JP2001126982A - 液処理装置及びその方法 - Google Patents
液処理装置及びその方法Info
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- JP2001126982A JP2001126982A JP2000246272A JP2000246272A JP2001126982A JP 2001126982 A JP2001126982 A JP 2001126982A JP 2000246272 A JP2000246272 A JP 2000246272A JP 2000246272 A JP2000246272 A JP 2000246272A JP 2001126982 A JP2001126982 A JP 2001126982A
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Abstract
ほぼ同じ長さかまたはそれ以上の長さの供給領域を有す
る供給ノズルをスキャンして行う場合に、装置の大型化
を抑え且つ装置の外側に処理液が漏れることを防止する
液処理装置及びその方法を提供すること。 【解決手段】 ウエハの周囲に設けるカップの上部側を
四角筒状、下部側を円筒状とし、このカップは上方から
見たとき、円筒状をなす部分が四角筒状をなす部分の内
側に位置する形状とする。カップは昇降機構を有し、供
給ノズルのスキャン時にはカップの上部側がウエハの側
方に、洗浄液及び現像液の振り切り時にはカップの下部
側がウエハの上方レベル及び下方レベルに跨る位置とな
るように制御部により制御される。なお供給ノズルのス
キャンは、上部側カップの中に供給ノズルを位置させて
行う。
Description
基板に対し、現像処理等の液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たった部分が硬化
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。従来、
上述のような現像工程で用いられる現像液供給ノズルと
しては、図9(b)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11が配列された供給ノ
ズル12が用いられる。
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留
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に示すような塗布手段を用いる場合
が考えられる。図10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。
布を行う装置はウエハWの周囲に図示しない円筒状のカ
ップ13を有し、その中で一連の現像処理がおこなわれ
る構造になっている。この筒状のカップ13は、現像処
理終了後にウエハWを回転させながら洗浄液を吐出する
場合の洗浄工程で、液飛散を抑えつつ、飛散する洗浄液
を回収するためのものである。
用い、図10に示すように供給ノズル12を初期吐出位
置から反対側ウエハWの周縁までスキャンさせると、供
給ノズル12の吐出開始付近と終了位置付近のウエハW
周縁では、筒状のカップ13から供給ノズル12がはみ
出すため図10中のaの斜線領域で現像液が筒状のカッ
プ13から外部に漏れてしまい、現像ユニットを汚して
しまう。
aの領域をカバーしようとしてカップを大きくしようと
すると、現像ユニットを大型化しなければならない問題
が発生する。
は、基板を水平に保持し、回転自在な基板保持部と、前
記基板保持部に保持された基板の側方を囲み、上部側が
四角筒状に、また下部側が円筒状に形成されたカップ
と、前記カップの内側の一辺に沿って伸び、基板に処理
液を供給するノズルと、このノズルを前記カップの内側
の一辺に隣接する辺に沿って移動させる移動機構と、前
記基板保持部とカップとを相対的に昇降させるための昇
降手段と、カップの上部側が供給ノズルの吐出孔の移動
領域の側方に位置するレベルとカップの下部側が基板の
側方に位置するレベルとの間で基板に対するカップの高
さ位置を前記昇降手段を介して制御する制御手段と、を
有することを特徴とする。
が四角筒状に形成され、その中を供給ノズルが移動する
構成となっているため、カップ外側へ処理液が漏れるこ
とがなく、またカップの占有エリアを小さくすることが
できる。
状部分とが一体成型され、上方から見たとき円筒状をな
す部分が四角筒状をなす部分の内側に位置するように構
成され、前記供給ノズルは、例えば基板の有効領域の幅
に対応する長さの処理液の供給領域を有し、基板の有効
領域から外れた待機位置から移動しながら基板の有効領
域全域に処理液の供給ができるように構成される。また
供給ノズルはカップ内にてダミーディスペンスを行うよ
うに構成してもよい。
転している基板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段を備
えた構成とすることができ、また基板の上方に基板表面
に対して清浄な空気を供給する空気供給部を設け、基板
の下方に排気を行う排気口を形成し、空気供給部からの
清浄な空気は基板に向かって降下し、カップ内を介して
前記排気口から排気されるようにすることもできる。更
には、基板保持部を回転させるための回転機構と、基板
保持部とカップとの間を排気する排気手段と、前記回転
機構と昇降機構とのうちの少なくとも一方の作動情報に
基づいて前記排気手段を作動させる排気制御部と、を備
えた構成としてもよい。また、カップ内に供給ノズルの
待機位置を設け、前記供給ノズルが待機位置に位置する
ときに、この供給ノズルに向けて洗浄液を吐出する洗浄
機構を設けるようにしてもよい。
持部に基板を水平に保持し、この基板の側方を、カップ
の上部側である四角筒状部分により囲む工程と、前記カ
ップの内側の一辺に沿って伸びるノズルを前記カップの
内側の一辺に隣接する辺に沿って移動させながら基板に
処理液を供給する工程と、前記カップを前記基板保持部
に対して相対的に上昇させて前記基板の側方を、カップ
の下部側である円筒状部分により囲み、上方からの気流
の流れを安定させる工程と、を含むことを特徴とする。
装置に適用した実施の形態を示す概略図面である。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
持する基板保持部であるスピンチャックである。スピン
チャックは、スピンモータ24の回転軸21に取りつけ
られおり、昇降部22、スピンモータ保持部23により
現像処理位置と、図示しないウエハ搬送装置との受け渡
し高さまで上下可動となっている。
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が設けられている。カップ3は各々上下可動な外
カップ31と内カップ32とからなり、外カップ31の
下端部に接続される昇降部33により外カップが昇降
し、内カップ32は外カップ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。
間隔に設けられた複数のL字部分31cに引っ掛かるこ
とにより、外カップ31と内カップ32が共に上昇する
ように構成されている。また、L字部分31c間は現像
液や洗浄液の飛散液が外カップ31の内壁面を伝いドレ
インライン43に流れるようになっている。
角筒状をなしており、カップ下部側31bは円筒状をな
しているものが、一体となった構造を形成したものであ
り、外カップ31の上部側及び下部側の水平断面の形状
は、それぞれ四角形と円形となっている。即ち、この形
状によりカップ上部側31aの四角筒状部の中に供給ノ
ズル6が、カップ上部側31aの一辺と並行になるよう
に収容可能になっている。そして図2及び図3に示すよ
うにウエハWの上方から見ると上部側カップ31a中に
下部側カップ31bが収まっている。一方、内カップ3
2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、この
上部側開口部は内カップ32が下降位置にあるときにウ
エハWの外縁と僅かな隙間を介してこれを囲むように位
置決めされる。
を中心にほぼ水平に設けられている円板41と、この円
板41の周り全周に亘って凹部が形成された液受け部4
2とが設けられており、液受け部42の底面にはドレイ
ンライン43が接続されている。
グ体44が頂部45(上端)がウエハWの周縁部裏面に
接近するように設けられている。リング体44の外周と
カップ3(内カップ32)との間には隙間46が設けら
れており、前記頂部45から下方外側に傾斜する斜面を
伝って例えば後述する現像液やリンス液が、この隙間4
6を通って液受け部42側へと流れる構成となってい
る。
ズル47が突入して設けられている。この洗浄ノズル4
7はウエハW周縁の裏面側を洗浄するために洗浄液例え
ば純水を供給するものであり、このために洗浄ノズル4
7の洗浄液供給口がウエハW周縁側を向くように屈曲し
て構成されている。
から供給され、ウエハWやリング体44にあたって円板
41側へ跳ね返った洗浄液を自然排水するためのドレイ
ンライン48が接続されている。
2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水平に延びる
ガイドレール5が設けられている。図2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6が、他端
側には洗浄ノズル51が夫々位置しており、これらノズ
ル6,51が図示しない駆動機構によりガイドレール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。この例では図示しない駆動機構及びガイドレ
ール5により、供給ノズル6を移動させる移動機構が構
成されている。
の直径とほぼ同じ長さに亘って配列された多数の吐出孔
61を備えている。供給ノズル6は、供給領域が基板の
有効領域の幅(この例ではウエハWのほぼ直径の長さ)
とほぼ同じ長さであればよいが、それよりも長くてもよ
い。つまり供給領域の長さが有効領域に処理液が行き亘
る長さであればよい。また洗浄ノズル51も供給ノズル
6同様に昇降機構を有しており、供給ノズル6及び洗浄
ノズル51の移動及び昇降は制御部7によりコントロー
ルされるように構成されている。この制御部7は既述の
スピンチャック2の駆動部22及び外カップ31の昇降
部33とも接続されており、駆動部22によるスピンチ
ャック2の回転及び昇降の制御、また昇降部33による
カップ3の昇降の制御を行うと共にスピンチャック2及
びカップ3の各状況に応じて供給ノズル6や洗浄ノズル
51を動作させることができる構成となっている。
現像ユニットの上方には所定温度及び湿度に調整された
清浄な空気を下降流としてウエハW表面に供給しこれに
よりウエハWにパーティクルが付着するのを抑えるため
の空気供給部8が設けられている。ここで前述のドレイ
ンライン43は廃液管と排気管を兼用しており、前記空
気供給部8から供給される空気はウエハW表面に沿って
外方側に流れ、カップ3とリング体44との間の隙間4
6を通ってドレインライン43から排気になるように構
成される。なおドレインライン43には図示しない例え
ばバルブ及び排気ポンプからなる排気手段が設けられて
おり、この排気手段はスピンチャック2の駆動部22及
び昇降部33の少なくとも一方の作動情報に基づいて制
御部7を介して作動する。例えばスピンチャック2が停
止したとき、あるいはカップ31が上昇したとき、また
はそれらのアンド条件で例えば前記バルブが開き、排気
動作が行われる。
4及び図5に基づいて説明する。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(図4
(a))。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。
面が内カップ32上端とほぼ同じ高さになる位置までス
ピンチャック2が下降する。スピンチャック2の下降
後、供給ノズル6が外カップ31外側の待機位置(ホー
ムポジション)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の周縁の外側位置ま
で下降する(図4(b))。このとき供給ノズル6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61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。
ら現像液の吐出を行いながらスキャンを開始し、図5
(a)に示すようにウエハWの一端側から他端側へと移動
して(図5中左から右へ移動して)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、ウエハWの
静止現像が行われる。また、この静止現像中は、前述の
ドレインライン43からの排気は例えば停止させる。こ
のとき供給ノズル6の移動は、当該供給ノズル6の吐出
孔61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、例えば10cm/secのス
キャンスピードで行われる。供給ノズル6はウエハWを
スキャンした後、図5中ウエハWの右端側よりも外方位
置にて31aの上側まで上昇し、図2に示す待機位置へ
と戻る。供給ノズル6のスキャンにおいて、ウエハWの
両端外側に吐出されてこぼれ落ちる現像液は内カップ3
2やリング体44を伝って液受け部42へ流れ、ドレイ
ンライン43から排出される。
帰させ、供給ノズル6と入れ替わって洗浄ノズル51が
ガイドレール5に案内されて、ウエハWの中央上方に吐
出部が位置するように移動する。そして外カップ31が
上昇して下部側カップ31bがウエハWの上方側レベル
及び下方側レベルに跨った状態となり、またこのとき外
カップ31のカギ型部分31cにより内カップ32も上
昇する(図5(b))。次いでスピンチャック2が回転
し、洗浄ノズル51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
央部から周縁部へ広がり、ウエハW上の現像液が洗い流
される。
らも洗浄液例えば純水がウエハWの裏面周縁に向けて吐
出され、当該裏面周縁に回り込んだ現像液を洗い流して
ドレインライン41及び43から排出される。
の吐出を停止し、ウエハWを回転し続けてウエハWをス
ピン乾燥する。このとき、外カップ31は洗浄時同様に
上昇位置のままであり、スピン乾燥終了後にウエハWの
入れ替えのためこれを下降させ、スピンチャックが上昇
して図4(a)に示す状態へと戻る。
理装置によれば、外カップ31の上部(上部側カップ3
1a)が四角筒状に形成され、この中に供給ノズル6を
位置させてスキャンを行っているため、外カップ31外
側に処理液が漏れることがないし、上部側カップ31a
の占有エリアが狭くて済む。
供給してからウエハWの乾燥終了まで外カップ31を上
昇位置に置いているので現像の均一性を高める効果があ
る。即ちウエハWはいわゆるダウンフロー(清浄気体の
降下気流)の雰囲気下に置かれており、現像液をウエハ
W上に液盛りした後所定時間例えば静止させて現像を行
うが、このときウエハW全面には均一な温度分布を得て
均一な現像を行うために一律な気流が当ることが好まし
い。この場合ウエハWの周囲が仮に四角筒状の上部側カ
ップ31aで囲まれていると、ウエハWの周縁と下部側
カップ31bの内面との間の空間(排気空間)の大きさ
が周方向の位置において異なるため、ダウンフローのは
ね返りによる乱流が発生してウエハW表面における気流
の不均一の程度が大きくなり、現像の均一性(パターン
の線幅の均一性)が悪くなる。これに対してウエハWの
周囲に円筒状の下部側カップ31bを位置させれば、前
記排気空間の大きさが一律になるため、ウエハW表面に
おける気流が均一になり、現像ムラを抑えることができ
る。
カップ31を上部側と下部側とで異なる形状を有する一
体成型物とし、これをウエハWへの処理液供給時及び洗
浄・乾燥時に応じて適当な形状のカップがウエハWの側
方に位置するように制御しているため、従来装置よりス
ペースを大きくとることなしに四角筒状カップと円筒状
カップとの夫々の利点を兼ね備えた運用を可能としてい
る。
うに、外カップ31内に供給ノズル6の待機位置(ホー
ムポジション)161と、洗浄ノズル51の待機位置
(ホームポジション)151とを設ける構成としてもよ
い。ここでいう待機位置とは、現像液の供給を行わない
ときに待機している位置であって動作のスタートポイン
トである。これら待機位置161及び151には、供給
ノズル6及び洗浄ノズル51に向けて洗浄液を吐出し、
例えば夫々の液吐出部位の洗浄を行うための洗浄液吐出
ノズル162及び152が設けられており、また供給ノ
ズル6は、待機位置161の近くでダミーディスペンス
を行うようになっている。このような構成とすること
で、例えばカップの外側のバスでノズル洗浄やダミーデ
ィスペンスを行う装置に比べて、部品点数の削減及び装
置の小型化を図ることができる。
像処理に限らずレジストの塗布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7及び図8を
参照しながら説明する。図7及び図8中、9はウエハカ
セットを搬入出するための搬入出ステージであり、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。搬入出ステージ9に臨む領域には
ウエハWの受け渡しアーム90がX,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
の受け渡しアーム90の奥側には、例えば搬入出ステー
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が、左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニ
ットu2,u3,u4が夫々配置されていると共に、塗
布・現像系ユニットと加熱・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ームMAが設けられている。但し図
7では便宜上ユニットu2及びウエハ搬送アーム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。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上下にあ
る。
ットを含む上述の部分をクリーントラックと呼ぶことに
すると、このクリーントラックの奥側にはインターフェ
イスユニット100を介して露光装置101が接続され
ている。インターフェイスユニット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ーム102によりクリーン
トラックと露光装置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が前記搬入出ステージ9に搬入され、ウエハ搬送アー
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ーム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インターフェイ
スユニット100を介して露光装置101に送られ、こ
こでパターンに対応するマスクを介して露光が行われ
る。
た後、冷却ユニットで冷却され、続いて現像ユニット9
1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は搬入出ステージ9上のカセット
C内に戻される。
法が利用できる本発明は、処理装置を大型化せずに可能
であり、例えば高い線幅均一性を得るための最適な方法
が選択できる。
面図である。
面図である。
す斜視図である。
す平面図である。
一例を示す斜視図である。
一例を示す平面図である。
ある。
Claims (12)
- 【請求項1】 基板を水平に保持し、回転自在な基板保
持部と、 前記基板保持部に保持された基板の側方を囲み、上部側
が四角筒状に、また下部側が円筒状に形成されたカップ
と、 前記カップの内側の一辺に沿って伸び、基板に処理液を
供給するノズルと、 このノズルを前記カップの内側の一辺に隣接する辺に沿
って移動させる移動機構と、 前記基板保持部とカップとを相対的に昇降させるための
昇降手段と、 カップの上部側が供給ノズルの吐出孔の移動領域の側方
に位置するレベルとカップの下部側が基板の側方に位置
するレベルとの間で基板に対するカップの高さ位置を前
記昇降手段を介して制御する制御手段と、を有すること
を特徴とする液処理装置。 - 【請求項2】 カップは上方から見たとき、円筒状をな
す部分が四角筒状をなす部分の内側に位置していること
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に対
応する長さの処理液の供給領域を有し、基板の有効領域
から外れた待機位置から移動しながら基板の有効領域全
域に処理液の供給ができるように構成されたことを特徴
とする請求項1または2記載の液処置装置。 - 【請求項4】 処理液が供給された後、回転している基
板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段を備えたことを特
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】 基板の上方には、基板表面に対して清浄
な空気を供給する空気供給部が設けられ、また基板の下
方には排気を行う排気口が形成されており、空気供給部
からの清浄な空気は基板に向かって降下し、更にカップ
内を介して前記排気口から排気されることを特徴とする
請求項1ないし4のいずれかに記載の液処理装置。 - 【請求項6】 基板保持部を回転させるための回転機構
と、基板保持部とカップとの間を排気する排気手段と、
前記回転機構と昇降機構とのうちの少なくとも一方の作
動情報に基づいて前記排気手段を作動させる排気制御部
と、を備えたことを特徴とする請求項1ないし5のいず
れかに記載の液処理装置。 - 【請求項7】 カップの四角筒状部分と円筒状部分は一
体成型されていることを特徴とする請求項1ないし6の
いずれかに記載の液処理装置。 - 【請求項8】 カップ内には供給ノズルの待機位置が設
けられていることを特徴とする請求項1ないし7のいず
れかに記載の液処理装置。 - 【請求項9】 供給ノズルが待機位置に位置するとき
に、この供給ノズルに向けて洗浄液を吐出する洗浄機構
が設けられていることを特徴とする請求項8記載の液処
理装置。 - 【請求項10】 供給ノズルは、カップ内にてダミーデ
ィスペンスを行うように構成されていることを特徴とす
る請求項1ないし9のいずれかに記載の液処理装置。 - 【請求項11】 回転自在な基板保持部に基板を水平に
保持し、この基板の側方を、カップの上部側である四角
筒状部分により囲む工程と、 前記カップの内側の一辺に沿って伸びるノズルを前記カ
ップの内側の一辺に隣接する辺に沿って移動させながら
基板に処理液を供給する工程と、 前記カップを前記基板保持部に対して相対的に上昇させ
て前記基板の側方を、カップの下部側である円筒状部分
により囲み、上方からの気流の流れを安定させる工程
と、を含むことを特徴とする液処理方法。 - 【請求項12】 ノズルの最初の液吐出開始位置は基板
周縁の外側であることを特徴とする請求項11記載の液
処理方法。
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