JP2001104861A - 液処理装置及びその方法 - Google Patents
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- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
- G03F7/3021—Imagewise removal using liquid means from a wafer supported on a rotating chuck
Abstract
にスキャンさせて処理液例えば現像液の供給を行い、供
給ノズルの吐出孔と基板表面とが離れた後にプルバック
現象が起きにくい液処理装置を提供すること。 【解決手段】 ウエハ裏面側よりも処理液の付着力が大
きな材料により構成された液切り用のリングを、スピン
チャックにより水平に保持された基板と僅かな隙間を介
してその周囲を囲むように設ける。供給ノズルを基板の
一端側から他端側へ処理液の供給を行いながら移動さ
せ、基板の他端側近傍にて供給ノズルの吐出孔と、前記
液切り用のリングの頂部とを接近させる。このとき表面
張力で繋がった供給ノズルの吐出孔及び基板表面の処理
液が液切り用のリング側へと流れるようにして切り離さ
れるため、余分な処理液が基板表面に戻ることを抑える
ことができる。
Description
塗布され、露光処理がされた基板の表面に現像液を供給
して現像処理を行う液処理装置及びその方法に関する。
晶ディスプレイのLCD基板の表面上に回路パターンを
形成するためのマスクは以下の工程により形成される。
即ち、先ずウエハ表面にフォトレジスト溶液(以下レジ
ストという)の塗布を行い、光等の照射を行う。前記レ
ジストが例えばネガ形ならば光の当った部分が硬化し、
硬化しない部分即ちレジストの溶けやすい部分を現像液
により溶解して目的とするマスクが形成される。現像処
理装置は、半導体ウエハを吸着保持して回転させるスピ
ンチャックとスピンチャック上の半導体ウエハに現像液
を供給する現像液供給ノズルを備えている。
現像液供給ノズルとしては、図10(a)に示されるウエ
ハWの直径方向に対応する長さに亘って多数の吐出孔1
1が配列された供給ノズル12が用いられる。
現像液の吐出について以下に説明する。供給ノズル12
をウエハWの中央部にて吐出孔11がウエハWの表面か
ら例えば1mm上方になるように位置させ、吐出孔11か
ら現像液をウエハW表面の直径方向中央部に供給しつ
つ、ウエハWを180度回転させる。こうすることで、
ウエハWの直径方向に亘って中央部から現像液が吐出さ
れながらウエハW一円に広げられ液盛りを完了できる。
同時にウエハW表面全体に現像液の液膜が所定の厚さで
形成されることになる。
の均一性を確保するために現像液を半導体ウエハ上面一
円に液盛りする工程は、液盛りされた現像液の合計貯溜
時間を極力同一に近づけることが要求される。そのため
に現像液を速やかに半導体ウエハに塗布する必要がある
ため、現像液の供給圧力を高くしている。
像液供給ノズルは均一に吐出させる目的で吐出孔の径が
小さく供給圧力も高く設定してあるために吐出流速が高
くなる。そのために、半導体ウエハ表面への初期吐出時
には半導体ウエハ表面の溶解部分に与える衝撃が強くな
り、線幅の均一性が低下するおそれがある。
央付近は、最初に吐出した現像液と最後に吐出した現像
液が重なる部分が出てくるために新旧の現像液が混じり
合い、より現像が進み中央付近の線幅の均一性が損なわ
れるおそれもある。
像液を吐出させるために、現像液の慣性力により現像液
を液盛りした時の液面の浪打ちが発生し、現像液の混じ
り合い方も激しいところとそうでないところが発生し現
像の均一性が悪化してしまうという問題もある。
ノズルを使い図10(c)に示すような塗布手段を用いる
場合が考えられる。図10(c)は、ウエハWの周縁外側
に供給ノズル12を移動させ配置し、この位置より吐出
を行いながら反対側のウエハ周縁外側までの間をさらに
移動させるスキャン方式である。
ノズル12がウエハW上方を通過してウエハWの端部上
方を離れるとき、図11(a)中のPに示すように吐出孔
11近傍の現像液は、ウエハWの表面上に塗布された現
像液と吐出孔11から供給される現像液とが夫々の表面
張力で繋がったまま引き伸ばされた状態となる。
11と処理液とが離れると、その反動で表面張力により
引き伸ばされていたPの部分の現像液がウエハW表面の
周縁端部へと戻るプルバック現象が起こり、これにより
ウエハWの周縁部表面には図11(b)に示すように他の
ウエハW表面より多くの現像液が供給されるため、線幅
が不均一になるという問題が生じてしまう。
のであり、基板表面において均一な液処理を行うことの
できる液処理装置及びその方法を提供することを目的と
する。
は、基板を水平に保持する基板保持部と、この基板保持
部に保持された基板の一端側から他端側へ移動して基板
表面に処理液に供給を行う供給ノズルと、この供給ノズ
ルが基板の他端側から外方側に離れるときに表面張力に
より基板の他端と供給ノズルとの間に介在している処理
液を基板から切り離して付着するために、僅かな隙間を
介して基板の周囲を囲むように設けられた液切り用のリ
ングと、を備え、前記液切り用のリングは、処理液に対
する付着力が基板よりも大きな材料により構成されたこ
とを特徴とする。
れるときに処理液のプルバック現象の発生を抑えられる
ので、基板表面全体に亘って均一な液処理を行うことが
できる。
及び/または前記液切り用のリングとを相対的に昇降さ
せるための昇降機構と、供給ノズルが基板の他端側から
離れるときに基板表面及び/または前記液切り用のリン
グ頂部に対する当該供給ノズルの相対高さを低くしてい
きながら移動するように制御する制御部とを備えた構成
としてもよい。また供給ノズルは、例えば基板の有効領
域の幅とほぼ同じかそれ以上の長さに亘って吐出孔が配
列され、基板の一端側から他端側へと移動して基板表面
に処理液の供給を行うように構成される。液切り用のリ
ングは、例えば基板保持部に保持された基板を囲み、基
板に対して昇降自在に設けられたカップに設けられる。
部に基板を保持する工程と、供給ノズルを前記基板の一
端側から他端側へ移動しながら供給ノズルから基板表面
に処理液を供給する工程と、供給ノズルが基板の他端側
から外方側に離れるときに、僅かな隙間を介して基板を
囲むように設けられた液切り用のリングと基板の他端と
供給ノズルとの間に、表面張力により処理液が介在する
工程と、その後供給ノズルが更に外方側に移動したとき
に、前記処理液が基板の他端から離れて液切り用のリン
グに付着する工程と、を含むことを特徴とする。
理装置を現像装置に適用した実施の形態を示す概略図で
ある。2は基板であるウエハWの裏面中心部を真空吸着
し、水平に保持する基板保持部をなすスピンチャックで
ある。このスピンチャックは駆動部20により回転及び
昇降できるように構成されている。
れた状態において、ウエハWの側方を囲むようにしてカ
ップ3が設けられており、カップ3は各々上下可動な外
カップ31と内カップ32とからなる。内カップ32は
円筒の上部側が上方内側に傾斜し、上部側開口部が下部
側開口部より狭くなるように形成されており、昇降部3
0により外カップ31が上昇すると外カップ31の移動
範囲の一部において連動して昇降するように構成されて
いる。
しその先端(上端)が細くなるように形成されたナイフ
リング4が設けられている。これは後述する供給ノズル
からウエハW表面へと供給される処理液が、ウエハWの
周縁端部にてウエハW裏面に回り込むことを防止し、内
カップ32を伝って下方側へと滴下するように導くため
のものであり、このため内カップ32が下降状態にある
とき、ナイフリング4の上端部はウエハW外縁と僅かな
隙間を介してその周囲を囲むように位置決めされる。ま
た上述の理由により、ナイフリング4の材質には処理液
例えば現像液に対するウエハW裏面の付着力よりも付着
力が大きいこと、一定の耐薬性を有すること及びリング
状の加工が施せるもの、といった条件を満たすことが要
求される。このナイフリング4の材料には例えばアルミ
ナ(Al2O3)が用いられ、その位置は内カップ32が
下降状態にあるときに図5(a)に示すように、例えば
上端部とウエハW表面との距離a1が1mm、内側先端
とウエハW外縁との距離a2が3mmとなるように設定
される。
囲を囲む円板33と、円板33の周り全周に亘って凹部
を形成し、底面に排液口34が形成されている液受け部
35とにより構成されている。この液受け部35の側面
より僅かに内側に外カップ31(及び内カップ32)が
収まっており、前記凹部とカップ3とによりウエハWの
上方レベル及び下方レベルに跨ってウエハWの側方を囲
っている。また円板33周縁部には上端がウエハW裏面
に接近する断面山形のリング体36が設けられている。
1にも示すように外カップ31の外側には例えば上部側
カップ31aの一辺と平行になるようにX方向に延びる
ガイドレール5が設けられている。図1で示す状態で
は、ガイドレール5の一端側には供給ノズルを移動させ
る第1の移動機構6が、他端側には洗浄ノズル50を移
動させる第2の移動機構51が夫々位置しており、これ
ら移動機構6,51がガイドレール5に案内されてウエ
ハWの上方を移動できるように構成されている。また図
1において第1の移動機構6及び第2の移動機構51が
夫々示されている位置は、非作業時における第1の移動
機構6及び第2の移動機構51の待機部52,53であ
り例えば上下可動の板状体により構成されている。
明すると、Y方向に配列される多数の処理液の吐出孔7
1を有する供給ノズル7を吊下げ支持するアーム部61
が、移動部であるベース部62を介して第1のガイドレ
ール5に沿って移動できる構成となっている。前記供給
ノズル7は例えばウエハWの有効領域(デバイスの形成
領域)の幅と同じかそれ以上の長さに亘って吐出孔71
が配列されていることが必要であり、この例ではウエハ
Wの直径より僅かに大きく、前記ナイフリング4の内側
先端部上方付近までをカバーするように配列されてい
る。ベース部62は例えばボールネジ機構63などによ
り構成される昇降機構64を有しており、例えばモータ
などの図示しない動力源からの駆動力によりアーム部6
1をZ方向へ移動(上下)させることができる。前記供
給ノズル7はアーム部61の先端側の回転軸部65にて
吊下げ支持されており、この回転軸部65は図示しない
駆動機構により左右に回転できるように構成されている
ため、供給ノズル7から処理液が吐出される方向を下方
垂直方向を中心にX方向前後に傾けることができる。
0、第1の移動機構6及び第2の移動機構51は夫々制
御部8と接続されており、例えば駆動部20によるスピ
ンチャック2の昇降に応じて第1の移動機構6による処
理液の供給(スキャン)を行うように、各部を連動させ
たコントロールを可能としている。またカップ3、第1
の移動機構6及び第2の移動機構51は箱状の筐体81
により囲まれた一ユニットとして形成されており、図示
しない搬送アームによりウエハWの受け渡しがなされ
る。これについては後述する。
明する。先ずスピンチャック2がカップ3の上方まで上
昇し、既に前工程でレジストが塗布され、露光処理され
たウエハWが図示しない搬送アームからスピンチャック
2に受け渡される。そしてウエハWが図1実線で示す所
定の位置に来るようにスピンチャック2が下降する。な
おこのとき外カップ31及び内カップ32は共に下降し
た状態である。
外側基準位置からガイドレール5に沿って上部側カップ
31aとウエハW周縁との間に対応する位置まで案内さ
れ、続いてその位置からウエハWの周縁外側の待機位置
まで下降する。このとき供給ノズル7の位置(高さ)は
ウエハWに対して現像液の供給を行う高さにセットされ
るため、吐出孔71はウエハW表面レベルよりも例えば
1mm程度高い位置に置かれる(図4(a))。
65を回転させ、図4(b)に示すように進行方向と逆方
向へ吐出孔71が向くように角度θ1例えば10度供給
ノズル7を傾けて、現像液の吐出及び供給ノズル7のス
キャンを開始する。こうしてウエハWの一端側から他端
側へと移動して(図5中右から左へ移動して)ウエハW
の表面には例えば1.2mmの高さの液膜が形成され
る。このとき供給ノズル7の移動は、当該供給ノズル7
の吐出孔71が配列されている吐出領域の中心がウエハ
Wの中心上方を通過するようにして行われ、例えば約2
50mm/secのスキャンスピードで行われる。
に近づくと、制御部8は回転軸部65をスキャン開始時
とは逆に角度θ1回転させる信号を送信し、図4(c)に
示すようにC1の位置にて吐出孔71の吐出方向を図4
(b)で傾ける以前の垂直下方側へ向くように戻す。同時
に供給ノズル7のスキャンスピードを例えば10mm/
sec程度に落とす。
ら昇降機構64によりアーム部61を下降をさせ、図5
(a)に示す矢印の方向へ例えば水平方向から見て角度θ
2斜め下の方向に向けて供給ノズル7が移動するように
制御する。この角度θ2は供給ノズル7が、その移動に
より吐出孔71とナイフリング4の先端が接触せず且つ
例えば1mm程度の位置まで接近してすれ違うことがで
きるように決定する。
液の供給は続いており、この吐出孔71から供給される
現像液とウエハW表面に供給された供給液は図5(b)の
b1に示すように現像液の表面張力で繋がった状態とな
っている。ここで既述のようにナイフリング4は現像液
に対するウエハW裏面の付着力よりも大きな付着力を持
つ材料で作られているので、ナイフリング4と吐出孔7
1とが接近することで吐出孔71から吐出される現像液
がナイフリング4の先端に付くと、吐出孔71とウエハ
W表面とを繋いでいる部分の現像液がナイフリング4側
へと引き寄せられる。
ナイフリング4の先端とが極めて接近した状態で相対的
にすれ違うため、吐出孔71から滴下する現像液がナイ
フリング4により切り取られるような状態となり、吐出
孔71を離れた現像液はナイフリング4の内側から、ま
た残りの現像液についてはナイフリング4の外側から、
夫々内リング32を伝って下方側へと流れて液受け部3
5へと貯溜され、これらの現像液は排液口34から図示
しないドレインラインを通って排出される。
離れたウエハW側の現像液は僅かにウエハW上の液膜へ
と戻るものの、上述のようにして余分な現像液のほとん
どがナイフリング4側へと流れているため、現像結果に
影響を与えるほどの量ではなく、従ってウエハWの裏面
側へと流れることもない。
のスキャン及び現像液の供給を停止する。ここでウエハ
Wへの現像液の複数回吐出が必要な場合には、前記停止
位置にて、図4(a)で示したように供給ノズル7をスキ
ャンさせる高さ例えばウエハW表面から1mm上方まで
上昇させ、前回とは逆の方向にP度傾け、しかる後前回
スキャンしたルートを戻るように例えば現像液の供給を
行う。
が行われる。そして第1の移動機構6は基準位置である
待機部52へと戻り、この第1の移動機構6と入れ替わ
って待機部53から第2の移動機構51がウエハW側へ
と移動する。そして、ウエハWの中央上方に洗浄ノズル
50の吐出部が位置するように位置決めすると共にスピ
ンチャック2が回転し、洗浄ノズル50から洗浄液例え
ば純水がウエハW中心部に供給されてウエハWの遠心力
によりウエハWの中心部から周縁部へ広がり、現像液が
洗い流される。その後このウエハWはスピン乾燥などの
工程を経て現像処理が終了する。
実施の形態ではスピンチャック2により保持されたウエ
ハWの周囲を僅かな隙間を介して囲むナイフリング4を
設け、ウエハWの一端側から他端側へスキャンして現像
液の供給を行う供給ノズル7がウエハWの端部を離れる
際に、当該供給ノズル7の吐出孔71と前記ナイフリン
グ4の先端とが僅かな隙間を介して相対的にすれ違い、
表面張力で繋がっている吐出孔71及びウエハW表面上
の現像液を人為的に切り離しているので、従来のように
吐出孔71を離れた現像液がその表面張力によりウエハ
W上へ戻るプルバック現象の発生を抑えられる。
裏面よりも大きな表面張力を有するもの例えばアルミナ
が用いられており、これによりウエハW上に供給する必
要のない余分な現像液をナイフリング4側へと引き付け
ることができ、なお一層プルバック現象の発生を抑える
ことができる。従って吐出孔71から切り離された現像
液のうちウエハW側へ向う現像液の量が少なくなるの
で、仮にウエハW外周に前記現像液が付着したとしても
ウエハW裏面側へ当該現像液が回り込む量も減少し、従
ってウエハW周縁部表面上の膜厚が安定するので均一な
パターンの線幅が得られる。
ハWの表面よりも僅かに低くなるように設定してあり、
供給ノズル7は吐出孔71がこのナイフリング4先端部
とすれ違って現像液を切り離せるように進行方向斜め下
の方向へスライドするので、従来ならばウエハW表面へ
プルバックしてしまう余分な現像液をナイフリング4側
へと導くことができる。
上端部に設けられ、スピンチャック2により保持された
ウエハWの周り全周を囲っているので、供給ノズル7の
スキャン時に吐出孔71の左右端からウエハWの外側領
域に余分な現像液が供給されたとしても、ナイフリング
4の表面張力により当該現像液を内カップ32側へと導
き、ウエハW外縁に供給される現像液の量を減らすこと
ができる。
を示したものであり、これは前記実施の形態で図4(c)
にて供給ノズルを垂直にするまで平行にスキャンしてい
たものを、C1の地点よりも手前の地点C0から供給ノ
ズル7が水平面に対して角度θ3下方側にスライドする
ようにしてスキャンを行うものである。図7ではC1か
ら供給ノズル7を更に角度θ4下方側にスライドさせる
例を示したが、ナイフリング4先端の位置を高くしてC
0から角度θ3のまま下降するようにしてナイフリング
4とすれ違い、吐出孔71から現像液を切り離すように
してもよい。
材料にアルミナを挙げたが、アルミナ同様に現像液の付
着力がPCTFE(テフロン樹脂またはその他接触角の
高い樹脂材料)以上である材料として、例えばステンレ
スを用いることも可能である。
像処理に限らずレジストの塗布処理、洗浄処理に適用し
てもよい。
だ塗布・現像装置の一例の概略について図8及び図9を
参照しながら説明する。図8及び図9中、9はウエハカ
セットを搬入出するための搬入出ステ−ジであり、例え
ば25枚収納されたカセットCが例えば自動搬送ロボッ
トにより載置される。搬入出ステ−ジ9に臨む領域には
ウエハWの受け渡しア−ム90がX,Z,Y方向および
θ回転(鉛直軸回りの回転)自在に設けられている。更
にこの受け渡しア−ム90の奥側には、例えば搬入出ス
テ−ジ9から奥を見て例えば右側には塗布・現像系のユ
ニットu1(塗布ユニット92,現像ユニット91)
が、左側、手前側、奥側には各々のユニットが多段に重
ねられ構成された加熱・冷却系のユニットu2,u3,
u4が夫々配置されている。また、塗布ユニット92,
現像ユニット91と加熱・冷却系ユニットとの間でウエ
ハWの受け渡しを行うための、例えば昇降自在、左右、
前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成され
たウエハ搬送ア−ムMAが設けられている。但し図8で
は便宜上ユニットu2及びウエハ搬送ア−ムMAは描い
ていない。
ば上段に2個の上述の現像装置を備えた供えた現像ユニ
ット91が、下段に2個の塗布ユニット92が設けられ
ている。例えば加熱・冷却系のユニットにおいては、加
熱ユニットや冷却ユニット、疎水化処理ユニット等がユ
ニットU2,U3,U4の中に7段の棚状に収納配置さ
れた構造となっている。
ットを含む上述の部分をプロセスステーションブロック
と呼ぶことにすると、このプロセスステーションブロッ
クの奥側にはインタ−フェイスブロック100を介して
露光装置101が接続されている。インタ−フェイスブ
ロック100は例えば昇降自在、左右、前後に移動自在
かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成されたウエハ搬送ア
−ム102により露光装置101の間でウエハWの受け
渡しを行うものである。
と、先ず外部からウエハWが収納されたウエハカセット
Cが前記搬入出ステ−ジ9に搬入され、ウエハ搬送ア−
ム90によりカセットC内からウエハWが取り出され、
既述の加熱・冷却ユニットU3の棚の一つである受け渡
し台を介してウエハ搬送ア−ムMAに受け渡される。次
いでユニットU3の一の棚の処理部内にて疎水化処理が
行われた後、塗布ユニット92にてレジスト液が塗布さ
れ、レジスト膜が形成される。レジスト膜が塗布された
ウエハWは加熱ユニットで加熱された後、ユニットU4
のインターフェースブロック100のウエハ搬送アーム
102と受渡し可能な冷却ユニットに搬送され、処理後
にインタ−フェイスブロック100,ウエハ搬送アーム
102を介して露光装置101に送られ、ここでパタ−
ンに対応するマスクを介して露光が行われる。露光処理
後のウエハをウエハ搬送アーム102で受け取り、ユニ
ットU4の受け渡しユニットを介してプロセスステーシ
ョンブロックのウエハ搬送アームMAに渡す。
に加熱され、しかる後冷却ユニットで所定温度に冷却さ
れ、続いて現像ユニット91に送られて現像処理され、
レジストマスクが形成される。しかる後ウエハWは搬入
出ステ−ジ9上のカセットC内に戻される。
縁部におけるプルバック現象の発生を抑えられるので、
基板表面上に過剰な処理液が供給されるおそれが減少
し、均一性の高い液処理が行える。またウエハ周縁部に
供給された処理液が裏側へ回り込むことも抑えられる。
面図である。
面図である。
ある。
ある。
ある。
る作用について示した説明図である。
一例を示す斜視図である。
一例を示す平面図である。
る。
液膜の様子を表す説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基板を水平に保持する基板保持部と、 この基板保持部に保持された基板の一端側から他端側へ
移動して基板表面に処理液の供給を行う供給ノズルと、 この供給ノズルが基板の他端側から外方側に離れるとき
に表面張力により基板の他端と供給ノズルとの間に介在
している処理液を基板から切り離して付着するために、
僅かな隙間を介して基板の周囲を囲むように設けられた
液切り用のリングと、を備え、 前記液切り用のリングは、処理液に対する付着力が基板
よりも大きな材料により構成されたことを特徴とする液
処理装置。 - 【請求項2】 前記供給ノズルと基板及び/または前記
液切り用のリングとを相対的に昇降させるための昇降機
構と、供給ノズルが基板の他端側から離れるときに基板
表面及び/または前記液切り用のリング頂部に対する当
該供給ノズルの相対高さを低くしていきながら移動する
ように制御する制御部とを備えることを特徴とする請求
項1記載の液処理装置。 - 【請求項3】 供給ノズルは、基板の有効領域の幅とほ
ぼ同じかそれ以上の長さに亘って吐出孔が配列され、基
板の一端側から他端側へと移動して基板表面に処理液の
供給を行うことを特徴とする請求項1または2記載の液
処理装置。 - 【請求項4】 液切り用のリングは、基板保持部に保持
された基板を囲み、基板に対して昇降自在に設けられた
カップに設けられていることを特徴とする請求項1、2
または3記載の液処理装置。 - 【請求項5】 基板保持部に基板を保持する工程と、 供給ノズルを前記基板の一端側から他端側へ移動しなが
ら供給ノズルから基板表面に処理液を供給する工程と、 供給ノズルが基板の他端側から外方側に離れるときに、
僅かな隙間を介して基板を囲むように設けられた液切り
用のリングと基板の他端と供給ノズルとの間に、表面張
力により処理液が介在する工程と、 その後供給ノズルが更に外方側に移動したときに、前記
処理液が基板の他端から離れて液切り用のリングに付着
する工程と、を含むことを特徴とする液処理方法。
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