JP2918056B2 - 液処理装置及び液処理方法 - Google Patents

液処理装置及び液処理方法

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JP2918056B2 JP22565090A JP22565090A JP2918056B2 JP 2918056 B2 JP2918056 B2 JP 2918056B2 JP 22565090 A JP22565090 A JP 22565090A JP 22565090 A JP22565090 A JP 22565090A JP 2918056 B2 JP2918056 B2 JP 2918056B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、液処理装置及び液処理方法に関する。
(従来の技術) 従来から、例えば半導体デバイス製造における半導体
ウエハへの回路パターン転写のための現像工程等におい
て、半導体ウエハ上に形成されたフォトレジスト膜に現
像液を供給して現像を行う液処理装置として、いわゆる
スピンデペロッパーが知られている。スピンデペロッパ
ーでは、高速回転可能に構成されたスピンチャック上に
半導体ウエハを支持し、上方に設けられたノズルから例
えばシャワー状に現像液およびリンス液を供給し、現像
およびリンスを行う。そして、スピンチャックにより、
半導体ウエハを高速回転させて、半導体ウエハ上に供給
した現像液およびリンス液を遠心力で飛散させ乾燥を行
う。
(発明が解決しようとする課題) 上述した現像装置において、現像均一性を向上させる
ためには、短時間で現像液を塗布する必要がある。これ
は短時間で半導体ウエハ全面に現像液が行き渡るように
しないと現像むらが生じてしまうためである。このた
め、現像液の送出圧を高くし、現像液の流量を上げて半
導体ウエハ全面に短時間で現像液が行き渡るようにする
必要がある。
しかしながら、このように現像液の送出圧を高くする
と次のような問題が発生する。
すなわち、高圧の現像液がシャワー状に半導体ウエハ
に当たるため、半導体ウエハ表面のフォトレジスト膜が
ダメージを受ける。
また、現像液を加圧して送出するための不活性ガス例
えば窒素ガスが現像液に溶け込み、減圧時(現像時)に
溶け込んだ窒素ガスが気泡となり、気泡により現像ムラ
が発生する。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、従来に較べて、被処理物に与えるダメージを緩和す
ることができるとともに、気泡による処理ムラの発生を
抑制することができ、良好な液処理を実施することので
きる液処理装置及び液処理方法を提供しようとするもの
である。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち、請求項1の発明は、ノズルから基板面に処
理液を供給し、該基板を液処理する液処理装置におい
て、 前記ノズルを前記基板の側方に複数設け、これらのノ
ズルから、前記処理液が、吐出直後は前記基板面に対し
て略水平で、前記基板面に接する際には当該基板面に対
して垂直ではない所定角度を持って前記基板面に供給さ
れるよう構成したことを特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1記載の液処理装置
において、 前記処理液を収容する処理液収容部から前記ノズルに
向けて前記処理液を圧送するための圧力を変化させて前
記基板面に対する前記処理液の供給位置を移動させるこ
とを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1または2記載の液
処理装置において、 前記ノズルを上下及び/又は左右に走査する駆動手段
を具備したことを特徴とする。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれか1
項記載の液処理装置において、 前記処理液を断続的に供給するよう構成したことを特
徴とする。
また、請求項5の発明は、ノズルから基板面に処理液
を供給し、該基板を液処理する液処理方法において、 基板の側方に複数設けられた前記ノズルから、処理液
が、吐出直後は前記基板面に対して略水平で、前記基板
面に接する際には当該基板面に対して垂直ではない所定
角度を持って前記基板面に供給されるようにしたことを
特徴とする。
また、請求項6の発明は、請求項5記載の液処理方法
において、 前記処理液を収容する処理液収容部から前記ノズルに
向けて前記処理液を圧送するための圧力を変化させて前
記基板面に対する前記処理液の供給位置を移動させるこ
とを特徴とする。
(作 用) 本発明の液処理装置例えば現像装置では、基板の側方
に設けた複数のノズルから、基板面の現像液供給位置を
移動させつつ、基板面に前記現像液を供給する。
尚、この基板面の現像液供給位置の移動は、例えば現
像液を供給する機構において、現像液を加圧して送出す
るための不活性ガスの圧力を通常時はゼロとし、現像液
供給のための弁を解放した後、現像液を加圧することな
どによって実現することができる。すなわち、この場
合、現像液の送出圧力がゼロからしだいに上昇するの
で、現像液がノズルの近傍から、しだいに遠方に供給さ
れるようになり、機械的な駆動機構などを用いずに基板
面の現像液供給位置を移動させることができる。
したがって、高圧シャワーなどによって、半導体ウエ
ハ表面のフォトレジスト膜などにダメージを与えること
がない。また、高圧の不活性ガスが現像液に溶け込むこ
ともないので、気泡の発生を防止することができ、気泡
による現像ムラの発生を抑制することができる。
このため、良好な現像処理を高スループットで実施す
ることができる。
(実施例) 以下、本発明を現像装置に適用した一実施例を図面を
参照して説明する。
第1図に示すように、現像装置1には、例えば真空チ
ャック等により半導体ウエハ2の裏面中央部を吸着保持
し、この半導体ウエハ2を高速回転可能に構成されたス
ピンチャック3が設けられている。また、このスピンチ
ャック3の周囲には、半導体ウエハ2の周囲を囲む如
く、現像液、リンス液等の飛散を防止するためのカップ
4が設けられている。
また、第2図にも示すように、このカップ4の側壁部
には、半導体ウエハ2に向けて、複数(本実施例では4
つ)のノズル5が設けられている。これらのノズル5
は、現像液収容部6に接続されており、ノズル5と現像
液収容部6とを接続する配管には、それぞれ流量調節弁
7と、例えば空気圧などで遠隔操作可能に構成された3
方弁8が設けられている。
さらに、これらの3方弁8には、それぞれリンス液供
給配管9が接続されており、このリンス液供給配管9に
は、流量調節弁10と、例えば空気圧などで遠隔操作可能
に構成された3方弁11が設けられている。この3方弁11
には、パージガス(例えば窒素ガス)を供給するための
パージガス供給配管12が接続されている。尚、このパー
ジガス供給配管12には、例えば空気圧などで遠隔操作可
能に構成された開閉弁13が設けられている。
一方、現像液収容部6には、現像液ボトル(図示せ
ず)に接続された現像液供給配管14と、現像液を不活性
ガス(例えば窒素ガス)で加圧して圧送するための加圧
配管15が接続されており、現像液収容部6内には、現像
液液位を検出するためのセンサー例えばフロートセンサ
ー16が設けられている。また、現像液供給配管14には、
例えば空気圧などで遠隔操作可能に構成された開閉弁17
が設けられており、加圧配管15には、例えば電磁弁など
からなる3方弁18が設けられている。この3方弁18は、
図示しない加圧用ガス源と、排気系に接続されている。
上記フロートセンサー16の液位検出信号は、制御装置
(図示せず)に入力され、上記スピンチャック3、流量
調節弁7、3方弁8、3方弁11、開閉弁13、開閉弁17、
3方弁18は、この制御装置により制御され、次のように
して現像処理が実施される。
すなわち、予め現像液収容部6内のフロートセンサー
16により、現像液吐出量を調節するとともに、流量調節
弁7によって、各ノズル5から吐出する現像液流量を調
節しておく。尚、現像液収容部6においては、フローセ
ンサー16により、ハイレベル(H)と、ローレベル
(L)との2つの液位が検出され、これらの間の現像液
が一回の吐出動作で半導体ウエハ2に供給される。した
がって、これらのハイレベル(H)あるいはローレベル
(L)の設定を変更することによって、現像液吐出量を
設定することができる。
そして、例えば図示しない搬送装置などにより、半導
体ウエハ2を搬送してスピンチャック3上にロードし、
この半導体ウエハ2を例えば真空チャックなどでスピン
チャック3上に吸着保持する。
この後、3方弁8を現像液収容部6とノズル5とが連
通される状態に設定し、しかる後、3方弁18を操作し
て、加圧配管15から現像液収容部6内に加圧用不活性ガ
ス(例えば窒素ガス)を導入し、現像液収容部6内の現
像液を圧送して、各ノズル5から半導体ウエハ2に現像
液を供給する。尚、現像液供給中は、半導体ウエハ2を
回転させず、停止しておく。
この時、上述した如く、現像液収容部6内を常圧とし
た状態で、まず、3方弁8を開き、この後、現像液収容
部6内の加圧を開始するので、各ノズル5から噴出する
現像液は、第1図に点線で示すように、始め半導体ウエ
ハ2面上のノズルから5近傍に供給され、現像液収容部
6内の圧力上昇に伴って次第にノズル5から離れた部位
に供給されるようになる。この圧力は予め定められた周
期により管理することにより品質管理を向上できる。
したがって、複数のノズル5により、半導体ウエハ2
面の現像液供給位置を移動させながら現像液を供給する
ことにより、短時間で半導体ウエハ2全面に現像液を満
たし、いわゆる液盛りを短時間で行うことができる。
尚、本実施例のようにすれば、ノズル5や、半導体ウエ
ハ2を駆動することなく、現像液供給位置を移動させる
ことができるが、例えばノズル5を上下あるいは左右に
走査する如く駆動しても良い。現像液は連続放出に限ら
ず断続(パルス的)放出でもよい。
また、現像液が半導体ウエハ2面に衝突する際に、半
導体ウエハ2面に加わる衝撃は、おおよそノズル5と半
導体ウエハ2面との高低差による落差分に起因する衝撃
のみとなるので、例えば上方から、半導体ウエハ2面に
向けて、高圧の現像液を噴出させる従来の現像装置など
に較べて、半導体ウエハ2面のフォトレジスト膜等に加
わるダメージを大幅に緩和することができる。
さらに、現像液収容部6内の現像液は、通常非加圧状
態(常圧あるいは減圧状態)であり、また、3方弁8を
開いてから、現像液収容部6内の現像液の加圧を開始す
るので、現像液中に加圧用の窒素ガスが、溶け込む事を
抑制することができ、この溶け込んだガスが気泡とな
り、現像ムラが発生することを防止することができる。
上述の如く、半導体ウエハ2に現像液を供給し、フロ
ートセンサー16により、現像液収容部6内の現像液液位
が、ローレベル(L)となったことが検知されると、3
方弁8を切り替えて、現像液の供給を停止する。そし
て、3方弁18により、現像液収容部6内を常圧に戻し、
開閉弁17を開けて、図示しない現像液ボトルから、現像
液収容部6内に現像液をハイレベル(H)まで供給し、
次の現像処理に備える。さらに、所望により、現像液収
容部6内を減圧し、現像液の脱気を行う。
また、3方弁11をパージガス供給配管12側に設定し、
開閉弁13を開とすることにより、上記3方弁8の切り替
えと同時に、ノズル5およびこのノズル5が接続された
配管に、パージガス例えば窒素ガスを流し、ノズル5お
よびこのノズル5が接続された配管内に残った現像液を
除去し、ノズル5からの液ダレおよび、配管内に残った
現像液が空気に触れて変質し、変質した現像液が半導体
ウエハ2に供給されることを防止する。
そして、所定の現像時間が経過した後、3方弁11を切
り替えて、リンス液例えば純水を半導体ウエハ2に供給
し、半導体ウエハ2に液盛りされた現像液を洗い流す。
この後、スピンチャック3により、半導体ウエハ2を回
転させて乾燥し、図示しない搬送装置などにより、現像
処理の終了した半導体ウエハ2をスピンチャック3上か
ら搬出する。また、リンス液の供給が終了すると、再
び、3方弁11および開閉弁13を操作して、ノズル5およ
びこのノズル5が接続された配管に、パージガスを流
し、ノズル5および配管内に残ったリンス液を除去す
る。
以上のように、本実施例では、半導体ウエハ2表面の
フォトレジスト膜などにダメージを与えることなく、半
導体ウエハ2に短時間で液盛りができ、また、高圧の不
活性ガスが現像液に溶け込むこともないので、気泡の発
生を防止することができ、気泡による現像ムラの発生を
抑制することができる。このため、良好な現像処理を高
スループットで実施することができる。
また、ノズルの向きを変えるための機械的な駆動機構
も必要とせず、さらに現像液が空気と接触して変質する
ことも防止することができる。もちろんノズルの向きを
変えても良いし、向きの異なるノズルを複数本配列して
同時送出させてもよい。
上記実施例では現像液の供給について説明したが、疎
水化処理液等他の液の供給に適用してもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の液処理装置及び液処理
方法によれば良好な液処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の現像装置の要部構成を示す
縦断面図、第2図は第1図の現像装置の上面図である。 1……現像装置、2……半導体ウエハ、3……スピンチ
ャック、4……カップ、5……ノズル、6……現像液収
容部、7……流量調節弁、8……3方弁、9……リンス
液供給配管、10……流量調節弁、11……3方弁、12……
パージガス供給配管、13……開閉弁、14……現像液供給
配管、15……加圧配管、16……フロートセンサー、17…
…開閉弁、18……3方弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−78342(JP,A) 特開 昭62−137826(JP,A) 特開 昭59−215726(JP,A) 特開 昭59−215725(JP,A) 実開 昭60−193552(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/30

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ノズルから基板面に処理液を供給し、該基
    板を液処理する液処理装置において、 前記ノズルを前記基板の側方に複数設け、これらのノズ
    ルから、前記処理液が、吐出直後は前記基板面に対して
    略水平で、前記基板面に接する際には当該基板面に対し
    て垂直ではない所定角度を持って前記基板面に供給され
    るよう構成したことを特徴とする液処理装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の液処理装置において、 前記処理液を収容する処理液収容部から前記ノズルに向
    けて前記処理液を圧送するための圧力を変化させて前記
    基板面に対する前記処理液の供給位置を移動させること
    を特徴とする液処理装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の液処理装置におい
    て、 前記ノズルを上下及び/又は左右に走査する駆動手段を
    具備したことを特徴とする液処理装置。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3いずれか1項記載の液処理
    装置において、 前記処理液を断続的に供給するよう構成したことを特徴
    とする液処理装置。
  5. 【請求項5】ノズルから基板面に処理液を供給し、該基
    板を液処理する液処理方法において、 基板の側方に複数設けられた前記ノズルから、処理液
    が、吐出直後は前記基板面に対して略水平で、前記基板
    面に接する際には当該基板面に対して垂直ではない所定
    角度を持って前記基板面に供給されるようにしたことを
    特徴とする液処理方法。
  6. 【請求項6】請求項5記載の液処理方法において、 前記処理液を収容する処理液収容部から前記ノズルに向
    けて前記処理液を圧送するための圧力を変化させて前記
    基板面に対する前記処理液の供給位置を移動させること
    を特徴とする液処理方法。
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