JP2004267871A

JP2004267871A - Treatment liquid supply nozzle, treatment liquid supply apparatus, and nozzle washing method

Info

Publication number: JP2004267871A
Application number: JP2003060118A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Sasagawa; 典彦笹川; Takeshi Hirao; 剛平尾; Hitoshi Hajima; 仁志羽島
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: JP3979595B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment liquid supply nozzle which can thoroughly wash the entire tip part of the nozzle when the nozzle is washed and wash out the treatment liquid left in the tip part of the nozzle, a treatment liquid supply apparatus, and a nozzle washing method. <P>SOLUTION: The treatment liquid supply nozzle B has a nozzle 1 having a first discharge opening 1a for discharging the treatment liquid, a nozzle holder 2 having a second discharge opening 3 which is formed to have a larger diameter than that of the first discharge opening of the nozzle 1 and into/from which the nozzle is inserted/protruded, and a space which is formed between the inside surface of the nozzle holder 2 and the outside surface of the nozzle 1, connected to the second discharge opening 3, and supplied with at least a washing liquid. The nozzle 1 is arranged at the center of the second discharge opening 3, and the outside surface of the nozzle 1 is point-contacted with the inner wall of the second discharge opening 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板上に処理液を供給するための処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法に関し、例えばウエハ表面に層間絶縁膜を形成するための塗布液を供給する処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの工程において、例えばＳＯＤ（ＳｐｉｎＯｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳＯＤシステムでは、半導体ウエハ（以下、ウエハ）上に塗布材料をスピンコートし、加熱等の物理的処理や化学的処理を施して層間絶縁膜を形成している。
例えば、シロキサン系ポリマーや有機ポリマーの層間絶縁膜を形成する場合、有機溶媒にて希釈された材料をウエハ上に吐出し、スピンコータにより塗布する。次に、段階的に目的に応じた環境下にて熱処理等を行う。また、材料によっては、塗布後にアンモニア雰囲気による処理や溶剤置換処理など化学的処理を追加する必要がある。
【０００３】
前記したように、ウエハ上に処理液を供給する工程では、レジスト液をウエハ上に塗布する技術と同様にスピンコート法が用いられている。かかるスピンコート法は、例えば、カップ内でスピンチャック上にウエハを載せて回転させ、処理液供給ノズルよりウエハの回転中心に塗布液を供給してウエハ全面に均一に伸展させるものである。
このようなスピンコート工程において用いられる処理液供給装置の処理液供給ノズルは、例えば、ウエハ表面に向けて処理液を吐出する吐出口をその下端に有すると共に、その上端が移動機構によって把持されている。処理液供給ノズルは、この移動機構によってカップ内のウエハの回転中心とカップ外に配置されたドレインカップとの間を移動するように構成されている。
【０００４】
ところで、ウエハ表面への処理液供給後に、処理液供給ノズルの先端部に処理液が残存して付着し、前記処理液供給ノズル先端部に付着した処理液は、時間の経過とともに濃縮した液体あるいは凝固物に変化する。これら濃縮した液体や凝固物はウエハへの処理液供給中にウエハ上に落下し、塗布むらや膜厚変動等を起こす原因となる。
【０００５】
この課題を解決するため、本願出願人は特開２００１−３８２７２号公報（特許文献１）において処理液供給ノズル及び処理液供給装置を提案している。この提案した処理液供給ノズル及び処理液供給装置について、図９、図１０に基づいて説明する。図９において、符号５１はウエハ表面に絶縁膜を形成する塗布液（処理液）を吐出するための処理液供給ノズル５１であって、この処理液供給ノズル５１はノズル保持体５０によって固定されている。またこの処理液供給ノズル５１は、大径管５２とその内部に挿通、配置された小径管５４とにより構成されている。また前記小径管５４の先端部の吐出口５５は、大径管５２の先端部に形成された吐出口５３から突出した状態に構成されている。
更に、前記大径管５２と小径管５４の間であって前記吐出口５３の近傍には、小径管５４を大径管５２に保持するための保持部材６０が設けられている。この保持部材６０は、前記したように小径管５４を大径管５２に固定するものであるが、図１０に示すように、後述する洗浄液の流下の障害にならないように複数の孔６０ａが設けられている。
【０００６】
一方、図中の符号５６は、ウエハ上に塗布する塗布液（処理液）を貯蔵するタンクであって、ポンプ５７を介して前記タンク５６内の塗布液（処理液）が小径管５４に供給されるように構成されている。
また、図中の符号５８は、小径管５４の先端部周辺を洗浄するための洗浄液を貯蔵するタンク５８であって、ポンプ５９を介してタンク５８内の洗浄液が大径管５２に供給されるように構成されている。
【０００７】
このように構成された処理液供給装置では、前記タンク５６内の塗布液（処理液）がポンプ５７によって小径管５４に供給され、吐出口５５からウエハ表面に塗布される。
この塗布終了後、処理液供給ノズル５１は、図示しないドレインカップ上にノズル保持体５０の移動にともなって移動し、小径管５４内に残った塗布液をドレインカップ内に吐出する。
ここで、前記小径管５４の先端部周辺、特に該先端部外周面には、前記したように塗布液が残存、付着している。そのため、タンク５８内の洗浄液をポンプ５９によって大径管５２に供給し、小径管５４の先端部外周面に該洗浄液を這わせ流下させる。この洗浄液の流下によって、小径管５４の先端部周辺に付着した塗布液は洗い流され、洗浄される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３８２７２号公報（第５頁右欄第２９行乃至第６頁左欄第２行、第７図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように特開２００１−３８２７２号公報に記載された処理液供給装置にあっては、小径管５４の先端部の洗浄を、大径管５２内に洗浄液を供給し小径管５４の先端部外周面に洗浄液を這わせ流下させることによって行っている。
このとき、洗浄液が小径管５４の外周面の一部を流下し、小径管５４の外周面全面を満遍なく、流下しないという技術的課題があった。詳述するならば、前記洗浄液が小径管５４の外周面に接触し、該外周面に一筋の流れが形成されると、続いて供給された洗浄液は、該外周面の一筋上を流下する。その結果、小径管５４の外周面全面を満遍なく流下せず、洗浄液で洗浄されない部分が生じ、かかる部分に塗布液（処理液）が残存するという技術的課題があった。
このように、小径管５４の先端部（外周面）に残存する処理液を完全に洗浄することができず、前記した処理液供給ノズルに付着した処理液に起因する、塗布むらや膜厚変動等を抑制できなかった。
【００１０】
本発明は、前記したような技術的課題を解決するためになされたものであり、処理液供給ノズルの洗浄時にノズル先端部全体を満遍なく洗浄することができ、ノズル先端部に残った処理液を洗い流すことのできる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる処理液供給ノズルは、処理液を吐出する第１の吐出口を備えるノズルと、前記ノズルが有する第１の吐出口よりも大径に形成され、前記ノズルが挿通、突出する第２の吐出口を備えるノズルホルダーと、前記ノズルホルダーの内周面とノズルの外周面との間に形成され前記第２の吐出口に繋がる、少なくとも洗浄液が供給される空間とを具備する処理液供給ノズルであって、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることを特徴としている。
このように、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、ノズルホルダーの吐出口から吐出された洗浄液がノズル先端部にまで一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に残存する処理液が少なく、洗浄液によってより確実に流し落とすことができる。
【００１２】
ここで、前記第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触していることが望ましい。
このように、第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触している場合には、洗浄液が流れる第２の吐出口部分が均一な開口面積となり、ノズルホルダーの吐出口からの吐出された洗浄液はノズル先端部に一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。
【００１３】
また、前記第２の吐出口の内壁に該吐出口の径方向に突出する複数の突起部を形成し、あるいは前記ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることが望ましい。
更に、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることが望ましい。このように回転手段を設け、ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させることによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残って除去しにくい処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００１４】
また、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されていることが望ましい。
このようにノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されているため、洗浄液が回転流となって流れ落ち、ノズル外周面の洗浄効果が増大し、より効果的にノズル洗浄を行うことができる。
また、前記ノズルの外周面が粗面に形成され、親水性を有することが望ましい。このように前記ノズル外周面が親水性である場合には、該外周面に洗浄液の一筋の流れが形成されても、続いて供給された洗浄液は、該外周面の一筋上を流下することなく、外周面全面を満遍なく流下し、ノズルをより確実に洗浄することができる。
【００１５】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる処理液供給装置は、処理液を吐出する第１の吐出口を備えるノズルと、前記ノズルが有する第１の吐出口よりも大径に形成され、前記ノズルが挿通、突出する第２の吐出口を備えるノズルホルダーと、前記ノズルホルダーの内周面とノズルの外周面との間に形成され前記第２の吐出口に繋がる、少なくとも洗浄液が供給される空間とを具備し、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触している処理液供給ノズルを備える処理液供給装置であって、前記ノズルの第１の吐出口に処理液を供給する処理液供給手段と、前記空間内に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを備えることを特徴としている。
【００１６】
このように、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、ノズルホルダーの吐出口から吐出された洗浄液がノズル先端部に一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に残存する処理液を抑制でき、洗浄液によって確実に流し落とすことができる。
したがって、この処理液供給装置を用いることによって、前記した処理液供給ノズルに付着した処理液に起因する、塗布むらや膜厚変動等を抑制することができる。
【００１７】
また、処理液供給装置においては、前記第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触していることが望ましい。また、前記第２の吐出口の内壁に該吐出口の径方向に突出する複数の突起部を形成し、あるいは前記ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることが望ましい。更に、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることが望ましい。
【００１８】
また、前記空間内にガスを供給するガス供給手段とを備えることが望ましい。
このようにガス供給手段が備えられているため、洗浄の際、洗浄液と共にガスを空間に供給でき、洗浄効果を向上させることができる。また、洗浄の後、ガスを空間に供給することによって、ノズル外周面の乾燥を速めることができる。
【００１９】
また、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されていることが望ましく、前記ノズルの外周面が粗面に形成され、親水性を有することが望ましい。
【００２０】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかるノズル洗浄方法は、処理液を吐出供給する処理液供給ノズルの外周面に付着した処理液を洗浄するノズル洗浄方法において、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間に形成された空間に洗浄液を供給することによって、前記ノズルが挿通、突出するノズルホルダー吐出口から吐出し、該ノズル外周面に付着した処理液を洗浄する洗浄工程と、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させる工程と、前記回転工程の後、再び前記洗浄工程を行うことを特徴としている。
このように回転手段を設け、洗浄後、ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させ、再び洗浄することによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残った処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００２１】
ここで、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成され、前記洗浄液が、前記螺旋状溝に沿って前記ノズル外周面を旋回しながら、前記吐出口から吐出されることが望ましく、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間に形成された空間に洗浄液を供給する際、該空間にガスを供給し、該ノズル外周面に付着した処理液を洗浄することが望ましい。また、前記洗浄液による前記ノズル外周面に付着した処理液の洗浄工程の後、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間の空間にガスを供給することによって、該ノズル外周面に付着した洗浄液を乾燥処理することが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法について、図１乃至図３に示す一実施形態に基づいて説明する。尚、図１は、例えば前記したＳＯＤシステムにおけるＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）の概略構成を示す平面図であり、図２は、処理液供給装置の要部及び処理液供給ノズルの概略構成を示す断面図であり、また、図３は図２に示すノズルホルダー２の内側平面図である。
【００２３】
このＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）Ａでは、ユニット底の中央部に環状のカップＣＰが配設され、その内側にスピンチャックが配置されている。スピンチャックは真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で、駆動モータの回転駆動力で回転するように構成されている。
処理液供給ノズルＢは、カップＣＰの外側に配設されたノズル待機部８０でノズルスキャンアーム８１の先端部に着脱可能に取り付けられ、スピンチャックの上方に設定された所定の塗布液（処理液）吐出位置まで移送されるようになっている。ノズルスキャンアーム８１は、ユニット底板の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール８２上で水平移動可能な垂直支持部材８３の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材８３と一体にＹ方向で移動するようになっている。
【００２４】
このノズルスキャンアーム８１は、ノズル待機部８０で処理液供給ノズルＢを選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００２５】
またノズル待機部８０で処理液供給ノズルＢの吐出口が溶媒雰囲気室の口８０ａに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端の処理液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本の処理液供給ノズルＢが設けられ、処理液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００２６】
更に、カップＣＰとノズル待機部９０との間には、ドレインカップ８４が設けられており、この位置においてウエハＷに対する処理液の供給に先立ち、あるいは供給後に処理液供給ノズルＢの洗浄が行われるようになっている。なお、この洗浄については後述する。
【００２７】
また、ガイドレール８２上には、上記したノズルスキャンアーム８１を支持する垂直支持部材８３だけでなく、リンスノズルスキャンアーム８５を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材８６も設けられている。リンスノズルスキャンアーム８５の先端部には、サイドリンス用のリンスノズル８７が取り付けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャンアーム８５及びリンスノズル８７は、カップＣＰの側方に設定されたノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャックに載置されているウエハＷの周縁部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線移動するようになっている。そして、処理液供給ノズルＢよりウエハＷ上に絶縁膜材料を供給した後に、このリンスノズル８７によりウエハＷ表面周辺部にソルベントを供給してこの部分の絶縁膜材料を溶解して除去する。これにより、搬送系によりウエハＷを搬送している時にウエハＷの絶縁膜がどこかに接触し絶縁膜が剥がれて発塵するのを防止することができる。
【００２８】
なお、図１では、図解を容易にするため、処理液供給ノズルＢおよびリンスノズル８７にそれぞれ接続する配管を図から省いている。また、図１では、ピンセット８８がステーションに出入りするための開口部８９に取り付けられているシャッタを図から省いている。
【００２９】
更に、図２に基づいて、ＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）Ａについて説明する。
この処理液供給装置Ａの要部となる構成は、処理液供給ノズルＢと、前記処理液供給ノズルＢに塗布液（処理液）を供給する塗布液供給源９と、前記処理液供給ノズルＢの洗浄時に洗浄液を供給する洗浄液供給源１３と、前記洗浄液を供給する際、ガスを供給するガス供給源１２と、前記処理液供給ノズルＢを移動させるノズルスキャンアーム８１等である。
【００３０】
まず、前記処理液供給ノズルＢの構成について説明する。この処理液供給ノズルＢは、塗布液の吐出口を有するノズル１と、前記ノズル１が挿通、突出する貫通孔３を有するノズルホルダー２と、前記ノズル１に塗布液（処理液）を供給する塗布液供給管４と、前記ノズル１を固定するノズル固定部６と、前記ノズルホルダー２とノズル固定部６とを固定し、ノズルスキャンアーム８１に固定されるノズル保持部５とから構成される。
なお、ノズルホルダー２は容易に着脱が可能なように設計されており、ノズルホルダー２を外すことにより、ノズル１が容易に交換できるように構成されている。
【００３１】
前記ノズル１の下方部は小径の円形管形状に形成され、その先端には塗布液（処理液）を吐出する第１の吐出口である吐出口１ａが設けられている。また、ノズル１上方部は大径の円筒形状に形成され、その中心部に前記吐出口１ａに繋がる貫通孔１ｂが形成されている。更に、前記ノズル１の上方部の外周面には螺子部１ｃが形成され、ノズル１はノズル固定部６の螺子部６ｃに回転可能に螺合されている。
また、前記ノズル１の貫通孔１ｂ内には塗布液供給管４が嵌入、固定され、塗布液供給管４から供給される塗布液が、ノズル１の吐出口１ａから導出されるように構成されている。
【００３２】
前記ノズル１は、耐熱性、耐薬品性が良好な合成樹脂であるテフロン（登録商標）素材により形成されている。テフロン（登録商標）素材は撥水性を有するため、その外周面はノズル１の洗浄時に洗浄液が満遍なく流下し易くなるように、粗面加工が施され、親水化されている。この粗面加工は、例えばＵＶ照射等の化学的処理あるいはヤスリがけ等の機械的処理により成されている。
【００３３】
前記ノズル固定部６には、塗布液供給管４を嵌通して固定する貫通孔６ａが形成されている。このノズル固定部６の上部外周面には螺子部６ｂが形成され、ノズルスキャンアーム８１に固定されるノズル保持部５の螺子部５ｂに螺合し、固定されている。このように、ノズル１は、ノズル固定部６を介してノズル保持部５に固定されているため、ノズル１がスピンコート中に揺動することはない。
【００３４】
また、前記ノズルホルダー２の中心部には、前記したようにノズル１の下方部（先端部１ｄ）が挿通する貫通孔３が形成されている。また、このノズルホルダー２は椀状形状に形成され、ノズルホルダー２の内周面とノズル１の外周面との間に、洗浄液が導入される空間Ｓが形成されている。
更に、ノズルホルダー２の外周面には、螺子部２ａが形成され、ノズル保持部５の螺子部５ａと螺合している。即ち、該ノズルホルダー２は、ノズル回転駆動部１１によって、ノズル保持部５に対して、所定角度、例えば９０度以内の角度で回転可能に構成されている。
【００３５】
このノズルホルダー２の貫通孔３は、図３に示すように正方形形状に形成され、洗浄液を吐出する第２の吐出口である吐出口として機能する。また、前記ノズル１の外周面は、前記正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触し、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４が均一な開口面積となるように形成されている。また、ノズル１の外周面が前記したように正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触するため、ノズル１は貫通孔（吐出口）３の中心部に配置される。
【００３６】
また、前記ノズル保持部５には、ノズル１を洗浄するための洗浄液あるいは洗浄液を乾燥等するためのＮ_２ガス等のガスを前記空間Ｓに供給するための液／ガス供給口１５が設けられている。この液／ガス供給口１５には、バルブ１４を介して洗浄液供給手段である洗浄液供給源１３と、ガス供給手段であるガス供給源１２が接続されている。
また、塗布液供給管４にはバルブ１０を介して塗布液供給手段である塗布液（処理液）供給源９が接続されている。
【００３７】
なお、この前記ノズル保持部５（螺子部５ａ）とノズルホルダー２（螺子部２ａ）は、パッキン７を介して、螺合、固定されている。また、前記ノズル保持部５は、ノズルスキャンアーム８１が接続され、ウエハ上の位置とノズル待機位置との間を処理液供給ノズルＢを移動できるように構成されている。
【００３８】
以上のように構成された処理液供給装置Ａにおける塗布液（処理液）吐出からノズル洗浄までの動作について説明する。
先ず、絶縁膜を形成するための塗布液をノズル１からウエハ上へ吐出する場合には、ノズル保持部５に接続されたノズルスキャンアーム８１によって、図２に示すノズル１の吐出口１ａを、図１に示すウエハＷの中心直上部にウエハＷと所定の距離をもって位置するように搬送する。
【００３９】
その後、ウエハＷを回転し、次いでバルブ１０を開き、塗布液供給源９からポンプ等の手段によって、塗布液供給管４に塗布液（処理液）を供給する。そして、塗布液供給管４に供給された塗布液（処理液）は、ノズル１の吐出口１ａからウエハＷ上に吐出される。このとき、ウエハＷは回転しているため、ウエハＷ上に供給された塗布液（処理液）は遠心力によりウエハＷ全面に伸展され塗布される。
【００４０】
前記ウエハＷ上への塗布作業が終了すると、バルブ１０が閉じられる。このときノズル１の吐出口１ａは開放された状態となっているが、バルブ１０が閉じられるため、バルブ１０とノズル１の吐出口１ａとの間に残存する塗布液（処理液）は、表面張力により吐出口１ａから落下することはない。
次いで、ノズル保持部５が固定されたノズルスキャンアーム８１によって、ドレインカップ８４上に処理液供給ノズルＢを搬送する。そして、バルブ１０が再び開けられ、バルブ１０とノズル１の吐出口１ａとの間に残存する塗布液（処理液）がドレインカップ８４内に排出される。
【００４１】
次に、ノズル１先端部１ｄに付着した塗布液の洗浄作業を行う。まず、バルブ１４において洗浄液供給源１３側を開弁し、洗浄液供給源１３のポンプを駆動することによって、液／ガス供給口１５から空間Ｓに洗浄液を供給する。このとき、ノズル１とノズルホルダー２の空間Ｓに、ある程度洗浄液が供給される。供給された洗浄液は、ノズルホルダー２の吐出口である貫通孔３からドレインカップ８４内に流れ落ちる。
このとき、前記ノズル１が貫通孔の中心部配置されると共に、その外周面が、図３に示すように、前記正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触しているため、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４は均一な開口面積となる。
【００４２】
したがって、ノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３から吐出された洗浄液がノズル先端部１ｄに一様に流れ、ノズル１の先端部１ｄ外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル１の外周面と第２の吐出口（貫通孔）３の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に処理液が残存することなく、洗浄液によって確実に流し落とすことができる。
特に、第２の吐出口（貫通孔）３が正方形状に形成され、前記ノズル１の外周面が前記正方形状の各辺の中点と点接触の状態で接触しているため、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４が均一な開口面積となり、ノズルホルダー２の吐出口３から吐出された洗浄液がノズル１の先端部１ｄに一様に流れ、ノズル１の先端部１ｄの外周面を満遍なく洗浄することができる。
【００４３】
次に、前記洗浄を所定時間行った後、前記ノズルを所定定角度回転させ、この回転工程の後、再び洗浄工程を行う。このように、このように回転手段を設け、洗浄後、前記ノズルを所定角度回転させ、再び洗浄することによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残った処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００４４】
続いて、ノズル１の外周面とノズルホルダー２内周面に残った洗浄液の乾燥作業を行う。バルブ１４において洗浄液供給源１３側が閉弁され、ガス供給源１２側が開弁される。その結果、ガス供給源１２からＮ_２ガスが液／ガス供給口１５に供給され、Ｎ_２ガスは、空間Ｓに供給された後、ノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３から外部に排出される。
このとき、高圧のＮ_２ガスを供給することにより、ノズル１の外周面及びノズルホルダー２の内周面に付着した洗浄液を、短時間で乾燥することができる。そして、この乾燥処理が行なわれた後、バルブ１４を閉じ、ガス供給源１２からのＮ_２ガスの供給を停止することによって、塗布液（処理液）吐出からノズル洗浄までの一連の動作が終了する。
【００４５】
以上のように、本発明にかかる一実施形態においては、ノズル１外周面とノズルホルダー２内周面の空間Ｓに洗浄液を流下することにより、ノズル１の外周面全体を満遍なく、洗浄することができる。即ち、洗浄液が行き渡らずに、塗布液が残存するという弊害を防止でき、塗布むらや膜厚変動等の不具合を抑制できる。
【００４６】
また、上記実施形態では、洗浄液を供給して洗浄した後、ガスを供給して乾燥するようになしたが、洗浄液を供給する際、ガスを同時に供給するようにしても良い。このように、洗浄液とガスを同時に供給すると洗浄液中にガスが混入した状態となり、洗浄液自体の洗浄効果のほか、ガスの気泡による洗浄効果も得ることができ、より確実にノズル１の外周面全体に付着した塗布液を洗浄することができる。
更に、上記実施形態にあっては、第２の吐出口３を正方形状に形成した場合を示したが、第２の吐出口３を正三角形や正六角形等の正多角形状に形成し、前記ノズル１の外周面が前記正多角形形状の各辺の中点と点接触の状態で接触するように構成しても良い。第２の吐出口３を正三角形状や正方形状の構成とした場合、点接触部が少ないことから各点接触部に残る処理液の総量を少なくすることができる。
【００４７】
また、図４及び図５に、図２及び図３に示したノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３を変形した第二の実施形態を示す。なお、図４、５において図２、図３に示した部材と同一、あるいは相当する部材は同一符号で示しており、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
図４に示すように、この実施形態にあっては、ノズルホルダー２０の吐出口（貫通孔）２１の内壁に、その径方向に突出する４つの突起部２０ａが形成されている点に特徴がある。より具体的に説明すると、吐出口２１は図５に示されるように円形状であり、４つの前記突起部２０ａは吐出口２１の内壁に沿って均等に配置されている。そして、４つの突起部２１ａの夫々が、ノズル１外周面に点接触することにより、ノズル１先端部を吐出口２１の中心に位置固定している。
これによって、ノズル１の周囲には均等な開口部２１ｂ１，２１ｂ２，２１ｂ３，２１ｂ４が形成され、図２及び図３に示した第一の実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００４９】
なお、この実施の形態においては突起部２０ａを４つとしたが、４つに限定する必要は無く、例えば３つで構成する等、ノズル１先端部１ｄを吐出口２１の中心部に固定でき、かつ、吐出口（貫通孔）２１においてノズル１周囲に洗浄液等を一様に流すことのできる複数の開口部が形成される構成であればよい。また、この実施形態にあっては、吐出口２１の内壁に突起部２０ａを形成した場合を示したが、ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触するように構成しても良い。
【００５０】
次に、前記ノズルホルダーを変形した第三の実施形態について図６乃至図７に基づき説明する。図６乃至図７において、図２乃至図５に示した部材と同一あるいは相当する部材は同一符号で示すことにより、その詳細な説明は省略する。
この第三の実施形態は、ノズルホルダーの形状のみが異なる。即ち、この実施形態は、図６、７に示すようにノズルホルダー３０の内周面に、螺旋状溝３０ｂが形成されている点に特徴がある。この螺旋状溝３０ｂは、ノズルホルダー３０の中間部内周面から始まり、ノズルホルダー３０の吐出口（貫通孔）３１に繋がるように形成され、空間Ｓに供給された洗浄液に回転流を発生させる。その結果、該洗浄液は、ノズル１の外周面全体を満遍なく流下し、ノズル１の外周面全面を洗浄する。また、吐出口（貫通孔）３１から吐出する際にも、洗浄液が回転しているため、ノズル１の先端部を満遍なく洗浄することができる。
また、乾燥時においても、ノズルホルダー３０の内周面に形成された螺旋状溝に沿ってガスが流れるため、このガス流も回転流となり、より効果的に洗浄液の乾燥処理が行なわれる。
なお、この実施形態は、図８に示すような、吐出口３１の内壁に突起部３０ａが形成されたノズルホルダー３０にも当然に適用することができる。
【００５１】
前記した第一乃至第三の実施形態においては、ノズル回転駆動部によって、ノズル１を回転したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ノズルホルダーを回転させても良い。また、前記した第一乃至第三の実施形態においては、ノズル回転駆動部によって、ノズル１を回転させるように構成されているが、ノズル待機部あるいはドレインカップ部にノズル１を回転させるための機構を設けても良い。また、人手によってノズルあるいはノズルホルダーを回転させても良い。
【００５２】
また、前記した第一乃至第三の実施形態においては、ＳＯＤシステムにおけるＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）を例にとって説明したが、本発明はＳＯＤシステムによる層間絶縁膜の形成のみならず、ＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎＧｌａｓｓ）膜の形成や、レジスト膜、ポリミド膜、強誘電体、他の絶縁膜等の形成に適用することができる。
上記実施形態では、半導体ウエハを処理する装置について説明したが、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）やマスク等に使用されるガラス基板を処理する装置についても本発明は適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、処理液供給ノズルの洗浄時にノズル先端部全体を満遍なく洗浄することができ、ノズル先端部に残った処理液を洗い流すことのできる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる第一の実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明にかかる第一の実施形態の要部の概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示すノズルホルダーの平面図である。
【図４】図４は、本発明にかかる第二の実施形態の要部を示す断面図である。
【図５】図５は、図４に示したノズルホルダーの吐出口（貫通孔）の平面図である。
【図６】図６は、本発明にかかる第三の実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示したノズルホルダーの平面図である。
【図８】図８は、図６に示したノズルホルダーの変形例を示す平面図である。
【図９】図９は、従来の処理液供給装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示した保持部材の平面図である。
【符号の説明】
１ノズル
１ａ（第１の）吐出口
２ノズルホルダー
３（第２の）吐出口（貫通孔）
４塗布液（処理液）供給管
５ノズル保持部
６ノズル固定部
９塗布液（処理液）供給源
１０バルブ
１１ノズル回転駆動部
１２ガス供給源
１３洗浄液供給源
１４バルブ
１５液／ガス供給口
２０ノズルホルダー
２０ａ突起部
２１（第２の）吐出口（貫通孔）
３０ノズルホルダー
３０ａ突起部
３１（第２の）吐出口（貫通孔）
８０ノズル待機部
８１ノズルスキャンアーム
８２ガイドレール
８３垂直支持部材
８４ドレインカップ
Ａ処理液供給装置（ＳＯＤ塗布処理ユニット）
Ｂ処理液供給ノズル
Ｗウエハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing liquid supply nozzle, a processing liquid supply device, and a nozzle cleaning method for supplying a processing liquid onto a substrate such as a semiconductor wafer, and for example, supplies a coating liquid for forming an interlayer insulating film on a wafer surface. The present invention relates to a processing liquid supply nozzle, a processing liquid supply device, and a nozzle cleaning method.
[0002]
[Prior art]
In a process of a semiconductor device, an interlayer insulating film is formed by, for example, an SOD (Spin On Dielectric) system. In this SOD system, a coating material is spin-coated on a semiconductor wafer (hereinafter, wafer), and a physical process such as heating or a chemical process is performed to form an interlayer insulating film.
For example, when forming an interlayer insulating film of a siloxane-based polymer or an organic polymer, a material diluted with an organic solvent is discharged onto a wafer and applied by a spin coater. Next, heat treatment or the like is performed stepwise under an environment suitable for the purpose. Further, depending on the material, it is necessary to add a chemical treatment such as a treatment in an ammonia atmosphere or a solvent replacement treatment after the application.
[0003]
As described above, in the step of supplying the processing liquid onto the wafer, a spin coating method is used as in the technique of applying a resist liquid onto the wafer. In such a spin coating method, for example, a wafer is placed on a spin chuck in a cup and rotated, and a coating liquid is supplied to the center of rotation of the wafer from a processing liquid supply nozzle to uniformly spread the entire surface of the wafer.
The processing liquid supply nozzle of the processing liquid supply device used in such a spin coating step has, for example, a discharge port for discharging the processing liquid toward the wafer surface at its lower end, and the upper end thereof is gripped by a moving mechanism. I have. The processing liquid supply nozzle is configured to move between the rotation center of the wafer in the cup and the drain cup disposed outside the cup by the moving mechanism.
[0004]
By the way, after the processing liquid is supplied to the wafer surface, the processing liquid remains and adheres to the tip of the processing liquid supply nozzle, and the processing liquid that adheres to the tip of the processing liquid supply nozzle is a liquid that has been concentrated over time or Changes to coagulate. These concentrated liquids and coagulated products fall onto the wafer while the processing liquid is being supplied to the wafer, and cause application unevenness, film thickness variation, and the like.
[0005]
In order to solve this problem, the present applicant has proposed a processing liquid supply nozzle and a processing liquid supply device in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-38272 (Patent Document 1). The proposed processing liquid supply nozzle and processing liquid supply device will be described with reference to FIGS. In FIG. 9, reference numeral 51 denotes a processing liquid supply nozzle 51 for discharging a coating liquid (processing liquid) for forming an insulating film on a wafer surface. The processing liquid supply nozzle 51 is fixed by a nozzle holder 50. I have. The processing liquid supply nozzle 51 includes a large-diameter pipe 52 and a small-diameter pipe 54 inserted and disposed inside the large-diameter pipe 52. The discharge port 55 at the distal end of the small-diameter pipe 54 is configured to protrude from a discharge port 53 formed at the distal end of the large-diameter pipe 52.
Further, a holding member 60 for holding the small diameter pipe 54 to the large diameter pipe 52 is provided between the large diameter pipe 52 and the small diameter pipe 54 and near the discharge port 53. The holding member 60 fixes the small-diameter pipe 54 to the large-diameter pipe 52 as described above. However, as shown in FIG. 10, a plurality of holes 60a are provided so as not to obstruct the flow of the cleaning liquid described later. Have been.
[0006]
On the other hand, reference numeral 56 in the figure denotes a tank for storing a coating liquid (processing liquid) to be coated on the wafer, and the coating liquid (processing liquid) in the tank 56 is supplied to the small-diameter pipe 54 via a pump 57. It is configured to be.
Reference numeral 58 in the figure denotes a tank 58 for storing a cleaning liquid for cleaning the periphery of the distal end of the small-diameter pipe 54, and the cleaning liquid in the tank 58 is supplied to the large-diameter pipe 52 via a pump 59. It is configured as follows.
[0007]
In the processing liquid supply device configured as described above, the coating liquid (processing liquid) in the tank 56 is supplied to the small-diameter pipe 54 by the pump 57 and is applied from the discharge port 55 to the wafer surface.
After completion of the application, the processing liquid supply nozzle 51 moves on the drain cup (not shown) with the movement of the nozzle holder 50, and discharges the application liquid remaining in the small-diameter tube 54 into the drain cup.
Here, as described above, the coating liquid remains and adheres to the vicinity of the distal end portion of the small-diameter tube 54, particularly, to the outer peripheral surface of the distal end portion. Therefore, the cleaning liquid in the tank 58 is supplied to the large-diameter pipe 52 by the pump 59, and the cleaning liquid is caused to flow along the outer peripheral surface of the distal end portion of the small-diameter pipe 54 to flow down. By the flow of the cleaning liquid, the coating liquid adhering to the vicinity of the distal end of the small-diameter pipe 54 is washed away and washed.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-38272A (page 5, right column, line 29 to page 6, left column, second line, FIG. 7)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the processing liquid supply device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-38272, the cleaning of the tip of the small-diameter pipe 54 is performed by supplying the cleaning liquid into the large-diameter pipe 52. This is performed by causing the cleaning liquid to crawl and flow down on the outer peripheral surface.
At this time, there is a technical problem that the cleaning liquid flows down a part of the outer peripheral surface of the small diameter pipe 54 and does not flow down the entire outer peripheral surface of the small diameter pipe 54 uniformly. More specifically, when the cleaning liquid comes into contact with the outer peripheral surface of the small-diameter tube 54 and a stream of flow is formed on the outer peripheral surface, the subsequently supplied cleaning liquid flows down one line of the outer peripheral surface. As a result, there is a technical problem that the entire outer peripheral surface of the small-diameter pipe 54 does not flow down evenly, and a part that is not washed with the cleaning liquid is generated, and the coating liquid (processing liquid) remains in such a part.
As described above, the processing liquid remaining at the distal end portion (outer peripheral surface) of the small-diameter pipe 54 cannot be completely cleaned, and uneven coating and film thickness variation caused by the processing liquid adhered to the processing liquid supply nozzle described above. Etc. could not be suppressed.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described technical problem, and can thoroughly clean the entire nozzle tip when cleaning the processing liquid supply nozzle, and removes the processing liquid remaining at the nozzle tip. An object of the present invention is to provide a processing liquid supply nozzle, a processing liquid supply device, and a nozzle cleaning method that can be washed away.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a processing liquid supply nozzle according to the present invention is provided with a nozzle having a first discharge port for discharging a processing liquid, and a nozzle having a larger diameter than the first discharge port of the nozzle. A nozzle holder provided with a second discharge port through which the nozzle is inserted and protrudes, and at least a cleaning liquid formed between an inner peripheral surface of the nozzle holder and an outer peripheral surface of the nozzle and connected to the second discharge port. A processing liquid supply nozzle having a space formed therein, wherein the nozzle is disposed at the center of the second discharge port, and the outer peripheral surface of the nozzle is in point contact with the inner wall of the second discharge port. It is characterized by being in contact with.
As described above, the nozzle is disposed at the center of the second discharge port, and the outer peripheral surface of the nozzle and the inner wall of the second discharge port are in point contact with each other. The cleaning liquid discharged from the outlet flows evenly to the tip of the nozzle, so that the outer peripheral surface of the tip of the nozzle can be washed evenly. In particular, since the outer peripheral surface of the nozzle and the inner wall of the second discharge port are in point contact with each other, the processing liquid remaining in the contact portion is small, and the processing liquid can be more reliably washed down with the cleaning liquid.
[0012]
Here, it is preferable that the second discharge port is formed in a regular polygonal shape, and the outer peripheral surface of the nozzle is in point contact with the midpoint of each side of the regular polygon.
In this manner, when the second discharge port is formed in a regular polygonal shape and the outer peripheral surface of the nozzle is in point contact with the midpoint of each side of the regular polygon, the cleaning liquid flows. The second discharge port portion has a uniform opening area, and the cleaning liquid discharged from the discharge port of the nozzle holder flows uniformly to the tip of the nozzle, so that the outer peripheral surface of the tip of the nozzle can be washed evenly.
[0013]
Further, a plurality of protrusions protruding in a radial direction of the discharge port are formed on an inner wall of the second discharge port, or a plurality of protrusions are formed on an outer peripheral surface of the nozzle, and the second outer peripheral surface of the nozzle is connected to the second outer peripheral surface. It is desirable that the inner wall of the discharge port is in point contact with the inner wall of the discharge port.
Further, it is desirable to provide a rotating means for rotating either the nozzle holder or the nozzle by a predetermined angle. By providing the rotating means and rotating either the nozzle holder or the nozzle by a predetermined angle, the processing liquid remaining at the contact portion between the nozzle and the nozzle holder and difficult to remove can be effectively washed away.
[0014]
Preferably, a spiral groove is formed on the inner surface of the nozzle holder.
Since the spiral groove is formed on the inner surface of the nozzle holder as described above, the cleaning liquid flows down as a rotating flow, and the cleaning effect on the outer peripheral surface of the nozzle is increased, so that the nozzle can be more effectively cleaned.
Further, it is desirable that the outer peripheral surface of the nozzle is formed to be rough and has hydrophilicity. As described above, when the nozzle outer peripheral surface is hydrophilic, even if a single stream of the cleaning liquid is formed on the outer peripheral surface, the subsequently supplied cleaning liquid does not flow down one line of the outer peripheral surface. In addition, the entire surface of the outer peripheral surface flows down evenly, and the nozzle can be more reliably cleaned.
[0015]
In order to achieve the above object, a processing liquid supply device according to the present invention has a nozzle having a first discharge port for discharging a processing liquid, and a nozzle having a larger diameter than the first discharge port of the nozzle. A nozzle holder provided with a second discharge port through which the nozzle is inserted and protrudes, and at least a cleaning liquid formed between an inner peripheral surface of the nozzle holder and an outer peripheral surface of the nozzle and connected to the second discharge port. Processing liquid, wherein the nozzle is disposed at the center of the second discharge port, and the outer peripheral surface of the nozzle and the inner wall of the second discharge port are in point contact with each other. A processing liquid supply device including a supply nozzle, comprising: a processing liquid supply unit that supplies a processing liquid to a first discharge port of the nozzle; and a cleaning liquid supply unit that supplies a cleaning liquid into the space. I have.
[0016]
As described above, the nozzle is disposed at the center of the second discharge port, and the outer peripheral surface of the nozzle and the inner wall of the second discharge port are in point contact with each other. The cleaning liquid discharged from the outlet flows uniformly to the tip of the nozzle, so that the outer peripheral surface of the tip of the nozzle can be washed evenly. In particular, since the outer peripheral surface of the nozzle and the inner wall of the second discharge port are in point contact with each other, the processing liquid remaining at the contact portion can be suppressed, and the cleaning liquid can be reliably drained off.
Therefore, by using this processing liquid supply device, it is possible to suppress coating unevenness, film thickness variation, and the like caused by the processing liquid attached to the processing liquid supply nozzle.
[0017]
In the processing liquid supply device, the second discharge port is formed in a regular polygonal shape, and an outer peripheral surface of the nozzle is in point contact with a midpoint of each side of the regular polygon. Is desirable. Further, a plurality of protrusions protruding in a radial direction of the discharge port are formed on an inner wall of the second discharge port, or a plurality of protrusions are formed on an outer peripheral surface of the nozzle, and the second outer peripheral surface of the nozzle is connected to the second outer peripheral surface. It is desirable that the inner wall of the discharge port is in point contact with the inner wall of the discharge port. Further, it is desirable to provide a rotating means for rotating either the nozzle holder or the nozzle by a predetermined angle.
[0018]
Further, it is preferable that a gas supply unit that supplies gas into the space be provided.
Since the gas supply means is provided as described above, gas can be supplied to the space together with the cleaning liquid at the time of cleaning, and the cleaning effect can be improved. Further, by supplying the gas to the space after the cleaning, drying of the nozzle outer peripheral surface can be accelerated.
[0019]
Preferably, a spiral groove is formed on the inner surface of the nozzle holder, and the outer peripheral surface of the nozzle is preferably formed to be rough and hydrophilic.
[0020]
In order to achieve the above object, a nozzle cleaning method according to the present invention is a nozzle cleaning method for cleaning a processing liquid attached to an outer peripheral surface of a processing liquid supply nozzle that supplies and supplies a processing liquid. A cleaning step of supplying a cleaning liquid to a space formed between the inner peripheral surfaces of the nozzle holders, whereby the nozzles are inserted and discharged from a protruding nozzle holder discharge port, and the processing liquid attached to the outer peripheral surfaces of the nozzles is cleaned. A step of rotating either the nozzle holder or the nozzle by a predetermined angle; and performing the cleaning step again after the rotating step.
By providing the rotating means in this way, after washing, either the nozzle holder or the nozzle is rotated by a predetermined angle and washed again, so that the processing liquid remaining in the contact portion between the nozzle and the nozzle holder is effectively washed away. Can be.
[0021]
Preferably, a spiral groove is formed on the inner surface of the nozzle holder, and the cleaning liquid is discharged from the discharge port while rotating the outer peripheral surface of the nozzle along the spiral groove. When supplying the cleaning liquid to the space formed between the nozzle holder and the inner peripheral surface of the nozzle holder, it is preferable to supply gas to the space to clean the processing liquid attached to the outer peripheral surface of the nozzle. Further, after the cleaning process of the treatment liquid attached to the outer peripheral surface of the nozzle by the cleaning liquid, the gas is supplied to the space between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner peripheral surface of the nozzle holder to thereby adhere to the outer peripheral surface of the nozzle. It is desirable to dry the cleaning liquid.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a processing liquid supply nozzle, a processing liquid supply device, and a nozzle cleaning method according to the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a SOD coating processing unit (processing liquid supply device) in, for example, the above-described SOD system, and FIG. 2 is a schematic diagram of a main part of the processing liquid supply device and a processing liquid supply nozzle. FIG. 3 is a sectional view showing the configuration, and FIG. 3 is a plan view inside the nozzle holder 2 shown in FIG.
[0023]
In this SOD coating processing unit (processing liquid supply device) A, an annular cup CP is disposed at the center of the unit bottom, and a spin chuck is disposed inside the cup CP. The spin chuck is configured to rotate by the rotational driving force of a driving motor while the wafer W is fixed and held by vacuum suction.
The processing liquid supply nozzle B is detachably attached to the tip of the nozzle scan arm 81 in a nozzle standby section 80 provided outside the cup CP, and is provided with a predetermined coating liquid (processing liquid) set above the spin chuck. ) It is designed to be transferred to the discharge position. The nozzle scan arm 81 is attached to the upper end of a vertical support member 83 that can move horizontally on a guide rail 82 laid in one direction (Y direction) on the unit bottom plate, and is driven by a Y direction drive mechanism (not shown). It moves in the Y direction integrally with the vertical support member 83.
[0024]
The nozzle scan arm 81 can also be moved in the X direction perpendicular to the Y direction in order to selectively attach the processing liquid supply nozzle B in the nozzle standby unit 80, and is also moved in the X direction by an X direction driving mechanism (not shown). It is supposed to.
[0025]
Further, the discharge port of the processing liquid supply nozzle B is inserted into the opening 80a of the solvent atmosphere chamber in the nozzle standby section 80, and is exposed to the solvent atmosphere inside, so that the processing liquid at the nozzle tip does not solidify or deteriorate. I have. Further, a plurality of processing liquid supply nozzles B are provided, and these nozzles can be properly used depending on the type of the processing liquid.
[0026]
Further, a drain cup 84 is provided between the cup CP and the nozzle standby section 90, and at this position, the processing liquid supply nozzle B is cleaned before or after the supply of the processing liquid to the wafer W. It has become. This cleaning will be described later.
[0027]
On the guide rail 82, not only the vertical support member 83 supporting the nozzle scan arm 81 described above, but also a vertical support member 86 supporting the rinse nozzle scan arm 85 and movable in the Y direction is provided. A rinsing nozzle 87 for side rinsing is attached to the tip of the rinsing nozzle scan arm 85. The rinsing nozzle scan arm 85 and the rinsing nozzle 87 are moved by a Y-direction drive mechanism (not shown) so that the wafer standby position (the position indicated by the solid line) set on the side of the cup CP and the wafer W mounted on the spin chuck. It is configured to translate or linearly move between a rinsing liquid discharge position (a position indicated by a dotted line) set immediately above the peripheral portion. Then, after supplying the insulating film material onto the wafer W from the processing liquid supply nozzle B, a solvent is supplied to the peripheral portion of the wafer W surface by the rinsing nozzle 87 to dissolve and remove the insulating film material in this portion. Accordingly, it is possible to prevent the insulating film of the wafer W from contacting somewhere while the wafer W is being transferred by the transfer system, thereby preventing the insulating film from peeling off and generating dust.
[0028]
In FIG. 1, piping connected to the processing liquid supply nozzle B and the rinsing nozzle 87 is omitted from the figure for ease of illustration. In FIG. 1, the shutter attached to the opening 89 for the tweezers 88 to enter and exit the station is omitted from the drawing.
[0029]
Further, the SOD coating processing unit (processing liquid supply device) A will be described with reference to FIG.
The essential components of the processing liquid supply device A include a processing liquid supply nozzle B, a coating liquid supply source 9 for supplying a coating liquid (processing liquid) to the processing liquid supply nozzle B, and a processing liquid supply nozzle B A cleaning liquid supply source 13 for supplying a cleaning liquid at the time of cleaning, a gas supply source 12 for supplying a gas when supplying the cleaning liquid, and a nozzle scan arm 81 for moving the processing liquid supply nozzle B.
[0030]
First, the configuration of the processing liquid supply nozzle B will be described. The processing liquid supply nozzle B supplies a coating liquid (processing liquid) to the nozzle 1 having a nozzle 1 having a discharge port of the coating liquid, a nozzle holder 2 having a through hole 3 through which the nozzle 1 is inserted and protruding. It comprises a coating liquid supply pipe 4, a nozzle fixing section 6 for fixing the nozzle 1, and a nozzle holding section 5 for fixing the nozzle holder 2 and the nozzle fixing section 6 and fixed to the nozzle scan arm 81. .
The nozzle holder 2 is designed to be easily detachable, and is configured so that the nozzle 1 can be easily replaced by removing the nozzle holder 2.
[0031]
A lower portion of the nozzle 1 is formed in a small-diameter circular pipe shape, and a distal end thereof is provided with a discharge port 1a which is a first discharge port for discharging a coating liquid (processing liquid). The upper part of the nozzle 1 is formed in a large-diameter cylindrical shape, and a through hole 1b connected to the discharge port 1a is formed at the center thereof. Further, a screw portion 1c is formed on an outer peripheral surface of an upper portion of the nozzle 1, and the nozzle 1 is rotatably screwed to a screw portion 6c of the nozzle fixing portion 6.
Further, a coating liquid supply pipe 4 is fitted and fixed in the through hole 1b of the nozzle 1 so that the coating liquid supplied from the coating liquid supply pipe 4 is discharged from the discharge port 1a of the nozzle 1. ing.
[0032]
The nozzle 1 is formed of a Teflon (registered trademark) material which is a synthetic resin having good heat resistance and chemical resistance. Since the Teflon (registered trademark) material has water repellency, the outer peripheral surface is roughened and hydrophilicized so that the cleaning liquid can easily flow down evenly when the nozzle 1 is cleaned. The rough surface processing is performed by, for example, a chemical treatment such as UV irradiation or a mechanical treatment such as sanding.
[0033]
The nozzle fixing portion 6 is formed with a through hole 6a through which the application liquid supply pipe 4 is fitted and fixed. A screw portion 6b is formed on the upper outer peripheral surface of the nozzle fixing portion 6, and is screwed and fixed to the screw portion 5b of the nozzle holding portion 5 fixed to the nozzle scan arm 81. As described above, since the nozzle 1 is fixed to the nozzle holding unit 5 via the nozzle fixing unit 6, the nozzle 1 does not swing during spin coating.
[0034]
Further, in the center of the nozzle holder 2, the through hole 3 through which the lower part (tip part 1d) of the nozzle 1 is inserted as described above is formed. The nozzle holder 2 is formed in a bowl shape, and a space S into which the cleaning liquid is introduced is formed between the inner peripheral surface of the nozzle holder 2 and the outer peripheral surface of the nozzle 1.
Further, a screw portion 2 a is formed on the outer peripheral surface of the nozzle holder 2, and is screwed with the screw portion 5 a of the nozzle holding portion 5. That is, the nozzle holder 2 is configured to be rotatable by the nozzle rotation drive unit 11 with respect to the nozzle holding unit 5 at a predetermined angle, for example, an angle within 90 degrees.
[0035]
The through hole 3 of the nozzle holder 2 is formed in a square shape as shown in FIG. 3, and functions as a discharge port which is a second discharge port for discharging the cleaning liquid. The outer peripheral surface of the nozzle 1 is in point contact with the midpoint of each side of the square, and the second discharge port portions 2b1, 2b2, 2b3, 2b4 through which the cleaning liquid flows have a uniform opening area. It is formed as follows. Further, since the outer peripheral surface of the nozzle 1 contacts the midpoint of each side of the square in a point contact state as described above, the nozzle 1 is arranged at the center of the through hole (discharge port) 3.
[0036]
Further, the nozzle holding unit 5 is provided with a liquid / gas supply port 15 for supplying a gas such as a cleaning liquid for cleaning the nozzle 1 or a gas such as N ₂ gas for drying the cleaning liquid to the space S. ing. A cleaning liquid supply source 13 as a cleaning liquid supply unit and a gas supply source 12 as a gas supply unit are connected to the liquid / gas supply port 15 via a valve 14.
Further, a coating liquid (processing liquid) supply source 9 which is a coating liquid supply unit is connected to the coating liquid supply pipe 4 via a valve 10.
[0037]
The nozzle holding portion 5 (screw portion 5a) and the nozzle holder 2 (screw portion 2a) are screwed and fixed via a packing 7. The nozzle holding section 5 is connected to a nozzle scan arm 81 and is configured to move the processing liquid supply nozzle B between a position on the wafer and a nozzle standby position.
[0038]
The operation from the application liquid (processing liquid) discharge to the nozzle cleaning in the processing liquid supply device A configured as described above will be described.
First, when the coating liquid for forming the insulating film is discharged from the nozzle 1 onto the wafer, the discharge port 1 a of the nozzle 1 shown in FIG. The wafer W is transferred just above the center of the wafer W shown in FIG.
[0039]
Thereafter, the wafer W is rotated, then the valve 10 is opened, and the coating liquid (processing liquid) is supplied from the coating liquid supply source 9 to the coating liquid supply pipe 4 by means such as a pump. Then, the coating liquid (processing liquid) supplied to the coating liquid supply pipe 4 is discharged onto the wafer W from the discharge port 1 a of the nozzle 1. At this time, since the wafer W is rotating, the coating liquid (processing liquid) supplied onto the wafer W is spread and applied over the entire surface of the wafer W by centrifugal force.
[0040]
When the coating operation on the wafer W is completed, the valve 10 is closed. At this time, the discharge port 1a of the nozzle 1 is open, but since the valve 10 is closed, the coating liquid (treatment liquid) remaining between the valve 10 and the discharge port 1a of the nozzle 1 It does not fall from the discharge port 1a due to the tension.
Next, the processing liquid supply nozzle B is transported onto the drain cup 84 by the nozzle scan arm 81 to which the nozzle holding unit 5 is fixed. Then, the valve 10 is opened again, and the coating liquid (processing liquid) remaining between the valve 10 and the discharge port 1 a of the nozzle 1 is discharged into the drain cup 84.
[0041]
Next, a cleaning operation of the coating liquid adhering to the tip 1d of the nozzle 1 is performed. First, the cleaning liquid supply source 13 side is opened by the valve 14 and the pump of the cleaning liquid supply source 13 is driven to supply the cleaning liquid from the liquid / gas supply port 15 to the space S. At this time, the cleaning liquid is supplied to the space S between the nozzle 1 and the nozzle holder 2 to some extent. The supplied cleaning liquid flows down into the drain cup 84 from the through hole 3 which is the discharge port of the nozzle holder 2.
At this time, since the nozzle 1 is disposed at the center of the through hole and the outer peripheral surface thereof is in point contact with the midpoint of each side of the square as shown in FIG. The openings 2b1, 2b2, 2b3, 2b4 through which the air flows have a uniform opening area.
[0042]
Therefore, the cleaning liquid discharged from the discharge port (through hole) 3 of the nozzle holder 2 flows uniformly to the nozzle tip 1d, and the outer peripheral surface of the nozzle 1d can be washed evenly. In particular, since the outer peripheral surface of the nozzle 1 and the inner wall of the second discharge port (through-hole) 3 are in point contact with each other, the processing liquid does not remain in the contact portion, and the cleaning liquid is surely flown. Can be dropped.
In particular, since the second discharge port (through hole) 3 is formed in a square shape, and the outer peripheral surface of the nozzle 1 is in point contact with the midpoint of each side of the square shape, the cleaning liquid flows. The second discharge port portions 2b1, 2b2, 2b3, 2b4 have a uniform opening area, and the cleaning liquid discharged from the discharge port 3 of the nozzle holder 2 flows uniformly to the tip 1d of the nozzle 1, and the tip of the nozzle 1 The outer peripheral surface of 1d can be evenly cleaned.
[0043]
Next, after the cleaning is performed for a predetermined time, the nozzle is rotated by a predetermined angle, and after this rotation step, the cleaning step is performed again. In this way, by providing the rotating means in this way, after cleaning, the nozzle is rotated by a predetermined angle, and the cleaning is performed again, so that the processing liquid remaining in the contact portion between the nozzle and the nozzle holder can be effectively washed away. .
[0044]
Subsequently, a cleaning operation of the cleaning liquid remaining on the outer peripheral surface of the nozzle 1 and the inner peripheral surface of the nozzle holder 2 is performed. In the valve 14, the cleaning liquid supply source 13 side is closed, and the gas supply source 12 side is opened. As a result, N ₂ gas is supplied from the gas supply source 12 to the liquid / gas supply port 15, and after being supplied to the space S, the N ₂ gas is discharged from the discharge port (through hole) 3 of the nozzle holder 2 to the outside. Is done.
At this time, by supplying a high-pressure N ₂ gas, the cleaning liquid attached to the outer peripheral surface of the nozzle 1 and the inner peripheral surface of the nozzle holder 2 can be dried in a short time. After the drying process is performed, the valve 14 is closed, and the supply of the N ₂ gas from the gas supply source 12 is stopped, whereby a series of operations from discharge of the coating liquid (processing liquid) to nozzle cleaning is completed. I do.
[0045]
As described above, in one embodiment according to the present invention, the cleaning liquid flows down into the space S between the outer peripheral surface of the nozzle 1 and the inner peripheral surface of the nozzle holder 2 so that the entire outer peripheral surface of the nozzle 1 can be uniformly washed. it can. In other words, it is possible to prevent the adverse effect that the coating liquid remains without the cleaning liquid being spread, and it is possible to suppress problems such as uneven coating and fluctuation in film thickness.
[0046]
Further, in the above embodiment, after the cleaning liquid is supplied and the cleaning is performed, the gas is supplied and the drying is performed. However, when supplying the cleaning liquid, the gas may be supplied simultaneously. As described above, when the cleaning liquid and the gas are supplied at the same time, the gas is mixed in the cleaning liquid, and in addition to the cleaning effect of the cleaning liquid itself, the cleaning effect by gas bubbles can be obtained, and the entire outer peripheral surface of the nozzle 1 can be more reliably obtained. The coating liquid adhering to the surface can be washed.
Further, in the above embodiment, the case where the second discharge port 3 is formed in a square shape is shown, but the second discharge port 3 is formed in a regular polygonal shape such as a regular triangle or a regular hexagon, and The outer peripheral surface of the nozzle 1 may be configured to be in point contact with the midpoint of each side of the regular polygonal shape. When the second discharge port 3 has a regular triangular or square configuration, the number of point contact portions is small, so that the total amount of the processing liquid remaining at each point contact portion can be reduced.
[0047]
FIGS. 4 and 5 show a second embodiment in which the discharge port (through hole) 3 of the nozzle holder 2 shown in FIGS. 2 and 3 is modified. 4 and 5, the same or corresponding members as those shown in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0048]
As shown in FIG. 4, this embodiment is characterized in that four projections 20a projecting in the radial direction are formed on the inner wall of the discharge port (through hole) 21 of the nozzle holder 20. is there. More specifically, the discharge port 21 has a circular shape as shown in FIG. 5, and the four protrusions 20 a are evenly arranged along the inner wall of the discharge port 21. Each of the four protrusions 21 a makes point contact with the outer peripheral surface of the nozzle 1, thereby fixing the tip of the nozzle 1 at the center of the discharge port 21.
Thereby, uniform openings 21b1, 21b2, 21b3, and 21b4 are formed around the nozzle 1, and the same operation and effect as those of the first embodiment shown in FIGS. 2 and 3 can be obtained.
[0049]
In this embodiment, the number of the protrusions 20a is four. However, the number of the protrusions 20a is not limited to four, and the tip 1d of the nozzle 1 can be fixed to the center of the discharge port 21 by, for example, three. In addition, any structure may be used as long as a plurality of openings are formed in the discharge port (through-hole) 21 around the nozzle 1 so that the cleaning liquid or the like can flow uniformly. Further, in this embodiment, the case where the protrusion 20a is formed on the inner wall of the discharge port 21 is shown, but a plurality of protrusions are formed on the outer peripheral surface of the nozzle, and the outer peripheral surface of the nozzle and the second discharge port are formed. May be configured so as to contact the inner wall with a point contact.
[0050]
Next, a third embodiment in which the nozzle holder is modified will be described with reference to FIGS. 6 and 7, the same or corresponding members as those shown in FIGS. 2 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
This third embodiment differs only in the shape of the nozzle holder. That is, this embodiment is characterized in that a spiral groove 30b is formed on the inner peripheral surface of the nozzle holder 30, as shown in FIGS. The spiral groove 30 b is formed so as to start from the inner peripheral surface of the intermediate portion of the nozzle holder 30 and to be connected to the discharge port (through hole) 31 of the nozzle holder 30, and generate a rotating flow in the cleaning liquid supplied to the space S. As a result, the cleaning liquid flows down the entire outer peripheral surface of the nozzle 1 evenly, and cleans the entire outer peripheral surface of the nozzle 1. In addition, even when the cleaning liquid is rotated from the discharge port (through-hole) 31, the tip of the nozzle 1 can be cleaned evenly because the cleaning liquid is rotating.
Further, even during drying, the gas flows along the spiral groove formed on the inner peripheral surface of the nozzle holder 30, so that the gas flow also becomes a rotary flow, and the cleaning liquid is more effectively dried.
This embodiment can naturally be applied to a nozzle holder 30 having a projection 30a formed on the inner wall of the discharge port 31 as shown in FIG.
[0051]
In the first to third embodiments described above, the nozzle 1 is rotated by the nozzle rotation drive unit, but the present invention is not limited to this, and the nozzle holder may be rotated. In the first to third embodiments described above, the nozzle 1 is rotated by the nozzle rotation drive unit. However, a mechanism for rotating the nozzle 1 in the nozzle standby unit or the drain cup unit is used. May be provided. Further, the nozzle or the nozzle holder may be manually rotated.
[0052]
In the first to third embodiments described above, the SOD coating processing unit (processing liquid supply device) in the SOD system has been described as an example. However, the present invention is not limited to the formation of the interlayer insulating film by the SOD system. The present invention can be applied to the formation of an SOG (Spin On Glass) film, the formation of a resist film, a polyimide film, a ferroelectric, another insulating film, and the like.
In the above embodiment, an apparatus for processing a semiconductor wafer has been described, but the present invention is also applicable to an apparatus for processing a glass substrate used for an FPD (flat panel display), a mask, or the like.
[0053]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, when cleaning the processing liquid supply nozzle, the entire nozzle tip can be washed evenly, and the processing liquid supply nozzle and the processing liquid supply device that can wash away the processing liquid remaining at the nozzle tip can be provided. A nozzle cleaning method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of a main part of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view of the nozzle holder shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view showing a main part of a second embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a discharge port (through hole) of the nozzle holder shown in FIG.
FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of a third embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a plan view of the nozzle holder shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a plan view showing a modified example of the nozzle holder shown in FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional processing liquid supply device.
FIG. 10 is a plan view of the holding member shown in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 nozzle 1a (first) discharge port 2 nozzle holder 3 (second) discharge port (through hole)
4 Coating liquid (processing liquid) supply pipe 5 Nozzle holding unit 6 Nozzle fixing unit 9 Coating liquid (processing liquid) supply source 10 Valve 11 Nozzle rotation drive unit 12 Gas supply source 13 Cleaning liquid supply source 14 Valve 15 Liquid / gas supply port 20 Nozzle holder 20a Projection 21 (second) discharge port (through hole)
30 Nozzle holder 30a Projection 31 (Second) discharge port (through hole)
80 Nozzle standby section 81 Nozzle scan arm 82 Guide rail 83 Vertical support member 84 Drain cup A Processing liquid supply device (SOD coating processing unit)
B Processing liquid supply nozzle W Wafer

Claims

A nozzle having a first discharge port for discharging the processing liquid, a nozzle holder formed with a larger diameter than the first discharge port of the nozzle, and having a second discharge port through which the nozzle is inserted and protrudes; A processing liquid supply nozzle including a space formed between an inner peripheral surface of the nozzle holder and an outer peripheral surface of the nozzle and connected to the second discharge port, at least a cleaning liquid is supplied,
The processing liquid supply nozzle, wherein the nozzle is arranged at the center of the second discharge port, and the outer peripheral surface of the nozzle is in point contact with the inner wall of the second discharge port.

The second discharge port is formed in a regular polygonal shape, and an outer peripheral surface of the nozzle is in point contact with a midpoint of each side of the regular polygon. Processing liquid supply nozzle.

A plurality of projections are formed on the inner wall of the second discharge port so as to protrude in the radial direction of the discharge port, or a plurality of protrusions are formed on the outer peripheral surface of the nozzle, and the outer peripheral surface of the nozzle and the second discharge port are formed. The processing liquid supply nozzle according to claim 1, wherein the inner wall of the processing liquid is in point contact with the inner wall of the processing liquid supply nozzle.

The processing liquid supply nozzle according to any one of claims 1 to 3, further comprising a rotation unit configured to rotate one of the nozzle holder and the nozzle by a predetermined angle.

5. The processing liquid supply nozzle according to claim 1, wherein a spiral groove is formed on an inner surface of the nozzle holder. 6.

The processing liquid supply nozzle according to any one of claims 1 to 5, wherein an outer peripheral surface of the nozzle is formed in a rough surface and has hydrophilicity.

A nozzle having a first discharge port for discharging the processing liquid, a nozzle holder formed with a larger diameter than the first discharge port of the nozzle, and having a second discharge port through which the nozzle is inserted and protrudes; A space formed between an inner peripheral surface of the nozzle holder and an outer peripheral surface of the nozzle and connected to the second discharge port, at least a cleaning liquid is supplied, and the nozzle is provided at a central portion of the second discharge port. A processing liquid supply device comprising a processing liquid supply nozzle that is disposed at a point where the outer peripheral surface of the nozzle and the inner wall of the second discharge port are in point contact with each other,
A processing liquid supply device comprising: a processing liquid supply unit that supplies a processing liquid to a first discharge port of the nozzle; and a cleaning liquid supply unit that supplies a cleaning liquid into the space.

The said 2nd discharge opening is formed in regular polygon shape, The outer peripheral surface of the said nozzle has contact | connected with the midpoint of each side of the said regular polygon in the state of point contact, The claim 7 characterized by the above-mentioned. Processing liquid supply device.

A plurality of projections are formed on the inner wall of the second discharge port to protrude in the radial direction of the discharge port, or a plurality of protrusions are formed on the outer peripheral surface of the nozzle. The processing liquid supply device according to claim 7, wherein the inner wall of the outlet is in point contact with the inner wall of the outlet.

The processing liquid supply device according to claim 7, further comprising a rotation unit configured to rotate any one of the nozzle holder and the nozzle by a predetermined angle.

The processing liquid supply device according to claim 7, further comprising a gas supply unit that supplies a gas into the space.

The processing liquid supply device according to claim 7, wherein a spiral groove is formed on an inner surface of the nozzle holder.

13. The processing liquid supply device according to claim 7, wherein an outer peripheral surface of the nozzle is formed in a rough surface, and has a hydrophilic property.

In a nozzle cleaning method for cleaning a processing liquid attached to an outer peripheral surface of a processing liquid supply nozzle for discharging and supplying a processing liquid,
By supplying the cleaning liquid to a space formed between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner peripheral surface of the nozzle holder, the cleaning liquid is discharged from a nozzle holder discharge port through which the nozzle is inserted and protrudes, and adheres to the outer peripheral surface of the nozzle. A washing step of washing the treated solution,
Rotating either the nozzle holder or the nozzle by a predetermined angle,
After the rotating step, the cleaning step is performed again.

The spiral groove is formed on the inner surface of the nozzle holder, and the cleaning liquid is discharged from the discharge port while turning the nozzle outer circumferential surface along the spiral groove. Nozzle cleaning method.

When supplying a cleaning liquid to a space formed between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner peripheral surface of the nozzle holder, a gas is supplied to the space to clean the processing liquid attached to the outer peripheral surface of the nozzle. A nozzle cleaning method according to claim 14 or claim 15.

After the step of cleaning the processing liquid attached to the outer peripheral surface of the nozzle with the cleaning liquid, by supplying a gas to a space between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner peripheral surface of the nozzle holder, the cleaning liquid attached to the outer peripheral surface of the nozzle is removed. 17. The nozzle cleaning method according to claim 14, wherein a drying process is performed.