JP2004134448A - 半導体製造用現像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】静止状態の基板に液盛を行い、低圧で広範囲に効率的な現像液の塗布を行うことができる半導体製造用現像装置を提供する。
【解決手段】基板１５表面上へ現像液を吐出する半導体製造用現像装置において、現像液が供給されるノズル配管１３と、このノズル配管１３からの現像液を受けて前記基板１６上に吐出する、テーパーを有するスプーン状のノズル１４とを設け、このスプーン状のノズル１４を用い低圧で、かつ一定圧力で任意の噴霧角度を持って基板上への現像液の液盛を行うことができる。
【選択図】 図１
【解決手段】基板１５表面上へ現像液を吐出する半導体製造用現像装置において、現像液が供給されるノズル配管１３と、このノズル配管１３からの現像液を受けて前記基板１６上に吐出する、テーパーを有するスプーン状のノズル１４とを設け、このスプーン状のノズル１４を用い低圧で、かつ一定圧力で任意の噴霧角度を持って基板上への現像液の液盛を行うことができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造用現像装置に係り、特に、半導体製造装置の現像工程に使用する、現像液の吐出ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の半導体製造用現像装置は、図９に示すように構成されている。
【０００３】
図９は従来の半導体製造用現像装置の模式図である。
【０００４】
この図において、１は現像液タンク、２は電磁弁、３はノズル配管、４はスプレーノズル（ノズルチップ）であり、スプレーノズル４からの噴霧により基板５の表面上に現像液を盛り付け、その液盛状態で数十秒間放置し、ホトレジスト膜と反応させてパターンを形成するようにしている。
【０００５】
ここで、スプレーノズル４を用いた基板５表面上への現像液の液盛は、広範囲を短時間に濡らす必要があるため、現像液を扇形液膜状に吐出するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の現像液の液盛方法によっては、短時間で基板５表面上に現像液の液盛を完了させるためには、スプレーノズル４から噴霧される液膜の噴霧角度は広角であることが望ましい。そのためには、現像液の吐出圧力を高圧に設定する必要があるが、それでは基板５表面への衝撃が大きくなり、レジストパターンの均一性が損なわれてしまうという問題がある。
【０００７】
すなわち、スプレーノズル４の内径と吐出圧力の関係で、噴霧角度・衝撃力は変化するが、低圧（衝撃力の低減）・広角（広範囲への噴霧）という相対する条件を満たすノズルが、スプレー式には存在しないのが現状である。
【０００８】
また、従来の半導体製造用現像装置のスプレーノズルでは、効率よく液盛を行うため、噴霧と同時に基板を回転させているが、その回転時の基板の遠心力によってかなりの現像液が廃液されてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みて、静止状態の基板に液盛を行い、低圧で広い範囲に効率的な現像液の塗布を行うことができる半導体製造用現像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕基板表面上へ現像液を吐出する半導体製造用現像装置において、現像液が供給されるノズル配管と、このノズル配管からの現像液を受けて前記基板に吐出する、テーパーを有するスプーン状のノズルとを設け、前記スプーン状のノズルを用い低圧で、かつ一定圧力で任意の噴霧角度を持って基板上への現像液の液盛を行うことを特徴とする。
【００１１】
〔２〕基板表面上へ現像液を吐出する半導体製造用現像装置において、現像液が供給されるノズル配管と、このノズル配管からの現像液を受けて前記基板上に吐出する、テーパーを有するスプーン状のノズルと、前記ノズル配管とスプーン状のノズルとを同時に静止状態の基板上を走査する走査機構とを設け、前記スプーン状のノズルを用い低圧で、かつ一定圧力で任意の噴霧角度を持って基板上への現像液の液盛を行うことを特徴とする。
【００１２】
〔３〕上記〔２〕記載の半導体製造用現像装置において、前記静止状態の基板上でのスプーン状のノズルの位置を調整するスプーン状のノズルの位置調整機構を具備することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置の全体模式図、図２はそのスプーン状のノズルの断面図、図３はそのスプーン状のノズルの先端部にノズル配管からの現像液が吐出される場合の噴霧角度を示す上面模式図、図４はそのスプーン状のノズルを用いた液盛を示す模式図である。
【００１５】
これらの図において、１１は現像液タンク、１２は電磁弁、１３はノズル配管、１４はテーパーを有するスプーン状のノズル（以下、単にスプーン状のノズルという）、１４Ａはスプーン状のノズル１４の先端部、１４Ｂはスプーン状のノズル１４の中央部、θは現像液の噴霧角度、１５は基板（ウエハ）である。
【００１６】
ノズル配管１３からスプーン状のノズル１４へ現像液を吐出する吐出位置によって、現像液の噴霧角度（液膜の広がり）θに差が生じる。すなわち、スプーン幅の大きな部分では液膜は広角になり、スプーン幅の小さな部分では殆ど広がらない。例えば、図３に示すように、スプーン状のノズル１４の先端部１４Ａにノズル配管１３から現像液が吐出されると、その現像液の噴霧角度θは小さく、スプーン状のノズル１４の中央部１４Ｂに現像液が吐出されると、現像液の噴霧角度θは大きくなる。
【００１７】
要するに、本発明によれば、このスプーン状のノズル１４によって、低圧で広角な液膜を形成できるとともに、現像液の吐出位置を変えるだけで一定圧力のまま噴霧角度θを変化させることができる。
【００１８】
この実施例では、基板１５の最も広い幅がカバーできるように、スプーン状のノズル１４の現像液の吐出位置を設定し、基板１５をスピン（回転）させて液盛を行う。すなわち、図４に示すように、ノズル配管１３とスプーン状のノズル１４はともに固定し、基板１５を回転させることで液盛を行う。液盛を行う際、現像液膜直径Ａが噴霧位置（基板１５）の直径と同じになるよう、ノズル配管１３とスプーン状のノズル１４の位置をあらかじめ調整しておく。
【００１９】
以上のように、第１実施例によれば、吐出圧力や、スプーン状のノズルの規格を変更することなく、一定圧力で広角の液膜を形成することができる。
【００２０】
図５は本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置の全体模式図、図６はその半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルによる現像液の液盛の説明図である。ここで、１６はスプーン状のノズルの調整機構である。
【００２１】
この実施例では、基板を回転させないで、固定しておき、ノズル配管とスプーン状のノズルの位置をスプーン状のノズルの調整機構１６により調整することにより液盛を行うようにしている。ここで、１５Ａは基板の第１部位（右端部）、１５Ｂは基板の第２部位（１／４位置）、１５Ｃは基板の第３部位（２／４位置）、１５Ｄは基板の第４部位（３／４位置）、１５Ｅは基板の第５部位（左端部）である。すなわち、基板１５に液盛を行うためには、スプーン状ノズル１４を位置▲１▼から▲５▼までスライドさせる。その際、現像液膜の幅Ａが基板１５の噴霧位置のそれぞれの幅と一致するよう、スプーン状ノズル１４への現像液の吐出位置を、ノズル配管１３をスライドさせることによって調節する。
【００２２】
例えば、基板１５の第１部位１５Ａから第３部位１５Ｃへ液盛を行う際は、スプーン状ノズル１４を位置▲１▼から▲３▼へと移動させると同時に、ノズル配管１３からの現像液がスプーン状ノズル１４の先端部１４Ａ（噴霧角度θ小）からスプーン状ノズル１４の中央部１４Ｂ（噴霧角度θ大）へ吐出されるよう、ノズル配管１３を横方向（Ｘ軸方向）にスキャンする。本実施例では、液盛の際に基板１５を回転させない。そのため、廃液を低減することができる。
【００２３】
図７はノズル配管とスプーン状のノズルのスキャン機構とその動作（その１）を示す図、図８はノズル配管とスプーン状のノズルのスキャン機構とその動作（その２）を示す図である。
【００２４】
これらの図において、２１はノズル配管１３とスプーン状のノズル１４とを一体化したノズルブロック、２２はノズルブロック本体、２３はノズルブロック本体２２へのノズル配管１３の取付具、２４はスプーン状のノズル１４の調整機構（例えば、圧電伸縮装置）、２５はノズルブロック２１の駆動機構（例えば、リニアモータ）である。
【００２５】
ノズル配管１３に対して、スプーン状のノズル１４の位置は、スプーン状のノズル１４の調整機構２４によって調整することができる。つまり、ノズル配管１３に対するスプーン状のノズル１４上の現像液の吐出位置が、先端部１４Ａから中央部１４Ｂをへて先端部１４Ａへとくるように調整を行わせることができる。
【００２６】
ノズルブロック２１はノズルブロック２１の駆動機構２５によってその位置を可変にすることができ、図６に示したように、基板１５を固定した状態でスムーズな現像液の液盛を行うことができる。
【００２７】
この第２実施例によれば、ノズル配管１３とスプーンノズル１４とを同時にスキャンするスキャン機能を用いることにより、静止状態の基板１５に液盛を行うことができるので、廃液を抑えて効率よく液盛が実施できる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００３０】
（Ａ）吐出圧力や、スプーン状のノズルの規格を変更することなく、一定圧力で広角の液膜を形成することができる。
【００３１】
（Ｂ）基板を静止状態にしておき、現像液の液盛を行うことができるので、廃液を抑えて効率よく液盛が実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルの断面図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルの先端部にノズル配管からの現像液が吐出される場合の噴霧角度を示す上面模式図である。
【図４】本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルを用いた液盛を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置の全体模式図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルによる現像液の液盛の説明図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置のノズル配管とスプーン状のノズルのスキャン機構とその動作（その１）を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置のノズル配管とスプーン状のノズルのスキャン機構とその動作（その２）を示す図である。
【図９】従来の半導体製造用現像装置の模式図である。
【符号の説明】
１１ 現像液タンク
１２ 電磁弁
１３ ノズル配管
１４ テーパーを有するスプーン状のノズル
１４Ａ スプーン状のノズルの先端部
１４Ｂ スプーン状のノズルの中央部
θ 現像液の噴霧角度
１５ 基板（ウエハ）
１５Ａ 基板の第１部位（右端部）
１５Ｂ 基板の第２部位（１／４位置）
１５Ｃ 基板の第３部位（２／４位置）
１５Ｄ 基板の第４部位（３／４位置）
１５Ｅ 基板の第５部位（左端部）
１６，２４ スプーン状のノズルの調整機構
２１ ノズルブロック
２２ ノズルブロック本体
２３ ノズルブロック本体へのノズル配管の取付具
２５ ノズルブロックの駆動機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造用現像装置に係り、特に、半導体製造装置の現像工程に使用する、現像液の吐出ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の半導体製造用現像装置は、図９に示すように構成されている。
【０００３】
図９は従来の半導体製造用現像装置の模式図である。
【０００４】
この図において、１は現像液タンク、２は電磁弁、３はノズル配管、４はスプレーノズル（ノズルチップ）であり、スプレーノズル４からの噴霧により基板５の表面上に現像液を盛り付け、その液盛状態で数十秒間放置し、ホトレジスト膜と反応させてパターンを形成するようにしている。
【０００５】
ここで、スプレーノズル４を用いた基板５表面上への現像液の液盛は、広範囲を短時間に濡らす必要があるため、現像液を扇形液膜状に吐出するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の現像液の液盛方法によっては、短時間で基板５表面上に現像液の液盛を完了させるためには、スプレーノズル４から噴霧される液膜の噴霧角度は広角であることが望ましい。そのためには、現像液の吐出圧力を高圧に設定する必要があるが、それでは基板５表面への衝撃が大きくなり、レジストパターンの均一性が損なわれてしまうという問題がある。
【０００７】
すなわち、スプレーノズル４の内径と吐出圧力の関係で、噴霧角度・衝撃力は変化するが、低圧（衝撃力の低減）・広角（広範囲への噴霧）という相対する条件を満たすノズルが、スプレー式には存在しないのが現状である。
【０００８】
また、従来の半導体製造用現像装置のスプレーノズルでは、効率よく液盛を行うため、噴霧と同時に基板を回転させているが、その回転時の基板の遠心力によってかなりの現像液が廃液されてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みて、静止状態の基板に液盛を行い、低圧で広い範囲に効率的な現像液の塗布を行うことができる半導体製造用現像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕基板表面上へ現像液を吐出する半導体製造用現像装置において、現像液が供給されるノズル配管と、このノズル配管からの現像液を受けて前記基板に吐出する、テーパーを有するスプーン状のノズルとを設け、前記スプーン状のノズルを用い低圧で、かつ一定圧力で任意の噴霧角度を持って基板上への現像液の液盛を行うことを特徴とする。
【００１１】
〔２〕基板表面上へ現像液を吐出する半導体製造用現像装置において、現像液が供給されるノズル配管と、このノズル配管からの現像液を受けて前記基板上に吐出する、テーパーを有するスプーン状のノズルと、前記ノズル配管とスプーン状のノズルとを同時に静止状態の基板上を走査する走査機構とを設け、前記スプーン状のノズルを用い低圧で、かつ一定圧力で任意の噴霧角度を持って基板上への現像液の液盛を行うことを特徴とする。
【００１２】
〔３〕上記〔２〕記載の半導体製造用現像装置において、前記静止状態の基板上でのスプーン状のノズルの位置を調整するスプーン状のノズルの位置調整機構を具備することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置の全体模式図、図２はそのスプーン状のノズルの断面図、図３はそのスプーン状のノズルの先端部にノズル配管からの現像液が吐出される場合の噴霧角度を示す上面模式図、図４はそのスプーン状のノズルを用いた液盛を示す模式図である。
【００１５】
これらの図において、１１は現像液タンク、１２は電磁弁、１３はノズル配管、１４はテーパーを有するスプーン状のノズル（以下、単にスプーン状のノズルという）、１４Ａはスプーン状のノズル１４の先端部、１４Ｂはスプーン状のノズル１４の中央部、θは現像液の噴霧角度、１５は基板（ウエハ）である。
【００１６】
ノズル配管１３からスプーン状のノズル１４へ現像液を吐出する吐出位置によって、現像液の噴霧角度（液膜の広がり）θに差が生じる。すなわち、スプーン幅の大きな部分では液膜は広角になり、スプーン幅の小さな部分では殆ど広がらない。例えば、図３に示すように、スプーン状のノズル１４の先端部１４Ａにノズル配管１３から現像液が吐出されると、その現像液の噴霧角度θは小さく、スプーン状のノズル１４の中央部１４Ｂに現像液が吐出されると、現像液の噴霧角度θは大きくなる。
【００１７】
要するに、本発明によれば、このスプーン状のノズル１４によって、低圧で広角な液膜を形成できるとともに、現像液の吐出位置を変えるだけで一定圧力のまま噴霧角度θを変化させることができる。
【００１８】
この実施例では、基板１５の最も広い幅がカバーできるように、スプーン状のノズル１４の現像液の吐出位置を設定し、基板１５をスピン（回転）させて液盛を行う。すなわち、図４に示すように、ノズル配管１３とスプーン状のノズル１４はともに固定し、基板１５を回転させることで液盛を行う。液盛を行う際、現像液膜直径Ａが噴霧位置（基板１５）の直径と同じになるよう、ノズル配管１３とスプーン状のノズル１４の位置をあらかじめ調整しておく。
【００１９】
以上のように、第１実施例によれば、吐出圧力や、スプーン状のノズルの規格を変更することなく、一定圧力で広角の液膜を形成することができる。
【００２０】
図５は本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置の全体模式図、図６はその半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルによる現像液の液盛の説明図である。ここで、１６はスプーン状のノズルの調整機構である。
【００２１】
この実施例では、基板を回転させないで、固定しておき、ノズル配管とスプーン状のノズルの位置をスプーン状のノズルの調整機構１６により調整することにより液盛を行うようにしている。ここで、１５Ａは基板の第１部位（右端部）、１５Ｂは基板の第２部位（１／４位置）、１５Ｃは基板の第３部位（２／４位置）、１５Ｄは基板の第４部位（３／４位置）、１５Ｅは基板の第５部位（左端部）である。すなわち、基板１５に液盛を行うためには、スプーン状ノズル１４を位置▲１▼から▲５▼までスライドさせる。その際、現像液膜の幅Ａが基板１５の噴霧位置のそれぞれの幅と一致するよう、スプーン状ノズル１４への現像液の吐出位置を、ノズル配管１３をスライドさせることによって調節する。
【００２２】
例えば、基板１５の第１部位１５Ａから第３部位１５Ｃへ液盛を行う際は、スプーン状ノズル１４を位置▲１▼から▲３▼へと移動させると同時に、ノズル配管１３からの現像液がスプーン状ノズル１４の先端部１４Ａ（噴霧角度θ小）からスプーン状ノズル１４の中央部１４Ｂ（噴霧角度θ大）へ吐出されるよう、ノズル配管１３を横方向（Ｘ軸方向）にスキャンする。本実施例では、液盛の際に基板１５を回転させない。そのため、廃液を低減することができる。
【００２３】
図７はノズル配管とスプーン状のノズルのスキャン機構とその動作（その１）を示す図、図８はノズル配管とスプーン状のノズルのスキャン機構とその動作（その２）を示す図である。
【００２４】
これらの図において、２１はノズル配管１３とスプーン状のノズル１４とを一体化したノズルブロック、２２はノズルブロック本体、２３はノズルブロック本体２２へのノズル配管１３の取付具、２４はスプーン状のノズル１４の調整機構（例えば、圧電伸縮装置）、２５はノズルブロック２１の駆動機構（例えば、リニアモータ）である。
【００２５】
ノズル配管１３に対して、スプーン状のノズル１４の位置は、スプーン状のノズル１４の調整機構２４によって調整することができる。つまり、ノズル配管１３に対するスプーン状のノズル１４上の現像液の吐出位置が、先端部１４Ａから中央部１４Ｂをへて先端部１４Ａへとくるように調整を行わせることができる。
【００２６】
ノズルブロック２１はノズルブロック２１の駆動機構２５によってその位置を可変にすることができ、図６に示したように、基板１５を固定した状態でスムーズな現像液の液盛を行うことができる。
【００２７】
この第２実施例によれば、ノズル配管１３とスプーンノズル１４とを同時にスキャンするスキャン機能を用いることにより、静止状態の基板１５に液盛を行うことができるので、廃液を抑えて効率よく液盛が実施できる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００３０】
（Ａ）吐出圧力や、スプーン状のノズルの規格を変更することなく、一定圧力で広角の液膜を形成することができる。
【００３１】
（Ｂ）基板を静止状態にしておき、現像液の液盛を行うことができるので、廃液を抑えて効率よく液盛が実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルの断面図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルの先端部にノズル配管からの現像液が吐出される場合の噴霧角度を示す上面模式図である。
【図４】本発明の第１実施例を示す半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルを用いた液盛を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置の全体模式図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置のスプーン状のノズルによる現像液の液盛の説明図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置のノズル配管とスプーン状のノズルのスキャン機構とその動作（その１）を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例を示す半導体製造用現像装置のノズル配管とスプーン状のノズルのスキャン機構とその動作（その２）を示す図である。
【図９】従来の半導体製造用現像装置の模式図である。
【符号の説明】
１１ 現像液タンク
１２ 電磁弁
１３ ノズル配管
１４ テーパーを有するスプーン状のノズル
１４Ａ スプーン状のノズルの先端部
１４Ｂ スプーン状のノズルの中央部
θ 現像液の噴霧角度
１５ 基板（ウエハ）
１５Ａ 基板の第１部位（右端部）
１５Ｂ 基板の第２部位（１／４位置）
１５Ｃ 基板の第３部位（２／４位置）
１５Ｄ 基板の第４部位（３／４位置）
１５Ｅ 基板の第５部位（左端部）
１６，２４ スプーン状のノズルの調整機構
２１ ノズルブロック
２２ ノズルブロック本体
２３ ノズルブロック本体へのノズル配管の取付具
２５ ノズルブロックの駆動機構
Claims (3)
- 基板表面上へ現像液を吐出する半導体製造用現像装置において、
（ａ）現像液が供給されるノズル配管と、
（ｂ）該ノズル配管からの現像液を受けて前記基板上へ吐出する、テーパーを有するスプーン状のノズルとを設け、
（ｃ）前記スプーン状のノズルを用い低圧で、かつ一定圧力で任意の噴霧角度を持って基板上への現像液の液盛を行うことを特徴とする半導体製造用現像装置。 - 基板表面上へ現像液を吐出する半導体製造用現像装置において、
（ａ）現像液が供給されるノズル配管と、
（ｂ）該ノズル配管からの現像液を受けて前記基板上へ吐出する、テーパーを有するスプーン状のノズルと、
（ｃ）前記ノズル配管とスプーン状のノズルとを同時に静止状態の基板上を走査する走査機構とを設け、
（ｄ）前記スプーン状のノズルを用い低圧で、かつ一定圧力で任意の噴霧角度を持って基板上への現像液の液盛を行うことを特徴とする半導体製造用現像装置。 - 請求項２記載の半導体製造用現像装置において、前記静止状態の基板上でのスプーン状のノズルの位置を調整するスプーン状のノズルの位置調整機構を具備することを特徴とする半導体製造用現像装置。
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