理をしているときに、第２処理ラインがレジスト塗布処理をすれば、稼働効率と生産性（時間利用効率）が高まる。又、ベーキング時間の内の特定の一部の時間のみ紫外線をレジストに照射するモードであれば、第１処理ラインがレジスト塗布処理及びベーキング処理をしているときに、第２処理ラインが露光処理をし、第１処理ラインが露光処理をしているときに、第２処理ラインがレジスト塗布処理及びベーキング処理をするような並列的な処理が可能となり、稼働効率と生産性が高まる。
【００３０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３１】
例えば、既に述べた第２の実施の形態の説明においては、第１ベーキング部８ａ及び第２ベーキング部８ｂからなる２系統の処理ラインを示したが、より一般には、更に、第３ベーキング部、第４ベーキング部、・・・・・を備えても良い。レジスト３を塗布する複数（３以上）のレジスト塗布部とこれに対応する複数（３以上）のベーキング部８ａ，８ｂ，・・・・・から、並列配置された複数の処理ラインをステージ２２上に固定配置しても良いことは勿論である。複数の処理ラインの上には１台の露光ユニット５が、各ベーキング部８ａ，８ｂ，・・・・・を選択するように、移動可能とすれば良い。この場合も、露光ユニット５は、紫外線照射ユニット移動用レール１２ａ，１２ｂにガイドされて移動する。つまり、複数個並べられた、特定の何番目かのベーキング部８ａ，８ｂ，・・・・・に１つの露光ユニット５だけを移動させ、紫外線硬化処理を行うようにしても良い。
【００３２】
更に、半導体ウェハの裏面エッチング用の表面保護のレジストのＵＶキュアだけでなく、露光ユニット５で、半導体ウェハ上のレジスト３をフォトマスク（レチクル）を介して選択的に露光し、所望の図形を描画するようにしても良い。このためには、露光ユニット５に、更に所望の図形のパターンを形成したフォトマスク（レチクル）を保持するマスクホルダ、及び、位置合わせユニット等を備えるようにすれば良い。位置合わせユニットは、位置合わせに必要な光を照射する光源、半導体ウェハ１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ，・・・・・からの反射光を検出する光学検出システムを有する。
【００３３】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、レジスト塗布／ベーキング／露光（ＵＶキュア）の一連の処理を短時間で実施出来る半導体ウェハ処理装置を提供することが出来る。
【００３５】
又、本発明によれば、保守・点検（メンテナンス）が容易な半導体ウェハ処理装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るウェハ処理の流れを説明する模式的な工程図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体ウェハ処理装置の概略構造を示す模式断面である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体ウェハ処理装置の上面図で、図３（ｂ）は対応する側面図である。
【図４】従来のウェハ処理の流れを説明する模式的な工程図である。
【符号の説明】
１  レジスト塗布部
２  ノズル
３  レジスト
４  スピンヘッド
５  露光ユニット
６  水銀灯
７ａ，７ｂ  反射ミラー
８  ベーキング部
８ａ  第１ベーキング部
８ｂ  第２ベーキング部
９  透明ガラスプレート
１０ａ  ローディング用ウェハカセット
１０ｂ  アンローディング用ウェハカセット
１１，１１ａ，１１ｂ，・・・・・，１１ｋ  半導体ウェハ
１２ａ，１２ｂ  レール
１５  レンズ
２１，２２  ステージ（台座）
【図１】
0004003457.tif 000002
【図２】
0004003457.tif 000003
【図３】
0004003457.tif 000004
【図４】
0004003457.tif 000005