JP2000058434A - レジスト現像装置における現像液吐出ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルから現像液を吐出する際、空気を巻き
込む気泡問題を無くし、均質の現像ができるようにす
る。 【解決手段】 現像液供給源に連なる中空管の先端に、
該中空管から吐出された現像液を、均等に分配する空間
部を介在して、その内径が、０．１ｍｍから０．５ｍｍ
である中空繊維製チューブを、１千本から３万２千本束
にして取り付ける。そして、現像液を、その供給源か
ら、中空管、空間部、及び各チューブを介して吐出さ
せ、多数本のチューブから吐出されたにもかかわらず、
その現像液の吐出状態が、一本の中空ノズルから吐出さ
れると同様に束ねられて、ウエハの中心部から周辺部へ
同心円状に広がるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置の
デベロッパー工程のレジスト現像装置における現像液吐
出ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レジスト現像装置では、スピナ
機構で、半導体ウエハを回転させながら、ノズルより現
像液をウエハ上に供給し、現像液の表面張力で液盛りす
る現像装置が用いられている。従来の現像装置に用いら
れているノズルは、一本の中空ノズルで行なわれてい
た。ところが、近年ウエハの口径が、６インチから８〜
１２インチと大口径化が望まれるようになってきたの
で、吐出流速は、そのままで吐出量の増加が必要となっ
た。そこで、ノズルの口径を大きくして、現像液の吐出
流量を大きく増加させると、ノズルの吐出を停止したと
き、現像液が吐出口から垂れる、所謂液だれの問題が発
生し、ノズルの口径を大きくするのに限界があった。こ
のため、現像液の吐出量を増加するために、ノズルを複
数個使用したり、ノズル吐出口をスリット状にしてカー
テン状に現像液を吐出したり、ノズルに多数の穴を穿設
して現像液をシャワー状にして吐出したりすることがお
こなわれた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、中空ノズル
を複数本にした場合、隣接するノズルＮ、Ｎから、吐出
する現像液が、図９Ａ、図９Ｂに示すように衝突（干
渉）し合い、このとき、空気が巻き込まれウエハＷ上に
気泡が取り残される問題があった。また、ノズルＮの吐
出口をスリット状にした場合、図１０に示すように、図
１０Ａで、ノズルＮのスリットから現像液が吐出される
と、これをＹーＹ矢視断面図で見た場合、図１０ａに示
すようになり、次いで、ウエハＷが図１０Ｂで矢印に示
すように回転すると、これをＹーＹ矢視断面図で見た場
合、図１０ｂに示すような現像液の拡散状態となり、こ
のとき、最初に吐出された現像液と、ウエハが回転して
吐出される現像液が干渉しあい、この結果、図１０Ｃの
これをＹーＹ矢視断面図で見た場合、図１０ｃに示すよ
うに、ウエハＷ上に、空気が取り残されて、気泡となる
問題があった。

【０００４】更に、図１１に示すように、ノズルＮの現
像液吐出口を複数個設けて、現像液をシャワー状に吐出
した場合、先ず、ウエハＷの上に、現像液が、図１１Ｂ
に示すように薄く液盛られた後、次のシャワーの雫が落
下してくると、図１１Ｃに示すように、この雫の自重に
より、ウエハ上に堆積した現像液が水平方向に拡散し、
この時、波頭状の下に、空気が巻き込まれ、図１１Ｄに
示すようにウエハＷの現像液中に空気が取り残されて、
気泡となる問題があった。このように、ウエハの上に、
現像液を液盛り時、現像液中に、空気が取り残されて、
気泡が混入していると、現像斑が発生する。そこで、本
発明は、ウエハの口径が、６インチから８〜１２インチ
と大口径化した場合であっても、現像液を、ノズルから
ウエハに吐出した際、空気を巻き込む所謂気泡問題を完
全に無くすと共にノズルから現像液の吐出を停止時に発
生する液垂れ問題も解消し、極めて短時間に、均質の現
像ができるようにするレジスト現像装置に於ける現像液
吐出ノズルを提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
次の手段を採用することにより解決したものである。即
ち、レジスト現像装置に於ける現像液吐出ノズルにおい
て、現像液供給源に連なる中空管の先端に、該中空管か
ら吐出された現像液を、均等に分配する空間部を介在し
て、その内径が、０．１ｍｍから０．５ｍｍである中空
繊維製チューブを、１千本から３万２千本束にして取り
付ける。そして、現像液を、その供給源から、中空管、
空間部、及び各チューブを介して吐出させ、多数本のチ
ューブから吐出されたにもかかわらず、その現像液の吐
出状態が、一本の中空ノズルから吐出されると同様に束
ねられて、ウエハの中心部から周辺部へ同心円状に広が
るように構成した。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づいて、具体的
に説明すると、図１は、半導体製造装置のレジスト現像
装置の概略を示すもので、スピナ機構で、半導体ウエハ
を回転させながら、ノズルより現像液をウエハ上に供給
し、現像液の表面張力で液盛りするように構成されてい
る。 即ち、現像液供給源１から送り出された現像液
は、制御バルブ２を介し中空管３を通過して、この中空
管３に取り付けられたノズル４の吐出口からウエハＷの
上に液盛りされる。このとき、ウエハＷは、モータＭの
回転軸を介しスピンチヤックで、真空吸着によって保持
されている。 尚、この現像装置は、当業界ではよく知
られているので、ここでは、その詳細な説明を省略す
る。

【０００７】図２において、本発明の前記ノズル４は、
中空管３の先端部に、空間部５が設けられている。この
空間部５では、現像液を微小口径の各チューブ６に、そ
れぞれ均等に分配するためのものであり、その幅は、ノ
ズル全体の幅となっている。また、チューブ６は、中空
繊維製で、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの内径のものよりな
り、好ましくは、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍのものを用い
ると良い。その理由は、内径が０．５ｍｍ以上の場合、
現像液の吐出を停止した時、ノズルの吐出口から、現像
液が漏れる所謂液垂れが発生するからである。一方、内
径が０．１ｍｍ以下の場合、現像液が、流れにくくなる
ので、好ましくないからである。

【０００８】又、チューブ６の数は、１千本から３万２
千本で形成され、好ましくは６千本から１万本が良い。
即ち、このチューブの数は、現像液の吐出量、チュー
ブの内径、隣接するノズルの間隔によって決められ、
今、現像液の吐出量を２０ｃｃ／ｓｅｃ〜５０ｃｃ／ｓ
ｅｃで、チューブ内径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍで、ノズ
ル間隔が内径の２倍とすると、丁度この範囲が安定して
現像液が、吐出されるからである。これ以外の場合、先
ず、本数が少ないと現像液の吐出量が減少し、ウエハの
上に液盛りする時間が長くなり、好ましくなく、一方、
本数が多いと各チューブから吐出される現像液の流れ
が、一本の中空ノズルから吐出されると同様に束ねられ
なくなり、複数の流れとなる。現像液の吐出流れが複数
本となると、流れどうしが干渉しあい、このため気泡が
発生しやすくなり好ましくない。尚、このノズル４は、
各チューブ６の上端部および下端部が接着剤で固定さ
れ、又、ノズル全体の外周面は、合成樹脂製で、円筒形
状に形成されている。

【０００９】今、本発明ノズル４を使用して、現像液
を、ウエハＷ上に吐出する際、現像液は、先ず、図２及
び図３に示すように、中空管３の先端から、空間部５に
拡散して、各チューブ６の入口６ａ側に均等に分配され
る。そして、現像液は、各チューブ６の入口６ａから、
チューブ６の内周面に沿って、上から下への出口６ｂ側
に向かって落下し、次いで、出口６ｂから大気中に顔を
出し、ウエハＷ上に吐出されることになる。このとき、
各チューブ６の出口６ｂ側から吐きだされた現像液は、
先ず、図４に示すように半球形の塊となる。次いで、こ
の半球形の塊が次第に膨脹して、図５に示すような球形
の塊となり、このとき、隣接するチューブ６、６の出口
６ｂ，６ｂから吐出された現像液は、相互に接触して、
一体となる。

【００１０】また、このとき、隣接するチューブ６、６
の出口６ｂ、６ｂと、球形の現像液との間に介在する空
気が取り残されて、所謂気泡となる。この気泡は、現像
液の吐出流速が遅いため、気泡が、現像液の吐出流れと
一体となってウエハＷ上に堆積することは無い。したが
って、この気泡は、直接ウエハＷの上には、ないので、
何等問題は発生しない。 ついで、現像液は、その容量
を増して、図６から図７に示すように、ウエハＷ上に落
下し、複数のチューブ６、６の吐出口６ｂ、６ｂから吐
出された現像液は、一本の中空ノズルから吐出されると
同様に一体的に束ねられ、ウエハＷの中心部から周辺部
へ同心円状に広がって液盛りされる。しかる後、図８に
示すように、ウエハＷ上に薄膜となって一様に被覆され
る。ここで、図５及び図６に示す、チューブの吐出口６
ｂの付近に取り残されていた気泡は、大気中に飛散し
て、ウエハＷ上には、全く無く、この結果、気泡問題が
起因する現像斑は解消される。

【００１１】

【実施例】試験条件 使用現像液 ：ＴＭＡＨ２．３８％ 使用ウエハ ：１２インチ ，ＴＳＭＲ−８９００（レ
ジスト）塗布膜付き 吐出流量総和 ：７５ｃｃ／ｓｅｃ ， 吐出時間 ：
２ｓｅｃ チューブ長さ ：１５０ｍｍ 中空管内径 ：６．３５ｍｍ 室温 ：２２℃ 現像液温度 ：２２℃ ノズルからウエハまでの距離 ：８ｍｍ チューブ内径、チューブ本数、チューブ束外径、現像液
加圧力を、それぞれ本発明、従来ノズル、比較例１、比
較例２の場合に分けて、表１の条件のもとで 現像液を
ウエハの上に吐出させた。

【表１】 その結果、気泡、液垂れの状態の評価を表２に示す。

【表２】 ＊ 内径が０．１ｍｍ以下の場合現像液が流れにくく、
吐出流量を確保すため加圧圧力を高くすると、配管内に
気泡が発生しやすくなり好ましくない。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、上述のように、中空管の先端
に、該中空管から吐出された現像液を、均等に分配する
空間部を介在して、その内径が、０．１ｍｍから０．５
ｍｍであるチューブを、１千本から３万２千本束にして
取り付け、現像液を、その供給源から、中空管、空間
部、及び各チューブを介して吐出させ、その現像液の吐
出状態が、一本の中空ノズルから吐出されると同様に束
ねられて、ウエハの中心部から周辺部へ同心円状に広が
るように構成したので、従来のノズルに比較して、ウエ
ハの口径が、６インチから８〜１２インチと大口径化し
た場合であっても、現像液を、ウエハに塗布した際、発
生する空気の巻き込む所謂気泡問題を完全に無くし、極
めて短時間に、均質の現像ができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明現像液吐出ノズルを組み込んだレジスト
現像装置の概略説明図である。

【図２】本発明現像液吐出ノズルの一例を示す要部断面
図である。

【図３】本発明現像液吐出ノズルとウエハとの関係を示
す説明図である。

【図４】本発明現像液吐出ノズルの作用状態を示す説明
図で、図３のＸ部を拡大したものである。

【図５】本発明現像液吐出ノズルの作用状態を示す説明
図で、図４から更に現像液の吐出が進行した状態を示す
ものである。

【図６】本発明現像液吐出ノズルの作用状態を示す説明
図で、図５から更に現像液の吐出が進行した状態を示す
ものである。

【図７】本発明現像液吐出ノズルの作用状態を示す説明
図で、図６から更に現像液の吐出が進行した状態を示す
ものである。

【図８】本発明現像液吐出ノズルの作用状態を示す説明
図で、図７から更に現像液の吐出が進行し、ウエハの上
に現像液が液盛りされた状態を示すものである。

【図９】従来の現像液吐出ノズルから、ウエハ上へ現像
液が吐出する状態を示す説明図である。

【図１０】従来の他の現像液吐出ノズルから、ウエハ上
へ現像液が吐出する状態を示す説明図で、そのうち、Ａ
図、Ｂ図、Ｃ図は平面図で、一方ａ図、ｂ図、ｃ図は、
それぞれＡ図、Ｂ図、Ｃ図のＹーＹ矢視断面図である。

【図１１】従来の他の現像液吐出ノズルから、ウエハ上
へ現像液が吐出する状態を示す説明図で、そのうち、Ｂ
図は、Ａ図のＸ部分を拡大したもので、Ｃ図は、Ｂ図の
状態から、更に、Ｄ図は、Ｃ図の状態から現像液の吐出
が進行した状態を示すものである。

【符号の説明】

１ 現像液供給源 ３ 中空管 ４ ノズル ５ 空間部 ６ チューブ ６ａ チューブ入口 ６ｂ チューブ吐出口 Ｗ ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三谷忠興 石川県能美郡辰口町旭台１丁目50番 大学 宿舎Ａ−34 (72)発明者 堀 秀信 石川県金沢市平和町２丁目27番25号平和宿 舎Ｂ33−42 (72)発明者 仁木敏一 富山県砺波市高波353番地 (72)発明者 土生恵彦 石川県金沢市泉本町２丁目89番３号 Ｆターム(参考） 2H096 AA25 GA31 5F046 LA03 LA04

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レジスト現像装置に於ける現像液吐出ノ
   ズルにおいて、現像液供給源に連なる中空管の先端に、
   該中空管から吐出された現像液を、均等に分配する空間
   部を介在して、その内径が、０．１ｍｍから０．５ｍｍ
   である中空繊維製のチューブを、１千本から３万２千本
   束にして取り付け、現像液を、その供給源から、中空
   管、空間部、及び各チューブを介して吐出させ、その現
   像液の吐出状態が、一本の中空ノズルから吐出されると
   同様に束ねられて、ウエハの中心部から周辺部へ同心円
   状に、広がるように構成したことを特徴とするレジスト
   現像装置における現像液吐出ノズル。