JP3616275B2 - 液処理装置、それに用いる処理液供給ノズル、および液処理方法 - Google Patents

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に対し、現像処理等の液処理を行う液処理装置およびそれに用いる処理液供給ノズル、ならびに液処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスのフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハにレジストを塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成される。
【０００３】
従来から、このような一連の工程を実施するために、レジスト塗布現像処理システムが用いられており、現像処理はこのシステムに搭載された現像処理ユニットにより行われる。
【０００４】
現像処理ユニットは、半導体ウエハを吸着保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャック上の半導体ウエハに現像液を供給する現像液供給ノズルとを備えている。そして、従来の現像処理ユニットに用いられる現像液供給ノズルとしては、半導体ウエハの直径よりも長い長さの長尺状のノズル本体を有し、その底面に多数の吐出口が一列に整列した状態で形成されたものが用いられている。このような現像液供給ノズルを用いて現像液を半導体ウエハ上に塗布するためには、まず、現像液供給ノズルをスピンチャックに保持されている半導体ウエハの上方の半導体ウエハの直径に重なる位置まで移動させ、その状態で現像液供給ノズル内の空間へ所定圧力で現像液を供給して吐出口から現像液を半導体ウエハに吐出させつつ、半導体ウエハを少なくとも１／２回転させる。これにより、半導体ウエハの全面に均一な現像液パドルを形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、線幅の均一性を確保するために現像処理を均一に行う観点から半導体ウエハの全面に亘って現像液の合計滞留時間を極力同一にすることが望ましく、そのために現像液を極力速やかに半導体ウエハの全面に現像液を塗布する必要があることから、現像液の供給圧力を高くしている。
【０００６】
しかしながら、現像液供給ノズルに形成された吐出口は径が小さいため本質的に現像液の吐出速度が高く、上述のように現像液の供給圧力を高くすると、益々吐出速度が高くなって現像液が半導体ウエハ上に到達する際の衝撃が大きくなり、これによって線幅の均一性が低下するおそれがある。
【０００７】
また、このように吐出速度が速いことと、現像液供給ノズルの材質として撥水性の高い樹脂が用いられていることから、ノズル底部に設けられた多数の吐出口から現像液が吐出される際に現像液の吐出範囲が狭く、半導体ウエハ上に現像液が供給されない部分が生じるおそれがある。この傾向は、現像液の供給量をウエハ全面に亘って均一にする観点から採用されている、ウエハ上で現像液供給ノズルをスキャンさせながら現像液を吐出するスキャン方式の場合に特に顕著である。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、処理液が基板へ供給される際の衝撃が小さい液処理装置および液供給ノズル、ならびに液処理方法を提供することを目的とする。また、このように衝撃が小さいことに加えて基板表面に対する処理液の供給むらを小さくすることができる液処理装置および処理液供給ノズル、ならびに液処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、基板に対して処理液を供給する処理液供給ノズルと、
ノズルに対し所定の液供給圧力で処理液を導入する液導入機構と、
該ノズルと基板との間に相対移動を生じさせる移動機構と
を具備し、
前記移動機構により前記ノズルと基板との間に相対移動を生じさせつつ、前記ノズルから基板上に処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
前記処理液供給ノズルは、
長尺状をなすノズル本体と、
ノズル本体内に設けられ、処理液を一旦貯留する空間部と、
ノズル本体の底部に形成された、処理液を基板に向けて吐出するための吐出口と、
前記空間部と前記吐出口との間に、前記ノズル本体の長手方向に沿って配置され、前記空間部から排出された処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材とを有することを特徴とする液処理装置が提供される。
【００１０】
本発明の第２の観点によれば、基板に対して処理液を供給する処理液供給ノズルと、
ノズルに対し所定の液供給圧力で処理液を導入する液導入機構と、
該ノズルと基板との間で相対移動を生じさせる移動機構と
を具備し、
前記移動機構により前記処理液供給ノズルと基板との間に相対移動を生じさせつつ前記ノズルから基板上に処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
前記処理液供給ノズルは、
長尺状をなすノズル本体と、
ノズル本体内に設けられ、処理液を一旦貯留する第１の空間部と、
ノズル本体内の前記第１の空間部の下方に設けられ、第１の空間部から処理液が供給される第２の空間部と、
ノズル本体の底部に形成され、処理液を前記第２の空間部から基板に向けて吐出するための吐出口と、
前記第２の空間部内に、ノズル本体の長手方向に沿って配置され、処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材とを有することを特徴とする液処理装置が提供される。
【００１１】
本発明の第３の観点によれば、基板に対して所定の液供給圧力で導入された処理液を供給する処理液供給ノズルであって、
長尺状をなすノズル本体と、
ノズル本体内に設けられ、処理液を一旦貯留する空間部と、
ノズル本体の底部に形成された、処理液を基板に向けて吐出するための吐出口と、
前記貯留部と前記吐出口との間に、前記ノズル本体の長手方向に沿って配置され、前記空間部から排出された処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材と
を具備することを特徴とする処理液供給ノズルが提供される。
【００１２】
本発明の第４の観点によれば、基板に対して所定の液供給圧力で導入された処理液を供給する液供給ノズルであって、
長尺状をなすノズル本体と、
ノズル本体内に設けられ、処理液を一旦貯留する第１の空間部と、
ノズル本体内の前記第１の空間部の下方に設けられ、第１の空間部から処理液が供給される第２の空間部と、
ノズル本体の底部に形成され、処理液を前記第２の空間部から基板に向けて吐出するためのスリット状の吐出口と、
前記第２の空間部内に、ノズル本体の長手方向に沿って配置され、処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材と
を具備することを特徴とする処理液供給ノズルが提供される。
【００１３】
本発明の第５の観点によれば、基板に処理液供給ノズルから処理液を吐出して基板に対して所定の液処理を行う液処理方法であって、
前記処理液供給ノズルのノズル本体内に設けられた第１の空間に対し所定の液供給圧力で処理液を導入する工程と、
前記第１の空間の下方に設けられた第２の空間に、これらの間に設けられたスリットまたは複数の孔を通過させて処理液を供給する工程と、
前記第２の空間に供給された処理液を、その中に設けられた液衝突部材に衝突させる工程と、
前記液衝突部材に衝突した処理液を、前記液衝突部材を伝って前記第２の空間に設けられた吐出口へ導く工程と、
前記処理液供給ノズルと基板との間に相対移動を生じさせつつ、前記吐出口から基板上に処理液を吐出させる工程と
を有することを特徴とする液処理方法が提供される。
【００１４】
本発明の第６の観点によれば、基板に処理液供給ノズルから処理液を吐出して基板に対して所定の液処理を行う液処理方法であって、
前記処理液供給ノズルのノズル本体内に設けられた第１の空間に対し所定の液供給圧力で処理液を導入する工程と、
前記第１の空間の下方に設けられた第２の空間に、これらの間に設けられたスリットまたは複数の孔を通過させて供給圧力を緩和させつつ処理液を供給する工程と、
前記第２の空間に供給された処理液を、その中に設けられた液衝突部材に衝突させ、処理液の基板への衝撃力を緩和させつつ、前記第２の空間に設けられた吐出口へ導く工程と、
前記処理液供給ノズルと基板との間に相対移動を生じさせつつ、前記吐出口から基板上に処理液を吐出させる工程と
を有することを特徴とする液処理方法が提供される。
【００１５】
上記本発明の第１の観点および第３の観点によれば、基板に対して処理液を供給する長尺状をなす処理液供給ノズルが、処理液を一旦貯留する空間部と吐出口との間に、前記ノズル本体の長手方向に沿って配置され、前記空間部から排出された処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材を有しているので、処理液が吐出口から吐出する際の吐出速度を小さくすることができ、基板に対して大きな衝撃を与えることなく所望の量の処理液を基板に供給することができる。
【００１６】
上記本発明の第２の観点、第４の観点、第５の観点および第６の観点によれば、基板に対して処理液を供給する処理液供給ノズルが、第１の空間部および第２の空間部を内部に有する長尺状をなすノズル本体を有しているので、処理液が第１の空間部から第２の空間部に供給される際に処理液の供給圧力が緩和され、また、第２の空間部内にノズル本体の長手方向に沿って液衝突部材が配置されているので、第１の空間から第２の空間に供給された処理液が液衝突部材に衝突してその衝撃力が緩和され、処理液が吐出口から吐出する際の吐出速度を小さくすることができ、基板に対して大きな衝撃を与えることなく所望の量の処理液を基板に供給することができる。また、処理液は衝突部材を伝って吐出口にゆっくりと導かれるので、処理液を吐出口からゆっくりと均一に吐出することができる。したがって、処理液が供給されない部分をなくすることができ、基板表面に対する処理液の供給むらを極めて小さくすることができる。
【００１７】
上記本発明の第１〜第４の観点の構成において、吐出口は、ノズル本体の長手方向に沿って形成されたスリットまたは複数の孔で構成することができる。そして、吐出口をスリットで構成することにより、衝突部材を伝って吐出口にゆっくりと導かれた処理液が基板のより広い範囲により均一に吐出することができ、処理液の供給むらをより一層小さくすることができ、基板の全面に亘ってむらなく処理液を供給することができる。また、処理液供給ノズルが、第１の空間部と前記第２の空間部との間に複数の孔、またはスリットを有し、処理液が前記複数の孔、または前記スリットを通過する際に圧力損失を生じるようにすることが好ましい。このように複数の孔またはスリットを設けることにより、処理液が第１の空間部から第２の空間部に供給される際に大きな圧力損失を生じるので、第２の空間部において液供給圧力を有効に緩和することができる。
【００１８】
液衝突部材としては棒状をなすものを用いることができる。具体的には、円柱状をなすものを用いることができる。また、液衝突部材は、石英やセラミックス等の耐薬品性が高い材料で構成されることが好ましい。さらに、液衝突部材は液保持能を有するもの、例えば、処理液が水系の場合に衝突部材として親水性のものないしは吸水性を有するものであることが好ましい。これにより液衝突部材が処理液を一旦保持することができるので、処理液を一層均一に処理液を吐出口に導くことができるとともに、処理液の供給を停止した際には吐出口からの処理液の液ダレを防止することができる。液衝突部材に吸水性を持たせる観点からは多孔質にすることが好ましい。さらにまた、液衝突部材は複数の部材の集合体で構成されていてもよい。複数の部材としては球形のものを用いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の液処理装置の一実施形態に係る現像処理ユニットが搭載されたレジスト塗布現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００２０】
このレジスト塗布現像処理システム１は、搬送ステーションであるカセットステーション１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備している。
【００２１】
上記カセットステーション１０は、被処理体としての半導体ウエハＷ（以下、単にウエハと記す）を複数枚例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００２２】
このカセットステーション１０においては、図１に示すように、カセット載置台２上に図中Ｘ方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は、ウエハカセット載置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、この搬送アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム２１ａは、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ_３に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００２３】
上記処理ステーション１１は、ウエハＷへ対して塗布・現象を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハＷが一枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部に搬送路２２ａを有し、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理ユニット群に分かれており、各処理ユニット群は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って多段に配置されている。
【００２４】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。
【００２５】
ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２６】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理ユニット群Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，Ｇ_４がウエハ搬送路２２ａの周囲に実際に配置されており、処理ユニット群Ｇ_５は必要に応じて配置可能となっている。
【００２７】
これらのうち、第１および第２の処理ユニット群Ｇ_１，Ｇ_２はシステム正面（図１において手前）側に並列に配置され、第３の処理ユニット群Ｇ_３はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理ユニット群Ｇ_４はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理ユニット群Ｇ_５は背面部に配置可能となっている。
【００２８】
この場合、図２に示すように、第１の処理ユニット群Ｇ_１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャック（図示せず）に載置して所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニットが上下２段に配置されており、この実施形態においては、ウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）およびレジストのパターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ_２も同様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２９】
このようにレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）等を下段側に配置する理由は、レジスト液の廃液が機構的にもメンテナンスの上でも現像液の廃液よりも本質的に複雑であり、このように塗布ユニット（ＣＯＴ）等を下段に配置することによりその複雑さが緩和されるからである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）等を上段に配置することも可能である。
【００３０】
第３の処理ユニット群Ｇ_３においては、図３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００３１】
第４の処理ユニット群Ｇ_４も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００３２】
このように処理温度の低いクーリングユニット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いホットプレートユニット（ＨＰ）を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ランダムな多段配置としてもよい。
【００３３】
上述したように、主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理ユニット群Ｇ_５を設けることができるが、第５の処理ユニット群Ｇ_５を設ける場合には、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２１から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の処理ユニット群Ｇ_５を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２１に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。この場合に、このような直線状の移動に限らず、回動させるようにしても同様にスペースの確保を図ることができる。なお、この第５の処理ユニット群Ｇ_５としては、基本的に第３および第４の処理ユニット群Ｇ_３，Ｇ_４と同様、オープン型の処理ユニットが多段に積層された構造を有しているものを用いることができる。
【００３４】
上記インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長さを有している。図１、図２に示すように、このインターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部には、ウエハ搬送体２４が配設されている。このウエハ搬送体２４は、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。また、このウエハ搬送体２４は、θ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理ユニット群Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。
【００３５】
このように構成されるレジスト塗布現像処理システム１においては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａがカセット載置台２０上の未処理のウエハＷを収容しているウエハカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣＲから一枚のウエハＷを取り出し、第３の処理ユニット群Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００３６】
ウエハＷは、このエクステンションユニット（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６により、処理ステーション１１に搬入される。そして、第３の処理ユニット群Ｇ_３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）によりアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００３７】
アドヒージョン処理が終了し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却さたウエハＷは、引き続き、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこで塗布膜が形成される。塗布処理終了後、ウエハＷは処理ユニット群Ｇ_３，Ｇ_４のいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却される。
【００３８】
冷却されたウエハＷは、第３の処理ユニット群Ｇ_３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、第４の処理ユニット群Ｇ_４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイス部１２に搬送される。
【００３９】
インターフェイス部１２では、周辺露光装置２３により周辺露光されて余分なレジストが除去され、その後ウエハＷはインターフェイス部１２に隣接して設けられた露光装置（図示せず）に搬送され、そこで所定のパターンに従ってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施される。
【００４０】
露光後のウエハＷは、再びインターフェイス部１２に戻され、ウエハ搬送体２４により、第４の処理ユニット群Ｇ_４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、いずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。
【００４１】
その後、ウエハＷは現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。このような一連の処理が終了した後、第３処理ユニット群Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に戻され、いずれかのウエハカセットＣＲに収容される。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）について説明する。図４および図５は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の全体構成を示す略断面図および略平面図である。
【００４３】
この現像処理ユニット（ＤＥＶ）の中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２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５４によって回転駆動される。駆動モータ５４は、ユニット底板５０の開口に昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介してたとえばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面にはたとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００４４】
現像液塗布時、フランジ部材５８の下端は、ユニット底板５０の開口の外周付近でユニット底板５０に密着し、これによりユニット内部が密閉される。スピンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２との間でウエハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動機構６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。なお、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の筐体には、ウエハ保持部材４８が侵入するための窓７０が形成されている。
【００４５】
ウエハＷの表面に現像液を供給するための現像液供給ノズル８６は、現像液供給管８８を介して現像液供給部８９に接続されている。この現像液供給ノズル８６はノズルスキャンアーム９２の先端部に着脱可能に取り付けられている。このスキャンアーム６３は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付けられており、Ｙ方向駆動機構１１１によって垂直支持部材９６と一体的にＹ方向に移動するようになっている。また、現像液供給ノズル８６は、Ｚ軸駆動機構１１２によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。現像処理ユニット（ＤＥＶ）の駆動機構、すなわち、駆動モータ５４、ならびに、Ｙ軸駆動機構１１１およびＺ軸駆動機構１１２は、制御部１１０によって制御されるようになっている。
【００４６】
現像液供給ノズル８６は、図６の斜視図に示すように、長尺状をなすノズル本体１２０を有し、その長手方向が水平になるように配置されており、本体１２０の底面にスリット状の吐出口１２１が設けられている。この本体１２０の長手方向の長さは、ウエハＷの長さより若干長い長さを有しており、また、図７の断面図に示すように、ノズル本体１２０内に、現像液Ｌを一旦貯留する第１の空間部１２２と、第１の空間部１２２の下方に設けられ、第１の空間部１２２から現像液が供給される第２の空間部１２３とを有している。第１の空間部１２２と第２の空間部１２３との間には、図８に示すように、複数の孔１２５が本体１２０の長手方向に沿って設けられており、現像液供給部８９から所定の供給圧力で第１の空間部１２２に供給された現像液がこれら孔１２５を通過する際に圧力損失を生じ、これにより第２の空間１２３における現像液の供給圧力が緩和される。この孔１２５は、２００ｍｍウエハ用のノズルの場合、例えば、大きさが０．４ｍｍφで２０８個形成されている。また、第２の空間部内１２３には、図９に示すように、ノズル本体１２０の長手方向に沿って現像液が衝突する円柱状の液衝突棒１２４が配置されている。この液衝突棒１２４は、現像液が衝突した際に第１の空間部１２２からの現像液の衝撃力を緩和しつつ、現像液を吐出口１２２に導く機能を有している。上述したスリット状の吐出口１２１は第２の空間１２３の下端に設けられており、第１の空間部１２２から孔１２５を通って第２の空間部１２３に供給された現像液Ｌは、衝突棒１２４に衝突した後、吐出口１２１からゆっくりと帯状に吐出される。すなわち、複数の孔１２５、第２の空間部１２３、および衝突棒１２４は、吐出口１２１からの現像液の吐出圧力を緩和する緩衝部を構成している。なお、スリット１２１からウエハＷまでの距離ｄは例えば０．５〜１０ｍｍに設定される。
【００４７】
ノズル本体１２０は、撥水性の高い材料、例えばＰＣＴＦＥ等の樹脂材料で構成されることが好ましい。一方、衝突棒１２４は、石英やセラミックス等の耐薬品性が高い材料で構成されることが好ましく、また現像液が保持可能なように親水性ないしは吸水性を有していることが好ましい。衝突棒１２４に吸水性を持たせるためには典型的には衝突棒１２４を多孔質体とすればよい。この衝突棒１２４は、その直径が例えば３〜５ｍｍ程度とされる。また、スリット状の吐出口１２５の幅は例えば３ｍｍ程度とされる。
【００４８】
現像液塗布に際しては、図４に示すように、現像液供給ノズル８６をウエハＷの直径に対応するようにウエハＷ中央部の上方に位置し、現像液供給ノズル８６から現像液を帯状に吐出させながら、ウエハＷを１／２回転以上、例えば１回転させる。または、現像液供給ノズル８６から現像液を吐出させながら、ウエハＷを回転させずに現像液供給ノズル８６をガイドレール６５に沿ってスキャンさせる。これにより、ウエハＷの全面に現像液が塗布される。
【００４９】
さらに、現像処理ユニット（ＤＥＶ）は、洗浄液を吐出するためのリンスノズル１０２を有している。このリンスノズル１０２は、ガイドレール９４上をＹ方向に移動自在に設けられたノズルスキャンアーム１０４の先端に取り付けられている。これにより、現像液による現像処理の終了後、ウエハＷ上に移動して、洗浄液をウエハＷに吐出するようになっている。
【００５０】
現像液供給ノズル８６は、ノズル待機部１１５（図５）に待機されるようになっており、この待機部１１５にはノズル８６を洗浄するノズル洗浄機構１３０が設けられている。
【００５１】
次に、このように構成された現像処理ユニット（ＤＥＶ）における現像処理の動作を説明する。
所定のパターンが露光されポストエクスポージャーベーク処理および冷却処理されたウエハＷを、主ウエハ搬送機構２２によってカップＣＰの真上まで搬送し、昇降駆動機構６０によって上昇されたスピンチャック５２に真空吸着させる。
【００５２】
次いで、現像液供給ノズル８６をウエハＷの上方に移動し、現像液供給部８９から所定の供給圧力で現像液供給ノズル８６へ現像液を供給し、この供給圧力により現像液供給ノズル８６から現像液を帯状に吐出させる。そして、このように現像液を吐出させながら、ウエハＷを１／２回転以上、例えば１回転させることにより、または、現像液供給ノズル８６をガイドレール９４に沿ってスキャンさせることにより、現像液がウエハＷ全面に所定厚さになるように塗布される。
【００５３】
この現像液の塗布に際しては、現像液供給ノズル８６が、第１の空間部１２２および第２の空間部１２３を内部に有する長尺状をなすノズル本体１２０を有しているので、現像液が第１の空間部１２２から第２の空間部１２３に供給される際にその供給圧力が緩和され、また、第２の空間部１２３内にノズル本体１２０の長手方向に沿って液衝突部材１２４が配置されているので、第１の空間１２２から第２の空間１２３に供給された現像液が液衝突部材１２４に衝突してその衝撃力が緩和され、現像液が吐出口１２１から吐出する際の吐出速度を小さくすることができ、従来のようにウエハＷに対して大きな衝撃を与えることなく所望の量の現像液をウエハＷに供給することができる。また、現像液は衝突部材１２４を伝って吐出口１２１にゆっくりと導かれるので、現像液を吐出口１２１から均一に吐出させることができる。しかも、吐出口１２１がスリット状をなしているので、衝突部材１２４を伝ってきた現像液が広い範囲に均一に広がる。したがって、従来、特に現像液の供給むらが生じやすかったスキャン方式の場合にも、現像液が供給されない部分をなくすることができ、ウエハＷの全面に亘ってむらなく現像液を供給することができ、現像処理を均一に進行させることができる。
【００５４】
この場合に、現像液供給ノズル８６の第１の空間部１２２と第２の空間部１２３との間に複数の孔１２５を有しているので、現像液がこれら孔１２５を通過する際に大きな圧力損失を生じ、現像液供給圧力を大きく緩和することができる。
【００５５】
また、液衝突部材１２４として棒状をなすものを使用しているので、第２の空間部１２３に至った現像液をまんべんなくこの液衝突部材１２４に衝突させることができる。さらに、衝突棒１２４が円柱状をなしているので、現像液が滞ることなく連続して供給される。さらに、衝突部材１２４は親水性のものないしは吸水性を有するものを用いることにより、衝突部材１２４が現像液を一旦保持することができるので、現像液を特に均一に吐出口１２１に導くことができるとともに、現像液の供給を停止した際に、吐出口１２１からの処理液の液ダレを防止することができる。
【００５６】
このようにして所定時間現像処理が終了後、ウエハＷがスピンチャック５２により回転されて現像液が振り切られる。その後、リンスノズル１０２がウエハＷの上方に移動され、リンスノズル１０２から洗浄液が吐出されてウエハＷ上に残存する現像液が洗い流される。
【００５７】
次いで、スピンチャック５２が高速で回転され、ウエハＷ上に残存する現像液および洗浄液が吹き飛ばされてウエハＷが乾燥される。これにより、一連の現像処理が終了する。
【００５８】
その後、現像液の撹拌により現像液が付着した現像液供給ノズル８６を待機位置１１５に移動させ、ノズル洗浄機構（ノズルバス）１２０に位置させる。そして、ここで現像液供給ノズル８６の先端に洗浄液を供給して洗浄する。
【００５９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、第１の空間部１２２と第２の空間部１２３との間に複数の孔１２５を設けたが、図１０に示すように、スリット１２６を設けてもよい。これによっても大きな圧力損失を生じさせることができ、液供給圧力を大きく緩和することができる。また、衝突部材１２４の断面形状は円形に限るものではない。さらに、衝突部材は棒状のものに限らず、図１１に示すように球形等をなす複数の部材１２７の集合体で構成することもできる。さらにまた、上記実施形態では現像液供給ノズルの吐出口をスリット状にしたが、図１２に示すように、吐出口を複数の孔１２８で構成してもよい。さらにまた、上記実施の形態では、本発明を現像処理に適用した場合について説明したが、洗浄等の他の液処理に適用することもできる。さらにまた、基板として半導体ウエハを用いた場合について説明したが、これに限らず液晶表示装置（ＬＣＤ）基板等、他の基板に対しても本発明を適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板に対して処理液を供給する長尺状をなす処理液供給ノズルが、処理液を一旦貯留する空間部と吐出口との間に、前記ノズル本体の長手方向に沿って配置され、前記空間部から排出された処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材を有しているので、処理液が吐出口から吐出する際の吐出速度を小さくすることができ、基板に対して大きな衝撃を与えることなく所望の量の処理液を基板に供給することができる。
【００６１】
また、基板に対して処理液を供給する処理液供給ノズルが、第１の空間部および第２の空間部を内部に有する長尺状をなすノズル本体を有しているので、処理液が第１の空間部から第２の空間部に供給される際に処理液の供給圧力が緩和され、また、第２の空間部内にノズル本体の長手方向に沿って液衝突部材が配置されているので、第１の空間から第２の空間に供給された処理液が液衝突部材に衝突してその衝撃力が緩和され、処理液が吐出口から吐出する際の吐出速度を小さくすることができ、基板に対して大きな衝撃を与えることなく所望の量の処理液を基板に供給することができる。また、処理液は衝突部材を伝って吐出口にゆっくりと導かれるので、処理液を吐出口からゆっくりと均一に吐出することができる。したがって、処理液が供給されない部分をなくすることができ、基板表面に対する処理液の供給むらを極めて小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットが組み込まれた半導体ウエハの塗布現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットが組み込まれた半導体ウエハの塗布現像処理システムの全体構成を示す正面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットが組み込まれた半導体ウエハの塗布現像処理システムの全体構成を示す背面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットの全体構成を示す断面図。
【図５】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットを示す平面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットに用いられる現像液供給ノズルを示す斜視図。
【図７】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットに用いられる現像液供給ノズルを示す断面図。
【図８】本発明の一実施形態に係る現像処理ユニットに用いられる現像液供給ノズルの第１の空間部および第２の空間部を示す部分断面斜視図。
【図９】現像液供給ノズルの衝突部材の配置状態を説明するための斜視図。
【図１０】現像液供給ノズルの第１の空間部および第２の空間部の他の例を示す部分断面斜視図。
【図１１】現像液供給ノズルの衝突部材の他の例を説明するための斜視図。
【図１２】現像液供給ノズルの吐出口の他の例を示す斜視図。
【符号の説明】
２２；主ウエハ搬送機構
５２；スピンチャック
５４；駆動モータ
８６；現像液供給ノズル
１０２；リンスノズル
１１１；Ｙ軸駆動機構
１１２；Ｚ軸駆動機構
１２０；本体
１２１；吐出口
１２２；第１の空間部
１２３；第２の空間部
１２４；衝突部材
１２５；孔
ＤＥＶ……現像処理ユニット
Ｌ……現像液
Ｗ……半導体ウエハ（基板）

Claims (22)

1. 基板に対して処理液を供給する処理液供給ノズルと、
   ノズルに対し所定の液供給圧力で処理液を導入する液導入機構と、
   該ノズルと基板との間に相対移動を生じさせる移動機構と
   を具備し、
   前記移動機構により前記ノズルと基板との間に相対移動を生じさせつつ、前記ノズルから基板上に処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
   前記処理液供給ノズルは、
   長尺状をなすノズル本体と、
   ノズル本体内に設けられ、処理液を一旦貯留する空間部と、
   ノズル本体の底部に形成された、処理液を基板に向けて吐出するための吐出口と、
   前記空間部と前記吐出口との間に、前記ノズル本体の長手方向に沿って配置され、前記空間部から排出された処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材とを有することを特徴とする液処理装置。
2. 前記吐出口は、ノズル本体の長手方向に沿って形成されたスリットまたは複数の孔で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
3. 基板に対して処理液を供給する処理液供給ノズルと、
   ノズルに対し所定の液供給圧力で処理液を導入する液導入機構と、
   該ノズルと基板との間で相対移動を生じさせる移動機構と
   を具備し、
   前記移動機構により前記処理液供給ノズルと基板との間に相対移動を生じさせつつ前記ノズルから基板上に処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
   前記処理液供給ノズルは、
   長尺状をなすノズル本体と、
   ノズル本体内に設けられ、処理液を一旦貯留する第１の空間部と、
   ノズル本体内の前記第１の空間部の下方に設けられ、第１の空間部から処理液が供給される第２の空間部と、
   ノズル本体の底部に形成され、処理液を前記第２の空間部から基板に向けて吐出するための吐出口と、
   前記第２の空間部内に、ノズル本体の長手方向に沿って配置され、処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材とを有することを特徴とする液処理装置。
4. 前記吐出口は、ノズル本体の長手方向に沿って形成されたスリットまたは複数の孔で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の液処理装置。
5. 前記処理液供給ノズルは前記第１の空間部と前記第２の空間部との間に複数の孔、またはスリットを有し、処理液が前記複数の孔、または前記スリットを通過する際に圧力損失を生じることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液処理装置。
6. 前記液衝突部材は棒状をなしていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液処理装置。
7. 前記液衝突部材は液保持能を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液処理装置。
8. 前記液衝突部材は複数の部材の集合体で構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液処理装置。
9. 基板に対して所定の液供給圧力で導入された処理液を供給する処理液供給ノズルであって、
   長尺状をなすノズル本体と、
   ノズル本体内に設けられ、処理液を一旦貯留する空間部と、
   ノズル本体の底部に形成された、処理液を基板に向けて吐出するための吐出口と、
   前記貯留部と前記吐出口との間に、前記ノズル本体の長手方向に沿って配置され、前記空間部から排出された処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材と
   を具備することを特徴とする処理液供給ノズル。
10. 前記吐出口は、ノズル本体の長手方向に沿って形成されたスリットまたは複数の孔で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の処理液供給ノズル。
11. 基板に対して所定の液供給圧力で導入された処理液を供給する処理液供給ノズルであって、
    長尺状をなすノズル本体と、
    ノズル本体内に設けられ、処理液を一旦貯留する第１の空間部と、
    ノズル本体内の前記第１の空間部の下方に設けられ、第１の空間部から処理液が供給される第２の空間部と、
    ノズル本体の底部に形成され、処理液を前記第２の空間部から基板に向けて吐出するための吐出口と、
    前記第２の空間部内に、ノズル本体の長手方向に沿って配置され、処理液が衝突しつつ、処理液を前記吐出口に導く液衝突部材と
    を具備することを特徴とする処理液供給ノズル。
12. 前記吐出口は、ノズル本体の長手方向に沿って形成されたスリットまたは複数の孔で構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の処理液供給ノズル。
13. 前記第１の空間部と前記第２の空間部との間に複数の孔、またはスリットを有し、処理液が前記複数の孔、または前記スリットを通過する際に圧力損失を生じることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の処理液供給ノズル。
14. 前記液衝突部材は棒状をなしていることを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載の処理液供給ノズル。
15. 前記液衝突部材は液保持能を有することを特徴とする請求項９ないし請求項１４のいずれか１項に記載の処理液供給ノズル。
16. 前記液衝突部材は円柱状をなしていることを特徴とする請求項９ないし請求項１５のいずれか１項に記載の処理液供給ノズル。
17. 前記液衝突部材は石英またはセラミックスで構成されることを特徴とする請求項９ないし請求項１６のいずれか１項に記載の処理液供給ノズル。
18. 前記液衝突部材は多孔質体であることを特徴とする請求項９ないし請求項１７のいずれか１項に記載の処理液供給ノズル。
19. 前記液衝突部材は複数の部材の集合体で構成されることを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載の処理液供給ノズル。
20. 前記複数の部材は球形をなしていることを特徴とする請求項１９に記載の処理液供給ノズル。
21. 基板に処理液供給ノズルから処理液を吐出して基板に対して所定の液処理を行う液処理方法であって、
    前記処理液供給ノズルのノズル本体内に設けられた第１の空間に対し所定の液供給圧力で処理液を導入する工程と、
    前記第１の空間の下方に設けられた第２の空間に、これらの間に設けられたスリットまたは複数の孔を通過させて処理液を供給する工程と、
    前記第２の空間に供給された処理液を、その中に設けられた液衝突部材に衝突させる工程と、
    前記液衝突部材に衝突した処理液を、前記液衝突部材を伝って前記第２の空間に設けられた吐出口へ導く工程と、
    前記処理液供給ノズルと基板との間に相対移動を生じさせつつ、前記吐出口から基板上に処理液を吐出させる工程と
    を有することを特徴とする液処理方法。
22. 基板に処理液供給ノズルから処理液を吐出して基板に対して所定の液処理を行う液処理方法であって、
    前記処理液供給ノズルのノズル本体内に設けられた第１の空間に対し所定の液供給圧力で処理液を導入する工程と、
    前記第１の空間の下方に設けられた第２の空間に、これらの間に設けられたスリットまたは複数の孔を通過させて供給圧力を緩和させつつ処理液を供給する工程と、
    前記第２の空間に供給された処理液を、その中に設けられた液衝突部材に衝突させ、処理液の基板への衝撃力を緩和させつつ、前記第２の空間に設けられた吐出口へ導く工程と、
    前記処理液供給ノズルと基板との間に相対移動を生じさせつつ、前記吐出口から基板上に処理液を吐出させる工程と
    を有することを特徴とする液処理方法。

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