JP3213881U - 液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像液やリンス液の様な基板の処理に用いる処理液を基板処理以外の場所にて仮の供給動作（ダミーディスペンス）をさせる場合において、仮の供給動作による処理液の飛沫の飛散を起こさせないようにする液処理装置を提供する。【解決手段】液処理装置としての現像処理ユニットであって、現像処理ユニットは、現像液を供給する現像液ノズル３５と、現像液ノズル３５が仮の供給動作を行うための有底容器のノズル待機容器３６と、ノズル待機容器３６に接続され泡を供給する泡発生器５と、少なくとも、液ノズル３５からノズル待機容器３６の中に現像液を供給する動作を制御する制御部１００と、を備え、制御部１００は、ノズル待機容器３６に現像液を供給する前に泡発生器５からノズル待機容器３６の中に泡発生器５で生成した泡を所定時間供給する制御をおこなう。【選択図】図５

Description

この考案は、例えば半導体ウエハや円形基板等の製造プロセスにおいて使用される基板に処理液を供給して所定の処理をおこなう液処理装置に関する。

一般に、半導体デバイスの製造においては、例えば半導体ウエハやＦＰＤ基板等（以下にウエハ等という）に回路パターンを形成するためにフォトリソグラフィ技術が利用されている。フォトリソグラフィ技術では、レジスト液の成膜を行い、マスクパターンを露光処理した後に現像液による現像処理をおこなう工程によって回路パターンを形成している。。

この工程の現像処理では、従来から現像処理ユニットによって、例えばウエハを回転させながら現像液をウエハの周縁位置から中心位置に供給させてウエハ全面に液を盛り、その後に所定時間経過後にリンス液によって現像液を洗浄して洗い流すことで現像処理が行われている。この様な現像処理ユニットに備えられる現像液を供給する現像液ノズルやリンス液を供給するリンス液ノズルは、処理を行わない場合であっても定期的にノズルからの供給動作／吐出動作を行う必要がある。これによりノズル先端部の空気と接触する液の劣化による不具合を予防すると共に吐出孔周辺のパーティクルなどの異物の付着物を洗い流すことでノズルコンディションを整える（特許文献１参照）。この様な仮に供給動作はダミーディスペンスと呼ばれており、ダミーディスペンスによりノズルから供給される処理液は例えば容器状のノズルの待機部により受けられる。

特開２０１０−１８６９７４号公報

現在ではレジストパターンの微細化が進み、現像液成分の劣化や僅かなパーティクルのウエハへの付着が歩留りの低下を招くおそれがあることから、このように現像液ノズルやリンス液ノズルで行われるダミーディスペンスの液吐出動作も重要視されている。現像処理ユニットでは種々のノズルの形状や設置角度などが異なる現像液ノズルやリンス液ノズルを備えており、処理液を受ける容器状の待機部の構造ではダミーディスペンスにより吐出された処理液の飛沫が跳ね返ることでノズルへ付着することもある。付着した液の成分によっては析出して異物となってしまうことも考えられる。さらにダミーディスペンスの処理液の供給動作の回数も増えてくると付着の可能性も増すことになる。

この考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、現像液やリンス液の様な基板の処理に用いる処理液を基板処理以外の場所にて仮の供給動作（ダミーティスペンス）をさせる場合において、仮の供給動作による処理液の飛沫の飛散を起こさせないことを目的とする。

前記問題を解決するために、この考案の液処理装置は、基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給して液処理するため液処理装置であって、処理液を供給する液ノズルと、前記液ノズルが処理液を基板に向けて供給する動作とは異なる仮の供給動作を行うための有底容器のノズル待機容器と、前記ノズル待機容器に接続され泡を供給する泡発生器と、少なくとも、前記液ノズルから前記ノズル待機容器の中に処理液を供給する動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ノズル待機容器に処理液を供給する前に前記泡発生器から前記ノズル待機容器の中に前記泡発生器で生成した泡を所定時間供給する制御をおこなうことを特徴としている。（請求項１）また、この考案の液処理装置の前記泡発生器で生成される泡は、界面活性剤とガスとを混合して生成してもよい。（請求項２）

この様に構成することにより、ノズルを待機させる位置で処理液をダミーディスペンスさせる前にノズル待機容器の中に予め供給される液の緩衝となる泡を溜めておくことで、吐出された処理液が容器の底に当ったとしても処理液の飛沫の飛散を抑えることが出来る。なお、この泡は例えば界面活性剤中にガスをバブリングすることにより生成されるものである。

また、この考案において、ノズル待機容器は、純水を供給する純水供給管が接続され、先端にスプレーノズルが設けられていてもよい。（請求項３）この様に構成することにより、泡を消す消泡を行う場合には泡に向けて純水をスプレーするので簡単に消泡することが出来る。また、泡を溜める前にノズル待機容器に所定量の水を溜めておくことで泡を供給したときに容器内に拡がり易く泡の厚みが均一になり易くなる。

また、この考案において、前記ノズル待機容器は、前記ノズル待機容器の底部に設けられ液体及び泡を排出する排出管を備え、前記制御部は、前記純水供給管に設けられた純水供給バルブと前記排出管に設けられた排出バルブとを制御して、前記ノズル待機容器内に溜められた泡を前記スプレーノズルからの純水で消泡しながら排出するようにしてもよい。（請求項４）

この考案において、前記処理液は、基板に感光性レジスト液が塗布された後にパターン露光がされて現像をする処理に関わる処理液であってもよい。（請求項５）この考案を適用できる処理液は、現像ユニットに使用される現像液やリンス液及び純水であってよい。

本考案によれば、仮の供給動作（ダミーディスペンス）を行ったとしても該仮の供給動作を行ったノズル自体を汚すことがない。また、ノズル以外にもノズル移動機構や液処理装置内を汚すことがない。

本考案の実施の形態に係る液処理装置を搭載したレジスト塗布現像処理装置の平面図である。 図１のレジスト塗布現像処理装置の斜視図である。 本考案の実施の形態に係る液処理装置としての現像処理ユニットを説明するための斜視図である。 図３の現像処理ユニットの断面を模式的に示した説明図である。 図４のノズル待機部の構造を模式的に示した説明図である。 本考案の実施の形態に係る液処理装置としての現像処理ユニットのダミー動作時の動作を示す説明図である。

以下にこの考案の実施の形態に係る液処理装置が組み込まれるレジスト塗布現像処理装置の形態として、図１、図２に示したような、半導体基板であるウエハのレジスト塗布現像処理装置に適用した場合について説明する。レジスト塗布現像処理装置には、キャリアブロックＳ１が設けられており、その載置台２１上に載置された密閉型の基板収納容器であるキャリア２０から開閉部２２を介して受け渡しアームＣがウエハＷを取り出して、キャリアブロックＳ１の奥側に筐体２４で囲まれた処理ブロックＳ２に受け渡し、処理ブロックＳ２から受け渡しアームＣが処理済みのウエハＷを受け取ってキャリア２０に戻すように構成されている。

前記処理ブロックＳ２は、図２に示すように、この例では本考案が適用可能な、現像処理を行うため現像処理装置の第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、Ｂ２、その上に積層されるレジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うため下層反射防止膜塗布装置が設けられる第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ３、レジスト膜の塗布を行うためレジスト塗布処理装置が設けられる第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ４、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成を行うため上層反射防止膜塗布装置の第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ５を、下から順に積層して構成されている。

レジスト塗布現像処理装置は、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、Ｂ２、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ３、レジスト膜の塗布を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ４、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成を行うための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ５、を有している。

第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１を例に各ブロック内を説明する。ＤＥＶ層Ｂ１については、図１に示すように、現像処理ユニット２６内に現像液による処理をするカップが例えば３個設けられている。そして、搬送アームＡ１の直線搬送路を挟む形で、加熱及び冷却系の処理ユニット群Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４がそれぞれ前記直線搬送路に面して並べられている。この処理ユニット群Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４はそれぞれ２段に構成されており、図１の図面では合計８個の処理ユニットが存在することになる。図１の現像処理ユニット２６の詳細は後述するものとする。

更に処理ブロックＳ２には、図１に示すように棚ユニットＵ５（詳細構成は図示せず）が設けられ、キャリアブロックＳ１からのウエハＷは、受け渡しアームＣによって棚ユニットＵ５の受け渡しユニットとなる、３本のピンが立設してなるトラジションステージ（図示省略）に受け渡される。そして、第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ３の対応する冷却処理ユニット（クーリングプレート）（図示省略）に、棚ユニットＵ５の横近傍に設けられた昇降自在な受け渡しアームＤによって順次搬送される。また、処理ブロックＳ２のキャリアブロックＳ１と反対側に位置するインターフェイスブロックＳ３に隣接する位置には、棚ユニットＵ６が設けられている。棚ユニットＵ６は棚ユニットＵ５と同様に構成されており、受け渡しアームＥでウエハＷを各層に昇降可能に構成されている。なお、棚ユニットＵ５は、図示しないクーリングプレート、トラジションステージを複数備えており、それらを積層して構成されている。また、

前記第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ３内の搬送アーム（図示せず）は、棚ユニットＵ５の冷却処理ユニットからウエハＷを受け取って、各ユニット（反射防止膜ユニット及び加熱・冷却系の処理ユニット群）に搬送し、これらユニットにてウエハＷには反射防止膜が形成される。同様にして、ＢＣＴ層Ｂ３で処理の完了したウエハＷは棚ユニットＵ６の冷却処理ユニットに搬送されて受け渡しアームＥによりＣＯＴ層Ｂ４に対応する冷却処理ユニットに搬送されてＣＯＴ層Ｂ４の搬送アーム（図示せず）によって各処理ユニットに運ばれてレジスト塗布処理が行われる。

この後は棚ユニットＵ５の冷却処理ユニットに運ばれ、前述と同様に受け渡しアームＤが受け取り冷却処理ユニットに受け渡され、次いでＴＣＴ層Ｂ５の搬送アーム（図示せず）によって搬送された後、目的の反射防止膜処理がなされる。この後に棚ユニットＵ６の冷却ユニットに受け渡されて、受け渡しアームＥによりトラジションステージ）にウエハＷが受け渡される。このウエハＷをインターフェイスブロックＳ３にある受け渡しアームＦにより露光機Ｓ４に受け渡しをすることになる。露光が完了して露光機Ｓ４から搬出されたウエハＷは受け渡しアームＦが受け取り、ウエハＷを支持するための３ピンが出没可能に構成されてなる棚ユニットＵ５の冷却処理ユニットに受け渡された後、現像処理がＤＥＶ層Ｂ１、Ｂ２にて行われる。その後、棚ユニットＵ５の冷却処理ユニットに受け渡され、所定の温度に調整された後、キャリアブロックＳ１の受け渡しアームＣが受け取ってキャリア２０に収納される。

次に、この考案の実施の形態に係る液処理装置としての現像処理装置について図３、図４を参照して説明する。図３は第１のブロックＢ１（ＤＥＶ層）の現像処理装置である現像処理ユニット２６の概略斜視図であり、図４は斜視図を分かり易くした概略断面図である。初めに現像処理ユニット２６の構成の概要を説明する。現像処理装置である現像処理ユニット２６は３つの液処理部を設けている。この液処理部である現像液処理部のウエハＷを収容するカップ体であるカップ３１ａ、３１ｂ、３１ｃと液ノズルであるリンス液を吐出するリンス液ノズル３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、同じく液ノズルである現像液ノズル３５とを、現像処理ユニット２６は備えている。

カップ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは横方向に一列に配列されている。各カップ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは各々同じ構成をしており、ここでは現像処理部のカップ３１ａを例に挙げて説明し、カップ３１ｂ、３１ｃに係る構成については、同一の参照番号と対応するアルファベットを付して説明を省略することがある。

現像処理部のカップ３１ａは、ウエハＷの裏面の中央部を吸着して水平に保持し回転自在に構成されている基板保持部であるスピンチャック４５ａを備え、該スピンチャック４５ａは、回転駆動機構４３ａによりウエハＷを吸着した状態で鉛直軸回りに回転できるように構成されている。スピンチャック４５ａの周囲には、スピンチャックに吸着されたウエハＷを囲むようにして上方を開口したカップ３１ａが設けられている。カップ３１ａの底部側には、図４に示すように、プロセス処理中の雰囲気の排気をする排気ライン４２ａと、現像液やリンス液などの処理液が流れ込むドレインライン４４ａとが接続されている。

カップ３１ａには、ウエハＷを搬送アームＡ１からスピンチャック４５ａに受け渡すための、３本のピンが共同してウエハＷの裏面を支持可能に設けられた支持ピン３０ａが設けられている。この支持ピン３０ａは図示しない昇降機構により昇降自在に構成されており、上昇した位置でウエハＷを搬送アームＡ１から受け取り後、下降してスピンチャック４５ａにウエハＷを受け渡しする構造となっている。

次に液ノズルである現像液ノズル３５とリンス液ノズル３２ａ、３２ｂ、３２ｃとを説明する。現像液ノズル３５にはプリウェットノズル３５ａ（図５参照）が併設されている。また、現像液ノズル３５は、現像液ノズルアーム３４に取り付けられ、現像液ノズルアーム基台３４ｄにより昇降自在に構成されている。現像液ノズルアーム３４は更に、前記３つの液処理部に横移動が自在可能なガイドレール４７が備えられた構造になっており、図示しない移動機構部が設けられている。レジスト塗布現像処理装置全体を統合して動作させるための制御部１００（制御装置）からの液処理の指示により、ウエハＷ上の所定の位置に移動して現像液を塗布するように構成されている。リンス液ノズル３２ａも同様に構成されており、リンス液ノズルアーム３３ａに取り付けられ、ガイドレール４６ａ上に移動可能に装着されたリンス液ノズルアーム基台３４ａにより昇降自在に構成されている。なお、リンス液ノズル３２ｂ、３２ｃは、リンス液ノズル３２ａと同様に、他の現像液処理部のカップ３１ｂ、３１ｃに備えられている。

この現像液ノズル３５とリンス液ノズル３２ａ、３２ｂ、３２ｃとは、それぞれ現像液を塗布していない時間、リンス液による処理をしていない時間のように液処理に関係していない時間にはノズルの待機位置である現像液用のノズル待機容器３６，リンス液用のノズル待機容器３７ａ、３７ｂ、３７ｃにおいて、それぞれのノズルは対応するノズル待機容器３６、３７ａ、３７ｂ、３７ｃにて所定の待機状態となる。この待機状態は装置稼働中にもそれぞれの液の仮の供給動作（ダミーディスペンス）を実行しなければならない。実行動作のタイミング（時間、処理枚数、ロット条件）設定がされている場合、現像液用のノズル待機容器３６、リンス液用のノズル待機容器３７ａ、３７ｂ、３７ｃに、それぞれの設定がタイムアップした液ノズルが移動されて、ダミーディスペンスが実行される。更にウエハＷを待つ間のアイドリング中も同様に設定された指示により仮の吐出（ダミーディスペンス）が実行される。

次に、現像液用のノズル待機部としてのノズル待機容器３６を図５にて説明する。なお、先述の通り現像液用及びリンス液用に使用されるノズル待機容器３６、３７ａ、３７ｂ、３７ｃが備えられるが、構造的には同一で良いので現像液用のノズル待機容器３６の構造を基に説明を行う。ノズル待機容器３６は、例えば上面矩形の枡形状であり上部は開放されている。なお、この形状は枡形状にとらわれず有底の容器であれば足りる。

ノズル待機容器３６の枡形状の側壁面には、純水供給バルブＶ１が設けられ純水供給源と接続された純水供給配管１が接続されており、純水をノズル待機容器３６内に供給できる。この純水供給配管１と接続されたノズル待機容器３６の内側には、純水をミスト状にスプレー可能なスプレーノズル４が設けられる。さらにノズル待機容器３６の側壁面には泡供給管７と泡供給バルブＶ４を通して泡をノズル待機容器３６の中に供給するための泡供給孔６が設けられている。この泡供給管７の上流側には泡発生器５が設けられており、該泡発生器５には界面活性剤とガスとを供給するための界面活性剤供給管２とガス供給管３とが接続されている。

泡発生器５の内部構造について図示は行わないが、例えば、界面活性剤供給管２から供給された界面活性剤を貯留する泡発生器５の底部にガス供給管３を接続して内部に設けられたガス拡散孔（図示せず）から、例えば窒素ガス等のガスを泡発生器５内に供給することでバブリングを行う。これにより速やかに泡を発生させて供給することが出来る。なお、泡供給孔６はノズル待機容器３６の側面壁部を例に説明をしているが底面に設けて容器内部に噴出する様な構成にしても良い。

さらにノズル待機容器３６の底部には廃液を排出する排出管８が接続され、排出バルブＶ６を通して排液が排出される。さらにノズル待機容器３６には、底部よりも若干の高さ方向に離れた位置に、仮の供給動作（ダミーディスペンス）を行ったときにノズル待機容器３６に溜まった液体を泡とは別に排出するためのドレイン管９が接続され廃液バルブＶ５を通して上記溜まった液体が排出される。これらバルブは制御部１００によって開閉の制御がなされる

次に図６を使って現像処理ユニット２６の動作を説明する。現像処理ユニット２６の現像液ノズル３５は、制御部１００の指令により、例えば現像処理ユニット２６での所定枚数処理のカウントアップ、所定稼働時間のカウントアップ、次ロットの処理におけるロット間の待ち時間などにおいてノズル待機位置であるノズル待機容器３６へ移動指令する。図６（ａ）に示すように、現像液ノズル３５がノズル待機容器３６の上方に移動されると、仮の吐出動作（ダミーディスペンス）の指令が制御部１００より出される。このときに先ず、純水供給バルブＶ１を開けて、純水をノズル待機容器３６に供給して所定量を貯留させる。次に泡発生器５の界面活性剤供給バルブＶ２、ガス供給バルブＶ３を開けて泡を生成させる。次に、図６（ｂ）に示すように、純水供給バルブＶ１を閉じると共に、泡供給バルブＶ４を開けて泡供給孔６から泡をノズル待機容器３６の所定高さまで溜まる様に所定時間供給する。

泡の供給が完了した後、現像液ノズル３５とプリウェットノズル３５ａから仮の供給動作を行うための図示しないバルブを開ける指令が制御部１００より出される。図６（ｂ）に示すようにノズル待機容器３６に泡が堆積している状態で現像液とプリウェット液の処理液を吐出させるので、ノズル待機容器３６の底部に当った処理液は跳ね返ろうとする飛沫液の飛散が泡によって抑えられる。吐出動作の最中は、図６（ｃ）に示すように、処理液等の液体が増えるために泡の高さが上昇してくるので供給動作中は溜まった処理液等の液体を抜く必要があるため、廃液バルブＶ５を開けてドレイン管９から排出させる。

次に仮の供給動作（ダミーディスペンス）が完了すると、図６（ｄ）に示すように、ノズル待機容器３６から泡と上記液体とを排出バルブＶ６を開けて排出管８から排出させる。このときに、スプレーノズル４から純水を貯留されている泡に向けて吹き付けることで消泡を行いながらより速やかにノズル待機容器３６内を洗浄し且つ廃液を排出できる。以上により仮の供給動作を実行する際の一連の制御は終了する。

以上、この考案に係るレジスト塗布現像処理装置の現像処理ユニットに適用する場合について説明したが、基板に液処理を行う液処理装置であれば、例えば基板洗浄装置、レジスト塗布処理装置であって、基板を処理するための処理液の供給動作とは別に試験的な吐出動作を行う場所で仮の供給動作をするために配置された液受け部を有するものにも適用することが出来る。

Ｖ１ 純水供給バルブ
Ｖ２ 界面活性剤供給バルブ
Ｖ３ ガス供給バルブ
Ｖ４ 泡供給バルブ
Ｖ５ 廃液バルブ
Ｖ６ 排出バルブ
Ｗ ウエハ
１ 純水供給配管
２ 界面活性剤供給配管
３ ガス供給配管
４ スプレーノズル
５ 泡発生器
６ 泡供給孔
７ 泡供給管
８ 排出管
９ ドレイン管
２６ 現像処理ユニット
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ カップ
３５ 現像液ノズル
３６ 現像液用のノズル待機容器
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ リンス液用のノズル待機容器
１００ 制御部

Claims (5)

1. 基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給して液処理するため液処理装置であって、
   処理液を供給する液ノズルと、
   前記液ノズルが処理液を基板に向けて供給する動作とは異なる仮の供給動作を行うための有底容器のノズル待機容器と、
   前記ノズル待機容器に接続され泡を供給する泡発生器と、
   少なくとも、前記液ノズルから前記ノズル待機容器の中に処理液を供給する動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記ノズル待機容器に処理液を供給する前に前記泡発生器から前記ノズル待機容器の中に前記泡発生器で生成した泡を所定時間供給する制御をおこなうことを特徴とする液処理装置。
2. 前記泡発生器で生成される泡は、界面活性剤とガスとを混合して生成されることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
3. 前記ノズル待機容器は、純水を供給する純水供給管が接続され、先端にスプレーノズルが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
4. 前記ノズル待機容器は、前記ノズル待機容器の底部に設けられ液体及び泡を排出する排出管を備え、
   前記制御部は、前記純水供給管に設けられた純水供給バルブと前記排出管に設けられた排出バルブとを制御して、前記ノズル待機容器内に溜められた泡を前記スプレーノズルからの純水で消泡しながら排出することを特徴とする請求項３に記載の液処理装置。
5. 前記処理液は、基板に感光性レジスト液が塗布された後にパターン露光がされて現像をする処理に関わる処理液であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液処理装置。