JP2005347326A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 基板に対して液処理を行った後、基板を非回転で洗浄するにあたり、短時間で基板を洗浄することのできる基板処理装置及びその方法を提供すること。また高い洗浄効率を得るための条件出しを容易に行うこと。
【解決手段】 処理液により処理した後の基板に対し、この基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅以上に亘って形成された吐出口を有するリンスノズル4A〜4Cをなす第1の洗浄液ノズル、第2の洗浄液ノズルから各々洗浄液であるリンス液を吐出すると共に、先ず第1の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘って移動させ、この第1の洗浄液ノズルに続いて基板の一端から他端の長さよりも短い間隔をおいて第2の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘って移動させる構成とする。この場合、第2の洗浄液ノズルの移動開始の適切なタイミングで速やかに行うことができるので、短時間に洗浄を行うことができ、高い洗浄効率を得ることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば表面にレジストを塗布して露光した後の基板に対して、例えば現像液などの処理液を供給して所定の処理をする基板処理方法及び基板処理装置に関する。
従来、半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、例えば半導体ウエハ(以下、「ウエハ」という)の表面に薄膜状にレジストを塗布し、露光により所定の回路パターンを転写した後、処理液である現像液を供給して現像することにより当該ウエハの表面にマスクパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布・現像を行う塗布・現像装置に、露光装置を接続したシステムを用いて行われる。
従来の基板処理の一つである現像処理は以下のように行われる(例えば、特許文献1参照。)。先ず、例えば図14(a)に示すように、ウエハWを鉛直軸回りに回転可能なスピンチャック1に水平姿勢にウエハWを保持した状態にて、例えばウエハWの直径と同じ長さの直線状の現像液吐出口を備えた現像液ノズル11を表面から僅かに浮かせてスライド移動(スキャン)させながら現像液Dを供給し、ウエハWを現像する。続いて、例えば図14(b)に示すように、ウエハWを鉛直軸回りに回転させると共に、リンスノズル12からウエハWの表面中央部にリンス液R例えば純水を供給し、回転するウエハWの遠心力の作用によりリンス液RをウエハWの表面全体に広げて洗浄する。その後、例えば図14(c)に示すように、ウエハWを高速回転させて洗浄液を振り飛ばすスピン乾燥が行われる。
特開2001−54757号公報(段落0028)
しかしながら上述の洗浄手法には以下のような問題があった。即ち、ウエハWを回転させてその遠心力で洗浄液を広げて洗浄を行っているので洗浄効率は高いが、ウエハWが大型化してくると、中央部と周縁部との間で回転速度に差が生じてしまい洗浄及び乾燥が面内で不均一となる場合がある。また回転速度の大きい周縁部ではパターンの損傷などの現像欠陥が起きる懸念がある。更にウエハWを高速回転させるための回動機構が大型化してしまい、例えばユニット化した現像装置を積層して塗布・現像装置に組み込むのが困難になる場合がある。
そのためウエハWをスピンさせないで洗浄する手法の検討が進められているが、例えばウエハWの直径と同じ長さの直線状の洗浄液吐出口を備えた洗浄液ノズルをウエハWの一端から他端に亘ってスキャンして洗浄した場合、1回のスキャンでは例えばレジストパターンの谷間の底部にあるレジスト溶解成分を充分に除去することができない場合があり、レジスト溶解成分を残してしまうと結果として例えばキラー欠陥と呼ばれる現像欠陥となることがある。よって、洗浄液ノズルを更に他端から一端に亘ってスキャンさせるか、あるいは洗浄液ノズルを一旦ウエハWの一端側に戻してから再度他端に向かってスキャンさせるといったことが行われている。しかし、このように複数回のスキャンを行う場合、1本の洗浄液ノズルでは1回目のスキャンを終えなければ2回目のスキャンを開始することができないため、この2回目のスキャン開始のタイミングが遅れる分において洗浄処理時間が長くなってウエハW処理のスループットが低下する場合がある。
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、基板に対して液処理を行った後、基板を非回転で洗浄するにあたり、短時間で基板を洗浄することのできる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。また他の目的は、高い洗浄効率を得るための条件出しを容易に行うことにある。
本発明の基板処理方法は、基板を水平に保持する工程と、
この基板の表面に処理液を供給して所定の処理を行う工程と、
この所定の処理の後、基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅以上に亘って形成された第1の洗浄液ノズルの吐出口から洗浄液を吐出すると共に当該第1の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘って移動させる工程と、
次いで、基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅以上に亘って形成された第2の洗浄液ノズルの吐出口から洗浄液を吐出すると共に、前記第1の洗浄液ノズルに続いて基板の一端から他端の長さよりも短い間隔をおいて当該第2の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘って移動させる工程と、を含むことを特徴とする。
前記基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅以上に亘って形成された第3の洗浄液ノズルの吐出口から洗浄液を吐出すると共に、前記第2の洗浄液ノズルに続いて基板の長さよりも短い間隔をおいて当該第3の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘って移動させる工程と、を含むようにしてもよい。更に、前記各々の洗浄液ノズルは、互いに種類、吐出流速及び温度のうち少なくとも一つが異なる洗浄液を吐出するようにしてもよい。この場合、一の洗浄液ノズルは、酸化性成分を含む洗浄液を吐出するものであってもよい。更には、基板の他端を通過した第1の洗浄液ノズルを基板の一端側に戻す工程を有し、この第1の洗浄液ノズルは前記第3の洗浄液ノズルを兼用するようにしてもよい。更にまた、各洗浄液ノズルにより基板上への洗浄液の供給を終了した後、吸引ノズルを基板の一端から他端に向かって移動させることにより基板上の洗浄液を吸引する工程を含むようにしてもよい。
本発明の基板処理装置は、基板の表面に所定の処理液を供給して当該基板に対し所定の処理を行う基板処理装置において、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持され、前記処理液により所定の処理がされた後の基板の表面に洗浄液を供給するための基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い洗浄液吐出口を有する第1の洗浄液ノズルと、
この第1の洗浄液ノズルを前記基板の一端から他端に亘って移動させる第1の移動機構と、
前記基板の表面に洗浄液を供給するための基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い洗浄液吐出口を有する第2の洗浄液ノズルと、
前記第1の洗浄液ノズルに続いて基板の一端から他端の長さよりも短い所定の間隔をおいて前記第2の洗浄液ノズルを前記基板の一端から他端に亘って移動させる第2の移動機構と、を備えたことを特徴とする。
前記基板の表面に洗浄液を供給するための基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い洗浄液吐出口を有する第3の洗浄液ノズルと、
前記第2の洗浄液ノズルに続いて基板の一端から他端の長さよりも短い所定の間隔をおいて前記第3の洗浄液ノズルを前記基板の一端から他端に亘って移動させる第3の移動機構と、を備えた構成であってもよい。また前記各々の洗浄液ノズルは、互いに種類、吐出圧及び温度のうち少なくとも一つが異なる洗浄液を吐出する構成であってもよく、この場合、一の洗浄液ノズルは、酸化性成分を含む洗浄液を吐出するものであってもよい。
更に、基板の他端を通過した第1の洗浄液ノズルを基板の一端側に戻す手段を有し、第1の洗浄液ノズルは前記第3の洗浄液ノズルを兼用する構成であってもよく、この場合、前記各々の洗浄液ノズルには液垂れ抑制手段が設けられていてもよい。更にまた、前記洗浄液により洗浄された後の基板の表面にある洗浄液を吸引するための基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い吸引口を有する吸引ノズルと、この吸引ノズルを前記基板の一端から他端に亘って移動させる移動機構と、を備えた構成であってもよい。
本発明によれば、所定の処理液により所定の処理が行われた基板に対して、基板を回転させずに洗浄するにあたり、洗浄液を吐出する第1の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘ってスキャンさせると共に、当該第1の洗浄ノズルに続いて基板の長さよりも短い所定の間隔をおいて洗浄液を吐出する第2の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘ってスキャンさせる構成とすることにより、1回目のスキャンを終える前に2回目のスキャンを開始することができるので、短時間で基板の洗浄をすることができる。従って、基板を非回転で洗浄するシステムを実現することができ、基板の表面に遠心力による大きな液流を発生させずに済むので、基板の表面に対する悪影響例えば回路パターンの損傷などを避けることができる。更に、高い洗浄効率を得るための基板に合わせた最適なノズル間隔の調整が容易であり、また例えば洗浄液の吐出流量と組み合わせた条件出しが容易である。
本発明の実施の形態に係る基板処理装置について図1及び図2を参照しながら以下に説明するが、ここでは処理液の一つである現像液を基板に供給して現像する現像装置を一例に挙げて説明する。図中2は基板例えばウエハWを水平姿勢に保持するための基板保持部であるバキュームチャックである。このバキュームチャック2の表面にはウエハWの裏面側中央部を吸引吸着するための図示しないバキューム孔が設けられている。このバキューム孔は、図示は省略するが、吸引路を介して吸引手段例えば吸引ポンプと接続されており、当該吸引ポンプによりバキューム孔を負圧にすることによりバキュームチャック2の表面にウエハWの裏面が吸引吸着されるように構成されている。
前記バキュームチャック2の表面に保持されたウエハWの側方及び下方を囲むようにして液受け部をなす矩形のカップ体21が設けられており、このカップ体21の底部にはウエハW表面からこぼれ落ちた現像液やリンス液などのドレインを排出するための排出口22が設けられている。またウエハWの裏面側周縁部と隙間をあけて対向する裏面洗浄部23が全周に亘って設けられており、この裏面洗浄部23の上端面にはウエハWの裏面側周縁部にリンス液例えば純水を供給するための吐出口24が例えば全周に亘って形成され、更に当該吐出口24の例えば外側にはウエハWに供給されたリンス液を吸引するための吸引口25が例えば全周に亘って形成されている。吐出口24は供給路例えば配管を介して図示しないリンス液の供給源と接続されており、また吸引口25は吸引路例えば配管を介して図示しない吸引手段と接続されている。
また前記裏面洗浄部23の内側にはカップ体21の底部に形成された貫通孔を介して昇降自在に設けられ、例えば装置の外部から進入してくるウエハ搬送手段との間でウエハWの受け渡しをするための例えば3本の基板支持ピン26が設けられている。各基板支持ピン26は共通のベース部材27により連結されており、更にベース部材27は昇降部28と接続されている。そして昇降部28の昇降作用により基板支持ピン26はウエハWを裏面側から支持した状態で昇降可能なように構成されている。
またバキュームチャック2に保持されたウエハWの表面に処理液である現像液を供給するための、ウエハWの有効領域(デバイス形成領域)の幅と同じか又はこの幅よりも長い直線状の吐出口30を有する進退自在且つ昇降自在な現像液ノズル3がウエハWの表面と対向して設けられている。前記直線状の吐出口30はスリット状に形成することもあり、また複数の細径の吐出孔をノズルの長手方向に並べて形成することもある。この現像液ノズル3は供給路31例えば配管を介して現像液の供給源32と接続されており、その途中には図示しない流量調整部が設けられている。吐出口30がスリット状に形成された現像液ノズル3の一例を図3を用いて詳しく説明すると、吐出口30は内部に形成された液貯留部33と連通しており、その途中には長さ方向において均一に現像液を吐出するための干渉棒34が内壁面と隙間をあけて設けられている。更に液貯留部34は供給口35と連通しており、この供給口35に前記供給路31が接続されている。
更に、例えば現像後のウエハWの表面に洗浄液であるリンス液例えば純水を供給するための、各々が独立して進退自在且つ昇降自在な複数の洗浄液ノズルである例えば第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルをなす3本のリンスノズル4A(4B,4C)がウエハWの表面と対向して設けられている。これら各リンスノズル4A(4B,4C)は例えば互いに同じ形状に構成されており、ウエハWの有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い直線状の吐出口40A(40B,40C)を有している。前記直線状の吐出口40A(40B,40C)はスリット状に形成することもあり、また複数の細径の吐出孔をノズルの長手方向に並べて形成することもある。更にリンスノズル4A(4B,4C)は供給路41A(41B,41C)例えば配管を介してリンス液の供給源42A(42B,42C)と夫々接続されており、その途中には図示しない流量調整部が夫々設けられている。
ここで、吐出口40A(40B,40C)がスリット状に形成されたリンスノズル4A(4B,4C)の一例を図4を用いて詳しく説明すると、吐出口40A(40B,40C)は内部に形成された液貯留部43A(43B,43C)と連通しており、その途中には長さ方向において均一にリンス液を吐出するための干渉棒44A(44B,44C)が内壁面と隙間をあけて設けられている。更に液貯留部43A(43B,43C)は供給口45A(45B,45C)と連通しており、この供給口45A(45B,45C)に前記供給路41A(41B,41C)の一端が接続されている。
また吐出口40A(40B,40C)がスリット状に形成されたリンスノズル4A(4B,4C)の他の例として、例えば図5に示すように、干渉棒44A(44B,44C)を有しない構成とすることもある。その他、図4に記載のリンスノズル4A(4B,4C)と同じ構成のところについては同じ符号を付して説明を省略する。本発明においては図4及び図5に記載のリンスノズルのいずれを用いてもよい。この場合、図4記載のリンスノズルは、干渉棒44A(44B,44C)を有することにより、吐出されたリンス液はウエハWへの衝突圧が小さく且つ現像液とリンス液との置換効率が高い点で有利である。一方、図5記載のリンスノズルはリンス液のウエハWへの衝突圧が大きく、そのためレジスト溶解成分の除去作用が大きいので、洗浄効率が高い点で有利である。なお、図4及び図5記載のリンスノズルの吐出口は、スリット状に代えて複数の細径の吐出孔を長さ方向に並べて形成してもよい。
説明を図1及び図2に戻すと、前記リンスノズル4A(4B,4C)によりウエハW表面に供給されたリンス液を吸引除去することによりウエハWを乾燥させるための進退自在且つ昇降自在な吸引ノズル5がウエハWの表面と対向して設けられている。この吸引ノズル5は例えば上記現像液ノズル3と同じ形状に構成されており、ウエハWの有効領域の幅と同じか、又はこの幅よりも長い直線状の吸引口50を有している。但し、必ずしも現像液ノズル3と同じ形状にする必要はなく、例えば進行方向に向かって湾曲する馬蹄形又はV字に吸引口50を形成してもよく、あるいは複数例えば2本の吸引口50を前後方向に並べるようにしてもよい。更には、ノズルの長さ方向において吐出口50を例えば3分割し、これら分割した吐出口50のうち中央部にある吐出口50を両端部側にある吐出口50よりも前方側に配置するようにしてもよい。吸引ノズル5は吸引路51例えば配管を介して吸引手段52例えばエジェクタや吸引ポンプなど接続されており、その途中には図示しない吸引圧調整部が設けられている。
上述の現像液ノズル3、リンズノズル4A(4B,4C)及び吸引ノズル5は、ノズルアーム6,61A(61B,61C),62により各々独立して支持されており、このノズルアーム6,61A(61B,61C),62の基端側は移動基体63,64A(64B,64C),65と夫々接続されている(図1参照)。更に、各々の移動基体63,64A(64B,64C),65は図示しない昇降機構を備えており、これにより現像液ノズル3,リンスノズル4A(4B,4C)及び吸引ノズル5を各々独立して昇降可能なように構成されている。また移動基体63,65及び移動基体64A(64B,64C)は、バキュームチャック2上のウエハWのY方向に伸びる直径と並んで伸びるガイドレール66,67により夫々支持されており、図示しない駆動機構により各々独立してスライド移動可能なように構成されている。なお、図1ではガイドレール66で移動基体63,65を支持し、ガイドレール67で移動基体64A(64B,64C)を支持した構成を記載しているが、各々の移動基体63,64A(64B,64C),65に対して専用のガイドレールを設けた構成とすることもある。
更に上述の現像装置は図示しない制御部を備えており、この制御部は上述のバキューム孔を負圧にする吸引ポンプ、昇降部28、現像液及びリンス液の流量調整部、吸引ノズル5の吸引圧調整部、移動基体63,64A(64B,64C),65などの動作を制御する機能を有している。更に、当該制御部は、詳しくは後述するウエハWの洗浄工程において、第1のリンスノズル、第2のリンスノズル、第3のリンスノズルの順にこれらリンスノズルをウエハWの一端から他端に亘ってスキャンさせる際に、第1のリンスノズルと第2のリンスノズルとの間隔及び第2のリンスノズルと第3のリンスノズルとの間隔が夫々ウエハWの直径(基板の長さに相当)よりも短い所定の間隔、好ましくは例えば40mm以上であって且つウエハWの直径よりも短い間隔となるように制御する機能を有している。具体的には、各リンスノズル4A〜4Cのスキャン開始のタイミング及びスキャン時の移動基体64A(64B,64C)の移動速度を制御する機能を有している。
なお第1のリンスノズルと第2のリンスノズルとの間隔及び第2のリンスノズルと第3のリンスノズルとの間隔の設定値は必ずしも同じにする必要はなく、既述の所定の範囲内であれば例えば第1のリンスノズルと第2のリンスノズルとの間隔を第2のリンスノズルと第3のリンスノズルとの間隔よりも狭くしてもよく、あるいは反対に第2のリンスノズルと第3のリンスノズルとの間隔よりも広くするようにしてもよい。
続いて、例えば表面にレジストを塗布し、露光した後の基板例えばウエハWを上述の現像装置を用いて現像する工程について図6を参照しながら説明する。先ず、各ノズル3,4A〜4C,5がカップ体21の外側の待機位置にある状態にて、図示しないウエハ搬送手段により図示しないウエハ搬送口を介して装置内にウエハWが搬入され、バキュームチャック2の上方位置に案内される。次いで、ウエハ搬送手段と基板支持ピン26との協働作用によりウエハWはバキュームチャック2に受け渡され、水平姿勢に吸着保持される。
その後、ウエハWの表面から例えば0.1〜5mm浮かせた位置であって且つウエハWの一端縁の僅かに外側の吐出開始位置に現像液ノズル3が配置され、例えば図6(a)に示すように、吐出口30から現像液Dを吐出すると共に当該現像液ノズル3をウエハWの一端から他端に向かってスライド移動(スキャン)させる。これによりウエハWの表面に現像液Dの液膜を形成する。この現像液Dの液膜が形成された状態を例えば所定の時間保持して静止現像が行われることにより、レジストの一部が現像液に溶解し、残ったレジストによりマスクパターンが形成される。なお、ウエハWの他端を通過した現像液ノズル3は現像液の吐出を停止すると共に更に前方側に移動してから待機する。
続いて、第1のリンスノズルであるリンスノズル4Aが既述の吐出開始位置に配置され、例えば図6(b)に示すように、その吐出口40Aから所定の流量例えば4リットル/分でリンス液Rを吐出すると共に当該リンスノズル4AをウエハWの一端から他端に向かってスキャンさせる。これによりウエハWの表面に付着した現像液Dがリンス液Rに置換されて洗浄されていく。更に、例えば図6(c)に示すように、前記リンスノズル4AがウエハWの他端に向かってスキャンしている間に、その吐出口40Bから前記所定の流量でリンス液Rを吐出すると共に前記リンスノズル4Aに続いて既述した所定の間隔Xをあけて第2のリンスノズルであるリンスノズル4Bをスキャンさせる。そして更に、例えば図6(d)に示すように、リンスノズル4BがウエハWの他端に向かってスキャンしている間に、その吐出口40Cから前記所定の流量でリンス液Rを吐出すると共に前記リンスノズル4Bに続いて既述した所定の間隔Xをあけて第3のリンスノズルであるリンスノズル4Cをスキャンさせる。しかる後、ウエハWの他端を通過した各々のリンスノズル4A〜4Cはリンス液Rの吐出を停止すると共にウエハWの他端側の更に前方に移動して夫々待機する。
また上記リンスノズル4A〜4Cによる洗浄と共に、あるいはリンスノズル4A〜4Cによる洗浄後に、吐出口24からウエハWの裏面側周縁部に向かってリンス液を吐出すると共に、ウエハWに供給されたリンス液を吸引口25から吸引する。これによりウエハWの裏面側周縁部が洗浄される。
続いて、ウエハWの表面から例えば0.05〜5mm浮かせた位置であって且つウエハWの一端縁の僅かに外側の吸引開始位置に吸引ノズル5が配置される。そして吸引手段52により吸引ノズル5の吸引口50を負圧状態にすると共に、例えば図6(e)に示すように、当該吸引ノズル5をウエハWの一端から他端に向かってスキャンさせる。ウエハWの表面に付着しているリンス液Rは当該吸引ノズル5の吸引口50から吸引され、これによりウエハWは乾燥される。なお、1回のスキャンでは吸引が充分でない場合など、その吸引具合によっては吸引ノズル36をウエハWの他端から一端に向かってスキャンさせるようにしてもよく、更にはこの往復動作を複数回例えば2〜3回繰り返すようにしてもよい。その後、吸引ノズル5は吸引動作を停止すると共にウエハWの他端側の更に前方に移動して待機する。しかる後、バキュームチャック2の吸引動作が停止された後、基板支持ピン26を介してバキュームチャック2からウエハ搬送手段にウエハWが受け渡され、ウエハWは装置の外部に搬出される。
上述の実施の形態によれば、第1のリンスノズルをスキャンしている間に、この第1のリンスノズルに続いてウエハWの直径よりも短い所定の間隔をおいて第2のリンスノズルのスキャンを行い、更にこの第2のリンスノズルに続いてウエハWの直径よりも短い所定の間隔をおいて第3のリンスノズルのスキャンを行う構成とすることにより、2回目及び3回目のスキャン開始のタイミングを早くするできるので、その分において洗浄時間の短縮化を図ることができる。従って、ウエハWを非回転で洗浄するシステムを実現することができ、ウエハWの表面に遠心力による大きな液流を発生させずに済むので、ウエハWの表面に対する悪影響例えば回路パターンの損傷などを避けることができる。更には、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルのスキャン開始のタイミング及びスキャン速度を変えることによりノズル間の間隔を調整できるので、例えばウエハWに合わせた最適なスキャン間隔に調整するのが簡単であり、また流量調整と組み合わせて洗浄条件の条件出しを簡単に行うことができる。
更に上述の実施の形態によれば、第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルの間隔をウエハWの直径(基板の幅に相当)よりも短く、且つ、好ましくは40mm以上に設定する構成とすれば、これら各ノズルから吐出されたリンス液の洗浄作用、詳しくはレジスト溶解成分の掻き出し作用が相俟ってその相乗効果により高い洗浄作用を得ることができる。つまり、例えば図7に模式的に示すように、吐出口40A〜40Cから吐出されたリンス液RはウエハWの表面にあたって向きを変えて横に広がるが、このとき前方のリンスノズル4A(4B)と後方のリンスノズル4B(4C)との間にある領域では互いに対向する液流れがあり、吐出流速にもよるがスキャン間隔が狭すぎると対向する液流れが衝突して流速が弱くなり洗浄作用が低下する場合がある。このような理由から、スキャン間隔(ノズル間隔)は、後述する実施例からも明らかなように例えば40mm以上に設定するのが好ましい。
ここで、上述の実施の形態においては、例えばレジストの特性(例えばレジストの種類、レジストの厚み、パターンの線幅及び密度)の情報と対応付けて第1のリンスノズルと第2のリンスノズルとの間隔及び第2のリンスノズルと第3のリンスノズルとの間隔の設定値を決める構成であってもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができ、更に本例によればレジストの特性に応じて最適なノズル間隔を設定することができるので、よりきめの細かいノズル間隔の条件出しを行うことができる。これらの情報を図示しない上記制御部の備えた例えばコンピュータのメモリに記憶させておき、例えばロットの先頭にくるウエハWを処理する前にメモリから情報を読み出してノズル間の間隔を決めるようにしてもよい。
更に、上述の実施の形態においては、リンスノズルは必ずしも3本設けなくともよく、例えば2本のリンスノズルにより第1のリンスノズル及び第2のリンスノズルを備えた構成であってもよい。
続いて本発明の基板処理装置の一つである現像装置の他の実施の形態について説明する。なお、第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルに対し互いに異なる洗浄機能を割り当てたことを除いて、装置構成は図1及び図2の現像装置と同じである。具体的には、例えばpHが調整されたリンス液を吐出可能なリンスノズル(電位調整ノズル)、例えばその温度が高温例えば40〜60℃に調整されたリンス液を吐出可能なリンス液ノズル(高温リンス用ノズル)、例えば酸化性成分を含む液体例えばオゾン水を吐出可能なリンスノズル(酸化水用ノズル)、例えば吐出口40A(40B,40C)から高流速例えば6000mm/秒でリンス液を吐出可能なリンスノズル(高流速ノズル)、例えば吐出口40A(40B,40C)から低流速例えば50mm/秒でリンス液を吐出可能なリンスノズル(低流速ノズル)の中から選択したリンスノズルを第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルとして割り当てた構成である。なお、同種の洗浄機能であってもその機能の程度が異なるリンスノズル、例えば互いに異なるpHを吐出可能なリンスノズル、高流速又は低流速の各々の範囲内で互いに異なる流速に設定されたリンスノズルなどを第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルに割り当てることもある。即ち、第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルは互いに種類及び/又は吐出流速の異なるリンス液をウエハWに供給可能な構成である。
更に、上記各々のリンスノズルの有する洗浄機能について述べておく。前記電位制御用ノズルは、pHを調整したリンス液例えばpH10のリンス液を供給することにより、スキャンしてウエハWの表面にある現像液をリンス液で置換してく際にアルカリ性である現像液からのpH変動幅を少なくしてレジスト溶解成分が電気的にウエハW表面に引っ張られて付着するのを抑制する機能を有している。高温リンス用ノズルは、例えば40〜60℃に温調されたリンス液を供給することにより、ウエハ表面に付着したレジスト欠陥微粒子を溶解させて除去する機能を有している。酸化水ノズルは、酸化性の高いリンス液例えばオゾン水を供給することにより、ウエハW表面に付着した比較的粒径の大きいレジスト欠陥微粒子を酸化して例えば炭酸ガスにすることにより、その粒径を小さくして例えばキラー欠陥と呼ばれる現像欠陥を少なくする機能を有している。
また高流速ノズルは、流速の高いリンス液をウエハW表面に衝突させることにより、例えばパターンの谷間にあるレジスト溶解成分を物理的に掻き出す洗浄機能を有している。またウエハWと現像液との界面の置換効率、つまり垂直応力及びせん断応力の強化による浸透圧の促進及び溶解促進を高める機能を有している。低流速ノズルは、流速の低いリンス液を供給することによりウエハW表面にある液である現像液又は既に供給されたリンス液と現像液の混合液の界面を面内均一なpHに維持して欠陥の付着を防止する機能を有している。
ここで第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルにどの様な洗浄機能を有するリンスノズルを割り当てるかは、例えばウエハWに塗布されたレジストの特性(例えばレジストの種類、レジストの厚み、パターンの線幅及び密度)に応じて決められる。但し、どのような洗浄機能を有するリンスノズルを選択し、更に第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルのいずれに洗浄機能を割り当てるか(つまり供給順序をどのようにするか)は、実際に実験を行って決めるのが好ましい。選択した洗浄機能の組み合わせ及び順序の一例として、第1のリンスノズルに電位調整ノズルを、第2のリンスノズルに高温リンス用ノズルを、第3のリンスノズルに高流速ノズルを夫々割り当てる例が挙げられる。
また、第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルは必ずしも互いに同じ形状で構成する必要はなく、例えば既述の図4及び図5に記載の互いに形状の異なるリンスノズルを組み合わせた構成とすることもできる。具体的には、例えば図8に示すように、第1のリンスノズルに干渉棒44を有する図4記載のリンスノズルを割り当て、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルに図5記載のリンスノズルを割り当てる例が一例として挙げられる。この場合、第1のリンスノズルによりソフトインパクトでウエハW上の現像液をリンス液で置換すると共に現像を停止した後、後続の第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルの水流インパクトでレジスト溶解成分等を除去することができる。また更に、吐出口をスリット状にしたリンスノズルを第1のリンスノズル及び第3のリンスノズルに割り当て、複数の細径の吐出孔を長さ方向に並べて吐出口を形成したリンスノズルを第2のリンスノズルに割り当てるようにすることもできる。
上述の実施の形態によれば、互いに異なる洗浄機能を有する複数のリンスノズルを第1のリンスノズル、第2のリンスノズル及び第3のリンスノズルに割り当てた構成とすることにより、例えば配管内の置換やバルブの切り替えを行わなくとも速やかに2回目及び3回目のスキャンを開始することができるので、上述の場合と同様の効果を得ることができ。更に、本例によればレジストの特性に合った洗浄機能を有するリンスノズルを選択する構成とすることにより、より確実に高い洗浄効率を得ることができるので得策である。
更に、上述の実施の形態においては、既述した例えばレジストの特性に応じてノズル間隔の設定値を決める手法と組み合わせた構成とすれは、より確実にレジスト毎に高い洗浄効率でウエハWの洗浄をすることができる。この場合、レジストの特性と対応付けた洗浄機能の組み合わせ及びノズル間隔の設定値を決めて、この情報を制御部の備えた例えばコンピュータのメモリに記憶させておき、例えばロットの先頭にくるウエハWを処理する前にメモリから情報を読み出してノズル間の間隔を決めるようにしてもよい。
更に、上述の実施の形態においては、リンスノズルは必ずしも3本設けなくともよく、例えば2本のリンスノズルにより第1のリンスノズル及び第2のリンスノズルを備えた構成であってもよい。
続いて本発明の基板処理装置の一つである現像装置の更に他の実施の形態についで説明する。本実施例の現像装置は、第1のリンスノズルと第2のリンスノズルをいわば循環させて3回以上のスキャン洗浄を行う構成としたことを除いて図1及び図2記載の現像装置と装置構成は同じである。本例のリンスノズル4A(4B)は、例えば図9(a)、(b)に示すように、供給路41の途中に設けられ、リンス液の吐出動作を停止した際に吐出口40A(40B)からのリンス液の液垂れを抑制するための手段例えばサックバックバルブ7A(7B)を有している。
このサックバックバルブ7A(7B)は本体部をなす密閉容器71A(71B)を備えており、この密閉容器71A(71B)の内部には空間を上下に仕切る隔膜例えばダイヤフラム72A(72B)が設けられている。ダイヤフラム72A(72B)により区画された上方空間は気体貯留部73A(73B)を形成し、また下方空間は液体貯留部74A(74B)を形成しており、この液体貯留部74A(74B)と供給路41A(41B)とが連通している。一方、気体貯留部73A(73B)にはダイヤフラム72A(72B)の中央部を上方に向かって引っ張り挙げるための弾性部材75A(75B)が設けられており、更に気体貯留部73A(73B)内に気体例えば空気を供給して空気圧によりダイヤフラム72A(72B)の中央部を下方に向かって押し下げるための、図示しない開閉機構を備えた気体通流口76A(76B)が設けられている。
この場合、現像液ノズル3により現像液がウエハWに供給されて静止現像がなされた後、先ず、気体貯留部73A、73B内に気体通流口76A、76Bを介して気体例えば空気を供給し、ダイヤフラム72A、72Bを下方側に押し下げた状態で気体通流口76A、76Bを閉じておき、この状態で現像液を吐出口40A、40Bから僅かに吐出させて内部領域に現像液を満たしておく(図9(a)参照)。続いて、第1のリンスノズルであるリンスノズル4Aを吐出開始位置に配置し、そして、例えば図10に示すように、所定の吐出流量でリンス液Rを供給すると共に当該リンスノズル4AをウエハWの一端から他端に亘ってスキャンする一方で、第2のリンスノズルであるリンスノズル4Bを吐出開始位置に配置し、そして、所定の吐出流量でリンス液Rを供給すると共に当該リンスノズル4BをウエハWの一端から他端に亘ってスキャンする。
しかる後、リンスノズル4AはウエハWの他端を通過した後、例えば図9(b)に示すように、リンス液Rの吐出を停止すると共に気体通流口76Aの開閉機構を開くことにより、ダイヤフラム72Aが弾性部材75Aに引っ張られて液体貯留部74の容積が大きくなり、これにより吐出口40Aまでに亘って満たされた現像液が引き戻される。そのため吐出口40Aからリンス液が液垂れするのが抑えられる。この状態でリンスノズル4Aは後方から向かってくるリンスノズル4Bと干渉しない高さまで上昇し、このリンスノズル4Bの上方側を跨いでウエハWの一端側に移動する。そして再度吐出開始位置に設定されて3回目のスキャン洗浄が行われる。更に、例えば洗浄具合によってはリンスノズル4Bにより4回目のスキャン洗浄が行われる。
上述の実施の形態によれば、2本のノズルを用いて3回以上のスキャンを行うことができるので、この例の場合も上述の場合と同様の効果を得ることができる。更に本例によれば、スキャン回数に応じた数のリンスノズルを有しない分、装置の占有面積を小さくすることができるので得策である。
本発明においては処理液は現像液に限られず、例えばウエハWの表面に液層を形成して露光する液浸露光を行う前にレジストが塗布されたウエハWの表面を浄液液例えば純水で洗浄し乾燥させる処理に適用することもできる。また処理する基板は半導体ウエハ以外の基板、例えばLCD基板、フォトマスク用レチクル基板であってもよい。
最後に本発明の基板処理装置の一つである上述の現像装置が組み込まれた塗布・現像装置の一例について図11及び図12を参照しながら簡単に説明する。図中B1は基板であるウエハWが例えば13枚密閉収納されたキャリアCを搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリアCを複数個載置可能な載置部80を備えたキャリアステーション8と、このキャリアステーション8から見て前方の壁面に設けられる開閉部81と、開閉部81を介してキャリアCからウエハWを取り出すための受け渡し手段A1とが設けられている。
キャリア載置部B1の奥側には筐体82にて周囲を囲まれる処理部B2が接続されており、この処理部B2には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットU1,U2,U3と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハWの受け渡しを行うウエハ搬送手段である主搬送手段A2,A3とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットU1,U2,U3及び主搬送手段A2、A3は キャリア載置部B1側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハWは処理部B1内を一端側の棚ユニットU1から他端側の棚ユニットU3まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段A2、A3は、 キャリア載置部B1から見て前後方向に配置される棚ユニットU1,U2,U3側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットU4,U5側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁83により囲まれる空間内に置かれている。また図中84、85は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。
液処理ユニットU4,U5は、例えば図12に示すように塗布液(レジスト液)や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部86の上に、塗布ユニットCOT、上述の現像装置をユニット化した現像ユニットDEV及び反射防止膜形成ユニットBARC等を複数段例えば5段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットU1,U2,U3は、液処理ユニットU4,U5にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば10段に積層した構成とされており、その組み合わせはウエハWを加熱(ベーク)する加熱ユニット、ウエハWを冷却する冷却ユニット等が含まれる。
処理部B2における棚ユニットU3の奥側には、例えば第1の搬送室87及び第2の搬送室88からなるインターフェイス部B3を介して露光部B4が接続されている。インターフェイス部B3の内部には処理部B2と露光部B4との間でウエハWの受け渡しを行うための2つの受け渡し手段A4、A5の他に、棚ユニットU6及びバッファキャリアC0が設けられている。
この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハWの収納されたキャリアCが載置台80に載置されると、開閉部81と共にキャリアCの蓋体が外されて受け渡し手段AR1によりウエハWが取り出される。そしてウエハWは棚ユニットU1の一段をなす受け渡しユニット(図示せず)を介して主搬送手段A2へと受け渡され、棚ユニットU1〜U3内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後、塗布ユニットにてレジスト膜が形成されると、ウエハWは棚ユニットU1〜U3の一の棚をなす加熱ユニットで加熱(ベーク処理)され、更に冷却された後棚ユニットU3の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部B3へと搬入される。このインターフェイス部B3においてウエハWは例えば受け渡し手段A4→棚ユニットU6→受け渡し手段A5という経路で露光部B4へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハWは逆の経路で主搬送手段A2まで搬送され、現像ユニットDEVにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハWは載置台80上の元のキャリアCへと戻される。
続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
(実施例1)
本例は、2本のリンスノズル4A,4Bを用いて現像後のウエハWを洗浄した実施例である。この実施例では各リンスノズル4A,4Bの各々がウエハW表面にリンス液を供給している時間を「リンス時間」とし、このリンス時間を3秒、5秒及び15秒に設定して夫々処理を行った。各リンス時間で洗浄した後のウエハWを乾燥し、現像欠陥検出装置により現像欠陥数をカウントした結果を図13に示す。現像欠陥数とは、ウエハW上に残ったレジスト微粒子等の異物や現像液の微細な液滴をカウントしたものである。
・ノズル間隔X(ノズルの中心位置の離間距離);40mm
・リンス液の吐出流量;4リットル/分
(実施例2)
本例は、ノズル間隔Xを20mmに設定したことを除いて実施例1と同じ処理を行った実施例である。現像欠陥数の結果を図13に併せて示す。
(実施例3)
本例は、ノズル間隔Xを10mmに設定したことを除いて実施例1と同じ処理を行った実施例である。現像欠陥数の結果を図13に併せて示す。
(比較例1)
本例は、1本のリンスノズルで洗浄したことを除いて実施例1と同じ処理を行った比較例である。
(実施例1〜3、比較例1の結果と考察)
図13の結果から明らかなように、ある現像欠陥数を維持しようとした場合、実施例1のリンス時間を最も短く設定することができ、反対に比較例1のリンス時間を最も長く設定しなければならないことが分かる。発明の効果を分かりやすくするため仮に欠陥数100のところでみると、各実施例において必要なリンス時間は、実施例1は5秒、実施例2は7.5秒、実施例3は8.7秒、比較例1は9.5秒となり、実施例1、実施例2、実施例3、比較例1の順にリンス時間を短く設定することができる。即ち、2本のリンスノズルを用いれば1本の場合と同等の洗浄効率を維持して洗浄時間の短縮化を図ることができることが確認された。更に、2本のリンスノズルで洗浄する場合にもノズル間隔Xを40mmとすれば、より確実に洗浄時間の短縮化を図ることができることが確認された。ノズル間隔Xを広くした方が欠陥数が少ないのは、既述のようにノズル間に形成される互いに向かい合う液流が衝突して洗浄作用が弱まったためと推測する。また更にノスル間隔Xを40mmに設定した実施例1は、リンス時間が5秒のときと15秒のときの欠陥数の差が他の例に比べて小さいので、リンス時間の条件出しが他の例に比べて容易であると言える。
本発明の基板処理装置の実施の形態に係る現像装置を示す斜視図である。 上記現像装置の縦断面図である。 上記現像装置の現像液ノズルを示す説明図である。 上記現像装置のリンスノズルを示す説明図である。 上記現像装置のリンスノズルの他の例を示す説明図である。 上記現像装置を用いてウエハを現像する工程を示す説明図である。 上記現像装置のリンスノズルからウエハにリンス液を供給する様子を示す説明図である。 上記現像装置のリンスノズルからウエハにリンス液を供給する様子を示す説明図である。 本発明の基板処理装置の実施の形態に係る他の現像装置のリンスノズルを示す説明図である。 上記他の現像装置を用いてウエハを処理する様子を示す説明図である。 上記現像装置が組み込まれた塗布・現像装置を示す平面図である。 上記塗布・現像装置の斜視図である。 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。 従来の現像工程を示す説明図である。
符号の説明
W ウエハ
2 バキュームチャック
3 現像液ノズル
4A〜4B リンスノズル
5 吸引ノズル
7 サックバックバルブ

Claims (15)

  1. 基板を水平に保持する工程と、
    この基板の表面に処理液を供給して所定の処理を行う工程と、
    この所定の処理の後、基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅以上に亘って形成された第1の洗浄液ノズルの吐出口から洗浄液を吐出すると共に当該第1の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘って移動させる工程と、
    次いで、基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅以上に亘って形成された第2の洗浄液ノズルの吐出口から洗浄液を吐出すると共に、前記第1の洗浄液ノズルに続いて基板の一端から他端の長さよりも短い間隔をおいて当該第2の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘って移動させる工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
  2. 基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅以上に亘って形成された第3の洗浄液ノズルの吐出口から洗浄液を吐出すると共に、前記第2の洗浄液ノズルに続いて基板の長さよりも短い間隔をおいて当該第3の洗浄液ノズルを基板の一端から他端に亘って移動させる工程と、を含むことを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
  3. 前記各々の洗浄液ノズルは、互いに種類、吐出流速及び温度のうち少なくとも一つが異なる洗浄液を吐出することを特徴とする請求項1又は2記載の基板処理方法。
  4. 一の洗浄液ノズルは、酸化性成分を含む洗浄液を吐出するものであることを特徴とする請求項3記載の基板処理方法。
  5. 一の洗浄液ノズルは、他の洗浄液ノズルから吐出される洗浄液のpHの異なる洗浄液を吐出するものであることを特徴とする請求項3記載の基板処理方法。
  6. 基板の他端を通過した第1の洗浄液ノズルを基板の一端側に戻す工程を有し、この第1の洗浄液ノズルは前記第3の洗浄液ノズルを兼用することを特徴とする請求項2ないし5のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  7. 各洗浄液ノズルにより基板上への洗浄液の供給を終了した後、吸引ノズルを基板の一端から他端に向かって移動させることにより基板上の洗浄液を吸引する工程を含むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  8. 基板の表面に所定の処理液を供給して当該基板に対し所定の処理を行う基板処理装置において、
    基板を水平に保持する基板保持部と、
    この基板保持部に保持され、前記処理液により所定の処理がされた後の基板の表面に洗浄液を供給するための基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い洗浄液吐出口を有する第1の洗浄液ノズルと、
    この第1の洗浄液ノズルを前記基板の一端から他端に亘って移動させる第1の移動機構と、
    前記基板の表面に洗浄液を供給するための基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い洗浄液吐出口を有する第2の洗浄液ノズルと、
    前記第1の洗浄液ノズルに続いて基板の一端から他端の長さよりも短い所定の間隔をおいて前記第2の洗浄液ノズルを前記基板の一端から他端に亘って移動させる第2の移動機構と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  9. 基板の表面に洗浄液を供給するための基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い洗浄液吐出口を有する第3の洗浄液ノズルと、
    前記第2の洗浄液ノズルに続いて基板の一端から他端の長さよりも短い所定の間隔をおいて前記第3の洗浄液ノズルを前記基板の一端から他端に亘って移動させる第3の移動機構と、を備えたことを特徴とする請求項8記載の基板処理装置。
  10. 前記各々の洗浄液ノズルは、互いに種類、吐出圧及び温度のうち少なくとも一つが異なる洗浄液を吐出することを特徴とする請求項8又は9記載の基板処理装置。
  11. 一の洗浄液ノズルは、酸化性成分を含む洗浄液を吐出するものであることを特徴とする請求項10記載の基板処理装置。
  12. 一の洗浄液ノズルは、他の洗浄液ノズルから吐出される洗浄液のpHの異なる洗浄液を吐出するものであることを特徴とする請求項10記載の基板処理装置。
  13. 基板の他端を通過した第1の洗浄液ノズルを基板の一端側に戻す手段を有し、第1の洗浄液ノズルは前記第3の洗浄液ノズルを兼用することを特徴とする請求項8ないし12のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  14. 前記各々の洗浄液ノズルには液垂れ抑制手段が設けられたことを特徴とする請求項13記載の基板処理装置。
  15. 前記洗浄液により洗浄された後の基板の表面にある洗浄液を吸引するための基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い吸引口を有する吸引ノズルと、
    この吸引ノズルを前記基板の一端から他端に亘って移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする請求項8ないし14のいずれか一つに記載の基板処理装置。
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