JP3979595B2 - 処理液供給ノズル及び処理液供給装置、並びにノズルの洗浄方法 - Google Patents
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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上に処理液を供給するための処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法に関し、例えばウエハ表面に層間絶縁膜を形成するための塗布液を供給する処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの工程において、例えばＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳＯＤシステムでは、半導体ウエハ（以下、ウエハ）上に塗布材料をスピンコートし、加熱等の物理的処理や化学的処理を施して層間絶縁膜を形成している。
例えば、シロキサン系ポリマーや有機ポリマーの層間絶縁膜を形成する場合、有機溶媒にて希釈された材料をウエハ上に吐出し、スピンコータにより塗布する。次に、段階的に目的に応じた環境下にて熱処理等を行う。また、材料によっては、塗布後にアンモニア雰囲気による処理や溶剤置換処理など化学的処理を追加する必要がある。
【０００３】
前記したように、ウエハ上に処理液を供給する工程では、レジスト液をウエハ上に塗布する技術と同様にスピンコート法が用いられている。かかるスピンコート法は、例えば、カップ内でスピンチャック上にウエハを載せて回転させ、処理液供給ノズルよりウエハの回転中心に塗布液を供給してウエハ全面に均一に伸展させるものである。
このようなスピンコート工程において用いられる処理液供給装置の処理液供給ノズルは、例えば、ウエハ表面に向けて処理液を吐出する吐出口をその下端に有すると共に、その上端が移動機構によって把持されている。処理液供給ノズルは、この移動機構によってカップ内のウエハの回転中心とカップ外に配置されたドレインカップとの間を移動するように構成されている。
【０００４】
ところで、ウエハ表面への処理液供給後に、処理液供給ノズルの先端部に処理液が残存して付着し、前記処理液供給ノズル先端部に付着した処理液は、時間の経過とともに濃縮した液体あるいは凝固物に変化する。これら濃縮した液体や凝固物はウエハへの処理液供給中にウエハ上に落下し、塗布むらや膜厚変動等を起こす原因となる。
【０００５】
この課題を解決するため、本願出願人は特開２００１−３８２７２号公報（特許文献１）において処理液供給ノズル及び処理液供給装置を提案している。この提案した処理液供給ノズル及び処理液供給装置について、図９、図１０に基づいて説明する。図９において、符号５１はウエハ表面に絶縁膜を形成する塗布液（処理液）を吐出するための処理液供給ノズル５１であって、この処理液供給ノズル５１はノズル保持体５０によって固定されている。またこの処理液供給ノズル５１は、大径管５２とその内部に挿通、配置された小径管５４とにより構成されている。また前記小径管５４の先端部の吐出口５５は、大径管５２の先端部に形成された吐出口５３から突出した状態に構成されている。
更に、前記大径管５２と小径管５４の間であって前記吐出口５３の近傍には、小径管５４を大径管５２に保持するための保持部材６０が設けられている。この保持部材６０は、前記したように小径管５４を大径管５２に固定するものであるが、図１０に示すように、後述する洗浄液の流下の障害にならないように複数の孔６０ａが設けられている。
【０００６】
一方、図中の符号５６は、ウエハ上に塗布する塗布液（処理液）を貯蔵するタンクであって、ポンプ５７を介して前記タンク５６内の塗布液（処理液）が小径管５４に供給されるように構成されている。
また、図中の符号５８は、小径管５４の先端部周辺を洗浄するための洗浄液を貯蔵するタンク５８であって、ポンプ５９を介してタンク５８内の洗浄液が大径管５２に供給されるように構成されている。
【０００７】
このように構成された処理液供給装置では、前記タンク５６内の塗布液（処理液）がポンプ５７によって小径管５４に供給され、吐出口５５からウエハ表面に塗布される。
この塗布終了後、処理液供給ノズル５１は、図示しないドレインカップ上にノズル保持体５０の移動にともなって移動し、小径管５４内に残った塗布液をドレインカップ内に吐出する。
ここで、前記小径管５４の先端部周辺、特に該先端部外周面には、前記したように塗布液が残存、付着している。そのため、タンク５８内の洗浄液をポンプ５９によって大径管５２に供給し、小径管５４の先端部外周面に該洗浄液を這わせ流下させる。この洗浄液の流下によって、小径管５４の先端部周辺に付着した塗布液は洗い流され、洗浄される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３８２７２号公報（第５頁右欄第２９行乃至第６頁左欄第２行、第７図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように特開２００１−３８２７２号公報に記載された処理液供給装置にあっては、小径管５４の先端部の洗浄を、大径管５２内に洗浄液を供給し小径管５４の先端部外周面に洗浄液を這わせ流下させることによって行っている。
このとき、洗浄液が小径管５４の外周面の一部を流下し、小径管５４の外周面全面を満遍なく、流下しないという技術的課題があった。詳述するならば、前記洗浄液が小径管５４の外周面に接触し、該外周面に一筋の流れが形成されると、続いて供給された洗浄液は、該外周面の一筋上を流下する。その結果、小径管５４の外周面全面を満遍なく流下せず、洗浄液で洗浄されない部分が生じ、かかる部分に塗布液（処理液）が残存するという技術的課題があった。
このように、小径管５４の先端部（外周面）に残存する処理液を完全に洗浄することができず、前記した処理液供給ノズルに付着した処理液に起因する、塗布むらや膜厚変動等を抑制できなかった。
【００１０】
本発明は、前記したような技術的課題を解決するためになされたものであり、処理液供給ノズルの洗浄時にノズル先端部全体を満遍なく洗浄することができ、ノズル先端部に残った処理液を洗い流すことのできる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる処理液供給ノズルは、処理液を吐出する第１の吐出口を備えるノズルと、前記ノズルが有する第１の吐出口よりも大径に形成され、前記ノズルが挿通、突出する第２の吐出口を備えるノズルホルダーと、前記ノズルホルダーの内周面とノズルの外周面との間に形成され前記第２の吐出口に繋がる、少なくとも洗浄液が供給される空間とを具備する処理液供給ノズルであって、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触し、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることを特徴としている。
このように、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、ノズルホルダーの吐出口から吐出された洗浄液がノズル先端部にまで一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に残存する処理液が少なく、洗浄液によってより確実に流し落とすことができる。
また、回転手段を設け、ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させることによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残って除去しにくい処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００１２】
ここで、前記第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触していることが望ましい。
このように、第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触している場合には、洗浄液が流れる第２の吐出口部分が均一な開口面積となり、ノズルホルダーの吐出口からの吐出された洗浄液はノズル先端部に一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。
【００１３】
また、前記第２の吐出口の内壁に該吐出口の径方向に突出する複数の突起部を形成し、あるいは前記ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることが望ましい。
更に、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることが望ましい。このように回転手段を設け、ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させることによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残って除去しにくい処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００１４】
また、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されていることが望ましい。
このようにノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されているため、洗浄液が回転流となって流れ落ち、ノズル外周面の洗浄効果が増大し、より効果的にノズル洗浄を行うことができる。
また、前記ノズルの外周面が粗面に形成され、親水性を有することが望ましい。このように前記ノズル外周面が親水性である場合には、該外周面に洗浄液の一筋の流れが形成されても、続いて供給された洗浄液は、該外周面の一筋上を流下することなく、外周面全面を満遍なく流下し、ノズルをより確実に洗浄することができる。
【００１５】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる処理液供給装置は、処理液を吐出する第１の吐出口を備えるノズルと、前記ノズルが有する第１の吐出口よりも大径に形成され、前記ノズルが挿通、突出する第２の吐出口を備えるノズルホルダーと、前記ノズルホルダーの内周面とノズルの外周面との間に形成され前記第２の吐出口に繋がる、少なくとも洗浄液が供給される空間とを具備し、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触している処理液供給ノズルを備える処理液供給装置であって、前記ノズルの第１の吐出口に処理液を供給する処理液供給手段と、前記空間内に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることを特徴としている。
【００１６】
このように、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、ノズルホルダーの吐出口から吐出された洗浄液がノズル先端部に一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に残存する処理液を抑制でき、洗浄液によって確実に流し落とすことができる。
したがって、この処理液供給装置を用いることによって、前記した処理液供給ノズルに付着した処理液に起因する、塗布むらや膜厚変動等を抑制することができる。
【００１７】
また、処理液供給装置においては、前記第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触していることが望ましい。
また、前記第２の吐出口の内壁に該吐出口の径方向に突出する複数の突起部を形成し、あるいは前記ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることが望ましい。
【００１８】
また、前記空間内にガスを供給するガス供給手段とを備えることが望ましい。
このようにガス供給手段が備えられているため、洗浄の際、洗浄液と共にガスを空間に供給でき、洗浄効果を向上させることができる。また、洗浄の後、ガスを空間に供給することによって、ノズル外周面の乾燥を速めることができる。
【００１９】
また、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されていることが望ましく、前記ノズルの外周面が粗面に形成され、親水性を有することが望ましい。
【００２０】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかるノズル洗浄方法は、処理液を吐出供給する処理液供給ノズルの外周面に付着した処理液を洗浄するノズル洗浄方法において、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間に形成された空間に洗浄液を供給することによって、前記ノズルが挿通、突出するノズルホルダー吐出口から吐出し、該ノズル外周面に付着した処理液を洗浄する洗浄工程と、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させる工程と、前記回転工程の後、再び前記洗浄工程を行うことを特徴としている。
このように回転手段を設け、洗浄後、ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させ、再び洗浄することによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残った処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００２１】
ここで、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成され、前記洗浄液が、前記螺旋状溝に沿って前記ノズル外周面を旋回しながら、前記吐出口から吐出されることが望ましく、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間に形成された空間に洗浄液を供給する際、該空間にガスを供給し、該ノズル外周面に付着した処理液を洗浄することが望ましい。また、前記洗浄液による前記ノズル外周面に付着した処理液の洗浄工程の後、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間の空間にガスを供給することによって、該ノズル外周面に付着した洗浄液を乾燥処理することが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法について、図１乃至図３に示す一実施形態に基づいて説明する。尚、図１は、例えば前記したＳＯＤシステムにおけるＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）の概略構成を示す平面図であり、図２は、処理液供給装置の要部及び処理液供給ノズルの概略構成を示す断面図であり、また、図３は図２に示すノズルホルダー２の内側平面図である。
【００２３】
このＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）Ａでは、ユニット底の中央部に環状のカップＣＰが配設され、その内側にスピンチャックが配置されている。スピンチャックは真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で、駆動モータの回転駆動力で回転するように構成されている。
処理液供給ノズルＢは、カップＣＰの外側に配設されたノズル待機部８０でノズルスキャンアーム８１の先端部に着脱可能に取り付けられ、スピンチャックの上方に設定された所定の塗布液（処理液）吐出位置まで移送されるようになっている。ノズルスキャンアーム８１は、ユニット底板の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール８２上で水平移動可能な垂直支持部材８３の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材８３と一体にＹ方向で移動するようになっている。
【００２４】
このノズルスキャンアーム８１は、ノズル待機部８０で処理液供給ノズルＢを選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００２５】
またノズル待機部８０で処理液供給ノズルＢの吐出口が溶媒雰囲気室の口８０ａに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端の処理液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本の処理液供給ノズルＢが設けられ、処理液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００２６】
更に、カップＣＰとノズル待機部９０との間には、ドレインカップ８４が設けられており、この位置においてウエハＷに対する処理液の供給に先立ち、あるいは供給後に処理液供給ノズルＢの洗浄が行われるようになっている。なお、この洗浄については後述する。
【００２７】
また、ガイドレール８２上には、上記したノズルスキャンアーム８１を支持する垂直支持部材８３だけでなく、リンスノズルスキャンアーム８５を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材８６も設けられている。リンスノズルスキャンアーム８５の先端部には、サイドリンス用のリンスノズル８７が取り付けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャンアーム８５及びリンスノズル８７は、カップＣＰの側方に設定されたノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャックに載置されているウエハＷの周縁部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線移動するようになっている。そして、処理液供給ノズルＢよりウエハＷ上に絶縁膜材料を供給した後に、このリンスノズル８７によりウエハＷ表面周辺部にソルベントを供給してこの部分の絶縁膜材料を溶解して除去する。これにより、搬送系によりウエハＷを搬送している時にウエハＷの絶縁膜がどこかに接触し絶縁膜が剥がれて発塵するのを防止することができる。
【００２８】
なお、図１では、図解を容易にするため、処理液供給ノズルＢおよびリンスノズル８７にそれぞれ接続する配管を図から省いている。また、図１では、ピンセット８８がステーションに出入りするための開口部８９に取り付けられているシャッタを図から省いている。
【００２９】
更に、図２に基づいて、ＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）Ａについて説明する。
この処理液供給装置Ａの要部となる構成は、処理液供給ノズルＢと、前記処理液供給ノズルＢに塗布液（処理液）を供給する塗布液供給源９と、前記処理液供給ノズルＢの洗浄時に洗浄液を供給する洗浄液供給源１３と、前記洗浄液を供給する際、ガスを供給するガス供給源１２と、前記処理液供給ノズルＢを移動させるノズルスキャンアーム８１等である。
【００３０】
まず、前記処理液供給ノズルＢの構成について説明する。この処理液供給ノズルＢは、塗布液の吐出口を有するノズル１と、前記ノズル１が挿通、突出する貫通孔３を有するノズルホルダー２と、前記ノズル１に塗布液（処理液）を供給する塗布液供給管４と、前記ノズル１を固定するノズル固定部６と、前記ノズルホルダー２とノズル固定部６とを固定し、ノズルスキャンアーム８１に固定されるノズル保持部５とから構成される。
なお、ノズルホルダー２は容易に着脱が可能なように設計されており、ノズルホルダー２を外すことにより、ノズル１が容易に交換できるように構成されている。
【００３１】
前記ノズル１の下方部は小径の円形管形状に形成され、その先端には塗布液（処理液）を吐出する第１の吐出口である吐出口１ａが設けられている。また、ノズル１上方部は大径の円筒形状に形成され、その中心部に前記吐出口１ａに繋がる貫通孔１ｂが形成されている。更に、前記ノズル１の上方部の外周面には螺子部１ｃが形成され、ノズル１はノズル固定部６の螺子部６ｃに回転可能に螺合されている。
また、前記ノズル１の貫通孔１ｂ内には塗布液供給管４が嵌入、固定され、塗布液供給管４から供給される塗布液が、ノズル１の吐出口１ａから導出されるように構成されている。
【００３２】
前記ノズル１は、耐熱性、耐薬品性が良好な合成樹脂であるテフロン（登録商標）素材により形成されている。テフロン（登録商標）素材は撥水性を有するため、その外周面はノズル１の洗浄時に洗浄液が満遍なく流下し易くなるように、粗面加工が施され、親水化されている。この粗面加工は、例えばＵＶ照射等の化学的処理あるいはヤスリがけ等の機械的処理により成されている。
【００３３】
前記ノズル固定部６には、塗布液供給管４を嵌通して固定する貫通孔６ａが形成されている。このノズル固定部６の上部外周面には螺子部６ｂが形成され、ノズルスキャンアーム８１に固定されるノズル保持部５の螺子部５ｂに螺合し、固定されている。このように、ノズル１は、ノズル固定部６を介してノズル保持部５に固定されているため、ノズル１がスピンコート中に揺動することはない。
【００３４】
また、前記ノズルホルダー２の中心部には、前記したようにノズル１の下方部（先端部１ｄ）が挿通する貫通孔３が形成されている。また、このノズルホルダー２は椀状形状に形成され、ノズルホルダー２の内周面とノズル１の外周面との間に、洗浄液が導入される空間Ｓが形成されている。
更に、ノズルホルダー２の外周面には、螺子部２ａが形成され、ノズル保持部５の螺子部５ａと螺合している。即ち、該ノズルホルダー２は、ノズル回転駆動部１１によって、ノズル保持部５に対して、所定角度、例えば９０度以内の角度で回転可能に構成されている。
【００３５】
このノズルホルダー２の貫通孔３は、図３に示すように正方形形状に形成され、洗浄液を吐出する第２の吐出口である吐出口として機能する。また、前記ノズル１の外周面は、前記正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触し、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４が均一な開口面積となるように形成されている。また、ノズル１の外周面が前記したように正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触するため、ノズル１は貫通孔（吐出口）３の中心部に配置される。
【００３６】
また、前記ノズル保持部５には、ノズル１を洗浄するための洗浄液あるいは洗浄液を乾燥等するためのＮ2ガス等のガスを前記空間Ｓに供給するための液／ガス供給口１５が設けられている。この液／ガス供給口１５には、バルブ１４を介して洗浄液供給手段である洗浄液供給源１３と、ガス供給手段であるガス供給源１２が接続されている。
また、塗布液供給管４にはバルブ１０を介して塗布液供給手段である塗布液（処理液）供給源９が接続されている。
【００３７】
なお、この前記ノズル保持部５（螺子部５ａ）とノズルホルダー２（螺子部２ａ）は、パッキン７を介して、螺合、固定されている。また、前記ノズル保持部５は、ノズルスキャンアーム８１が接続され、ウエハ上の位置とノズル待機位置との間を処理液供給ノズルＢを移動できるように構成されている。
【００３８】
以上のように構成された処理液供給装置Ａにおける塗布液（処理液）吐出からノズル洗浄までの動作について説明する。
先ず、絶縁膜を形成するための塗布液をノズル１からウエハ上へ吐出する場合には、ノズル保持部５に接続されたノズルスキャンアーム８１によって、図２に示すノズル１の吐出口１ａを、図１に示すウエハＷの中心直上部にウエハＷと所定の距離をもって位置するように搬送する。
【００３９】
その後、ウエハＷを回転し、次いでバルブ１０を開き、塗布液供給源９からポンプ等の手段によって、塗布液供給管４に塗布液（処理液）を供給する。そして、塗布液供給管４に供給された塗布液（処理液）は、ノズル１の吐出口１ａからウエハＷ上に吐出される。このとき、ウエハＷは回転しているため、ウエハＷ上に供給された塗布液（処理液）は遠心力によりウエハＷ全面に伸展され塗布される。
【００４０】
前記ウエハＷ上への塗布作業が終了すると、バルブ１０が閉じられる。このときノズル１の吐出口１ａは開放された状態となっているが、バルブ１０が閉じられるため、バルブ１０とノズル１の吐出口１ａとの間に残存する塗布液（処理液）は、表面張力により吐出口１ａから落下することはない。
次いで、ノズル保持部５が固定されたノズルスキャンアーム８１によって、ドレインカップ８４上に処理液供給ノズルＢを搬送する。そして、バルブ１０が再び開けられ、バルブ１０とノズル１の吐出口１ａとの間に残存する塗布液（処理液）がドレインカップ８４内に排出される。
【００４１】
次に、ノズル１先端部１ｄに付着した塗布液の洗浄作業を行う。まず、バルブ１４において洗浄液供給源１３側を開弁し、洗浄液供給源１３のポンプを駆動することによって、液／ガス供給口１５から空間Ｓに洗浄液を供給する。このとき、ノズル１とノズルホルダー２の空間Ｓに、ある程度洗浄液が供給される。供給された洗浄液は、ノズルホルダー２の吐出口である貫通孔３からドレインカップ８４内に流れ落ちる。
このとき、前記ノズル１が貫通孔の中心部配置されると共に、その外周面が、図３に示すように、前記正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触しているため、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４は均一な開口面積となる。
【００４２】
したがって、ノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３から吐出された洗浄液がノズル先端部１ｄに一様に流れ、ノズル１の先端部１ｄ外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル１の外周面と第２の吐出口（貫通孔）３の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に処理液が残存することなく、洗浄液によって確実に流し落とすことができる。
特に、第２の吐出口（貫通孔）３が正方形状に形成され、前記ノズル１の外周面が前記正方形状の各辺の中点と点接触の状態で接触しているため、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４が均一な開口面積となり、ノズルホルダー２の吐出口３から吐出された洗浄液がノズル１の先端部１ｄに一様に流れ、ノズル１の先端部１ｄの外周面を満遍なく洗浄することができる。
【００４３】
次に、前記洗浄を所定時間行った後、前記ノズルを所定定角度回転させ、この回転工程の後、再び洗浄工程を行う。このように、このように回転手段を設け、洗浄後、前記ノズルを所定角度回転させ、再び洗浄することによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残った処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００４４】
続いて、ノズル１の外周面とノズルホルダー２内周面に残った洗浄液の乾燥作業を行う。バルブ１４において洗浄液供給源１３側が閉弁され、ガス供給源１２側が開弁される。その結果、ガス供給源１２からＮ2ガスが液／ガス供給口１５に供給され、Ｎ2ガスは、空間Ｓに供給された後、ノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３から外部に排出される。
このとき、高圧のＮ2ガスを供給することにより、ノズル１の外周面及びノズルホルダー２の内周面に付着した洗浄液を、短時間で乾燥することができる。そして、この乾燥処理が行なわれた後、バルブ１４を閉じ、ガス供給源１２からのＮ2ガスの供給を停止することによって、塗布液（処理液）吐出からノズル洗浄までの一連の動作が終了する。
【００４５】
以上のように、本発明にかかる一実施形態においては、ノズル１外周面とノズルホルダー２内周面の空間Ｓに洗浄液を流下することにより、ノズル１の外周面全体を満遍なく、洗浄することができる。即ち、洗浄液が行き渡らずに、塗布液が残存するという弊害を防止でき、塗布むらや膜厚変動等の不具合を抑制できる。
【００４６】
また、上記実施形態では、洗浄液を供給して洗浄した後、ガスを供給して乾燥するようになしたが、洗浄液を供給する際、ガスを同時に供給するようにしても良い。このように、洗浄液とガスを同時に供給すると洗浄液中にガスが混入した状態となり、洗浄液自体の洗浄効果のほか、ガスの気泡による洗浄効果も得ることができ、より確実にノズル１の外周面全体に付着した塗布液を洗浄することができる。
更に、上記実施形態にあっては、第２の吐出口３を正方形状に形成した場合を示したが、第２の吐出口３を正三角形や正六角形等の正多角形状に形成し、前記ノズル１の外周面が前記正多角形形状の各辺の中点と点接触の状態で接触するように構成しても良い。第２の吐出口３を正三角形状や正方形状の構成とした場合、点接触部が少ないことから各点接触部に残る処理液の総量を少なくすることができる。
【００４７】
また、図４及び図５に、図２及び図３に示したノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３を変形した第二の実施形態を示す。なお、図４、５において図２、図３に示した部材と同一、あるいは相当する部材は同一符号で示しており、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
図４に示すように、この実施形態にあっては、ノズルホルダー２０の吐出口（貫通孔）２１の内壁に、その径方向に突出する４つの突起部２０ａが形成されている点に特徴がある。より具体的に説明すると、吐出口２１は図５に示されるように円形状であり、４つの前記突起部２０ａは吐出口２１の内壁に沿って均等に配置されている。そして、４つの突起部２１ａの夫々が、ノズル１外周面に点接触することにより、ノズル１先端部を吐出口２１の中心に位置固定している。
これによって、ノズル１の周囲には均等な開口部２１ｂ１，２１ｂ２，２１ｂ３，２１ｂ４が形成され、図２及び図３に示した第一の実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００４９】
なお、この実施の形態においては突起部２０ａを４つとしたが、４つに限定する必要は無く、例えば３つで構成する等、ノズル１先端部１ｄを吐出口２１の中心部に固定でき、かつ、吐出口（貫通孔）２１においてノズル１周囲に洗浄液等を一様に流すことのできる複数の開口部が形成される構成であればよい。また、この実施形態にあっては、吐出口２１の内壁に突起部２０ａを形成した場合を示したが、ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触するように構成しても良い。
【００５０】
次に、前記ノズルホルダーを変形した第三の実施形態について図６乃至図７に基づき説明する。図６乃至図７において、図２乃至図５に示した部材と同一あるいは相当する部材は同一符号で示すことにより、その詳細な説明は省略する。
この第三の実施形態は、ノズルホルダーの形状のみが異なる。即ち、この実施形態は、図６、７に示すようにノズルホルダー３０の内周面に、螺旋状溝３０ｂが形成されている点に特徴がある。この螺旋状溝３０ｂは、ノズルホルダー３０の中間部内周面から始まり、ノズルホルダー３０の吐出口（貫通孔）３１に繋がるように形成され、空間Ｓに供給された洗浄液に回転流を発生させる。その結果、該洗浄液は、ノズル１の外周面全体を満遍なく流下し、ノズル１の外周面全面を洗浄する。また、吐出口（貫通孔）３１から吐出する際にも、洗浄液が回転しているため、ノズル１の先端部を満遍なく洗浄することができる。
また、乾燥時においても、ノズルホルダー３０の内周面に形成された螺旋状溝に沿ってガスが流れるため、このガス流も回転流となり、より効果的に洗浄液の乾燥処理が行なわれる。
なお、この実施形態は、図８に示すような、吐出口３１の内壁に突起部３０ａが形成されたノズルホルダー３０にも当然に適用することができる。
【００５１】
前記した第一乃至第三の実施形態においては、ノズル回転駆動部によって、ノズル１を回転したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ノズルホルダーを回転させても良い。また、前記した第一乃至第三の実施形態においては、ノズル回転駆動部によって、ノズル１を回転させるように構成されているが、ノズル待機部あるいはドレインカップ部にノズル１を回転させるための機構を設けても良い。また、人手によってノズルあるいはノズルホルダーを回転させても良い。
【００５２】
また、前記した第一乃至第三の実施形態においては、ＳＯＤシステムにおけるＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）を例にとって説明したが、本発明はＳＯＤシステムによる層間絶縁膜の形成のみならず、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜の形成や、レジスト膜、ポリミド膜、強誘電体、他の絶縁膜等の形成に適用することができる。
上記実施形態では、半導体ウエハを処理する装置について説明したが、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）やマスク等に使用されるガラス基板を処理する装置についても本発明は適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、処理液供給ノズルの洗浄時にノズル先端部全体を満遍なく洗浄することができ、ノズル先端部に残った処理液を洗い流すことのできる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる第一の実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明にかかる第一の実施形態の要部の概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示すノズルホルダーの平面図である。
【図４】図４は、本発明にかかる第二の実施形態の要部を示す断面図である。
【図５】図５は、図４に示したノズルホルダーの吐出口（貫通孔）の平面図である。
【図６】図６は、本発明にかかる第三の実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示したノズルホルダーの平面図である。
【図８】図８は、図６に示したノズルホルダーの変形例を示す平面図である。
【図９】図９は、従来の処理液供給装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示した保持部材の平面図である。
【符号の説明】
１ ノズル
１ａ （第１の）吐出口
２ ノズルホルダー
３ （第２の）吐出口（貫通孔）
４ 塗布液（処理液）供給管
５ ノズル保持部
６ ノズル固定部
９ 塗布液（処理液）供給源
１０ バルブ
１１ ノズル回転駆動部
１２ ガス供給源
１３ 洗浄液供給源
１４ バルブ
１５ 液／ガス供給口
２０ ノズルホルダー
２０ａ 突起部
２１ （第２の）吐出口（貫通孔）
３０ ノズルホルダー
３０ａ 突起部
３１ （第２の）吐出口（貫通孔）
８０ ノズル待機部
８１ ノズルスキャンアーム
８２ ガイドレール
８３ 垂直支持部材
８４ ドレインカップ
Ａ 処理液供給装置（ＳＯＤ塗布処理ユニット）
Ｂ 処理液供給ノズル
Ｗ ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板上に処理液を供給するための処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法に関し、例えばウエハ表面に層間絶縁膜を形成するための塗布液を供給する処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの工程において、例えばＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳＯＤシステムでは、半導体ウエハ（以下、ウエハ）上に塗布材料をスピンコートし、加熱等の物理的処理や化学的処理を施して層間絶縁膜を形成している。
例えば、シロキサン系ポリマーや有機ポリマーの層間絶縁膜を形成する場合、有機溶媒にて希釈された材料をウエハ上に吐出し、スピンコータにより塗布する。次に、段階的に目的に応じた環境下にて熱処理等を行う。また、材料によっては、塗布後にアンモニア雰囲気による処理や溶剤置換処理など化学的処理を追加する必要がある。
【０００３】
前記したように、ウエハ上に処理液を供給する工程では、レジスト液をウエハ上に塗布する技術と同様にスピンコート法が用いられている。かかるスピンコート法は、例えば、カップ内でスピンチャック上にウエハを載せて回転させ、処理液供給ノズルよりウエハの回転中心に塗布液を供給してウエハ全面に均一に伸展させるものである。
このようなスピンコート工程において用いられる処理液供給装置の処理液供給ノズルは、例えば、ウエハ表面に向けて処理液を吐出する吐出口をその下端に有すると共に、その上端が移動機構によって把持されている。処理液供給ノズルは、この移動機構によってカップ内のウエハの回転中心とカップ外に配置されたドレインカップとの間を移動するように構成されている。
【０００４】
ところで、ウエハ表面への処理液供給後に、処理液供給ノズルの先端部に処理液が残存して付着し、前記処理液供給ノズル先端部に付着した処理液は、時間の経過とともに濃縮した液体あるいは凝固物に変化する。これら濃縮した液体や凝固物はウエハへの処理液供給中にウエハ上に落下し、塗布むらや膜厚変動等を起こす原因となる。
【０００５】
この課題を解決するため、本願出願人は特開２００１−３８２７２号公報（特許文献１）において処理液供給ノズル及び処理液供給装置を提案している。この提案した処理液供給ノズル及び処理液供給装置について、図９、図１０に基づいて説明する。図９において、符号５１はウエハ表面に絶縁膜を形成する塗布液（処理液）を吐出するための処理液供給ノズル５１であって、この処理液供給ノズル５１はノズル保持体５０によって固定されている。またこの処理液供給ノズル５１は、大径管５２とその内部に挿通、配置された小径管５４とにより構成されている。また前記小径管５４の先端部の吐出口５５は、大径管５２の先端部に形成された吐出口５３から突出した状態に構成されている。
更に、前記大径管５２と小径管５４の間であって前記吐出口５３の近傍には、小径管５４を大径管５２に保持するための保持部材６０が設けられている。この保持部材６０は、前記したように小径管５４を大径管５２に固定するものであるが、図１０に示すように、後述する洗浄液の流下の障害にならないように複数の孔６０ａが設けられている。
【０００６】
一方、図中の符号５６は、ウエハ上に塗布する塗布液（処理液）を貯蔵するタンクであって、ポンプ５７を介して前記タンク５６内の塗布液（処理液）が小径管５４に供給されるように構成されている。
また、図中の符号５８は、小径管５４の先端部周辺を洗浄するための洗浄液を貯蔵するタンク５８であって、ポンプ５９を介してタンク５８内の洗浄液が大径管５２に供給されるように構成されている。
【０００７】
このように構成された処理液供給装置では、前記タンク５６内の塗布液（処理液）がポンプ５７によって小径管５４に供給され、吐出口５５からウエハ表面に塗布される。
この塗布終了後、処理液供給ノズル５１は、図示しないドレインカップ上にノズル保持体５０の移動にともなって移動し、小径管５４内に残った塗布液をドレインカップ内に吐出する。
ここで、前記小径管５４の先端部周辺、特に該先端部外周面には、前記したように塗布液が残存、付着している。そのため、タンク５８内の洗浄液をポンプ５９によって大径管５２に供給し、小径管５４の先端部外周面に該洗浄液を這わせ流下させる。この洗浄液の流下によって、小径管５４の先端部周辺に付着した塗布液は洗い流され、洗浄される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３８２７２号公報（第５頁右欄第２９行乃至第６頁左欄第２行、第７図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように特開２００１−３８２７２号公報に記載された処理液供給装置にあっては、小径管５４の先端部の洗浄を、大径管５２内に洗浄液を供給し小径管５４の先端部外周面に洗浄液を這わせ流下させることによって行っている。
このとき、洗浄液が小径管５４の外周面の一部を流下し、小径管５４の外周面全面を満遍なく、流下しないという技術的課題があった。詳述するならば、前記洗浄液が小径管５４の外周面に接触し、該外周面に一筋の流れが形成されると、続いて供給された洗浄液は、該外周面の一筋上を流下する。その結果、小径管５４の外周面全面を満遍なく流下せず、洗浄液で洗浄されない部分が生じ、かかる部分に塗布液（処理液）が残存するという技術的課題があった。
このように、小径管５４の先端部（外周面）に残存する処理液を完全に洗浄することができず、前記した処理液供給ノズルに付着した処理液に起因する、塗布むらや膜厚変動等を抑制できなかった。
【００１０】
本発明は、前記したような技術的課題を解決するためになされたものであり、処理液供給ノズルの洗浄時にノズル先端部全体を満遍なく洗浄することができ、ノズル先端部に残った処理液を洗い流すことのできる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる処理液供給ノズルは、処理液を吐出する第１の吐出口を備えるノズルと、前記ノズルが有する第１の吐出口よりも大径に形成され、前記ノズルが挿通、突出する第２の吐出口を備えるノズルホルダーと、前記ノズルホルダーの内周面とノズルの外周面との間に形成され前記第２の吐出口に繋がる、少なくとも洗浄液が供給される空間とを具備する処理液供給ノズルであって、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触し、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることを特徴としている。
このように、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、ノズルホルダーの吐出口から吐出された洗浄液がノズル先端部にまで一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に残存する処理液が少なく、洗浄液によってより確実に流し落とすことができる。
また、回転手段を設け、ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させることによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残って除去しにくい処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００１２】
ここで、前記第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触していることが望ましい。
このように、第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触している場合には、洗浄液が流れる第２の吐出口部分が均一な開口面積となり、ノズルホルダーの吐出口からの吐出された洗浄液はノズル先端部に一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。
【００１３】
また、前記第２の吐出口の内壁に該吐出口の径方向に突出する複数の突起部を形成し、あるいは前記ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることが望ましい。
更に、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることが望ましい。このように回転手段を設け、ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させることによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残って除去しにくい処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００１４】
また、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されていることが望ましい。
このようにノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されているため、洗浄液が回転流となって流れ落ち、ノズル外周面の洗浄効果が増大し、より効果的にノズル洗浄を行うことができる。
また、前記ノズルの外周面が粗面に形成され、親水性を有することが望ましい。このように前記ノズル外周面が親水性である場合には、該外周面に洗浄液の一筋の流れが形成されても、続いて供給された洗浄液は、該外周面の一筋上を流下することなく、外周面全面を満遍なく流下し、ノズルをより確実に洗浄することができる。
【００１５】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる処理液供給装置は、処理液を吐出する第１の吐出口を備えるノズルと、前記ノズルが有する第１の吐出口よりも大径に形成され、前記ノズルが挿通、突出する第２の吐出口を備えるノズルホルダーと、前記ノズルホルダーの内周面とノズルの外周面との間に形成され前記第２の吐出口に繋がる、少なくとも洗浄液が供給される空間とを具備し、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触している処理液供給ノズルを備える処理液供給装置であって、前記ノズルの第１の吐出口に処理液を供給する処理液供給手段と、前記空間内に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることを特徴としている。
【００１６】
このように、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、ノズルホルダーの吐出口から吐出された洗浄液がノズル先端部に一様に流れ、ノズルの先端部外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に残存する処理液を抑制でき、洗浄液によって確実に流し落とすことができる。
したがって、この処理液供給装置を用いることによって、前記した処理液供給ノズルに付着した処理液に起因する、塗布むらや膜厚変動等を抑制することができる。
【００１７】
また、処理液供給装置においては、前記第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触していることが望ましい。
また、前記第２の吐出口の内壁に該吐出口の径方向に突出する複数の突起部を形成し、あるいは前記ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることが望ましい。
【００１８】
また、前記空間内にガスを供給するガス供給手段とを備えることが望ましい。
このようにガス供給手段が備えられているため、洗浄の際、洗浄液と共にガスを空間に供給でき、洗浄効果を向上させることができる。また、洗浄の後、ガスを空間に供給することによって、ノズル外周面の乾燥を速めることができる。
【００１９】
また、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されていることが望ましく、前記ノズルの外周面が粗面に形成され、親水性を有することが望ましい。
【００２０】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかるノズル洗浄方法は、処理液を吐出供給する処理液供給ノズルの外周面に付着した処理液を洗浄するノズル洗浄方法において、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間に形成された空間に洗浄液を供給することによって、前記ノズルが挿通、突出するノズルホルダー吐出口から吐出し、該ノズル外周面に付着した処理液を洗浄する洗浄工程と、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させる工程と、前記回転工程の後、再び前記洗浄工程を行うことを特徴としている。
このように回転手段を設け、洗浄後、ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させ、再び洗浄することによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残った処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００２１】
ここで、前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成され、前記洗浄液が、前記螺旋状溝に沿って前記ノズル外周面を旋回しながら、前記吐出口から吐出されることが望ましく、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間に形成された空間に洗浄液を供給する際、該空間にガスを供給し、該ノズル外周面に付着した処理液を洗浄することが望ましい。また、前記洗浄液による前記ノズル外周面に付着した処理液の洗浄工程の後、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間の空間にガスを供給することによって、該ノズル外周面に付着した洗浄液を乾燥処理することが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法について、図１乃至図３に示す一実施形態に基づいて説明する。尚、図１は、例えば前記したＳＯＤシステムにおけるＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）の概略構成を示す平面図であり、図２は、処理液供給装置の要部及び処理液供給ノズルの概略構成を示す断面図であり、また、図３は図２に示すノズルホルダー２の内側平面図である。
【００２３】
このＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）Ａでは、ユニット底の中央部に環状のカップＣＰが配設され、その内側にスピンチャックが配置されている。スピンチャックは真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で、駆動モータの回転駆動力で回転するように構成されている。
処理液供給ノズルＢは、カップＣＰの外側に配設されたノズル待機部８０でノズルスキャンアーム８１の先端部に着脱可能に取り付けられ、スピンチャックの上方に設定された所定の塗布液（処理液）吐出位置まで移送されるようになっている。ノズルスキャンアーム８１は、ユニット底板の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール８２上で水平移動可能な垂直支持部材８３の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材８３と一体にＹ方向で移動するようになっている。
【００２４】
このノズルスキャンアーム８１は、ノズル待機部８０で処理液供給ノズルＢを選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００２５】
またノズル待機部８０で処理液供給ノズルＢの吐出口が溶媒雰囲気室の口８０ａに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端の処理液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本の処理液供給ノズルＢが設けられ、処理液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００２６】
更に、カップＣＰとノズル待機部９０との間には、ドレインカップ８４が設けられており、この位置においてウエハＷに対する処理液の供給に先立ち、あるいは供給後に処理液供給ノズルＢの洗浄が行われるようになっている。なお、この洗浄については後述する。
【００２７】
また、ガイドレール８２上には、上記したノズルスキャンアーム８１を支持する垂直支持部材８３だけでなく、リンスノズルスキャンアーム８５を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材８６も設けられている。リンスノズルスキャンアーム８５の先端部には、サイドリンス用のリンスノズル８７が取り付けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャンアーム８５及びリンスノズル８７は、カップＣＰの側方に設定されたノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャックに載置されているウエハＷの周縁部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線移動するようになっている。そして、処理液供給ノズルＢよりウエハＷ上に絶縁膜材料を供給した後に、このリンスノズル８７によりウエハＷ表面周辺部にソルベントを供給してこの部分の絶縁膜材料を溶解して除去する。これにより、搬送系によりウエハＷを搬送している時にウエハＷの絶縁膜がどこかに接触し絶縁膜が剥がれて発塵するのを防止することができる。
【００２８】
なお、図１では、図解を容易にするため、処理液供給ノズルＢおよびリンスノズル８７にそれぞれ接続する配管を図から省いている。また、図１では、ピンセット８８がステーションに出入りするための開口部８９に取り付けられているシャッタを図から省いている。
【００２９】
更に、図２に基づいて、ＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）Ａについて説明する。
この処理液供給装置Ａの要部となる構成は、処理液供給ノズルＢと、前記処理液供給ノズルＢに塗布液（処理液）を供給する塗布液供給源９と、前記処理液供給ノズルＢの洗浄時に洗浄液を供給する洗浄液供給源１３と、前記洗浄液を供給する際、ガスを供給するガス供給源１２と、前記処理液供給ノズルＢを移動させるノズルスキャンアーム８１等である。
【００３０】
まず、前記処理液供給ノズルＢの構成について説明する。この処理液供給ノズルＢは、塗布液の吐出口を有するノズル１と、前記ノズル１が挿通、突出する貫通孔３を有するノズルホルダー２と、前記ノズル１に塗布液（処理液）を供給する塗布液供給管４と、前記ノズル１を固定するノズル固定部６と、前記ノズルホルダー２とノズル固定部６とを固定し、ノズルスキャンアーム８１に固定されるノズル保持部５とから構成される。
なお、ノズルホルダー２は容易に着脱が可能なように設計されており、ノズルホルダー２を外すことにより、ノズル１が容易に交換できるように構成されている。
【００３１】
前記ノズル１の下方部は小径の円形管形状に形成され、その先端には塗布液（処理液）を吐出する第１の吐出口である吐出口１ａが設けられている。また、ノズル１上方部は大径の円筒形状に形成され、その中心部に前記吐出口１ａに繋がる貫通孔１ｂが形成されている。更に、前記ノズル１の上方部の外周面には螺子部１ｃが形成され、ノズル１はノズル固定部６の螺子部６ｃに回転可能に螺合されている。
また、前記ノズル１の貫通孔１ｂ内には塗布液供給管４が嵌入、固定され、塗布液供給管４から供給される塗布液が、ノズル１の吐出口１ａから導出されるように構成されている。
【００３２】
前記ノズル１は、耐熱性、耐薬品性が良好な合成樹脂であるテフロン（登録商標）素材により形成されている。テフロン（登録商標）素材は撥水性を有するため、その外周面はノズル１の洗浄時に洗浄液が満遍なく流下し易くなるように、粗面加工が施され、親水化されている。この粗面加工は、例えばＵＶ照射等の化学的処理あるいはヤスリがけ等の機械的処理により成されている。
【００３３】
前記ノズル固定部６には、塗布液供給管４を嵌通して固定する貫通孔６ａが形成されている。このノズル固定部６の上部外周面には螺子部６ｂが形成され、ノズルスキャンアーム８１に固定されるノズル保持部５の螺子部５ｂに螺合し、固定されている。このように、ノズル１は、ノズル固定部６を介してノズル保持部５に固定されているため、ノズル１がスピンコート中に揺動することはない。
【００３４】
また、前記ノズルホルダー２の中心部には、前記したようにノズル１の下方部（先端部１ｄ）が挿通する貫通孔３が形成されている。また、このノズルホルダー２は椀状形状に形成され、ノズルホルダー２の内周面とノズル１の外周面との間に、洗浄液が導入される空間Ｓが形成されている。
更に、ノズルホルダー２の外周面には、螺子部２ａが形成され、ノズル保持部５の螺子部５ａと螺合している。即ち、該ノズルホルダー２は、ノズル回転駆動部１１によって、ノズル保持部５に対して、所定角度、例えば９０度以内の角度で回転可能に構成されている。
【００３５】
このノズルホルダー２の貫通孔３は、図３に示すように正方形形状に形成され、洗浄液を吐出する第２の吐出口である吐出口として機能する。また、前記ノズル１の外周面は、前記正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触し、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４が均一な開口面積となるように形成されている。また、ノズル１の外周面が前記したように正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触するため、ノズル１は貫通孔（吐出口）３の中心部に配置される。
【００３６】
また、前記ノズル保持部５には、ノズル１を洗浄するための洗浄液あるいは洗浄液を乾燥等するためのＮ2ガス等のガスを前記空間Ｓに供給するための液／ガス供給口１５が設けられている。この液／ガス供給口１５には、バルブ１４を介して洗浄液供給手段である洗浄液供給源１３と、ガス供給手段であるガス供給源１２が接続されている。
また、塗布液供給管４にはバルブ１０を介して塗布液供給手段である塗布液（処理液）供給源９が接続されている。
【００３７】
なお、この前記ノズル保持部５（螺子部５ａ）とノズルホルダー２（螺子部２ａ）は、パッキン７を介して、螺合、固定されている。また、前記ノズル保持部５は、ノズルスキャンアーム８１が接続され、ウエハ上の位置とノズル待機位置との間を処理液供給ノズルＢを移動できるように構成されている。
【００３８】
以上のように構成された処理液供給装置Ａにおける塗布液（処理液）吐出からノズル洗浄までの動作について説明する。
先ず、絶縁膜を形成するための塗布液をノズル１からウエハ上へ吐出する場合には、ノズル保持部５に接続されたノズルスキャンアーム８１によって、図２に示すノズル１の吐出口１ａを、図１に示すウエハＷの中心直上部にウエハＷと所定の距離をもって位置するように搬送する。
【００３９】
その後、ウエハＷを回転し、次いでバルブ１０を開き、塗布液供給源９からポンプ等の手段によって、塗布液供給管４に塗布液（処理液）を供給する。そして、塗布液供給管４に供給された塗布液（処理液）は、ノズル１の吐出口１ａからウエハＷ上に吐出される。このとき、ウエハＷは回転しているため、ウエハＷ上に供給された塗布液（処理液）は遠心力によりウエハＷ全面に伸展され塗布される。
【００４０】
前記ウエハＷ上への塗布作業が終了すると、バルブ１０が閉じられる。このときノズル１の吐出口１ａは開放された状態となっているが、バルブ１０が閉じられるため、バルブ１０とノズル１の吐出口１ａとの間に残存する塗布液（処理液）は、表面張力により吐出口１ａから落下することはない。
次いで、ノズル保持部５が固定されたノズルスキャンアーム８１によって、ドレインカップ８４上に処理液供給ノズルＢを搬送する。そして、バルブ１０が再び開けられ、バルブ１０とノズル１の吐出口１ａとの間に残存する塗布液（処理液）がドレインカップ８４内に排出される。
【００４１】
次に、ノズル１先端部１ｄに付着した塗布液の洗浄作業を行う。まず、バルブ１４において洗浄液供給源１３側を開弁し、洗浄液供給源１３のポンプを駆動することによって、液／ガス供給口１５から空間Ｓに洗浄液を供給する。このとき、ノズル１とノズルホルダー２の空間Ｓに、ある程度洗浄液が供給される。供給された洗浄液は、ノズルホルダー２の吐出口である貫通孔３からドレインカップ８４内に流れ落ちる。
このとき、前記ノズル１が貫通孔の中心部配置されると共に、その外周面が、図３に示すように、前記正方形の各辺の中点と点接触の状態で接触しているため、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４は均一な開口面積となる。
【００４２】
したがって、ノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３から吐出された洗浄液がノズル先端部１ｄに一様に流れ、ノズル１の先端部１ｄ外周面を満遍なく洗浄することができる。特に、前記ノズル１の外周面と第２の吐出口（貫通孔）３の内壁とが点接触の状態で接触しているため、接触部分に処理液が残存することなく、洗浄液によって確実に流し落とすことができる。
特に、第２の吐出口（貫通孔）３が正方形状に形成され、前記ノズル１の外周面が前記正方形状の各辺の中点と点接触の状態で接触しているため、洗浄液が流れる第２の吐出口部分２ｂ１、２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４が均一な開口面積となり、ノズルホルダー２の吐出口３から吐出された洗浄液がノズル１の先端部１ｄに一様に流れ、ノズル１の先端部１ｄの外周面を満遍なく洗浄することができる。
【００４３】
次に、前記洗浄を所定時間行った後、前記ノズルを所定定角度回転させ、この回転工程の後、再び洗浄工程を行う。このように、このように回転手段を設け、洗浄後、前記ノズルを所定角度回転させ、再び洗浄することによって、ノズルとノズルホルダーとの接触部に残った処理液を効果的に洗い流すことができる。
【００４４】
続いて、ノズル１の外周面とノズルホルダー２内周面に残った洗浄液の乾燥作業を行う。バルブ１４において洗浄液供給源１３側が閉弁され、ガス供給源１２側が開弁される。その結果、ガス供給源１２からＮ2ガスが液／ガス供給口１５に供給され、Ｎ2ガスは、空間Ｓに供給された後、ノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３から外部に排出される。
このとき、高圧のＮ2ガスを供給することにより、ノズル１の外周面及びノズルホルダー２の内周面に付着した洗浄液を、短時間で乾燥することができる。そして、この乾燥処理が行なわれた後、バルブ１４を閉じ、ガス供給源１２からのＮ2ガスの供給を停止することによって、塗布液（処理液）吐出からノズル洗浄までの一連の動作が終了する。
【００４５】
以上のように、本発明にかかる一実施形態においては、ノズル１外周面とノズルホルダー２内周面の空間Ｓに洗浄液を流下することにより、ノズル１の外周面全体を満遍なく、洗浄することができる。即ち、洗浄液が行き渡らずに、塗布液が残存するという弊害を防止でき、塗布むらや膜厚変動等の不具合を抑制できる。
【００４６】
また、上記実施形態では、洗浄液を供給して洗浄した後、ガスを供給して乾燥するようになしたが、洗浄液を供給する際、ガスを同時に供給するようにしても良い。このように、洗浄液とガスを同時に供給すると洗浄液中にガスが混入した状態となり、洗浄液自体の洗浄効果のほか、ガスの気泡による洗浄効果も得ることができ、より確実にノズル１の外周面全体に付着した塗布液を洗浄することができる。
更に、上記実施形態にあっては、第２の吐出口３を正方形状に形成した場合を示したが、第２の吐出口３を正三角形や正六角形等の正多角形状に形成し、前記ノズル１の外周面が前記正多角形形状の各辺の中点と点接触の状態で接触するように構成しても良い。第２の吐出口３を正三角形状や正方形状の構成とした場合、点接触部が少ないことから各点接触部に残る処理液の総量を少なくすることができる。
【００４７】
また、図４及び図５に、図２及び図３に示したノズルホルダー２の吐出口（貫通孔）３を変形した第二の実施形態を示す。なお、図４、５において図２、図３に示した部材と同一、あるいは相当する部材は同一符号で示しており、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
図４に示すように、この実施形態にあっては、ノズルホルダー２０の吐出口（貫通孔）２１の内壁に、その径方向に突出する４つの突起部２０ａが形成されている点に特徴がある。より具体的に説明すると、吐出口２１は図５に示されるように円形状であり、４つの前記突起部２０ａは吐出口２１の内壁に沿って均等に配置されている。そして、４つの突起部２１ａの夫々が、ノズル１外周面に点接触することにより、ノズル１先端部を吐出口２１の中心に位置固定している。
これによって、ノズル１の周囲には均等な開口部２１ｂ１，２１ｂ２，２１ｂ３，２１ｂ４が形成され、図２及び図３に示した第一の実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００４９】
なお、この実施の形態においては突起部２０ａを４つとしたが、４つに限定する必要は無く、例えば３つで構成する等、ノズル１先端部１ｄを吐出口２１の中心部に固定でき、かつ、吐出口（貫通孔）２１においてノズル１周囲に洗浄液等を一様に流すことのできる複数の開口部が形成される構成であればよい。また、この実施形態にあっては、吐出口２１の内壁に突起部２０ａを形成した場合を示したが、ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触するように構成しても良い。
【００５０】
次に、前記ノズルホルダーを変形した第三の実施形態について図６乃至図７に基づき説明する。図６乃至図７において、図２乃至図５に示した部材と同一あるいは相当する部材は同一符号で示すことにより、その詳細な説明は省略する。
この第三の実施形態は、ノズルホルダーの形状のみが異なる。即ち、この実施形態は、図６、７に示すようにノズルホルダー３０の内周面に、螺旋状溝３０ｂが形成されている点に特徴がある。この螺旋状溝３０ｂは、ノズルホルダー３０の中間部内周面から始まり、ノズルホルダー３０の吐出口（貫通孔）３１に繋がるように形成され、空間Ｓに供給された洗浄液に回転流を発生させる。その結果、該洗浄液は、ノズル１の外周面全体を満遍なく流下し、ノズル１の外周面全面を洗浄する。また、吐出口（貫通孔）３１から吐出する際にも、洗浄液が回転しているため、ノズル１の先端部を満遍なく洗浄することができる。
また、乾燥時においても、ノズルホルダー３０の内周面に形成された螺旋状溝に沿ってガスが流れるため、このガス流も回転流となり、より効果的に洗浄液の乾燥処理が行なわれる。
なお、この実施形態は、図８に示すような、吐出口３１の内壁に突起部３０ａが形成されたノズルホルダー３０にも当然に適用することができる。
【００５１】
前記した第一乃至第三の実施形態においては、ノズル回転駆動部によって、ノズル１を回転したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ノズルホルダーを回転させても良い。また、前記した第一乃至第三の実施形態においては、ノズル回転駆動部によって、ノズル１を回転させるように構成されているが、ノズル待機部あるいはドレインカップ部にノズル１を回転させるための機構を設けても良い。また、人手によってノズルあるいはノズルホルダーを回転させても良い。
【００５２】
また、前記した第一乃至第三の実施形態においては、ＳＯＤシステムにおけるＳＯＤ塗布処理ユニット（処理液供給装置）を例にとって説明したが、本発明はＳＯＤシステムによる層間絶縁膜の形成のみならず、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜の形成や、レジスト膜、ポリミド膜、強誘電体、他の絶縁膜等の形成に適用することができる。
上記実施形態では、半導体ウエハを処理する装置について説明したが、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）やマスク等に使用されるガラス基板を処理する装置についても本発明は適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、処理液供給ノズルの洗浄時にノズル先端部全体を満遍なく洗浄することができ、ノズル先端部に残った処理液を洗い流すことのできる処理液供給ノズル及び処理液供給装置並びにノズル洗浄方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる第一の実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明にかかる第一の実施形態の要部の概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示すノズルホルダーの平面図である。
【図４】図４は、本発明にかかる第二の実施形態の要部を示す断面図である。
【図５】図５は、図４に示したノズルホルダーの吐出口（貫通孔）の平面図である。
【図６】図６は、本発明にかかる第三の実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示したノズルホルダーの平面図である。
【図８】図８は、図６に示したノズルホルダーの変形例を示す平面図である。
【図９】図９は、従来の処理液供給装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示した保持部材の平面図である。
【符号の説明】
１ ノズル
１ａ （第１の）吐出口
２ ノズルホルダー
３ （第２の）吐出口（貫通孔）
４ 塗布液（処理液）供給管
５ ノズル保持部
６ ノズル固定部
９ 塗布液（処理液）供給源
１０ バルブ
１１ ノズル回転駆動部
１２ ガス供給源
１３ 洗浄液供給源
１４ バルブ
１５ 液／ガス供給口
２０ ノズルホルダー
２０ａ 突起部
２１ （第２の）吐出口（貫通孔）
３０ ノズルホルダー
３０ａ 突起部
３１ （第２の）吐出口（貫通孔）
８０ ノズル待機部
８１ ノズルスキャンアーム
８２ ガイドレール
８３ 垂直支持部材
８４ ドレインカップ
Ａ 処理液供給装置（ＳＯＤ塗布処理ユニット）
Ｂ 処理液供給ノズル
Ｗ ウエハ
Claims (15)
- 処理液を吐出する第１の吐出口を備えるノズルと、前記ノズルが有する第１の吐出口よりも大径に形成され、前記ノズルが挿通、突出する第２の吐出口を備えるノズルホルダーと、前記ノズルホルダーの内周面とノズルの外周面との間に形成され前記第２の吐出口に繋がる、少なくとも洗浄液が供給される空間とを具備する処理液供給ノズルであって、
前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触し、
前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることを特徴とする処理液供給ノズル。 - 前記第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触していることを特徴とする請求項１に記載された処理液供給ノズル。
- 前記第２の吐出口の内壁に該吐出口の径方向に突出する複数の突起部を形成し、あるいは前記ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることを特徴とする請求項１に記載された処理液供給ノズル。
- 前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された処理液供給ノズル。
- 前記ノズルの外周面が粗面に形成され、親水性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された処理液供給ノズル。
- 処理液を吐出する第１の吐出口を備えるノズルと、前記ノズルが有する第１の吐出口よりも大径に形成され、前記ノズルが挿通、突出する第２の吐出口を備えるノズルホルダーと、前記ノズルホルダーの内周面とノズルの外周面との間に形成され前記第２の吐出口に繋がる、少なくとも洗浄液が供給される空間とを具備し、前記ノズルが第２の吐出口の中心部に配置される共に、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触している処理液供給ノズルを備える処理液供給装置であって、
前記ノズルの第１の吐出口に処理液を供給する処理液供給手段と、前記空間内に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させるための回転手段を備えることを特徴とする処理液供給装置。 - 前記第２の吐出口が正多角形状に形成され、前記ノズルの外周面が前記正多角形の各辺の中点と点接触の状態で接触していることを特徴とする請求項６に記載された処理液供給装置。
- 前記第２の吐出口の内壁に、該吐出口の径方向に突出する複数の突起部を形成し、あるいは前記ノズル外周面に複数の突起部を形成し、前記ノズル外周面と第２の吐出口の内壁とが点接触の状態で接触していることを特徴とする請求項６に記載された処理液供給装置。
- 前記空間内にガスを供給するガス供給手段とを備えることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載された処理液供給装置。
- 前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載された処理液供給装置。
- 前記ノズルの外周面が粗面に形成され、親水性を有することを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれかに記載された処理液供給装置。
- 処理液を吐出供給する処理液供給ノズルの外周面に付着した処理液を洗浄するノズル洗浄方法において、
前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間に形成された空間に洗浄液を供給することによって、前記ノズルが挿通、突出するノズルホルダー吐出口から該洗浄液を吐出し、該ノズル外周面に付着した処理液を洗浄する洗浄工程と、前記ノズルホルダーあるいは前記ノズルのいずれかを所定角度回転させる工程と、前記回転工程の後、再び前記洗浄工程を行うことを特徴とするノズル洗浄方法。 - 前記ノズルホルダー内面に螺旋状溝が形成され、前記洗浄液が、前記螺旋状溝に沿って前記ノズル外周面を旋回しながら、前記吐出口から吐出されることを特徴とする請求項１２に記載されたノズル洗浄方法。
- 前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間に形成された空間に洗浄液を供給する際、該空間にガスを供給し、該ノズル外周面に付着した処理液を洗浄することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載されたノズル洗浄方法。
- 前記洗浄液による前記ノズル外周面に付着した処理液の洗浄工程の後、前記ノズル外周面と前記ノズルホルダー内周面の間の空間にガスを供給することによって、該ノズル外周面に付着した洗浄液を乾燥処理することを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載されたノズル洗浄方法。
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