JPH1128412A - 処理液供給ノズルシステム - Google Patents

処理液供給ノズルシステム

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JPH1128412A
JPH1128412A JP9243029A JP24302997A JPH1128412A JP H1128412 A JPH1128412 A JP H1128412A JP 9243029 A JP9243029 A JP 9243029A JP 24302997 A JP24302997 A JP 24302997A JP H1128412 A JPH1128412 A JP H1128412A
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俊典 今井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理液供給ノズルシステムにおいて、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、し
かも、ワークに対するダメージを軽減でき、高品位な現
像処理を可能とする。 【解決手段】 ストレージタンク7には、開口74とこ
れを開閉する栓75とから成るノズル76が設けられ、
栓75が開口74を開くと、タンク7内に貯溜された定
量の現像液を栓75の外周面と開口74の内縁との間隙
を通ってワーク上に滴下させる。これにより、短時間に
比較的多量の現像液を吐出させることができ、現像液を
ワーク全体に短時間に広げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、液晶(L
CD)、FED、PDP等の製造プロセスにおけるウェ
ット処理に用いられ、ワーク上に滴下されるレジスト液
や、ワーク上のレジストを現像処理する現像液などの処
理液を供給するノズルシステム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等
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。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、液留まりが生じるため、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)が発生し易いといった問
題がある。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、液留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、高品位な処理が可能な処理液供給
ノズルシステムを提供することを目的とする。また、本
発明は、ワークに対して処理液を円周上に均一に広げる
ことが可能で、しかも、温度調整が簡単にでき、高品位
な処理が可能な処理液供給ノズルシステムを提供するこ
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ノズルシステムは、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、このストレージタン
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、ノズルは、栓が開
口に対して昇降移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栓の外周面と開口内縁との間隙
を通ってワーク上に滴下させるものである。上記構成に
おいては、ノズルの栓を閉じてストレージタンクに定量
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。なお、ここでいう処理液には、半導体、
液晶(LCD)、FED、PDP等の製造プロセスにお
けるウェット処理に用いられ、ワーク上に滴下されるレ
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2の発明の処理液供給ノズル
システムは、上記請求項1に記載の構成において、スト
レージタンクの開口内縁はテーパ壁面とされ、開口を閉
じている状態で栓は該テーパ壁面に線接触しているもの
である。上記構成においては、栓を上げて開口を開けた
状態ではストレージタンク内に処理液の溜まり空間がな
くなり、処理液の流出時の抵抗が少なく、ノズルの内外
で圧力差が生じにくく、バブルが発生しない。
【0006】また、請求項3の発明の処理液供給ノズル
システムは、上記請求項1又は請求項2に記載の構成に
おいて、ストレージタンクの周囲に温度調整用の液体を
循環させるジャケットを一体的に設けたものである。上
記構成においては、ストレージタンク内の処理液の温度
調整を確実に行うことができる。
【0007】また、請求項4の発明の処理液供給ノズル
システムは、上記請求項1乃至請求項3のいずれかに記
載の構成において、開口及び栓の表面と、処理液が貯留
されるストレージタンク内の壁面とに撥水性コーティン
グを施したものである。上記構成においては、ノズルか
ら処理液を吐出した後、開口及び栓の表面、ストレージ
タンク内の壁面に処理液の残液が付着することがないの
で、タンク内に貯留された全ての量の処理液を吐出する
ことができる。これにより、確実に定量の吐出を行うこ
とができ、ノズル内部に残った処理液を吸い取るための
真空等を用いた機構が不要となる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面を参照して説明する。図1は現像液を吐出す
るノズルシステムを搭載した現像処理装置の要部断面図
である。現像処理装置1の外筐を構成するハウジング2
の内部にドレンカップ3が配置され、その内方にワーク
であるウェハ5(直径約300mm)を真空吸引により
保持するスピンドルチャック4が設けられている。この
スピンドルチャック4は、ドレンカップ3の中央下方か
ら上方に伸びて回転駆動されると共に昇降移動されるチ
ャックホルダ41に固定されている。また、スピンドル
チャック4の下側には上方からのエア流を整流する整流
板31,32、及びウェハ5の裏面を洗浄するための洗
浄ノズル33が設けられている。ドレンカップ3と同軸
でその内周側に回転することなく昇降のみ可能な液飛散
防止のためのスプラッシュガード6が配置されている。
スピンドルチャック4(又はウェハ5)の直上方に近接
して、現像液を貯留すると共に現像液をウェハ5上に吐
出するノズル76を有したストレージタンク7が配置さ
れる。このストレージタンク7は、上方側部から水平方
向に伸びるアーム8に開閉用エアシリンダ9と共に取り
付けられている。スプラッシュガード6及びアーム8
は、それぞれ昇降用シリンダ61,81によって昇降移
動される。
【0009】図2はストレージタンク7部分の外観図、
図3(a)(b)(c)は同部分の平面図、側断面図及
び底面図である。ストレージタンク7は、撥水性の良い
樹脂、例えば、PFA(テトラフロロエチレン−パーフ
ロロアルキルビニルエーテル共重合体)からなり、その
上面にタンク蓋71が取り付けられ、現像液が貯留され
る現像液室72と、その周囲に温度調整用の恒温水を循
環させる温調ジャケット73とが一体的に設けられてい
る。また、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と、この開口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7
5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の内縁との間隙を通ってウェハ5上に自然落下によ
り吐出させる。また、現像液室72の内壁面と、開口7
4及び栓75の表面には撥水性コーティングが施され、
現像液が付着しないように構成されている。これによ
り、現像液を定量吐出することができ、しかも、現像液
室72の内壁面、開口74及び栓75の表面に付着した
残液を吸い取るための機構が不要である。
【0010】ストレージタンク7のタンク蓋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
71b、真空脱気システムを接続するための接続口71
c、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。真空脱気システムは現像液中の窒素ガスのバブ
ルを脱気するためのものである。また、タンク蓋71に
は、温度調整用の恒温水をジャケット73に送り込むた
めの恒温水入口73a及び恒温水出口73bが設けられ
ている。
【0011】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内へのエア流入を阻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。
【0012】上記のように構成された現像処理装置1の
動作を以下説明する。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が駆動されて上方の待機位
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を供給し貯留させ
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、スト
レージタンク7を待機位置に戻し、不図示のノズルから
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。現像処理終了後、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。
【0013】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ができないからである。
【0014】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)現像液を一
定の温度にして現像むらをなくす。いま、ウェハ全体に
現像液を盛るために、現像液が70ml必要とされ、そ
れが吐出量の70%と想定すると、1秒間に100ml
(6L/min)の吐出能力が必要となる。吐出実験
(揚程1m)によって加圧による吐出では、チューブ1
本では最低内径8mm、圧力0.8Kg/cm2 が必要
である。この状態で吐出を止めたとき、ウォーターハン
マー現象によって現像液が垂れ落ちる(ボタ落ち発
生)。
【0015】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)毎回一定量吐出することかできる。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(エネル
ギーを一度ノズル下面で受けて吐出する構造と吐出口径
が比較的大きい)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の形状は全て角を落
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のシス
テム構成上、圧力差が生じ難いので、バブル及びマイク
ロバブルは発生しない。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。仮に、タンク内部にバブル及びマイクロバブルが
発生しても、現像液充填後に、接続口71cに接続され
た真空脱気システムを作動させて減圧脱気することによ
り、バブル及びマイクロバブルはなくなる。 (5)ストレージタンク7の周りを温調ジャケット73
で囲い、温調ジャケット73中に恒温水を循環させるこ
とで、簡単に現像液を一定の温度にでき、安定した現像
が得られる。また、ストレージタンク7に最も近接した
位置で温調できるので好適であり、現像液等とのシール
も行い易い。 (6)現像液室72の内壁面と、開口74及び栓75の
表面に撥水性コーティングを施し、現像液が付着しない
ように構成したので、現像液を吐出した後に、現像液が
現像液室72の内壁面や、開口74及び栓75の表面に
付着することがない。これにより、現像室72の内壁面
に残液が付着しないので、現像室72内に貯留した現像
液を全て吐出でき、正確に定量吐出を行うことができ
る。また、ノズル72内部に残った現像液を吸い取るた
めの機構、例えば、真空等により吸い取る機構が不要と
なる。
【0016】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71
a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内の圧力は
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。
【0017】ストレージタンク7の内部におけるタンク
内液量管理のシーケンスについて説明する。仮に、タン
ク内に50ccの現像液を貯留させるとすると、まず、
タンク内の液量を検出するために液面センサ(不図示)
を50ccの位置に固定する。次に、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。そして、液面センサにより現像液が50c
c溜まったことが検出されると、現像処理装置に設けら
れている制御部の制御プログラムによって、現像液が5
0cc溜まる時間が計測される。ここで、この計測され
た時間から現像液の流量を求めて制御プログラムにフィ
ードバックし、これに基づいて液出し用バルブの開閉を
制御する。この制御により、毎回一定量(50cc)を
吐出することができる。また、パソコン等の外部入力装
置を本現像処理装置に接続し、吐出させたい現像液の量
を入力するようにすれば、上記制御プログラムによって
所望の液量が吐出されるように制御することができる。
【0018】このように、ノズル76の上部に現像液を
一次溜める機能を持つことで、短時間に毎回一定量、温
調し、ダメージを軽減して吐出することができ、高品位
な現像処理が行えるようになる。現像液室72の内壁面
と、開口74及び栓75の表面には、撥水性コーティン
グが施されているので、ノズル76内部に残った現像液
を吸い取る必要はない。なお、現像液のストレージタン
ク7内への送給は、現像液への異物混入を防ぎ、また、
金属イオンが流出しないようにするため、また、ある程
度の流量を確保するために、通常のポンプやベローズポ
ンプは使用に適しておらず、窒素ガス等を用いた圧送を
行う方式が好適である。
【0019】図4は他の実施形態による現像用ノズルを
有したストレージタンクの断面図である。本例におい
て、上述と同等の部材には同符号を付しており、ストレ
ージタンク7内の栓75が球体状に形成され、現像液室
72の内壁面は曲面とされ、この曲面に栓75は線接触
している。このような構成とすることで、栓75による
開口74の開口度をより一層緻密にコントロールでき、
適正な現像液の流出速度制御を容易に行うことができ
る。なお、10sは現像液室72に臨ませたタンク内液
量管理センサである。
【0020】なお、本発明は上記実施形態の構成に限ら
れず種々の変形が可能である。例えば、上記では、半導
体ウェハの現像処理に適用されるノズルシステムについ
て説明したが、液晶ガラス基板等での現像液の吐出、露
光用のマスク作成時の現像液の吐出、さらには、レジス
ト液やエッチング液の吐出等にも同様に適用が可能であ
る。また、本発明に係るノズルシステムは、リンス液吐
出用のノズルにも適用可能である。リンス液吐出用ノズ
ルに、現像処理用ノズルと同等の構成を採用することに
よって、現像液を吐出するのに必要な時間と同等の時間
でもってリンス液を吐出することができる。これによ
り、ウェハ5の中心と外周とでタイムラグを少なくして
リンス液の液盛りをすることができ、より高品位な処理
が可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明の処理液供
給ノズルシステムによれば、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滴下させるので、液量の管理が容易
であると共に、比較的大きい吐出口径を確保して、瞬時
に比較的多量の処理液を吐出することができる。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、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。
【0022】また、請求項2の発明の処理液供給ノズル
システムによれば、栓を開けた状態ではストレージタン
ク内に処理液の溜まり空間がなくなり、残液を吸い取る
機構等が不要となり、しかも、処理液の流出時の抵抗が
少なくなるので、バブルが発生し難い。また、処理液を
ワークに対して円周上に均一に広げることができ、高品
位な処理が可能となる。
【0023】また、請求項3の発明の処理液供給ノズル
システムによれば、ストレージタンクと一体のジャケッ
トを用いてタンクに近接した位置で処理液の温度調整が
可能であり、確実な温度調整が行える。
【0024】また、請求項4の発明の処理液供給ノズル
システムによれば、ノズルから処理液を吐出した後に、
開口及び栓の表面、ストレージタンク内の壁面に処理液
が付着することがないので、残液が次回吐出時の処理液
に混じって現像プロセスに悪影響を及ぼすということが
ない。そのため、従来必要であったノズル内部に残った
処理液を吸い取るための真空等を用いた機構が不要とな
る。また、ストレージタンク内に貯留しておいた処理液
を全て吐出してしまうことができるので、確実に定量の
吐出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるノズルシステムを搭
載した現像処理装置の要部断面図である。
【図2】同ノズルシステムを含むストレージタンク部分
の外観図である。
【図3】(a)(b)(c)はストレージタンク部分の
平面図、側断面図及び底面図である。
【図4】他の実施形態によるストレージタンク部分の側
断面図である。
【符号の説明】
1 現像処理装置 5 ウェハ(ワーク) 7 ストレージタンク 72 処理液室 73 温調ジャケット 74 開口 75 栓 76 ノズル
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/306 R

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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、 この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移動することによ
    り開口を開き、タンク内に貯留された処理液を栓の外周
    面と開口内縁との間隙を通ってワーク上に滴下させるも
    のであることを特徴とする処理液供給ノズルシステム。
  2. 【請求項2】 前記ストレージタンクの開口内縁はテー
    パ壁面とされ、開口を閉じている状態で栓は該テーパ壁
    面に線接触していることを特徴とする請求項1に記載の
    処理液供給ノズルシステム。
  3. 【請求項3】 前記ストレージタンクの周囲に温度調整
    用の液体を循環させるジャケットを一体的に設けたこと
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の処理液供給
    ノズルシステム。
  4. 【請求項4】 前記開口及び栓の表面と、前記処理液が
    貯留されるストレージタンク内の壁面とに撥水性コーテ
    ィングを施したことを特徴とする請求項1乃至請求項3
    のいずれかに記載の処理液供給ノズルシステム。
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