JP5218781B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板表面へ現像液等の処理液を供給して現像処理をするノズル及びこれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法に関する。
一般的に半導体素子の製造においては、被処理基板である半導体ウェハ上にフォトレジストを塗布し、露光処理によってマスクパターンをフォトレジストへ転写してこれを現像処理することによって回路パターンを形成する。
ここで、現像処理工程においては、現像液をノズルから基板へ連続的に供給し、パターン形成面上での現像液の液溜まりを所定の時間のみ実施して接触させることによってフォトレジスト膜のパターンを現像する、所謂パドル(Puddle)方式が一般的に適用されている。
パドル方式としては、基板の直径より長い吐出口が形成された所謂スリットノズルを利用することが現在の主流である。このようなスリットノズルを利用する現像方式としては、スリットノズルから現像液を吐出しながら基板を180度回転させる回転方式と、基板を回転させなくて、スリットノズルを基板に対して一方向に平行に移動させるスキャン方式とに、大別される。
前者の回転方式では、ノズルを固定した状態で基板を180度回転させることで、基板の中心附近に常に新鮮な現像液が供給されるため、エッジ附近と比較して中心附近のみが過度に現像されるという問題点がある。
後者のスキャン方式では、基板の直径より長い吐出口を通じて吐出した現像液で基板にパドル(Puddle)を形成するが、この時、基板でない部分にも現像液が供給されることによって現像液が浪費され、又、工程時間が長くなるという問題点がある。
又、既存のノズルは、吐出口が1つでなされているので特定区間で現像液を集中吐出することができない。
そして、短いスリット形状の吐出口を有するノズルを使用する場合には、ノズルを移動させながら現像液を基板へ吐出するので、ノズル移動時に発生する振動及び駆動装置の駆動誤差等により、工程均一性が低下するという問題点がある。
韓国特許第10−0537040号公報 韓国特許第10−0753757号公報
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、現像処理の不均一が少なくて、線幅の均一性を高くすることができるノズル、及びこれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、浪費される現像液の量を減らすノズル、及びこれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法を提供することにある。
又、本発明の目的は、接液スキャン及び特定区間吐出を1つのノズルで実現することのできるノズル、及びこれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法を提供することにある。
なお、本発明の目的はここに制限されない。言及されなかった他の目的は、以下の記載から当業者であれば明確に理解されるであろう。
上述の目的を達成すべく、本発明による基板処理装置は、基板が置かれるスピンヘッドを有する基板支持部材と、前記スピンヘッドに置かれた基板へ処理液を吐出するノズルと、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給源とを備え、前記ノズルは、断面形状がスリット形態で形成され、そして一方向に直列配置される複数の個別吐出口を有し、前記複数の個別吐出口各々は、スリット幅を広げる拡張部を中央に有し、処理液吐出が個別的に行われるものであり、前記ノズルは、回転する基板の回転中心を通る中心線から平行に一定距離離れたライン上に、処理液を吐出することを特徴とする。
本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口各々は、その長さ方向の両端が曲面処理されている。
本発明の実施形態によると、前記ノズルは、前記処理液供給源に連結されるメーン流路と、前記メーン流路から前記複数の個別吐出口各々に連結される複数の分岐流路と、前記複数の分岐流路各々に配置された複数のバルブを有する。
本発明の実施形態によると、前記ノズルは、前記複数の個別吐出口各々に処理液を分配するための分配器と、前記分配器を制御する制御部と、をさらに有する。
本発明の実施形態によると、前記分配器は、前記処理液供給源と連結されるメーン流路と、前記メーン流路と前記複数の個別吐出口を各々連結する複数の分岐流路と、前記制御部から提供される信号によって前記複数の分岐流路を開閉する複数のバルブを有する。
本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口は互いに隣接する側面同士が一連と面として形成され、前記複数の個別吐出口の合計した全体長さは、基板の半径以上であり、基板の直径より小さい。
本発明の実施形態によると、前記ノズルは、複数の個別吐出口の断面形状が各々第1長さのスリット形態で形成され、前記個別吐出口らが前記第1長さより長い長さを有する1つのスリット形態に連結され、処理液が最終的に吐出される統合吐出口を有するノズル本体を備える。
本発明の実施形態によると、前記基板処理装置は、前記統合吐出口から吐出される処理液の吐出角度調節ができるように前記ノズルを回転可能に設置したアームと、前記アームに設置した前記ノズルの吐出角度を調節する角度調節駆動部とをさらに有する。
本発明の実施形態によると、前記ノズルは、前記ノズル本体に連結され、前記処理液供給源から提供された処理液を前記複数の個別吐出口各々に分配するための分配器と、前記分配器を制御するノズル制御部とをさらに有する。
本発明の実施形態によると、前記分配器は、前記処理液供給源と連結されるメーン流路と、前記メーン流路と前記複数の個別吐出口を各々連結する複数の分岐流路と、前記ノズル制御部から提供される信号によって前記複数の分岐流路を開閉する複数のバルブを有する。
本発明の実施形態によると、前記ノズル制御部は、前記分配器制御を通じて前記複数の個別吐出口各々の吐出の開始時点及び吐出の終了時点を調節する。
本発明の実施形態によると、前記ノズル本体の両端に位置する個別吐出口らは基板のエッジ領域と基板の中央領域に処理液を吐出する。
本発明の実施形態によると、前記統合吐出口の長さは、基板の半径以上であり、基板の直径より小さい。
本発明の実施形態によると、前記ノズル本体は、前記個別吐出口の長辺に該当する第1内側面及び第2内側面と、短辺に該当する円弧状の第3内側面及び第4内側面と、を有する。
本発明の実施形態によると、前記第1内側面と前記第2内側面は、前記拡張部を有する。
本発明によると、現像処理の不均一を少なくして線幅の均一性を高くすることができる。
又、本発明によると、ノズルが移動しない状態でも現像液が基板外から中央へ順次吐出されるため、ノズルを移動させながら現像液を基板へ吐出する場合と同様の効果を得ることができる。
本発明によると、工程時間の短縮によって基板処理量を向上させることができる。
本発明によると、処理液の消耗量を大幅に節減できる。
本発明によると、基板に接液した状態で現像液を吐出するか、或いは基板から離隔された状態で現像液を吐出するかを、選択して使用することができる。
本発明の基板処理装置を概略的に示す構成図である。 図1の装置で処理部の一例を示す斜視図である。 図2の処理部で第1処理室の平面図である。 図2の処理部で第2処理室の平面図である。 現像ユニットの構成を示す平面構成図である。 現像ユニットの構成を示す側面構成図である。 基板に対するノズルの現像液吐出ラインを説明するための図面である。 アームに設置されたノズルを示す斜視図である。 ノズルの構成を概略的に示す構成図である。 図8に示したノズルの構成を示す平断面図である。 図8に示したノズルの構成を示す側断面図である。 図8に示したノズルの構成を示す正断面図である。 図12に表示された13-13線に沿って切した断面図である。 基板に接液された状態で現像液を吐出するノズルを示す図面である。 基板から離隔された状態で現像液を吐出するノズルを示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 ノズル本体の一部を示す底面図である。 吐出口が形成された第1プレートと第2プレートの結合面を示す図面である。 拡張部を有する吐出口を示す図面である。 拡張部を有する吐出口が形成された第1プレートと第2プレートの結合面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
まず、各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、できるだけ同一の符号を有するようにする。また、本発明を説明することにおいて、係わる公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を明確にするために特に必要でないと判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
(実施形態)
本実施形態では基板処理装置1が処理する基板として半導体基板を一例として図示して説明するが、本発明はここに限定されず、ガラス基板のような多様な種類の基板にも適用できる。
図1は、本発明の基板処理装置1の一例を概略的に示す図面である。基板処理装置1は、ウェハ上にフォトリソグラフィー工程を行う。
図1を参照すると、基板処理装置1は、インデックス部10、処理部20、そしてインターフェイス部30を有し、これらは、順次的に一方向(以下、第1方向)62へ並んで配置される。インデックス部10は、カセット据置台12とロボット移動路14とを有する。
ウェハのような複数の半導体基板が収容された複数のカセット12aは、カセット据置台12に置かれる。ロボット移動路14には、カセット据置台12に置かれたカセット12aと処理部20との間にウェハを移送するロボット14aが設置される。ロボット14aは、水平面上で上述した第1方向62と直交する方向(以下、第2方向)64に移動でき、さらに、垂直軸回転及び上下方向に移動できる構造を有する。水平方向及び上下方向にロボット14aを移送する構造については、当業者であれば容易に構成できることから詳細な説明を省略する。
処理部20は、ウェハへフォトレジストのような感光液を塗布する塗布工程と、露光工程が行われたウェハで露光された領域又はそれ以外の領域のフォトレジストを除去する現像工程を行う。処理部20には、塗布ユニット70、現像ユニット80、そしてベイクユニット50が設けられる。
処理部20の一側には、露光部40と連結されるインターフェイス部30が設けられる。インターフェイス部30には、露光部40と処理部20の間でウェハを移送するロボット32が配置される。ロボット32は、上述した第2方向64及び上下方向に移動できる構造を有する。
図2は、図1の処理部20の一例を示す斜視図である。
処理部20は、第1処理室20aと第2処理室20bとを有する。第1処理室20aと第2処理室20bは、互いに積層された構造を有する。第1処理室20aには、塗布工程を行う複数のユニットが設けられ、第2処理室20bには、現像工程を行う複数のユニットが設けられる。即ち、第1処理室20aには、複数の塗布ユニット70と複数のベイクユニット50とが設けられ、第2処理室20bには、複数の現像ユニット80と複数のベイクユニット50が設けられる。一例によると、第1処理室20aは、第2処理室20bの上部に配置される。これと異なり、第1処理室20aを第2処理室20bの下部に配置してもよい。
上述した構造によってウェハは、インデックス部10、第1処理室20a、インターフェイス部30、露光部40、インターフェイス部30、第2処理室20b、そしてインデックス部10を順次移動する。即ち、フォトリソグラフィー工程遂行の時、ウェハは、上下方向へループ式に移動される。
図3は、第1処理室20aの平面図である。
図3を参照すると、第1処理室20aの中央には、第1移動路60aが上述の第1方向62に長く形成される。第1移動路60aの一端は、インデックス部10と連結され、第1移動路60aの他端は、インターフェイス部30と連結される。第1移動路60aの一側には、複数のベイクユニット50が第1移動路60aに沿って一列に配置され、第1移動路60aの他側には、複数の塗布ユニット70が第1移動路60aに沿って一列に配置される。これと共に、ベイクユニット50及び塗布ユニット70は、上下に複数個が積層されるように配置される。第1移動路60aには、インターフェイス部30、塗布ユニット70、ベイクユニット50、そして複数のインデックス部10の間でウェハを移送する第1ロボット62aが設けられる。第1ロボット62aが第1方向62へ直線移動されるように、第1移動路60aにはガイドレール64aが設けられる。
第1処理室20aのベイクユニット50としては、フォトレジストを塗布する前に基板を所定の温度に加熱して基板表面の有機物や水分を除去するプレベイク(Pre−Baking)工程を行うベイクユニットと、フォトレジストを基板上に塗布した後に行うソフトベイク(Soft−Baking)工程を行うベイクユニットと、基板を冷却する工程を行うベイクユニット等が、一例として挙げられる。
図4は、第2処理室20bの平面図である。
図4を参照すると、第2処理室20bの中央には、第2移動路60bが上述した第1方向62へ長く形成される。第2移動路60bの一端は、インデックス部10と連結され、第2移動路60bの他端は、インターフェイス部30と連結される。第2移動路60bの一側には、複数のベイクユニット50が第2移動路60bに沿って一列に配置され、第2移動路60bの他側には、複数の現像ユニット80が第2移動路60bに沿って一列に配置される。これと共に、複数のベイクユニット50及び現像ユニット80は、上下に複数個が積層されるように配置される。第2移動路60bには、インターフェイス部30、現像ユニット80、ベイクユニット50、そしてインデックス部10の間でウェハを移送する第2ロボット62bが設けられる。
第2処理室20bのベイクユニット50としては、光が照射されて変形されたフォトレジストを現像した以後に行うハードベイク(Hard−Baking)工程を行うベイクユニット、フォトレジストを光源で露光させた以後に行う露光後ベイク(Post Exposure Baking)工程を行うベイクユニット、そして基板を冷却する工程を行うベイクユニット等が、一例として挙げられる。
第2ロボット62bが第1方向62へ直線移動されるように、第2移動路60bにはガイドレール64bが設けられる。上述した構成と異なり、第1処理室の一側に第1移動路が配置され、第1処理室の他側に複数の塗布ユニットとベイクユニットが配置される構成であってもよい。又、第2処理室の一側に第2移動路が配置され、第2処理室の他側に複数の現像ユニットとベイクユニットが配置される構成であってもよい。
図5及び図6は、現像ユニットの構成を示す平面構成図及び側面構成図である。本実施形態では、現像ユニットを例として説明するが、塗布ユニット又は多様な処理流体を使用して基板表面に残留する異物質及び膜質を除去する洗浄及び蝕刻工程を行うユニット等にも適用できる。図6においては、図面の便宜上、洗浄ノズルを省略している。
図5及び図6を参照すると、現像ユニット80は、チャンバ82、処理容器100、基板支持部材200、及びノズル部300を有する。
チャンバ82は、密閉された内部空間を形成し、上部には、ファンフィルタユニット89が設置される。ファンフィルタユニット89は、チャンバ82内部に垂直気流を発生させる。チャンバ82は、第2移動路60bと隣接する一面83に基板出入口84が形成され、基板出入口84が形成された一面83に向き合う面は、整備作業のため開放される開放面85となっている。開放面85は、カバー86によって密閉される。
ファンフィルタユニット89は、フィルタと空気供給ファンが1つのユニットでモジュール化されたものであり、清静空気をフィルタリングしてチャンバ82内部へ供給する装置である。清静空気は、ファンフィルタユニット89を通過してチャンバ82内部へ供給されて垂直気流を形成する。このような空気の垂直気流は、基板上部に均一な気流を提供する。
図6に示されたようにチャンバ82は、ベース900によって工程領域PAとユーティリティー領域UAとに区画される。ベース900には、処理容器100とノズル部300とが設置される。図面には一部のみを図示しているが、ユーティリティー領域UAは、処理容器100と連結される排出ラインや排気ライン以外にも昇降ユニットの駆動部やノズル部300と連結される各種の配管が位置される空間として、高清静度を維持するためユーティリティー領域UAから隔離されることが望ましい。
処理容器100は、ベース900に設置される。処理容器100は、上部が開口された円筒形状を有し、基板Wを処理するための工程空間を形成する。処理容器100の開口された上面は、基板Wの搬出及び搬入通路に提供される。処理容器100は基板支持部材200の周囲を囲むように設置される。処理容器100は、基板Wの現像及び洗浄そして乾燥工程が進行される間回転される基板W上で飛散される流体(現像液、洗浄液、乾燥ガス等)を流れ込ませ、集めるためのものである。これによって外部の他の装置や周囲が汚染されることが防止されるだけでなく、現像液回収及び基板W上部の均一な気流流れを実現する。
処理容器100は、外側空間aと内側空間bとを有する。外側空間aは、基板Wから飛散される現像液と気体が流れ込む空間として外側壁132と垂直隔璧134によって形成され、その底面136には、現像液をドレーンするための排出ライン150が連結される。そして処理容器100の内側空間底面には、気体を排気するための排気ライン152が連結される。
一方、処理容器100の外側壁132には、昇降できる環形のカバー160が設置される。カバー160は、基板Wをスピンヘッド210上に搬入するか、或いは、処理が終わった基板Wを搬出することができるように昇降ユニット600によって昇降される。カバー160は、昇降ユニット600によって基板Wより高いアップ位置と、基板Wより低いダウン位置に昇降される。
昇降ユニット600は処理容器100を上下方向に直線移動させる。処理容器100が上下に移動されることによってスピンヘッド210に対する処理容器100の相対高さが変更される。基板Wがスピンヘッド210にローディング、或いはスピンヘッド210からアンローディングされる時、スピンヘッド210が処理容器100の上部に突出されるように、カバー160は下降する。
この実施形態において、基板処理装置1は、処理容器100を垂直移動させて、処理容器100と基板支持部材200との間の相対的な垂直位置を変更させる。しかし、基板処理装置1は、基板支持部材200を垂直移動させて、処理容器100と基板支持部材200との間の相対的な垂直位置を変更させる構成であってもよい。
基板支持部材200は、処理容器100の内側に設置される。基板支持部材200は、工程進行中において基板Wを支持し、工程が進行される間、必要によって後述する駆動器240によって回転される。基板支持部材200は、基板Wが置かれる平らな上部面を設けたスピンヘッド210を有する。スピンヘッド210は、基板Wが遠心力によってスピンヘッド210から離脱されないように、内部に形成された真空ライン(図示せず)を通じて基板Wを直接真空吸着できる。上述した構造と異なり、基板支持部材200は、スピンヘッド210に設置される複数のチャッキングピンを通じて基板Wの側面から基板Wのエッジ(edge)を機械的に固定する構成であってもよい。スピンヘッド210の下部面には、スピンドル220が固定結合されている。このスピンドル220は、駆動器240によって回転される。図示しなかったが、駆動器240は回転力を提供するためのモーター、ベルト、及びプーリー等を具備する。
ノズル部300は、基板Wに現像液を吐出するためのものであり、ノズル310と、ノズル310が設置されるアーム370と、アーム370を移動させるアーム駆動部340と、アーム駆動部340を制御する制御部350とを有する。ノズル310は、処理液供給源360から流体チャンネル(供給ライン)362を通じて現像液を供給される。
アーム370は、ベース900に水平方向に設置されたアーム駆動部340によって水平に移動でき、垂直方向に高低調節ができる。
上述したノズル部300におけるアーム駆動部340の駆動動作は、制御部350によって制御される。又、処理液供給源360の現像液供給も、制御部350によって制御される。
さらに、ノズル部300は、ノズル310が待機位置で待機する時に、ノズル310を洗浄することのできるノズルバス(bath)390を有する。ノズルバス390では、窒素ガス及び洗浄液を利用してノズル310末端に付いている薬液等を除去させる。
図7は、基板Wに対するノズル310の現像液吐出ラインKを説明するための図面である。
図7のように、ノズル310の現像液吐出ラインKは、基板Wのエッジから中央附近までを結ぶ直線、よ詳しくは、現像液が基板Wの回転中心Cへ直接吐出されないように基板Wの回転中心Cから一定距離離れた偏心ECから基板Wのエッジまでを繋ぐラインとしている。偏心ECは、基板Wの回転中心Cから1−30mm以内に位置することが望ましい。
言い換えれば、ノズル310は、基板Wの回転中心Cを通る中心線から1〜30mmだけ平行に離隔されたライン上で、現像液を吐出する。
図8は、アーム370に設置されたノズル310を示す斜視図である。図9は、ノズル310の構成を概略的に示す構成図である。図10及び図11は、図8に示したノズル310の構成を示す平断面図及び側断面図である。図12は、図8に示したノズル310の構成を示す正断面図であり、図13は、図12に表示された13-13線に沿って切した断面図である。
図8乃至図13を参照すると、ノズル310の現像液の吐出長さは、基板Wの半径以上であり、基板Wの直径より小さいことが好ましい。本発明の実施形態では、ノズル310の現像液の吐出長さを、基板Wの半径と一致させている。
ノズル310は、アーム370のヒンジ軸372に結合される。ヒンジ軸372は、ノズル310の長さ方向と平行であり、アーム370には、ノズル310を回転させる角度調節駆動部374が設置される。ノズル310は、角度調節駆動部374によってヒンジ軸372を中心に回転されることによって、ノズル310から吐出される現像液の吐出角度を調節できる。
ノズル310の現像液の吐出角度は、基板Wに対する現像液の吐出方式によって変更できる。例えば、図14Aに示したようなノズル310が基板Wに接液された状態で現像液を吐出する場合には、現像液の吐出角度が基板Wの表面に対して直交するように設けることが望ましい。そして、図14Bのようにノズル310が基板Wから離隔された状態で現像液を吐出する場合には、基板Wの回転方向に傾くように吐出角度を調節することで、落差によって現像液がノズル310側に跳ね返ることを防止できる。
再び説明すると、ノズル310が、基板Wの回転方向に傾いた吐出角度を有することによって、基板Wに吐出された現像液は、基板Wの回転力によってノズル310とは反対側に向けて広がる。即ち、基板Wの回転方向と現像液の吐出方向が同一であるため、現像液のかす(remainder)を基板Wの外側に速やかに排出できる。又、ノズル310が基板Wから跳ね返される現像液によって汚染されることを防止することができる。
このように、本発明のノズル310は現像液の吐出角度を調節できるので接液方式の吐出工程(図14Aの場合)と離隔方式の吐出工程(図14Bの場合)とに全て対応ができる特別な効果を有する。
ノズル310は、ノズル本体320と、分配器330、そしてノズル制御部338を有する。
ノズル本体320は、第1プレート322と第2プレート324とが互いに積み重なって1つの本体を形成する。ノズル本体320は、その上端に、アーム370のヒンジ軸372に結合されるヒンジ部321を有する。第1プレート322と第2プレート324との間には、現像液を帯形状に吐出する吐出口Sを成す間隙が設けてある。
吐出口Sは、細くて短いスリット形態の複数の個別吐出口S1と、個別吐出口S1から延長されて1つの長いスリット形態で連結され、現像液が最終的に吐出される統合吐出口S2とに区分される。個別吐出口S1の隣接する内側面同士は、一連の面として形成される。吐出口Sの長さ方向は、アーム370の移動方向と直交する方向である。
第1プレート322の第1面322aは、第2プレート324の第1面324aと密着するように結合される。第1プレート322の第1面322aとは反対側の面である第2面322bには、分配器330が結合される。第1プレート322は、個別吐出口S1の上端に形成され、分配器330の分岐流路334と連結される流込口323等を有する。
本発明の実施形態によるノズル310は、個別吐出口S1が下に行くほど広くなる形状であり、個別吐出口S1の下で1つの空間に統合された統合吐出口S2が形成されるといった2段の吐出口構造になっている。そのため、複数の個別吐出口S1との間の境界部分での現像液の空白が生じない。
分配器330は、処理液供給源360の供給ライン362から現像液が供給されるメーン流路332と、メーン流路332と複数の個別吐出口S1各々を連結する複数の分岐流路334と、ノズル制御部338から提供される信号によって複数の分岐流路334を開閉する複数のバルブ336とを有する。複数のバルブ336は、分岐流路334上に設置される。
上述した構成を有するノズル310は、接液スキャン、個別区間吐出、順次的吐出ができるだけでなく、区間別吐出の開始時点及び吐出の終了時点の制御ができる
図15A乃至図15Eは、本発明の実施形態によるノズル310での多様な吐出方式を示す図面である。
図15Aを参照すると、本発明のノズル310は、基板Wのエッジに近い個別吐出口S1から開始して基板Wの中心に近い個別吐出口S1まで順次的に現像液を吐出できる。即ち、本発明のノズル310において、後吐出する個別吐出口S1の吐出の開始時点は、先吐出する個別吐出口S1の吐出の開始時点と終了時点との間であり、後吐出する個別吐出口S1の吐出の終了時点は、先吐出する個別吐出口S1の吐出の終了時点より遅い。そして、吐出量は、基板Wのエッジに最も近い個別吐出口S1から基板Wの中心に近づくほど減少される。
本発明のノズル310は、上述したリレー方式により、現像液を基板Wのエッジから中心にかけて個別順次的に吐出できる。そして、基板Wのエッジから中心までの吐出が完了すると、基板Wの中心に最も隣接した個別吐出口S1では、現像液を供給と遮断とを反復する反復吐出を実施する。
このような順次吐出方式は、ノズル310が固定された状態で回転される基板W上へ現像液を吐出することによって、短いスリットノズルが基板Wのエッジから中央まで移動しながら現像液を吐出するスキャン方式と同一の効果を得ることができる。
本発明では、ノズル310を動作させずとも、基板Wのエッジから中央までスキャンしながら現像液を吐出することができるので、ノズル移動過程で発生される振動や移送誤差等の問題点が改善される。
図15Bに示されたように本発明のノズル310は、所望の特定区間で反復及び交叉吐出することができる。又、図15Cのように、本発明のノズル310は、特定区間では連続吐出し、他の特定区間では間歇的に現像液を吐出することもできる。
そして、図15Dと図15Eのように、複数の個別吐出口S1の吐出の開始時点を同じにするとともに、吐出の終了時点については、基板Wのエッジに近い個別吐出口S1(又は基板Wの中心に近い個別吐出口S1)から始めて順次的に異なるように制御することによって、基板Wの現像処理の均一化が期待できる。
図16Aは、ノズル本体320の一部を示す底面図である。図16Bは、吐出口が形成された第1プレート322と第2プレート324の結合面を示す図面である。
図16A及び図16Bに示されたように第1プレート322と第2プレート324の結合面(第1プレートの第1面と第2プレートの第1面)各々には、複数の個別吐出口S1を形成するための複数の凹部328が形成される。凹部328は、流込口323から統合吐出口S2に向かって徐々に広くなるように形成される。
第1、2プレート322、324に形成された複数の凹部328各々は、個別吐出口S1の長辺に該当する直線状の第1、2内側面328a、328bと、短辺に該当する円弧状の第3、4内側面328c、328dと、を有する。
本発明のノズル310は、個別吐出口S1各々で区間吐出ができるため、個別吐出口S1の形状にしたがって吐出される現像液の吐出断面が変化する。本発明のノズル310は、個別吐出口S1の両端(第3、4内側面)328c、328dを曲面処理することによって、現像液が吐出される過程で個別吐出口S1の両端で発生する固まり現像と、その両端を除いた中央部分が薄くなるといったスリム現像を防止することができる(図18A及び図18B参照)。
本発明では、第1プレート322及び第2プレート324を、多様な形状の凹部328が形成されたものに適宜交換することによって、ノズル310の現像液の噴射量、又は吐出される現像液の形状を調節することができる。即ち、凹部328の深いプレートが具備された場合、吐出口の幅が広くなることによって、現像液の噴射量が増加し、その反対である場合には、吐出口の幅が狭くなることによって、現像液の噴射量が減少する。又、凹部328の長さによって区間吐出される長さを変更できる。基板W上で現像液の吐出区間をもっと細密に制御するためには、凹部328の長さが短いことが望ましい。第1プレート322と第2プレート324は、現像液と直接接触するプレートであるので、PCTFEのような発水性が高い樹脂材料及び石英のように親水性が優れた材料で作るのが望ましい。
図17Aは、拡張部329を有する吐出口Sを示す図面である。図17Bは、拡張部329を有する吐出口Sが形成された第1プレート322と第2プレート324の結合面を示す図面である。
図17A及び図17Bのように、ノズル本体320は、個別吐出口S1各々の中央に個別吐出口S1の幅より広い拡張部329を形成する。拡張部329は、個別吐出口S1の長辺に該当する第1、2内側面328a、328bに三角溝を形成することによって形成される。
図18は、多様な吐出口Sから吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。
図18Aに示したように、両端が直線状となっている個別吐出口S1から吐出される現像液の吐出断面をよく見ると、両端には、表面張力によって固まりながら吐出幅が過度に広くなる固まり(conglomeration)現像が発生し、その両端を除いた中央部分では、相対的に幅が著しく薄くなるスリム(slim)現像が発生している。これにより、全体的に吐出均一性が低下する。
このような問題は、次のように個別吐出口S1の形状を変更することによって改善できる。図18Bに示したように、個別吐出口S1の両端328c、328dを曲面処理することによって、両端で現像液の固まり現像が発生するものの、その吐出幅が減少されるとともに長さ方向に広く形成され、中央のスリム現像発生領域が減少する。
図18C、図18D、図18Eでは、個別吐出口S1の両端を曲面処理し、その中央に個別吐出口S1の幅より広い拡張部329を形成した。拡張部329は個別吐出口S1の長辺に該当する第1、2内側面328a、328bに溝(三角溝、楕円溝、四角溝)を形成することによって形成される。このように、図18C、図18D、図18Eに示したように、個別吐出口S1の中央に拡張部329を形成することによって、長さ方向に発生するスリム現像を除去しながら全体的な吐出均一性を向上させることができる。
上述では、本発明の技術的な思想を例示的に説明したに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様に修正及び変形することが可能である。つまり、本発明について開示した実施形態は、本発明の技術的な思想を限定するためのものではなく、説明するためものであり、このような実施形態によって本発明の技術的な思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって解釈されなければならなく、それと同等な範囲内にある全ての技術的な思想は、本発明の権利範囲に含まれることとなる。
82 チャンバ
100 処理容器
200 基板支持部材
300 ノズル部
310 ノズル
340 アーム駆動部
370 アーム

Claims (15)

  1. 基板処理装置において、
    基板が置かれるスピンヘッドを有する基板支持部材と、
    前記スピンヘッドに置かれた基板へ処理液を吐出するノズルと、
    前記ノズルに処理液を供給する処理液供給源と、を備え、
    前記ノズルは、
    断面形状がスリット形態で形成され、そして一方向に直列配置される複数の個別吐出口を有し、
    前記複数の個別吐出口各々は、
    スリット幅を広げる拡張部を中央に有し、処理液吐出が個別的に行われるものであり、
    前記ノズルは、回転する基板の回転中心を通る中心線から平行に一定距離離れたライン上に、処理液を吐出することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記複数の個別吐出口各々は、
    その長さ方向の両端が曲面処理されていることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記ノズルは、
    前記処理液供給源に連結されるメーン流路と、
    前記メーン流路から前記複数の個別吐出口各々に連結される複数の分岐流路と、
    前記複数の分岐流路各々に配置された複数のバルブを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記ノズルは、
    前記複数の個別吐出口各々へ処理液を分配するための分配器と、
    前記分配器を制御する制御部と、をさらに有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の基板処理装置。
  5. 前記分配器は、
    前記処理液供給源と連結されるメーン流路と、
    前記メーン流路と前記複数の個別吐出口とを各々連結する複数の分岐流路と、
    前記制御部から提供される信号によって、前記複数の分岐流路を開閉する複数のバルブを有することを特徴とする請求項4に記載の基板処理装置。
  6. 前記複数の個別吐出口は互いに隣接する側面同士が一連の面として形成され、
    前記複数の個別吐出口の合計した全体長さは、基板の半径以上であり、基板の直径より小さいことを特徴とする請求項4に記載の基板処理装置。
  7. 前記ノズルは、
    前記複数の個別吐出口の断面形状が各々第1長さのスリット形態で形成され、
    前記複数の個別吐出口が前記第1長さより長い長さを有する1つのスリット形態に連結され、処理液が最終的に吐出される統合吐出口を有するノズル本体を備えることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  8. 前記統合吐出口から吐出される処理液の吐出角度調節ができるように前記ノズルを回転可能に設置したアームと、
    前記アームに設置した前記ノズルの吐出角度を調節する角度調節駆動部と、をさらに有することを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
  9. 前記ノズルは、
    前記ノズル本体に連結され、前記処理液供給源から提供された処理液を前記複数の個別吐出口各々に分配するための分配器と、
    前記分配器を制御するノズル制御部と、をさらに有することを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
  10. 前記分配器は、
    前記処理液供給源と連結されるメーン流路と、
    前記メーン流路と前記複数の個別吐出口を各々連結する複数の分岐流路と、
    前記ノズル制御部から提供される信号によって前記複数の分岐流路を開閉する複数のバルブと、を有することを特徴とする請求項9に記載の基板処理装置。
  11. 前記ノズル制御部は、
    前記分配器制御を通じて前記複数の個別吐出口各々の吐出の開始時点及び吐出の終了時点を調節するものであることを特徴とする請求項9に記載の基板処理装置。
  12. 前記ノズル本体の両端に位置する複数の個別吐出口は、基板のエッジ領域と基板の中央領域に処理液を吐出するものであることを特徴とする請求項9に記載の基板処理装置。
  13. 前記統合吐出口の長さは、基板の半径以上であり、基板の直径より小さいことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の基板処理装置。
  14. 前記ノズル本体は、
    前記個別吐出口の長辺に該当する第1内側面及び第2内側面と、短辺に該当する円弧状の第3内側面及び第4内側面と、を有することを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置
  15. 前記第1内側面と前記第2内側面とは、前記拡張部を有することを特徴とする請求項14に記載の基板処理装置
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