JP3970432B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理液を吐出する処理液吐出ノズルを備えた基板処理装置および基板処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板上に形成された感光性膜に現像処理を行うために現像装置が用いられる。
【0003】
例えば、回転式の現像装置は、基板を水平に保持して鉛直軸の周りで回転させる回転保持部と、基板の表面に現像液を供給する現像液吐出ノズルとを備える。現像液吐出ノズルは、水平面内で回動自在に設けられたノズルアームの先端に取り付けられており、基板の上方位置と基板外の待機位置との間を移動することができる。
【0004】
現像処理時には、現像液吐出ノズルが待機位置から基板の上方位置に移動した後、基板上のフォトレジスト等の感光性膜に現像液を供給する。供給された現像液は、基板の回転によって基板の全面に塗り広げられ、感光性膜と接触する。表面張力により基板上に現像液を保持した状態(液盛り)で一定時間基板を静止させることにより感光性膜の現像が行われる。現像液の供給が終了すると、現像液吐出ノズルはノズルアームの回動により基板の上方から外れた待機位置に移動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の回転式の現像装置では、回転する基板に吐出開始時の現像液が当たることにより基板上の感光性膜が大きな衝撃を受ける。その衝撃で現像液中に気泡が生じ、感光性膜の表面に残留する微小な気泡が現像欠陥となる場合がある。また、吐出開始時の現像液による衝撃で感光性膜が損傷するおそれもある。
【0006】
そこで、本発明者は、スリット状吐出口を有する現像液吐出ノズルから現像液を吐出しながら基板上の一端から他端へ現像液吐出ノズルを直線状に移動させることにより、現像液の供給の初期段階における基板上の現像液の流動を抑えつつ基板上に均一な衝撃力で現像液を供給する現像方法を提案している。
【0007】
この現像方法においては、スリット状吐出口を有する現像液吐出ノズルから現像液を吐出しながら現像液吐出ノズルを基板外の一方側の位置から基板上を通過して基板外の他方側の位置まで移動させることにより基板上に現像液を供給し、基板上に現像液を液盛りする。その後、現像液吐出ノズルは、基板外の他方側の位置から現像液が液盛りされた基板の上方を通って上記と逆方向に移動し、基板外の一方側の位置に戻る。この動作を繰り返すことにより、順次搬入される基板に対して現像処理を順次行うことができる。
【0008】
しかしながら、基板上への現像液の供給後に現像液吐出ノズルを基板外の他方側の位置から基板外の一方側の位置に戻す際に、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口に残存した現像液が液盛り中の基板上に落下し、現像均一性が損なわれたり、現像不良が発生することがある。これを防止するためには、基板上に液盛りされた現像液による現像処理が終了した後に、現像液吐出ノズルを基板外の他方側の位置から基板外の一方側の位置に戻すことが考えられる。しかしながら、その場合、1枚の基板の現像工程に要する時間が長くなり、スループットが低下する。
【0009】
本発明の目的は、スループットを低下させることなく、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口からの現像液の落下による処理の不均一および処理不良の発生を防止することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第1の発明に係る基板処理装置は、基板を保持する基板保持手段と、現像液を吐出するスリット状吐出口を有する現像液吐出ノズルと、基板保持手段に静止状態で保持された基板外の一方側の位置から基板上を通過して基板外の他方側の位置まで、スリット状吐出口から現像液を吐出している現像液吐出ノズルを移動させる移動手段と、基板保持手段に保持された基板外の他方側の位置に配設され、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液を除去する除去手段とを備え、移動手段は、除去手段によりスリット状吐出口の現像液が除去された後、基板に現像液が保持された状態で、現像液吐出ノズルを基板外の他方側の位置から基板上を通過して基板外の一方側の位置まで移動させるものである。
【0011】
本発明に係る基板処理装置においては、基板保持手段に静止状態で保持された基板外の一方側の位置から基板上を通過して基板外の他方側の位置まで現像液吐出ノズルを移動させつつ現像液吐出ノズルから現像液を吐出することにより、静止した基板上に現像液が供給される。その後、基板外の他方側の位置に配設された除去手段により現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液が除去される。さらに、スリット状吐出口の現像液が除去された後、現像液吐出ノズルが、移動手段により現像液を保持する基板上を基板外の他方側の位置から基板外の一方側の位置に移動される。
【0012】
それにより、現像液吐出ノズルが基板外の他方側の位置から基板外の一方側の位置へ戻る際に現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液が基板上に落下することが防止される。したがって、基板上に現像液が供給された状態で、現像液吐出ノズルを基板外の他方側の位置から基板の上方を経由して基板外の一方側の位置に戻すことができる。その結果、スループットを低下させることなく、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口からの現像液の落下による処理の不均一および処理不良の発生を防止することができる。
【0013】
第2の発明に係る基板処理装置は、第1の発明に係る基板処理装置の構成において、除去手段は、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液を吸引する吸引部を備えたものである。
【0014】
この場合、基板外の他方側の位置で現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液が吸引部により吸引される。それにより、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液が除去される。
【0015】
第3の発明に係る基板処理装置は、第1または第2の発明に係る基板処理装置の構成において、基板保持手段に保持された基板外の一方側の位置に配設され、現像液吐出ノズルに洗浄液を吐出するとともに現像液吐出ノズルに吐出された洗浄液を吸引する洗浄手段をさらに備えたものである。
【0016】
この場合、基板外の一方側の位置で洗浄手段により現像液吐出ノズルに洗浄液が吐出されることにより現像液吐出ノズルが洗浄されるとともに、現像液吐出ノズルに吐出された洗浄液が吸引される。それにより、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口およびその周辺に付着した現像液を除去することができる。したがって、基板保持手段により静止状態で保持された基板上に現像液吐出ノズルのスリット状吐出口から新鮮な現像液を均一に供給することができる。
【0017】
第4の発明に係る基板処理方法は、基板保持手段に静止状態で保持された基板外の一方側の位置から基板上を通過して基板外の他方側の位置まで、スリット状吐出口から現像液を吐出している現像液吐出ノズルを移動させつつ基板上に現像液を供給する工程と、基板保持手段に保持された基板外の他方側の位置で現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液を除去する工程と、除去手段によりスリット状吐出口の現像液が除去された後、基板に現像液が保持された状態で、現像液吐出ノズルを基板外の他方側の位置から基板上を通過して基板外の一方側の位置まで移動させる工程とを備えたものである。
【0018】
本発明に係る基板処理方法においては、基板保持手段に静止状態で保持された基板外の一方側の位置から基板上を通過して基板外の他方側の位置まで現像液吐出ノズルを移動させつつ現像液吐出ノズルから現像液を吐出することにより、静止した基板上に現像液が供給される。その後、基板外の他方側の位置で現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液が除去される。さらに、スリット状吐出口の現像液が除去された後、現像液吐出ノズルが、現像液を保持する基板上を基板外の他方側の位置から基板外の一方側の位置に移動される。
【0019】
それにより、現像液吐出ノズルが基板外の他方側の位置から基板外の一方側の位置へ戻る際に現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液が基板上に落下することが防止される。したがって、基板上に現像液が供給された状態で、現像液吐出ノズルを基板外の他方側の位置から基板の上方を経由して基板外の一方側の位置に戻すことができる。その結果、スループットを低下させることなく、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口からの現像液の落下による処理の不均一および処理不良の発生を防止することができる。
【0020】
第5の発明に係る基板処理方法は、第4の発明に係る基板処理方法において、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液を除去する工程は、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液を吸引する工程を含むものである。
【0021】
この場合、基板外の他方側の位置で現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液が吸引される。それにより、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口の現像液が除去される。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板処理装置および基板処理方法の一例として現像装置および現像方法について説明する。
【0023】
図1は本発明の一実施例における現像装置の平面図、図2は図1の現像装置の主要部のX−X線断面図、図3は図1の現像装置の主要部のY−Y線断面図である。
【0024】
図2および図3に示すように、現像装置は、基板100を水平姿勢で吸引保持する基板保持部1を備える。基板保持部1は、モータ2の回転軸3の先端部に固定され、鉛直方向の軸の周りで回転可能に構成されている。基板保持部1の周囲には、基板100を取り囲むように円形の内側カップ4が上下動自在に設けられている。また、内側カップ4の周囲には、正方形の外側カップ5が設けられている。
【0025】
図1に示すように、外側カップ5の両側にはそれぞれ待機ポット6,7が配置され、外側カップ5の一方の側部側にはガイドレール8が配設されている。また、ノズルアーム9がアーム駆動部10によりガイドレール8に沿って走査方向Aおよびその逆方向に移動可能に設けられている。外側カップ5の他方の側部側には、純水を吐出する純水吐出ノズル12が矢印Rの方向に回動可能に設けられている。
【0026】
ノズルアーム9には、下端部にスリット状吐出口15を有する現像液吐出ノズル11がガイドレール8と垂直に取り付けられている。これにより、現像液吐出ノズル11は、待機ポット6の位置から基板100上を通過して待機ポット7の位置まで走査方向Aに沿って直線状に平行移動可能となっている。
【0027】
待機ポット6内には洗浄吸引ユニット16が設けられ、待機ポット7内には吸引ユニット17が設けられている。図3に示すように、洗浄吸引ユニット16は、アスピレータ等の吸引源20および洗浄液として純水を供給する純水供給源21に接続されている、また、吸引ユニット17は、アスピレータ等の吸引源22に接続されている。
【0028】
図2に示すように、現像液吐出ノズル11には、現像液供給系14により現像液が供給される。制御部13は、モータ2の回転動作、アーム駆動部10による現像液吐出ノズル11の走査、現像液吐出ノズル11からの現像液の吐出、および洗浄吸引ユニット16および吸引ユニット17の動作を制御する。
【0029】
本実施例では、基板保持部1が基板保持手段に相当し、アーム駆動部10が移動手段に相当し、モータ2が駆動手段に相当し、制御部13が制御手段に相当する。また、洗浄吸引ユニット16が洗浄手段に相当し、吸引ユニット17が吸引手段に相当する。
【0030】
図4に示すように、スリット状吐出口15は現像液吐出ノズル11の走査方向Aと垂直に配置される。スリット状吐出口15のスリット幅tは0.05〜1.0mmであり、本実施例では0.2mmである。また、スリット状吐出口15の吐出幅Lは、処理対象となる基板100の直径と同じかまたはそれよりも大きく設定され、直径8インチの基板100を処理する場合には、本実施例では210mmに設定される。
【0031】
現像液吐出ノズル11は、底面が基板100の表面に対して平行な状態を保つように走査方向Aに走査される。スリット状吐出口15と基板100の表面との間隔は、0.2〜5mm、より好ましくは0.5〜2mmであり、本実施例では1.5mmである。
【0032】
図5は洗浄吸引ユニット16の一部の斜視図である。
図5に示すように、洗浄吸引ユニット16は、断面ほぼV字形のノズル収納部16aを有し、ノズル収納部16aの底面に複数の吸引口18および複数の純水吐出口19が設けられている。複数の吸引口18は図3の吸引源20に接続され、複数の純水吐出口19は図3の純水供給源21に接続されている。
【0033】
現像液吐出ノズル11の先端部が洗浄吸引ユニット16のノズル収納部16a内に位置すると、図3の純水供給源21から供給される純水が純水吐出口19から吐出されるとともに、図3の吸引源20により吸引口18を通して現像液吐出ノズル11に吐出された純水が吸引される。それにより、現像液吐出ノズル11のスリット状吐出口15およびその周囲に付着した現像液が除去される。
【0034】
図6は吸引ユニット17の一部の斜視図、図7は現像液吐出ノズル11および吸引ユニット17の断面図である。
【0035】
図6に示すように、吸引ユニット17は、断面ほぼV字形のノズル収納部17aを有し、ノズル収納部17aの底面に複数の吸引口23が設けられている。複数の吸引口23は、図3の吸引源22に接続されている。
【0036】
図7に示すように、現像液吐出ノズル11の先端部が吸引ユニット17のノズル収納部17a内に位置すると、図3の吸引源22により吸引口23を通して現像液吐出ノズル11のスリット状吐出口15の現像液が吸引される。それにより、現像液吐出ノズル11のスリット状吐出口15の現像液が除去される。
【0037】
次に、図8および図9を参照しながら図1の現像装置の動作を説明する。
図8(a)に示すように、基板100は基板保持部1により静止状態で保持されている。待機時には、現像液吐出ノズル11は、待機ポット6内の位置P0に待機している。このとき、現像液吐出ノズル11の先端部は洗浄吸引ユニット16のノズル収納部16a内に位置している。それにより、洗浄吸引ユニット16により現像液吐出ノズル11の先端部が純水により洗浄される。
【0038】
現像処理時には、現像液吐出ノズル11が上昇した後、走査方向Aに移動し、外側カップ5内の走査開始位置P1で下降する。
【0039】
その後、現像液吐出ノズル11は、走査開始位置P1から所定の走査速度で走査を開始する。この時点では、現像液吐出ノズル11からまだ現像液の吐出は行わない。本実施例では、走査速度は10〜500mm/秒とする。
【0040】
現像液吐出ノズル11の走査開始後、現像液吐出ノズル11のスリット状吐出口15が基板100上に到達する前に、吐出開始位置P2にて所定の流量で現像液吐出ノズル11による現像液の吐出を開始する。本実施例では、現像液の流量は1.2L/分とする。
【0041】
現像液吐出ノズル11は、現像液を吐出しながら吐出開始位置P2から基板100上を走査方向Aに直線状に移動する(図9参照)。これにより、基板100の全面に現像液が連続的に供給される。供給された現像液は、表面張力により基板100上に保持(液盛り)される。
【0042】
現像液吐出ノズル11が基板100上を通過した後、基板100上から外れた吐出停止位置P3で現像液吐出ノズル11による現像液の吐出を停止させる。そして、現像液吐出ノズル11が外側カップ5内の走査停止位置P4に到達した時点で現像液吐出ノズル11の走査を停止させる。
【0043】
その後、現像液吐出ノズル11は、走査停止位置P4で上昇した後、他方の待機ポット7の位置P5まで移動し、待機ポット7内に下降する。このとき、現像液吐出ノズル11の先端部は吸引ユニット17のノズル収納部17a内に位置する。それにより、吸引ユニット17により現像液吐出ノズル11のスリット状吐出口15の現像液が吸引により除去される。
【0044】
図8(b)に示すように、液盛り終了後、静止状態の基板100上に現像液が供給された状態を所定時間維持する。それにより、基板100上の感光性膜の現像が進行する。この間に、現像液吐出ノズル11は、待機ポット7から基板100の上方を通過して待機ポット6に戻る。
【0045】
その後、例えば回転数1000rpm程度で基板100を回転させ、洗浄用の純水吐出ノズル12から純水を基板100に供給し、現像の進行を停止させるとともに純水でリンス処理を行う。
【0046】
最後に、純水吐出ノズル12による純水の供給を停止し、基板100を例えば4000rpmで回転させ、基板100から純水を振り切り、基板100を乾燥させる。その後、基板100の回転を停止し、現像処理を終了する。
【0047】
本実施例の現像装置では、基板100上に現像液が供給された後、待機ポット7内の吸引ユニット17により現像液吐出ノズル11のスリット状吐出口15の現像液が吸引により除去される。そのため、基板100上への現像液の液盛り中に現像液吐出ノズル11を待機ポット7から基板100の上方を経由して待機ポット6に戻しても、現像液吐出ノズル11のスリット状吐出口15から現像液が基板100上に落下することがない。したがって、基板100への現像液の液盛り中に現像液吐出ノズル11を待機ポット7から基板100の上方を経由して待機ポット6に戻すことができる。その結果、スループットを低下させることなく、現像液の落下による現像不均一および現像不良の発生を防止することができる。
【0048】
また、現像液吐出ノズル11による現像液の供給前に待機ポット6内の洗浄吸引ユニット16により現像液吐出ノズル11の先端部が洗浄されるので、静止状態の基板100上に新鮮な現像液を均一に供給することができる。
【0049】
さらに、本実施例の現像装置では、現像液吐出ノズル11が静止した基板100上に到達する前に現像液の吐出が開始されるので、吐出開始時の現像液が基板100に衝撃を与えることが回避される。それにより、現像液中の気泡の発生が抑制され、現像欠陥の発生が防止される。
【0050】
また、現像液吐出ノズル11の移動中に空気に接触するスリット状吐出口15付近の現像液が基板100外に廃棄され、現像液吐出ノズル11が基板100上に到達した時点で現像液吐出ノズル11から新しい現像液が静止した基板100上に供給される。それにより、変質した現像液により現像欠陥が発生することが防止されるとともに、現像液が乾燥することで発生するパーティクルが基板100上の感光性膜の表面に付着することが防止される。
【0051】
さらに、現像液吐出ノズル11が静止した基板100上をスリット状吐出口15と基板100の上面とが近接した状態で水平方向に直線状に平行移動し、スリット状吐出口15に形成された帯状の現像液が基板100の表面に連続的に接触するので、基板100の表面に衝撃が加わることなく基板100の全面に現像液が均一に供給される。
【0052】
また、現像液吐出ノズル11が基板100上を通過するまで現像液の供給が続けられるので、吐出停止時の衝撃による液盛り中の現像液への悪影響が防止される。その結果、現像欠陥の発生が抑制されるとともに、現像後の感光性膜パターンの線幅均一性が向上する。
【0053】
また、現像液吐出ノズル11が基板100上を通り過ぎた後に現像液の吐出が停止されるので、吐出停止時の現像液の液だれにより基板100上の感光性膜に衝撃が加わることが防止される。したがって、現像欠陥の発生や感光性膜パターンの線幅均一性の劣化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における現像装置の平面図である。
【図2】図1の現像装置の主要部のX−X線断面図である。
【図3】図1の現像装置の主要部のY−Y線断面図である。
【図4】現像液吐出ノズルのスリット状吐出口を示す図である。
【図5】洗浄吸引ユニットの一部の斜視図である。
【図6】吸引ユニットの一部の斜視図である。
【図7】現像液吐出ノズルおよび吸引ユニットの断面図である。
【図8】図1の現像装置の動作を説明するための図である。
【図9】基板上での現像液吐出ノズルの走査を示す平面図である。
【符号の説明】
1 基板保持部
8 ガイドレール
9 ノズルアーム
10 ノズル駆動部
11 現像液吐出ノズル
13 制御部
14 現像液供給系
15 スリット状吐出口
16 洗浄吸引ユニット
16a,17a ノズル収納部
17 吸引ユニット
18,23 吸引口
19 純水吐出口
20,22 吸引源
21 純水供給源
Claims (5)
- 基板を保持する基板保持手段と、
現像液を吐出するスリット状吐出口を有する現像液吐出ノズルと、
前記基板保持手段に静止状態で保持された基板外の一方側の位置から基板上を通過して基板外の他方側の位置まで、前記スリット状吐出口から現像液を吐出している前記現像液吐出ノズルを移動させる移動手段と、
前記基板保持手段に保持された基板外の前記他方側の位置に配設され、前記現像液吐出ノズルの前記スリット状吐出口の現像液を除去する除去手段とを備え、
前記移動手段は、前記除去手段により前記スリット状吐出口の現像液が除去された後、基板に現像液が保持された状態で、前記現像液吐出ノズルを基板外の前記他方側の位置から前記基板上を通過して基板外の前記一方側の位置まで移動させることを特徴とする基板処理装置。 - 前記除去手段は、前記現像液吐出ノズルの前記スリット状吐出口の現像液を吸引する吸引部を備えたことを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段に保持された基板外の前記一方側の位置に配設され、前記現像液吐出ノズルに洗浄液を吐出するとともに前記現像液吐出ノズルに吐出された洗浄液を吸引する洗浄手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。
- 基板保持手段に静止状態で保持された基板外の一方側の位置から基板上を通過して基板外の他方側の位置まで、前記スリット状吐出口から現像液を吐出している現像液吐出ノズルを移動させつつ基板上に現像液を供給する工程と、
前記基板保持手段に保持された基板外の前記他方側の位置で前記現像液吐出ノズルの前記スリット状吐出口の現像液を除去する工程と、
前記除去手段により前記スリット状吐出口の現像液が除去された後、基板に現像液が保持された状態で、前記現像液吐出ノズルを基板外の前記他方側の位置から基板上を通過して基板外の前記一方側の位置まで移動させる工程とを備えたことを特徴する基板処理方法。 - 前記現像液吐出ノズルの前記スリット状吐出口の現像液を除去する工程は、前記現像液吐出ノズルの前記スリット状吐出口の現像液を吸引する工程を含むことを特徴とする請求項4記載の基板処理方法。
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