JP2004140168A

JP2004140168A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2004140168A
Application number: JP2002303076A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mihashi; 三橋　毅
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-17
Also published as: JP3946123B2

Abstract

【課題】処理液の供給量を、簡単な操作で精度良く調整する。
【解決手段】基板載置台に保持された基板に現像液を供給するノズルに、現像液タンクに接続する処理液供給管を接続し、その処理液供給管に流量調整弁９を設ける。流量調整弁９を、現像液の供給流路を形成した弁箱１０内に、供給流路の開度を調整する弁体１１を設けて構成する。弁体１１に中空で横断面形状角形の弁棒１２を一体連結し、弁棒１２の先端にナット１３を連接し、ナット１３に、電動モータ（ステッピングモータ）１４によって駆動回転されるネジ軸１５を螺合する。電動モータ１４の正逆転により弁体１１を開閉駆動し、その開度および開閉速度を任意に調整することにより、処理液の供給量を制御する。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像液やリンス液や純水などの処理液を半導体ウエハや液晶表示器用のガラス基板などの基板に供給して処理する基板処理装置に係り、特に処理液の流量を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような基板処理装置では、例えば、現像液の吐出開始の際に現像液が所定流量になるまでに要する時間（すなわち、現像液の流量調整弁の弁体が所定開度になるまでの時間）、および、現像液の供給停止の際にそれに要する時間（すなわち、弁体が所定開度から全閉になるまでの時間）を調整したり、あるいは、処理液の供給流量を調整したりする必要がある。
【０００３】
そのため、従来では、図７の流量調整機構の構成図に示すように、処理液供給管０１の途中箇所に流量調整弁０２を設けている。
流量調整弁０２は、弁体０３のピストン０４を圧縮コイルスプリング０５によって全閉側に変位させるように付勢するとともに、エアー供給管０６を通じてエアーを供給することにより、圧縮コイルスプリング０５の付勢力に抗して弁体０３を開くように、いわゆる単動式エアーシリンダで構成されている。
【０００４】
エアー供給管０６には、第１の一方弁０７と第１の絞り弁０８とを設けた弁開速度調整回路０９と、第２の一方弁０１０と第２の絞り弁０１１とを設けた弁閉速度調整回路０１２とが介装され、第１および第２の絞り弁０８，０１１の絞り量を調整することで、所定開度になるまでの時間（弁開速度）、および、所定開度から全閉になるまでの時間（弁閉速度）をそれぞれ調整するように構成されている。また、ピストン０４に当接して弁体０３の最大開度を調整するストッパーボルト０１３が設けられ、処理液の供給流量を調整するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、第１および第２の絞り弁０８，０１１の絞り量の調整やストッパーボルト０１３の調整を人為的に行うものであり、手間がかかるうえに、精度良く調整することが難しいという問題があった。
【０００６】
また、処理液の供給流量を調整する場合、処理液供給管０１に設けられた流量計（図示せず）の指示値を見ながら行っているが、近年では、スピンヘッドの多段化に伴い、処理液供給管０１の本数が多くなるとともに、ストッパーボルト０１３の位置と流量計の位置とが離れる傾向にあり、流量計の指示値の確認に手間がかかり、処理液の供給流量の調整に手間がかかる欠点があった。
【０００７】
更に、処理途中においては、ストッパーボルト０１３が固定されているため、処理液の供給元で圧力が変動し、それに起因して流量が変化した場合、処理液の供給流量も変動してしまう欠点があった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、処理液の供給量を、簡単な操作で精度良く調整できるようにすることを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１記載の発明は、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板に処理液を供給するノズルと、前記ノズルに接続された処理液供給管と、前記処理液供給管に設けられて処理液の流量を調整する流量調整弁とを備えた基板処理装置において、前記流量調整弁は、処理液供給路を開閉する弁体と、この弁体に連動連結されて弁体を開閉駆動する電動モータとを含み、かつ、前記電動モータを操作して弁体の開度および開閉速度を調整することにより、処理液の流量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
（作用・効果）
請求項１記載の発明によれば、電動モータにより弁体を開閉駆動して弁体の開度を調整することにより、処理液の流量を任意に設定することができる。しかも、制御手段で電動モータを操作して弁体の開閉速度を調整することにより、弁体の全閉状態から所定の開度まで開く時間、および、所定の開度から全閉状態に至るまでの時間をそれぞれ任意に調整することができる。
したがって、処理液の供給流量の調整を、人為的な操作によらずに手間少なく、しかも、流量計などで視覚的に確認したりせずに適切に設定して行うことができ、処理液の供給量を、簡単な操作で精度良く調整できる。
また、所定の開度から全閉状態に至るまでの時間を、全閉状態から所定の開度まで開く時間よりも長くするといった調整も容易に行うことができ、弁体をゆっくり閉じてノズルの先端にエアーが逆流するといったことを回避でき、基板の処理品質を向上できる。
【００１１】
ところで、基板に種々のフォトレジストを塗付して現像処理を行うと、同一の条件で現像処理を行っているにもかかわらず、フォトレジストの種類によっては現像不良が生じたり、基板にパーティクル（フォトレジストの小さなカス）が付着するという不具合が生じることがある。本発明者らは、これらの原因を考究したところ、それらの原因が、フォトレジストと現像液とのヌレ性の違いにあることを見出すに至った。すなわち、現像液とのヌレ性が悪いフォトレジストの場合、現像液がはじかれるような状態になって、結果的にフォトレジストへの現像液の供給量が不足して現像不良を生じていた。逆に、ヌレ性が良いフォトレジストの場合は、ノズルを基板に近接した状態で移動させて、基板上に現像液を液盛りするときに、ノズルよりも先行して現像液がフォトレジスト上を流れる状態になる。この先行した現像液によりフォトレジストが溶解され、そのときに生じたフォトレジストのカスが、後続するノズルに付着してしまい、結果的に基板を汚染していたのである。
【００１２】
これらの現像不良の考究に着目してなされたのが、請求項２に係る発明の基板処理装置である。すなわち、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記処理液は現像液であり、かつ、前記制御手段は、基板に塗付されたフォトレジストが現像液とのヌレ性が良い場合には現像液の流量を少なくし、そのフォトレジストが現像液とのヌレ性が悪い場合には現像液の流量を多くするように、基板に塗付されたフォトレジストの種類に応じて現像液の流量を制御する。
【００１３】
（作用・効果）
請求項２に係る発明によれば、前述した考究結果に基づき、フォトレジストの種類に応じ、制御手段が電動モータを操作することにより、フォトレジストが現像液とのヌレ性が良い場合には現像液の流量を少なくし、そのフォトレジストが現像液とのヌレ性が悪い場合には現像液の流量を多くするように、現像液の流量を制御する。その結果、フォトレジストの種類にかかわらず、現像処理を良好に行える。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置において、基板が円形の基板であり、かつ、ノズルが円形の前記基板の表面に沿って基板直径方向に移動するものであり、前記制御手段は、ノズルが基板の円中心から離れている場合には処理液の流量を少なくし、ノズルが基板の円中心の近くにある場合には処理液の流量を多くするように、ノズルの位置に応じて現像液の流量を制御する。
【００１５】
（作用・効果）
円形基板の表面に沿ってノズルを直径方向に移動させて処理液を供給する場合、基板の円中心部に比べて、その円中心から離れた部位は表面積が狭いので、必要とする処理液も比較的に少ない。請求項３に記載の発明は、この点に着目したもので、ノズルが基板の円中心から離れている場合には処理液の流量を少なくし、ノズルが基板の円中心の近くにある場合には処理液の流量を多くするように、ノズルの位置に応じて処理液の流量を制御することにより、処理に供されずに基板外に流れる処理液の量を極力少なくすることができる。したがって、処理液の無駄な供給を回避して消費量を少なくでき、経済性を向上できる。
【００１６】
また、請求項４に係る発明は、請求項１、２、３のいずれかに記載の基板処理装置において、前記処理液供給管に設けられて処理液流量を測定する流量測定手段を備え、かつ、前記制御手段は、前記流量測定手段で測定される処理液流量が目標流量になるように前記電動モータを操作するフィードバック制御手段であることを特徴としている。
【００１７】
（作用・効果）
請求項４に係る発明によれば、実際の処理液流量が目標流量になっているかどうかを確認しながら、処理液流量を自動的に調整することができる。したがって、処理液の供給元で圧力変動が生じても、処理液の供給流量を目標流量に正確に維持でき、基板の処理品質を安定した状態で向上できる。
【００１８】
本明細書は次のような課題解決手段も開示している。
（１）　基板上に現像液を液盛りして現像処理を行う現像処理方法において、基板に塗付されたフォトレジストが現像液とのヌレ性が良い場合には現像液の流量を少なくし、そのフォトレジストが現像液とのヌレ性が悪い場合には現像液の流量を多くすることを特徴とする現像処理方法。
【００１９】
（作用・効果）
前記（１）の発明によれば、フォトレジストが現像液とのヌレ性が良い場合には、ノズルにフォトレジストのカスが付着して基板を汚染するという不都合を回避することができ、一方、フォトレジストが現像液とのヌレ性が悪い場合には、現像液の供給量が不足して現像不良が生じるといった不都合を回避することができ、フォトレジストの種類にかかわらず、現像処理を良好に行うことができる。
【００２０】
（２）処理液を供給するノズルを円形基板の表面に沿って基板直径方向に移動させることにより、基板上に処理液を供給して基板に所望の処理を行う基板処理方法において、ノズルが基板の円中心から離れている場合には処理液の流量を少なくし、ノズルが基板の円中心の近くにある場合には処理液の流量を多くすることを特徴とする基板処理方法。
【００２１】
前記（２）の発明によれば、ノズルの位置に応じて処理液の流量を変えることにより、処理に供されずに基板外に流れる処理液の量を極力少なくすることができる。したがって、処理液の無駄な供給を回避して消費量を少なくでき、経済性を向上できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る基板処理装置の実施例を示す全体構成図である。本実施例では、基板上に現像液を供給して基板上に現像液を液盛することにより、基板の現像処理を行う現像処理装置を例に採って説明する。
【００２３】
図１おいて、符号１は円形の基板であり、例えば半導体ウエハである。基板１は、基板保持手段としての基板載置台２に吸着保持される。基板載置台２の下面中心部に電動モータ３の駆動軸が連動連結され、基板１を水平姿勢で回転できるように構成されている。
【００２４】
基板載置台２に保持された基板１の上方に、基板１に処理液としての現像液を供給するノズル４が設けられている。ノズル４は、図２の平面図に示すように、長方形状に形成されており、その下面に現像液を吐出するスリット５が設けられている。このノズル４が。円形の基板１の表面に沿って基板直径方向に移動可能に構成されている。
【００２５】
ノズル４に、現像液タンク（図示せず）に接続する処理液供給管６が接続されている。処理液供給管６には、フィルター７と流量測定手段としての流量計８と流量調整弁９とが設けられている。
【００２６】
流量調整弁９は、図３の縦断面図に示すように、現像液の供給流路を形成した弁箱１０内に、供給流路の開閉する弁体１１を設けて構成されている。弁体１１に中空で横断面形状角形の弁棒１２が一体連結されるとともに、弁棒１２の先端にナット１３が連接されている。ナット１３に、電動モータ１４によって駆動回転されるネジ軸１５が螺合され、電動モータ１４の正逆転により、弁体１１を開閉駆動し、その開度や開閉速度を任意に調整できるように構成されている。電動モータ１４は、例えばステッピングモータで構成させている。
【００２７】
流量調整弁９には、制御手段（具体的にはフィードバック制御手段）としてのコントローラ１６が接続されている。コントーラ１６は、メインコントローラ１７から現像液流量の経時的な変化パターンを目標値として与えられる。さらに、コントローラ１６は、流量計８から現像液の測定流量が与えられ、その測定流量が目標値に一致するように、流量調整弁９の電動モータ１４を操作して弁体１１の開度および開閉速度を調整することにより、現像液の流量を制御する。
【００２８】
メインコントローラ１６からコントローラ１６に与えられる現像液流量の目標値について説明する。図４に示すように、現像液流量の目標値は現像液流量の経時的な変化パターンとして与えられる。本実施例では、現像液流量の目標値が２種類用意されている。一つは、基板１に塗付されたフォトレジストが現像液とのヌレ性が比較的に良い場合に設定される目標値Ａである。もう一つは、基板１に塗付されたフォトレジストが現像液とのヌレ性が比較的に悪い場合に設定される目標値Ｂである。目標値Ａは比較的に現像液の流量が少なく設定され、目標値Ｂは比較的に現像液の流量が多く設定されている。
【００２９】
フォトレジストと現像液とのヌレ性が良い場合、ノズル４を基板１の表面に近接させた状態で基板表面に沿って移動させながら現像液を吐出すると、現像液がノズル４よりも先行して基板表面に広がる傾向がある。ノズル４よりも先行して広がった現像液によってフォトレジストが溶解する。そのときに生じたフォトレジストのカスが後続するノズル４に付着して、基板１の表面を汚染することがある。このように現像液に対してヌレ性の良いフォトレジストの場合に、現像液の供給量を比較的に少なくすることにより、ノズル４よりも先行して現像液が広がるという現象を抑制して、基板１の汚染を防止することができる。
【００３０】
一方、フォトレジストと現像液とのヌレ性が悪い場合、ノズル４から吐出された現像液が基板表面上を広がりにくいので、結果としてフォトレジストに供給される現像液が不足して現像不良が生じることがある。このように現像液に対してヌレ性の悪いフォトレジストの場合に、現像液の供給量を比較的に多くすることにより、現像液の広がりを助長して、現像不良を防止することができる。
【００３１】
なお、本実施例では現像液流量の２種類の目標値を用いたが、レジストの種類に応じて更に多くの目標値を準備すれば一層、基板処理の品質向上を図ることができる。
【００３２】
また、本実施例で設定される目標値Ａ、Ｂの別の特徴は、ノズル４が基板１の円中心から離れている場合には現像液の流量を少なくし、ノズル４が基板１の円中心の近くにある場合には現像液の流量を多くするように、ノズル４の位置に応じて現像液の流量目標値を変えた点にある。具体的には、ノズル４が基板１の端部から中心部に近づくに従って流量目標値が次第に多くなり、ノズル４が基板１の中心部から遠ざかるに従って流量目標値が次第に少なくなっている。
【００３３】
このようにノズル４の位置に応じて流量目標値を変える理由は次のとおりである。ノズル４が円形基板の端部に対向しているとき、ノズル４から現像液の供給を受けるべき基板部位の面積は小さい。一方、ノズル４が円形基板の中心部の対向しているとき、ノズル４から現像液の供給を受けるべき基板部位の面積は大きい。したがって、ノズル４の位置に関わらず流量目標値を一定にしておくと、その目標値は面積の大きな基板中心部に合わせて多めの流量値に設定しておく必要があるので、面積の小さな基板端部では基板処理に供されずに無駄に捨てられる現像液の量が多くなってしまう。本実施例ではこのような現像液の無駄をなくすために、基板端部に近いほど流量目標値を小さく設定している。
【００３４】
本実施例で設定される目標値Ａ、Ｂの更に別の特徴は、現像液の吐出開始の際に、現像液が所定流量になるまでに要する時間Ｔ_Ｏ（すなわち、流量調整弁９の弁体１１が所定開度になるまでの時間）、および、現像液の供給停止の際にそれに要する時間Ｔ_Ｃ（すなわち、弁体１１が所定開度から全閉になるまでの時間）を設定した点にある。例えば、現像液の供給停止を急激に行う（弁体１１を急に閉じる）と、それまでの現像液の吐出勢いによりノズル４の内部に貯留されるべき現像液もでも吐出され、それと入れ代わりにノズル４の内部に空気が進入し、次の基板現像処理のときに現像液に混ざって気泡が吐出され、この気泡が基板表面に付着することにより、現像不良が発生することがある。本実施例では現像液の供給停止に要する時間Ｔ_Ｃを遅く（例えば、吐出開始に要する時間Ｔ_Ｏが０．５±０．１秒であるのに対して、供給停止に要する時間Ｔ_Ｃを１．２±０．１秒に）設定しておくことにより、上記の不都合を回避している。
【００３５】
次に上述した構成を備えた実施例装置の動作を説明する。
メインコントローラ１７は、基板１に塗付されたフォトレジストの種類に応じた、現像液の流量目標値の変化パターンを選択する。本実施例では図４に示した目標値Ａ、Ｂのいずれかの変化パターンが選択される。メインコントローラ１７は、選択した目標値変化パターンを参照して現像液の吐出開始から供給停止までの時々刻々の流量目標値をコントローラ１６に順に与える。コントローラ１６は、流量計８で測定された現像液の流量が、時々刻々に与えられる流量目標値に一致するように、流量制御弁９の電動モータ１４を操作して弁体１１の開度および開閉速度を調整する。
【００３６】
具体的には、図４に示した目標値Ａ、Ｂのいずれかに従って、現像液の吐出開始の際は、所定流量になるまで弁体１１が所定の速度で開かれてゆく。所定の流量になった後は、ノズル４が基板端部から基板中心部に向かうに従って次第に弁体１１が開かれてゆくことにより、現像液の流量が次第に増えて行く。ノズル４が基板中心部にあるときは弁体１１が一定の開度に維持されることにより、現像液の流量が一定値に維持される。ノズル４が基板中心部から遠ざかるに従って弁体１１が閉じられてゆくことにより、現像液の流量が次第に減ってゆく。そして、所定流量に達すると、弁体１１がゆっくりと閉じられて現像液の供給が停止される。
【００３７】
以上の現像液の流量制御は、流量計８で測定された現像液流量が、メインコントローラ１７から時々刻々に設定される流量目標値に一致するよう電動モータが操作されるフィードバック制御であるので、現像液の供給元で圧力変動が発生しても、処理液の供給流量を目標値に正確に維持することができる。
【００３８】
上述実施例では、現像処理装置を例に採って説明したが、本発明は、基板に薬液などの処理液を供給して処理を行う種々の基板処理装置に適用することができる。
【００３９】
また、本発明は、スリット５を設けたノズル４を備える基板処理装置に限らず、例えば、円孔を設けたノズルなど、各種のノズルを備える基板処理装置に適用できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電動モータにより弁体を開閉駆動して弁体の開度を調整することにより、処理液の流量を任意に設定することができる。しかも、制御手段で電動モータを操作して弁体の開閉速度を調整することにより、弁体の全閉状態から所定の開度まで開く時間、および、所定の開度から全閉状態に至るまでの時間をそれぞれ任意に調整することができる。したがって、処理液の供給流量の調整を、人為的な操作によらずに手間少なく、しかも、流量計などで視覚的に確認したりせずに適切に設定して行うことができ、処理液の供給量を、簡単な操作で精度良く調整できる。また、所定の開度から全閉状態に至るまでの時間を、全閉状態から所定の開度まで開く時間よりも長くするといった調整も容易に行うことができ、弁体をゆっくり閉じてノズルの先端にエアーが逆流するといったことを回避でき、基板の処理品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の実施例を示す全体構成図である。
【図２】実施例装置の要部の平面図である。
【図３】流量調整弁の縦断面図である。
【図４】現象液の流量目標値の経時的変化を示すグラフである。
【図５】従来の流量調整機構の構成図である。
【符号の説明】
１…基板
２…基板載置台（基板保持手段）
４…ノズル
６…処理液供給管
８…流量計（流量測定手段）
９…流量調整弁
１１…弁体
１４…電動モータ
１６…コントローラ（制御手段）
１７…メインコントローラ

Claims

基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板に処理液を供給するノズルと、
前記ノズルに接続された処理液供給管と、
前記処理液供給管に設けられて処理液の流量を調整する流量調整弁と
を備えた基板処理装置において、
前記流量調整弁は、処理液供給路を開閉する弁体と、この弁体に連動連結されて弁体を開閉駆動する電動モータとを含み、
かつ、前記電動モータを操作して弁体の開度および開閉速度を調整することにより、処理液の流量を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記処理液は現像液であり、
かつ、前記制御手段は、基板に塗付されたフォトレジストが現像液とのヌレ性が良い場合には現像液の流量を少なくし、そのフォトレジストが現像液とのヌレ性が悪い場合には現像液の流量を多くするように、基板に塗付されたフォトレジストの種類に応じて現像液の流量を制御する基板処理装置。
請求項１または２に記載の基板処理装置において、
基板が円形の基板であり、かつ、ノズルが円形の前記基板の表面に沿って基板直径方向に移動するものであり、
前記制御手段は、ノズルが基板の円中心から離れている場合には処理液の流量を少なくし、ノズルが基板の円中心の近くにある場合には処理液の流量を多くするように、ノズルの位置に応じて現像液の流量を制御する基板処理装置。
請求項１、２、３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記処理液供給管に設けられて処理液流量を測定する流量測定手段を備え、
かつ、前記制御手段は、前記流量測定手段で測定される処理液流量が目標流量になるように前記電動モータを操作するフィードバック制御手段である基板処理装置。