JPH0737797A

JPH0737797A - 処理装置

Info

Publication number: JPH0737797A
Application number: JP19910693A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kimura; 義雄木村
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1995-02-07
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JP2976085B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被処理体の表面に処理液を均一に供給し、被
処理体の汚染防止を図れるようにした処理装置を提供す
る。【構成】被処理体である半導体ウエハＷを水平保持す
るスピンチャック２０と、半導体ウエハＷの表面に処理
液を吐出する複数のノズル孔２２を列設する処理液供給
ノズル２１とを具備する処理装置において、半導体ウエ
ハＷと処理液供給ノズル２１とを相対的に水平移動可能
に形成する。処理液供給ノズル２１の中心部から外方に
向ってノズル孔２２のピッチを漸次狭くするか、ノズル
孔２２の口径を漸次増大させて、ノズル孔２２の面積を
漸次増大する。これにより、半導体ウエハＷの表面に処
理液を均一に供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体ウエハ
等の被処理体の表面に現像液等の処理液を供給する処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いて、被処理体である半導体ウエハの表面に処理液とし
ての現像液を塗布する場合、処理液供給ノズルから半導
体ウエハに向けて現像液を吐出させている。

【０００３】すなわち、半導体ウエハを高速回転可能な
スピンチャックにて水平保持し、このスピンチャックの
上部に、半導体ウエハと対向するように処理液供給ノズ
ルを配設し、この処理液供給ノズルに列設された多数の
ノズル孔から半導体ウエハに向けて現像液をシャワー状
に吐出させて現像液を供給し、現像液を表面張力により
半導体ウエハ上に膜状に塗布している。

【０００４】ところで、上記のように構成される処理液
供給ノズルのノズル孔からシャワー状に現像液を供給す
る構造のものにおいては、短時間で半導体ウエハ表面に
現像液を塗布するためには、現像液の供給圧を上げて現
像液の吐出流量を増加させる必要がある。そのため、現
像液が半導体ウエハの表面に衝撃を与え、半導体ウエハ
にダメージを与える虞れがあった。

【０００５】そこで、出願人は、上記処理液供給ノズル
と半導体ウエハとを相対的に水平移動させることによっ
て、処理液供給ノズルにより現像液を押し広げて半導体
ウエハ表面に現像液を塗布する処理技術を既に開発した
（特開平５−１３３２０号公報（特願平３−９０８０
号）参照）。これにより、半導体ウエハに衝撃を与えた
り、気泡を発生させることなく、迅速に所定の現像液を
ウエハに塗布することができ、また、少量の現像液で効
率良く処理を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の処理装置においては、同一の孔径のノズル孔を
等間隔で列設するため、各ノズル孔から同一量の現像液
が吐出されることになる。塗布面積は半導体ウエハの中
心部に比較して外周部の塗布面積が広くなるので、外周
部の塗布面積に合せて現像液の吐出量を多くする必要が
ある。したがって、狭い塗布面積の中心部には必要以上
に多量の現像液が供給されるため、現像液の無駄が生じ
るばかりか、中心部に供給された現像液が盛り上って処
理液供給ノズルに付着して残留し、パーティクルの発生
原因となると共に、半導体ウエハの汚染を招くという可
能性があり、改善すべき点があった。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体の表面に処理液を均一に供給し、被処理体
の汚染防止を図れるようにした処理装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の処理装置は、被処理体を保持する保持手
段と、上記被処理体の表面に処理液を吐出する複数のノ
ズル孔を列設する処理液供給ノズルとを具備し、かつ上
記保持手段と処理液供給ノズルとを相対的に移動して処
理液を上記被処理体上に供給する処理装置を前提とし、
上記処理液供給ノズルのノズル孔列の中心部から外方に
向って上記ノズル孔の面積を漸次増大することを特徴と
するものである。

【０００９】この発明において、上記処理液供給ノズル
のノズル孔は、ノズル孔列の中心部から外方に向って面
積が漸次増大するものであれば、その形態は任意でよ
く、例えば同一口径のノズル孔の配列ピッチを中心部か
ら外方に向って順次縮小させるようにしてもよく、ある
いは、同一ピッチのノズル孔の口径を漸次増大させるよ
うにしたもののいずれであってもよい。

【００１０】また、上記ノズル孔は先端側が先細り状の
テーパー面を有する凸条部に設ける方が好ましい。この
場合、凸条部の先端は平坦であっても差し支えないが、
好ましくはテーパー部の先端を円弧状に形成する方がよ
い。

【００１１】

【作用】上記のように構成されるこの発明の処理装置に
よれば、ノズル孔列の中心部から外方に向ってノズル孔
の面積を漸次増大するため、被処理体の中心部には少量
の処理液を供給でき、外周部には多量の処理液を供給す
ることができる。したがって、被処理体の中心部から外
周部に亘り均一に処理液を供給することができ、処理均
一性の向上を図ることができる。

【００１２】また、処理液供給ノズルのノズル孔を、先
端側が先細り状のテーパー状に形成された凸条部に設け
ることにより、ノズル先端部に処理液の残留を少なくす
ることができ、処理液の付着によるパーティクルの発生
を抑制し、被処理体の汚染防止を図ることができる。こ
の場合、凸条部の先端を円弧状に形成することにより、
ノズル先端への処理液の残留の付着を更に抑制すること
ができる。

【００１３】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基いて詳
細に説明する。この実施例はレジスト塗布現像装置に適
用したものである。

【００１４】図１に示すように、このレジスト塗布現像
装置は、被処理体例えば半導体ウエハＷ（以下、単にウ
エハという）に種々の処理を施す処理機構が配設された
処理機構ユニット１０と、処理機構ユニット１０にウエ
ハＷを自動的に搬入・搬出するための搬入・搬出機構１
とで主要部が構成されている。

【００１５】搬入・搬出機構１は、処理前のウエハＷを
収納するウエハキャリア２と、処理後のウエハＷを収納
するウエハキャリア３と、ウエハＷを吸着保持するアー
ム４と、このアーム４をＸ，Ｙ，Ｚ（垂直）及びθ（回
転）方向に移動させる移動機構５と、ウエハＷがアライ
メントされかつ処理機構ユニット１０との間でウエハＷ
の受け渡しがなされるアライメントステージ６とを備え
ている。

【００１６】処理機構ユニット１０には、アライメント
ステージ６よりＸ方向に形成された搬送路１１に沿って
移動自在に搬送機構１２が設けられている。搬送機構１
２にはＹ，Ｚ及びθ方向に移動自在にメインアーム１３
が設けられている。搬送路１１の一方の側には、ウエハ
Ｗとレジスト膜との密着性を向上させるためのアドヒー
ジョン処理を行うアドヒージョン処理機構１４と、ウエ
ハＷに塗布されたレジスト中に残存する溶剤を加熱蒸発
させるためのプリベーク機構１５と、加熱処理されたウ
エハＷを冷却する冷却機構１６とが配設されている。ま
た、搬送路１１の他方の側には、ウエハＷの表面に処理
液例えば現像液を塗布するこの発明の処理装置である現
像機構１７と、ウエハＷの上にレジスト膜を塗布形成す
る塗布機構１８とが配設されている。

【００１７】上記のように構成されるレジスト塗布現像
装置において、まず、処理前のウエハＷは、搬入・搬出
機構１のアーム４によってウエハキャリア２から搬出さ
れてアライメントステージ６上に載置位置決めされる。
次いで、アライメントステージ６上のウエハＷは、搬送
機構１２のメインアーム１３に保持されて、各処理機構
１４〜１８へと搬送され、レジスト塗布あるいは現像処
理される。そして、処理後のウエハＷはメインアーム１
３によってアライメントステージ６に戻され、更にアー
ム４により搬送されてウエハキャリア３に収納されるこ
とになる。

【００１８】次に、この発明の処理装置１７について説
明する。この発明の処理装置は、図１に示すように、ウ
エハＷを吸着保持すると共に垂直移動及び水平回転可能
に保持するスピンチャック２０と、このスピンチャック
２０の上方に移動されてウエハＷの表面に処理液である
現像液を供給する処理液供給ノズル２１と、スピンチャ
ック２０の一方側に配置されて不使用時の処理液供給ノ
ズル２１を保持する待機手段２３と、スピンチャック２
０の他方側に配置されて現像処理後、ウエハＷをリンス
するためのリンス液供給ノズル２４と、処理液供給ノズ
ル２１をスピンチャック２０上及び待機手段２３上に選
択移動するノズル移動機構２５とで主要部が構成されて
いる。

【００１９】上記処理液供給ノズル２１は、図２及び図
３に示すように、ウエハＷの直径とほぼ同じ長さに形成
された矩形容器２６と、この矩形容器２６の底部から下
方に向って突出される凸条部２７に適宜間隔をおいて直
線状に列設される多数の細孔からなるノズル孔２２と、
Ｏリング２８を介して矩形容器２６を気密に閉塞する開
閉可能な蓋体２９とで構成されている。なお、蓋体２９
には処理液供給管３０が接続されており、図示しない処
理液供給源から不活性ガス（例えば窒素（Ｎ2））の気
体等によって所定圧で矩形容器２６内に所定の現像液Ｌ
が圧送により供給可能となっている。

【００２０】上記各ノズル孔２２の配列ピッチは、図５
に示すように、処理液供給ノズル２１のノズル孔２２の
列の中心部から外方に向ってそのピッチが、ｐ1 ＞ｐ2 ＞ｐ3 ＞…ｐn-1 ＞ｐn の関係に形成されて、中心部から外方に向ってピッチが
より密となり、単位面積当りのノズル孔２２の面積すな
わちノズル孔２２の断面積の合計面積が漸次増大される
ように形成されている。具体的には、ノズル口径が０．
１〜１．０mm程度，例えば０．５mm、ノズル孔２２の数
が数百個，例えば１５０個、ピッチが０．８〜２．０mm
程度，例えば中心側２．０mm，中間１．５mm，外方側
１．０mmである。

【００２１】したがって、処理液供給ノズル２１の中心
から外方に向ってノズル孔２２からの現像液Ｌの吐出孔
の総面積換言すれば現像液Ｌの吐出量を漸次増大させる
ことができるので、現像液Ｌをウエハ表面上に均等に供
給することができる。

【００２２】なお、上記実施例ではノズル孔２２の口径
を同一にして配列ピッチを変えてノズル孔２２の実質的
な面積を中心部から外方に向って漸次増大させる場合に
ついて説明したが、必ずしもこのような構造とする必要
はなく、例えば図６に示すように、ノズル孔２２のピッ
チを同一（ｐ）にし、ノズル孔２２の口径を外方に行く
に従って漸次増大させることによってノズル孔２２の面
積を処理液供給ノズル２１の中心部から外方に向って漸
次増大させることもできる。

【００２３】また、上記処理液供給ノズル２１に設けら
れた凸条部２７は、図２及び図３に示すように、先端に
向って先細り状のテーパー面２７ａが形成されており、
かつ凸条部２７の先端には円弧状部２７ｂが形成されて
いる。このように凸条部２７に先細り状のテーパー面２
７ａを形成することにより、ノズル孔２２からウエハＷ
表面に現像液Ｌを塗布する際の現像液Ｌの跳ね上がり
（盛上り）高さＨを、テーパー面を設けない場合に比べ
て少なくすることができ、現像液Ｌの凸条部２７への付
着を少なくすることができる（図３参照）。また、凸条
部２７の先端に例えば直径Ｒ＝１mm程度の円弧状部２７
ｂを形成することにより、処理液供給後に、処理液供給
ノズル２１をウエハＷから持上げる際の液切れを良好に
することができ、凸条部２７への現像液Ｌの付着を少な
くすることができる。

【００２４】一方、上記処理液供給ノズル２１は、図７
に示すように、ノズル移動機構２５によって左右に水平
移動可能に形成されており、現像液Ｌを吐出する際にス
ピンチャック２０の水平回転と処理液供給ノズル２１の
水平移動とが相俟ってウエハＷの表面に均等に現像液Ｌ
が供給されるようになっている。具体的には、水平移動
速度が５〜２０mm／sec 、移動距離がウエハ中心から±
３〜±５mm、スピンチャックの回転数が２０〜５０ｒｐ
ｍ，例えば３０ｒｐｍである。

【００２５】この場合、処理液供給ノズル２１を水平方
向に平行移動させて現像液ＬをウエハＷ表面に供給して
いるが、必ずしも処理液供給ノズル２１を左右に平行に
水平移動させる必要はなく、例えば図８に示すように、
処理液供給ノズル２１の一端を揺動アーム３１にて支持
し、揺動アーム３１を回転機構３２によって左右に揺動
させるようにしてもよい。更には、処理液供給ノズル２
１の水平移動や揺動にかえてスピンチャック２０及びウ
エハＷを左右に移動させるようにしてもよい。

【００２６】次に、この発明の処理装置の動作について
説明する。まず、予め矩形容器２６内に現像液Ｌを供給
し、矩形容器２６内に現像液Ｌを満たした状態としてお
き、処理液供給ノズル２１を待機手段２３に待機させて
おく。そして、搬送機構１２のメインアーム１３によっ
て搬送されるウエハＷをスピンチャック２０上に載置
し、図示しない真空手段によってウエハＷをスピンチャ
ック２０上に吸着保持する。

【００２７】次に、ノズル移動機構２５の駆動により、
処理液供給ノズル２１がウエハＷの中心位置付近まで水
平移動された後、スピンチャック２０と処理液供給ノズ
ル２１とを相対的に上下動させ、処理液供給ノズル２１
底面の凸条部２７の先端とウエハＷ表面との間が微小間
隔，例えば０．５〜２．０mmの範囲となるように設定す
る。

【００２８】そして、処理液供給管３０から所定圧力，
例えば０．５〜１．０Kg／cm2 で矩形容器２６内に所定
の現像液Ｌを供給することにより、各ノズル孔２２から
滲み出させるようにして現像液Ｌは、処理液供給ノズル
２１の中心部すなわちウエハＷの中心部には少なく、外
周部は多く供給される。この際、スピンチャック２０に
よりウエハＷを低速例えば３０ｒｐｍで約１／２回転さ
せると共に、処理液供給ノズル２１とウエハＷとを相対
的に水平方向に移動させることにより、ウエハＷ上に帯
状に供給された現像液Ｌは、処理液供給ノズル２１の凸
条部２７によって押し広げられてウエハＷ表面全体に均
等に塗布される。このように、ウエハＷ表面に現像液Ｌ
を供給して塗布した後、処理液供給ノズル２１は上昇
し、待機手段２３に退避されて処理作業は終了する。

【００２９】なお、上記実施例では、この発明の処理装
置を半導体ウエハのレジスト塗布現像装置に適用した場
合について説明したが、必ずしもレジスト塗布現像装置
である必要はなく、レジスト以外の処理液の供給装置に
も適用でき、また、被処理体は半導体ウエハ以外に例え
ばＬＣＤガラス基板、ＣＤ等の基板にも適用できること
は勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の処理
装置は、上記のように構成されているので、以下のよう
な効果が得られる。

【００３１】１）請求項１に記載の処理装置によれば、
処理液供給ノズルのノズル孔列の中心部から外方に向っ
てノズル孔の面積を漸次増大するので、被処理体の中心
部と外周部に均一に処理液を供給することができ、処理
均一性の向上を図ることができる。

【００３２】２）請求項２に記載の処理装置によれば、
処理液供給ノズルのノズル孔を、先端側がテーパー状の
凸条部に設けるので、ノズル先端部の処理液の残留を少
なくすることができ、処理液の付着によるパーティクル
の発生を抑制し、被処理体の汚染防止を図ることができ
る。

【００３３】３）請求項３に記載の処理装置によれば、
凸条部の先端を円弧状に形成するので、ノズル先端への
処理液の残留の付着を更に抑制することができ、被処理
体の汚染を更に確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の処理装置を適用したレジスト塗布現
像装置の概略平面図である。

【図２】この発明における被処理体と処理液供給ノズル
を示す分解斜視図である。

【図３】処理液供給ノズルの断面図である。

【図４】処理後に処理液供給ノズルを持上げた状態の要
部断面図である。

【図５】この発明における処理液供給ノズルのノズル孔
の一例を示す底面図である。

【図６】処理液供給ノズルのノズル孔の別の実施例を示
す要部底面図である。

【図７】処理液供給ノズルの処理液供給状態の一例を示
す斜視図である。

【図８】処理液供給ノズルの処理液供給状態の別の実施
例を示す斜視図である。

【符号の説明】２０スピンチャック（保持手段）２１処理液供給ノズル２２ノズル孔２７凸条部２７ａテーパー面２７ｂ円弧状部Ｌ現像液（処理液）Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｆ 7/30 ５０２ 7124−2Ｈ // Ｂ０５Ｃ 11/08 6804−4Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を保持する保持手段と、上記被
処理体の表面に処理液を吐出する複数のノズル孔を列設
する処理液供給ノズルとを具備し、かつ上記保持手段と
処理液供給ノズルとを相対的に移動して処理液を上記被
処理体上に供給する処理装置において、上記処理液供給ノズルのノズル孔列の中心部から外方に
向ってノズル孔の面積を漸次増大することを特徴とする
処理装置。
【請求項２】処理液供給ノズルのノズル孔を、先端側
がテーパー状の凸条部に設けることを特徴とする請求項
１記載の処理装置。
【請求項３】凸条部の先端を円弧状に形成することを
特徴とする請求項２の処理装置。