JP3832537B2

JP3832537B2 - 処理液供給装置

Info

Publication number: JP3832537B2
Application number: JP35122898A
Authority: JP
Inventors: 泰一郎青木; 彰彦中村; 和馬寺本; 茂河田; 和志川上; 俊典今井
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd; Tazmo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd; Tazmo Co Ltd
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP2000173905A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、半導体、液晶（ＬＣＤ）、ＰＤＰ等の製造プロセスにおけるウェット処理に用いられ、ワーク上に塗布されるレジスト液や、ワーク上のレジストを現像処理する現像液などの処理液を供給する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ等の生産工程で用いられる処理液供給装置では、ワーク上のレジストの現像処理を行うためにノズルから処理液を滴下する方式が一般に用いられており、高品位な処理を行うには、ウェーハ上に処理液を均一かつ瞬時に塗布する必要があり、また、処理液の滴下によりウェハ上のパターンを物理的に壊さないように工夫する必要がある。さらに連続して処理を行うことも重要になってくる。そこで、従来のノズル構成においては、処理液を送る圧力を逃がし、ウェハの物理的ダメージを少なくするために、処理液を一旦受皿状のものに溜めてからウェハ上に落下させるようにしたタイプや、スリット形状のタイプやスプレイ形状のタイプや、ストロー形状のタイプやこれら各タイプのノズルを複数個設けるものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のノズル構成においては、いずれも所定量の処理液を吐出するための時間が長くかかり、また、処理液を溜める受皿を用いるものでは、定量滴下が困難で、さらには、液溜まりが生じるため、残液を吸い取る機構が必要となりコスト高となる。また、スプレイ形状のものでは、液中にバブルが発生し易く、また、ストロー形状のものでは、ワークにダメージを与え易く、定量滴下が困難で、液中にバブル（泡）が発生し易く、液切れも悪く、またワークにダメージを与えないようにノズルをワークに近づけすぎると吐出した処理液でノズル先端を汚してしまうといった問題がある。また、現像液吐出後のリンス液の吐出といった連続処理のためにノズルを複数設けることは、装置の構造を複雑にしかつコスト高につながる。本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、定量の処理液を短時間に吐出可能で、液量の管理が容易で、液溜まりの残液を吸い取るような機構が不要で安価となり、しかも、ワークに対するダメージを軽減でき、ワークに対して処理液を円周上に均一に広げることを可能とし、処理液として現像液を使用する場合には、現像液がワーク上にスムーズにしかも短時間に広がることから、現像欠陥を防止することができ、高品位な処理が可能な処理液供給装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明の処理液供給装置は、ワークを保持するスピンドルチャックの上方に処理液を貯留するストレージタンクが配置され、前記ストレージタンクにはその下面に開けられた開口と、この開口を開閉する栓とから成るノズルが設けられ、前記ノズルは栓が開口に対して昇降動により開口を開き、タンク内に貯留された処理液を栓の外周と開口内周との間を通って板状被処理物上に流出させるものであり、前記栓の中心部に処理液を供給するための供給管を貫通させているものである。
上記構成においては、ノズルは栓を閉じてストレージタンクの定量の処理液を貯留した状態から栓を上げて開口を開くと、吐出口径は比較的大きくなるので、瞬時に比較的多量の処理液を滴下させることができ、従って、処理液をワーク全体に短時間の内に広げることができる。また、圧力をかけて処理液を吐出しないので、ワークに与えるダメージが少ない。さらに、栓の中心部に供給管を貫通させているので、他の処理液も供給でき、連続処理が可能となる上にノズルも複数必要なくなるので装置の構成の複雑化を解消することができる。なお、ここでいう処理液には、半導体、液晶（ＬＣＤ）、ＰＤＰ等の製造プロセスにおけるウェット処理に用いられ、ワーク上に流出されるレジスト液や、ワーク上のレジストを現像処理する現像液、さらには、エッチング液やリンス液も含まれる。
【０００５】
また、請求項３の発明の処理液供給装置は、ワークを保持するスピンドルチャックの上方に処理液を貯留するストレージタンクが配置され、前記ストレージタンクにはその下面に開けられた開口と、この開口を開閉する栓とから成るノズルが設けられ、前記栓は前記ストレージタンクの外側に設置され、前記ストレージタンクと栓は相対的に昇降動することにより開口を開き、タンク内に貯留された処理液を板状被処理物上に流出させることである。
上記構成においては、処理液を吐出する際に栓の先端と吐出口の開口の間で空気の逆流による気泡の発生がなくなるので、ストレージタンクの上昇速度を上げてもバブル又はマイクロバブルを発生するということはない。
【０００６】
また、請求項２の発明の処理液供給装置は、ワークを保持するスピンドルチャックの上方に処理液を貯留するストレージタンクが配置され、前記ストレージタンクにはその下面に開けられた開口と、この開口を開閉する栓とから成るノズルが設けられ、前記栓はその中央に突起液ガイドを設けたことである。
上記構成においては、処理液は栓の中央に設けられた突起を伝ってワークに吐出されるのでワークに対する液当たりが弱くなりダメージが生じにくい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の処理液供給装置を搭載した現像処理装置の断面図、図２（a）はストレージタンク７部分の平面図、（ｂ）は同部分の側断面図、図３(a)(b)(c)は同部分の側断面図、図４は同部分の側断面図、図５は同部分の側断面図、図６は同部分の側断面図、図７は同部分の側断面図である。
図２においては、栓７５に供給管７７を貫通させることによって現像液室７２の他に処理液をワークに供給することができる。図３(a)(b)(c)においては、ストレージタンク７内を隔壁７８でタンク内側部とタンク外側部に分けることができる。隔壁７８はタンク内側部７８aの処理液が吐出された後に上昇して、タンク外側部７８bの処理液を吐出する。図４においては、栓７５の形状を角のない球状とし、さらのストレージタンク７を上昇させることでワーク上に処理液を供給する。図５においては、栓７５の先端に突起７５aを設けている。図６においては、開口７４の先端をストレージタンク７と並行に延ばした後、斜め下方向に向きを変え、さらに開口形状をスリット型としたことである。図７においては、開口７４の縁部を逆三角形の鋭角にすることで、処理液の液切れも良くなり、開口先端７４aが処理液に触れても汚れを最小限に抑えることができる。
【０００８】
ストレージタンク７には、その下面に開けられた現像液室７２の開口７４を開閉する栓７５とから成るノズル７６が備えられている。栓７５はＰＦＡ等からなり、パッキンとなり得る形状を有している。ストレージタンク７の開口７４の現像液室７２に連なる内縁壁はテーパ状の曲面とされ、栓７５が開口７４を閉じている状態では、この曲面に線接触している。このノズル７６は、栓７５を開口７４に対して昇降移動させることにより開口７４を開閉し、開状態で現像液室７２内に貯留された現像液を栓７５の外周面と開口７４の内縁との間隔を通ってウェハ５上に自然落下により吐出させる。
【０００９】
ストレージタンク７のタンク室７１には、現像液室７２内に定量の現像液を流入させるための現像液入口７１a、排気制御バルブを接続するための接続口７２b、真空脱気システムを接続するための接続口７１c、及びタンク内液量管理センサの挿入口１０が設けられ、これら現像液入口７１aや各接続口には不図示の樹脂製チューブを介して各機能部品が接続される。現像液は、現像液入口７１aより窒素ガス等で圧送されて流入される。
【００１０】
開閉用エアシリンダ９は、栓７５を昇降移動させて開口７４の開閉を行うためのもので、シリンダブラケット９１によりタンク蓋７１に固定されている。栓７５はシリンダピストン９２に結合され、エア流入管９３及び排気管９４によるエアの供給制御で昇降移動される。栓７５とシリンダピストン９２との結合部には、現像液室７２内へのエア流入を防止するパッキング用のダイヤフラム７７が設けられている。
【００１１】
上記のように構成された現像処理装置１の動作を以下に説明する。ワークであるウェハ５は、不図示の搬送系によって前工程から現像処理装置１のドレンカップ３上に運ばれ、上昇移動させたスピンドルチャック４に渡される。この時、ストレージタンク７は、昇降用シリンダ８１によりアーム８が工藤された上方の待機位置にある。その後、スピンドルチャック４を下方に移動させ、ドレンカップ３内に位置させ、さらに、アーム８が待機位置から下降してストレージタンク７をウェハ５の直上方に位置させる。そのとき、ストレージタンク７の現像液室７２内には定量の現像液供給し貯留させる。その状態にて、ノズル７６を開いて現像液を滴下させ、ウェハ５上にディスペンスする。そして、スピンドルチャック４を数十秒パドリング（間欠回転）させてウェハ５に振動を与え、現像を促進させる。その後、請求項１及び２記載の処理液供給装置のように、栓７５の中央に開口している供給管またはストレージタンク７を隔壁で分けたタンク外側部からリンス液をウェハ５上に吐出させると共にウェハ５を回転させて、現像液、リンス液、露光後のレジストを振り切る。現像終了後、処理済みのウェハ５を搬送系により現像処理装置１より取り出し、次のエッチング等の工程へ搬送する。
【００１２】
ここで、ウェハ上に適切な液盛りを行うためには、次の４つの項目の組み合わせが重要な要因となる。（１）液盛り時のウェハの回転量。ウェハを適切な回転速度で回転させることにより、吐出された現像液を短時間でウェハ全体に行き渡らせるためである。（２）ウェハ表面からノズル出口までの距離。この距離が長いと、ウェハへの現像液の落下速度が増し、現像液の吐出によるウェハへのダメージが大きくなるためである。（３）現像液吐出口の開口速度。開口速度が速ければ、大量の現像液を瞬時に吐出することができるからである。（４）現像液の量。毎回一定量の現像液を吐出しなければ高品位の現像処理を行うことはできないからである。
【００１３】
従って、現像液を吐出するノズル７６に求められる機能は、大きく分けて次の５点である。（１）短時間にウェハ全体に現像液を広げられる。（２）毎回一定量吐出できる。（３）ウェハ（又はマスク）に対する物理的ダメージがない。（４）バブル及びマイクロバブルが発生しない。更に好ましくは、（５）現像液を吐出した際に液切れが良く、またノズル先端に付着して現像液を汚染しない、先端形状であることである。
【００１４】
これらの点に関し、本実施形態によるノズル７６は、上述したように、貯留された現像液を栓７５の外周面と開口７４の内縁との間隙を通って滴下させる構成であるので、次の作用効果が得られる。
（１）大量の現像液を瞬時に吐出できる。すなわち、ストレージタンク７の栓７５を上げれば、瞬時（１秒以内）に現像液を出せる。仮に、現像工程が１分間とすれば現像液を吐出する時間は１秒とし、残りの５９秒はストレージタンク７に現像液を溜める時間に使えるので、チューブの配管径は小さくでき、バブル発生が抑えられる送液方法を採用できる。
（２）毎回一定量を吐出することができる。すなわち、ストレージタンク７の内部を挿入口１０に配置したタンク内液量管理センサによりセンシングすることによって液量の管理をすることで、チューブより直接に現像液を吐出する方法と比較して、ストレージタンク７に溜める本構成の方が精度が良い。
（３）ワークに対するダメージが少ない。すなわち、現像液を吐出するための加圧力がなく、現像液の位置エネルギーと自然落下の流速のみがダメージに関係するが、その位置エネルギーと流速は、ノズル内部構造及びワークへ近接した配置構造によって、殺し得る構成となっているので、ワークに与えるダメージは少なく、さらには、現像液をワークに対して円周上に均一に広げることができる。なお、現像液は有機溶剤系であって表面張力は少ない。
（４）バブル及びマイクロバブルが発生しない。すなわち、ストレージタンク７及び栓７５の形状を全て角を落としてアール（R）等をつけているため、液溜まりがなく、現像液流出時の抵抗が少なく、また、残液を吸い取る機構等が不要で安価となる。また、ノズル７６に対してストレージタンク７の方を昇降動させるのでさらに圧力差が生じ難くなり、バブル及びマイクロバブルが発生しない。さらに、ワークからノズル７６までの距離を縮めれば、ワークに与えるダメージが少なくなり、衝撃によって発生するバブルを抑えることができる。
（５）ストレージタンク７の栓７５に供給管を設けたり、ストレージタンク７を隔壁で内側部と外側部に分けることで、定量した現像液による連続現像や、現像後ノズルを変えずにそのままリンス液等による連続処理が可能であり、複数のノズルを設けるといった複雑な機構が必要なくなる。
（６）ノズル開口７４の縁部形状を鋭角の逆三角形にしたので、処理液の液切れが良く、しかもワークとの距離を近づけすぎて処理液と接触しても、接触面積が少ないので処理液の汚染を防止できる。
【００１５】
次に、ストレージタンク７に現像液を溜める動作及び吐出動作を説明する。開閉用エアーシリンダ９の先端に結合されている栓７５を現像液室７２のテーパ状の内壁面に押し当てて開口７４を閉じる。この状態で、不図示の液出し用バルブを開けて、現像液入口７１aより現像液室７２の中に現像液を溜める。そのとき、接続口７１bに接続された排気制御バルブ（大気開放バルブ）を開けることによって、現像液室７２内の圧力が外部と同じ圧力になる。現像液を吐出するには、開閉用エアーシリンダ９により栓７５を適正な距離、速度でもって引き上げればよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明の処理液供給装置によれば、ストレージタンクに定量の処理液を貯留させた状態から栓を開いて処理液をワーク上に自然落下により流出させるので、液量の管理が容易であると共に、比較的大きく吐出口径を確保して、瞬時に比較的多量の処理液を流出することができる。さらに、連続処理を可能である。従って、処理液をワーク全体に短時間のうちに広げることができ、しかも、ワークに対するダメージを低減でき、高品位な処理が可能となる。
【００１７】
また、請求項２の発明の処理液供給装置によれば、処理液は栓の中心部に設けられた突起液ガイドを伝ってワークに吐出されるのでワークに対する液当たりが弱くなりダメージが生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理液供給装置を搭載した現像処理装置の断面図
【図２】（a）はストレージタンク７部分の請求項１に係る平面図、（ｂ）は同部分の側断面図
【図３】（a）、（b）、（c）はそれぞれ同部分の請求項２に係る側断面図及び動作図
【図４】同部分の側断面図
【図５】同部分の側断面図
【図６】同部分の側断面図
【図７】同部分の側断面図
【符号の説明】
７…ストレージタンク、７２…処理液室、７４…開口、７４a…開口先端、
７５…栓、７５a…突起、７６…ノズル、７７…供給管、７８…隔壁、７８a…タンク内側部、７８b…タンク外側部。

Claims

板状被処理物を保持するスピンドルチャックの上方に処理液を貯留するストレージタンクが配置され、前記ストレージタンクにはその下面に開けられた開口と、この開口を開閉する栓とから成るノズルが設けられ、前記ノズルは栓が開口に対して昇降動により開口を開き、タンク内に貯留された処理液を栓の外周と開口内周との間を通って板状被処理物上に流出させるものであり、前記栓の中心部に処理液を供給するための供給管を貫通させていることを特徴とする処理液供給装置。
板状被処理物を保持するスピンドルチャックの上方に処理液を貯留するストレージタンクが配置され、前記ストレージタンクにはその下面に開けられた開口と、この開口を開閉する栓とから成るノズルが設けられ、前記栓はその中央に突起液ガイドを設けたことを特徴とする処理液供給装置。