(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平に保持するための基板保持部と、
処理液の吐出口が長さ方向に多数配列されると共に、前記吐出口の配列領域が前記基板の有効領域の最大幅よりも短い状態と前記基板の有効領域の最大幅とほぼ同じ長さかそれよりも長い状態との間で伸縮自在な処理液の供給ノズルと、
この供給ノズルを基板と対向させながら当該供給ノズルの伸縮方向に直交する方向に移動させると共に、前記供給ノズルが前記基板の一端から他端へ向かって移動する際に、前記供給ノズルが縮んだ状態から徐々に伸びた後に再び徐々に縮むように、前記供給ノズルの両端を案内するノズル走査機構と、を備え、
前記供給ノズルを伸縮させつつ移動させながら当該供給ノズルから処理液を流出させて基板表面全体に亘って処理液を液盛りするように構成されていることを特徴とする液膜形成装置。
【請求項２】
ノズル走査機構は、供給ノズルの伸縮方向に直交する方向に当該供給ノズルを移動させるための移動機構と、前記供給ノズルの両端を案内するガイド機構と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の液膜形成装置。
【請求項３】
基板を水平に保持するための基板保持部と、
処理液の吐出口が長さ方向に多数配列され、かつ伸縮自在に構成される処理液の供給ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板の両側の周縁部に当該基板の形状に合わせて設けられ、前記供給ノズルを基板と対向させながら当該基板の一端部から他端部に向けて案内する一対のガイド機構と、
前記供給ノズルを移動させるための移動機構と、を備えることを特徴とする液膜形成装置。
【請求項４】
吐出口は、供給ノズルが伸びれば開口度が大きくなり、供給ノズルが縮まれば小さくなるものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の液膜形成装置。
【請求項５】
供給ノズルの両端の高さは、当該供給ノズルが縮んでいるときよりも伸びている状態のほうが低いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液膜形成装置。
【請求項６】
基板を水平保持する工程と、
処理液の吐出口が長さ方向に多数配列される供給ノズルを前記基板の表面と対向させて当該基板の一端から他端に向かって移動させる工程と、
供給ノズルを移動させるとき、当該供給ノズルを基板の有効領域の幅に対応して伸縮させると共に吐出口から処理液を吐出させ、基板表面全体に亘って処理液の液盛りを行う工程と、を含むことを特徴とする液膜形成方法。
【請求項７】
吐出口の開口度は、供給ノズルが伸びれば大きくなり、縮まれば小さくなることを特徴とする請求項６記載の液膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレジストが塗布され、露光処理がされた基板の表面に現像液を供給して現像処理するための液膜形成装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ（以下ウエハという）の表面に回路パターンを形成するためのマスクは、ウエハ表面にレジストを塗布した後、光、電子線あるいはイオン線などをレジスト面に照射し、現像することによって得られる。このうち現像工程は、露光工程にて光等が照射された部分あるいは照射されない部分をアルカリ水溶液等により溶解するものであり、従来は図１１及び図１２に示す液膜形成装置（現像処理装置）を用いて行われている。
【０００３】
即ち従来は、真空吸着機能を備えたスピンチャック１１の上にウエハＷを吸着保持し、ウエハＷの直径に対応する長さに亘って多数の吐出孔１２が配列された供給ノズル１３を、ウエハＷの中央部にて吐出孔１２がウエハＷ表面から例えば１ｍｍ上方になるように位置させる。そして吐出孔１２から現像液１０をウエハＷ表面の中央部に供給して図１１に示すように液盛りを行い、続いて吐出孔１２から現像液１０の供給を行いながらウエハＷを半回転（１８０度回転）させる。こうすることによってウエハＷ中央部にはじめに液盛りされた現像液１０が広げられると同時に現像液１０が新たに供給され、この結果ウエハＷ表面全体に現像液の液膜が所定の厚さで形成されることになる。なおウエハＷを半回転以上回転させない理由は、はじめに供給した古い現像液と新たな現像液とが混じり合うことを避け、混じった部分と混じらない部分との間の現像の不均一さをなくすことにある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したようにウエハＷを回転させて現像液の膜を形成すると、ウエハＷの回転により液膜に乱れが発生し、それによって現像の均一性が悪くなり、現像むらが生じる虞があるという欠点がある。これは、特にパターンの線幅が微細になってくると、現像の欠陥を引き起こす虞がある。
【０００５】
また現像液は高価であるため、できるだけ少ない量でウエハＷ表面上に現像液の膜を形成するのが望ましいが、上記装置では最低必要量の現像液で現像することができないという欠点もある。
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、できるだけ少ない液量で基板表面に均一な液膜を形成することができる液膜形成装置及びその方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の装置は、基板を水平に保持するための基板保持部と、
処理液の吐出口が長さ方向に多数配列されると共に、前記吐出口の配列領域が前記基板の有効領域の最大幅よりも短い状態と前記基板の有効領域の最大幅とほぼ同じ長さかそれよりも長い状態との間で伸縮自在な処理液の供給ノズルと、
この供給ノズルを基板と対向させながら当該供給ノズルの伸縮方向に直交する方向に移動させると共に、前記供給ノズルが前記基板の一端から他端へ向かって移動する際に、前記供給ノズルが縮んだ状態から徐々に伸びた後に再び徐々に縮むように、前記供給ノズルの両端を案内するノズル走査機構と、を備え、
前記供給ノズルを伸縮させつつ移動させながら当該供給ノズルから処理液を流出させて基板表面全体に亘って処理液を液盛りするように構成されていることを特徴とする。前記ノズル走査機構は、例えば供給ノズルの伸縮方向に直交する方向に当該供給ノズルを移動させるための移動機構と、前記供給ノズルの両端を案内するガイド機構と、を備えてなる。
また他の発明の装置は、基板を水平に保持するための基板保持部と、
処理液の吐出口が長さ方向に多数配列され、かつ伸縮自在に構成される処理液の供給ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板の両側の周縁部に当該基板の形状に合わせて設けられ、前記供給ノズルを基板と対向させながら当該基板の一端部から他端部に向けて案内する一対のガイド機構と、
前記供給ノズルを移動させるための移動機構と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
これらの発明によれば、基板を回転させずに基板に処理液の液膜を形成することができるので、液膜に乱れが発生するのを防ぐことができる。また供給ノズルは基板の有効領域の幅に応じて伸び縮みすると共に、その吐出口については、供給ノズルが伸びれば開口度が大きくなり、供給ノズルが縮めば小さくなるものとすることが好ましい。こうすることで基板の有効領域の幅に見合ってト−タルの処理液の供給量が調整され、しかも単位面積当たりの供給量が供給ノズルが伸びているときと縮んでいるときとの間で揃う。従って少ない液量で均一な液膜を形成することができ、均一な処理を行うことができる。
【０００９】
また供給ノズルの両端の高さは、当該供給ノズルが縮んでいるときよりも伸びている状態のほうが低くなるように走査機構を構成することが好ましく、このようにすれば、供給ノズルが伸びているときと縮んでいるときとの間で吐出口の高さを揃えることができる。
【００１１】
なお本発明でいう水平、直交といった用語は、それぞれほぼ水平、直交の状態を含む意味である。
また本発明に係る液膜形成方法は、基板を水平保持する工程と、
処理液の吐出口が長さ方向に多数配列される供給ノズルを前記基板の表面と対向させて当該基板の一端から他端に向かって移動させる工程と、
供給ノズルを移動させるとき、当該供給ノズルを基板の有効領域の幅に対応して伸縮させると共に吐出口から処理液を吐出させ、基板表面全体に亘って処理液の液盛りを行う工程と、を含むことを特徴とする。このような方法では、供給ノズルが伸びれば吐出口の開口度を大きくし、縮まれば小さくすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明に係る液膜形成装置を現像処理装置に適用した実施の形態の一構成例を示す図である。この現像処理装置は、モータＭ１及び昇降手段２１により回転自在かつ昇降自在に支持されてなる基板保持部であるスピンチャック２と、そのスピンチャック２に真空吸着されたウエハＷの上方に配置され得る移動自在かつ伸縮自在なノズル３と、そのノズル３を、ノズルの伸縮方向に直交またはほぼ直交する方向にほぼ水平に移動させる移動機構４と、そのノズル３の両端を案内するための相対峙するガイド機構である一対のガイドレール５と、を備えている。この例では、移動機構４及びガイドレ−ル５によりノズル走査機構が構成されている。
【００１３】
ノズル３は供給管６１、開閉弁６２、流量計６３及びフィルタ６４を介して現像液の入った現像液タンク６５に連通接続されており、現像液タンク６５に例えば窒素ガスが吹き込まれ、このガス圧により現像液がフィルタ６４、流量計６３、開閉弁６２及び供給管６１を通じてノズル３に送られ、吐出口３１から吐出される。現像液の供給、停止は開閉弁６２の開閉により行われる。
【００１４】
またこの現像処理装置には、スピンチャック２に吸着されたウエハＷの周囲を囲み、現像液を洗い流す際の受けとなるカップ７が設けられており、カップ７内の底部には排出口７１が形成されている。
【００１５】
ガイドレール５は、一方のガイドレール５と他方のガイドレール５との間がガイドレール５の両端部で狭く、かつウエハＷの周縁の一部にほぼ沿って徐々に湾曲して中央部で広くなるように、成形されている。それによってノズル３は、現像液の液盛り開始時すなわちガイドレール５の始端部に位置する時には縮んでおり、その時のノズル３の長さＬは、ウエハＷのデバイスが形成される有効領域Ａの最小幅ｄとほぼ同じかそれよりも長く、かつその有効領域Ａの最大幅Ｄよりも短い（図２参照）。そしてノズル３は、ウエハＷの有効領域の幅とほぼ同じかそれよりも長い状態を保ちながら、ウエハＷの中央部に近づくに連れて徐々に伸びていき、ウエハＷの中央部で最も伸び、そして液盛りの終点すなわちガイドレール５の終端部に向かって再び徐々に縮む。
【００１６】
またガイドレール５は、その始端部及び終端部よりも中央部の方がわずかに下がってウエハＷの表面に近づくように湾曲している（図１参照）。これは、伸縮性のノズル３が伸びると細くなり、それによってノズル３の下面に設けられた吐出口３１の位置が高くなって、ウエハＷの表面から離れてしまうので、その離れる分だけガイドレール中央部においてノズル３の位置を下げて、常に吐出口３１がウエハＷの表面から例えば１ｍｍだけ離れるように修正するためである。
【００１７】
図３は、移動機構４の一例を示す図である。この移動機構４は、例えばベルト動力機構によりノズル３を移動させるようになっており、ノズル３の両端にそれぞれ一端が固定されてなる一対の伸縮アーム４１と、各伸縮アーム４１の他端がそれぞれ固定具４２を介して固定された一対のタイミングベルト４３，４４と、一方のタイミングベルト４３が巻き掛けられてなる駆動歯車４５及びプーリ４６と、他方のタイミングベルト４４が巻き掛けられてなる従動歯車４７及びプーリ４８と、駆動歯車４５と従動歯車４７とを連結するシャフト４９と、駆動歯車４５を回転駆動するモータＭ２とから構成されている。駆動歯車４５、従動歯車４７、プーリ４６及びモータＭ２は、現像処理装置の図示しない床板や側板等により支持されている。
【００１８】
伸縮アーム４１は、例えば金属製のフレキシブルパイプでできている。この伸縮アーム４１は、ガイドレール５の湾曲に合わせて伸縮する。
【００１９】
従動歯車４７は、シャフト４９を介して駆動歯車４５とシンクロして回転する。従ってモータＭ２の回転により駆動歯車４５と従動歯車４７とは同じように回転し、それによって一対のタイミングベルト４３，４４も同じように動くので、一対の伸縮アーム４１を介してノズル３は滑らかに動く。
【００２０】
図４には、ノズル３の一例が示されている。このノズル３は蛇腹式のチューブでできており、図４（ｂ）に示すように、このチューブには蛇腹の各節の腹の部分と各節の連結部分にそれぞれ吐出口３１，３２が設けられている。そして図４（ａ）に示すようにチューブが縮んでいる時には、蛇腹の各節の連結部分に設けられた吐出口３２は隠れてしまい、ここからは現像液が吐出されない。つまり縮んでいる時には蛇腹の各節の腹の部分に設けられた吐出口３１のみが有効となり、ここからのみ現像液が吐出される。
【００２１】
一方図４（ｂ）に示すようにチューブが伸びている時には、蛇腹の各節の腹の部分に設けられた吐出口３１に加えて、各節の連結部分に設けられた吐出口３２も開口して有効となり、両方の吐出口３１，３２から現像液が吐出される。つまりノズル３が伸びるウエハＷ中央部においてはノズル３が縮む液盛り開始時及び終了時よりも吐出口１つあたりの液盛り面積が広くなるが、チューブすなわちノズル３が伸びている時の方が縮んでいる時よりも現像液の吐出量が多くなることによって、ウエハＷの単位面積当たりの液盛り量を揃えるようにしている。
【００２２】
なお蛇腹式のノズル３の代わりに、図５に示すようにシリコンゴム製の伸縮性チューブよりなるノズル３０を用いてもよい。この場合には、図５（ａ）に示すようにチューブが縮んでいる時には吐出口３６の開口度は小さくなり、従って現像液の吐出量は少なくなる。一方図５（ｂ）に示すようにチューブが伸びている時には吐出口３６の開口度は大きくなり、現像液の吐出量も多くなる。それによって図４に示すノズル３と同様に、チューブが縮んでいる時と伸びている時とでウエハＷの単位面積当りに吐出される現像液の流量のバラツキが小さくなっている。
【００２３】
次に上述実施の形態の作用について述べる。先ずスピンチャック２がカップ７の上方まで上昇し、既に前工程でレジストが塗布され、露光処理されたウエハＷが図示しないアームからスピンチャック２に受け渡される。続いてスピンチャック２が下降し、ノズル３がウエハＷの例えばオリフラ（オリエンテーションフラット）のすぐ内側に移動される。そして図６（ａ）に示すようにノズル３から現像液１０が吐出され、例えばオリフラに沿って現像液１０が例えば１〜２ｍｍの高さで液盛りされる。続いて図６（ｂ）に示すようにノズル３がウエハＷと対向しながらかつガイドレール５（図６では省略）に沿って伸縮しながら現像液を吐出しつつウエハＷの反対側に向かって、例えば５ｃｍ／ｓｅｃのスキャンスピードで移動し、ガイドレール５の終端部で停上する。この工程を行うことによって、ノズル３からウエハＷ表面に現像液が吐出されると共にはじめにオリフラのすぐ内側上に液盛りされた現像液の一部がウエハＷ表面に押し広げられ、この結果ウエハＷ表面に例えば１〜２ｍｍの厚さの液膜が形成される。
【００２４】
しかる後ノズル３がガイドレール５の始端部に戻され、例えば図示しない昇降機降によりカップ７が上昇すると共にノズル３及びガイドレール５等も邪魔にならないように上昇する。そして図示しない洗浄ノズルよりウエハＷ上に洗浄液例えば純水を供給すると共にウエハＷを回転させ、それによって現像液を外方に振り切り、ウエハＷ表面を洗浄する。その後洗浄液の吐出を停止し、ウエハＷを回転し続けてウエハＷをスピン乾燥する。
【００２５】
上述実施の形態によれば、ウエハＷを回転させずにウエハＷ表面に現像液の膜を形成することができるので、形成された液膜に乱れが発生するのを防ぐことができる。従ってウエハＷ表面に均一な現像液膜を形成することができ、現像の均一性がよいので、特にパターンの線幅の微細化が進む中、有効な技術である。
【００２６】
また上述実施の形態によれば、ノズル３がウエハＷの形状に合わせて伸縮しながら現像液を吐出しつつ走査されると共に、ノズル３の伸縮により現像液の吐出量が丁度よく変化するので、できるだけ少ない量でウエハＷ表面上に現像液の膜を形成することができ、コスト低減が図れる。
【００２７】
なお図７に示すようにウエハＷは結晶の方向を示すための部位としてオリフラの代わりにノッチＮ（Ｖ字型の切り込み）が形成されていてもよい。この場合には、はじめにウエハＷのデバイス形成領域の外領域にノズル３を位置させて液盛りを行う。
【００２８】
図８及び図９は、本発明に係る液膜形成装置を現像処理装置に適用した他の実施の形態を示す図である。この現像処理装置は、ウエハＷの周縁の一部、特に限定しないが、例えば周縁のほぼ半分に沿うような馬蹄形をしたノズル８と、このノズル８を、スピンチャック２に水平に保持されたウエハＷの上方にその表面から例えば１〜１０ｍｍ離れるように保持する水平アーム８１と、この水平アーム８１を支持する鉛直に延びる支持柱８２と、この支持柱８２を水平移動自在に案内する移動機構をなす案内レール８３とを備えている。そして案内レール８３に沿って支持柱８２を図示しない動力機構によって水平移動させることによって、水平アーム８１を介してノズル８がウエハＷの周縁の一部からその向かい側の周縁まで走査され、ウエハＷの表面に現像液の膜が形成される。なお図１乃至図３に示す装置と同一の点については同じ符号を付して説明を省略する。また現像処理装置の図示されていない構成については図１乃至図３に示す装置と同様であるとする。
【００２９】
ノズル８の下面に設けられた吐出口８０（図９に破線で示す）は、中央部から両端部へ向かうに連れて開口の径が小さくなっている。これはノズル８の走査が開始されると、ノズル８の両端に近い部分はウエハＷの周縁から直ぐに外に出てしまうため現像液の吐出量は少なくてよいが、一方ノズル８の中央に近い部分はウエハＷのほぼ直径に相当する距離を走査されるため十分な量の現像液が吐出される必要があるからである。
【００３０】
この実施の形態によれば、図１乃至図３に示す現像処理装置と同様に、ウエハＷを回転させずにウエハＷ表面に現像液の膜を形成することができるので、ウエハＷ表面に均一な現像液膜を形成することができ、また吐出口８０の大きさが現像液膜の形成部位に応じて変化していることによって、できるだけ少ない量でウエハＷ表面上に現像液の膜を形成することができる。
【００３１】
図１０は、本発明に係る液膜形成装置を現像処理装置に適用したさらに他の実施の形態を示す図である。この現像処理装置は、液盛り開始時にウエハＷの周縁の一部、特に限定しないが、例えば周縁のほぼ半分に沿うような馬蹄形をなし、かつその両端がスピンチャックに水平に保持されたウエハＷの上方にその表面から例えば１〜１０ｍｍ離れるようにブラケット８５により保持されてなる可撓性を具えたノズル９と、このノズル９の中央部を、スピンチャックに水平に保持されたウエハＷの上方にその表面から例えば１〜１０ｍｍ離れるように保持する水平アーム８１と、この水平アーム８１を支持する鉛直に延びる支持柱８２と、この支持柱８２を水平移動自在に案内する移動機構をなす案内レール８３とを備えている。そして案内レール８３に沿って支持柱８２を図示しない動力機構によって水平移動させることによって、水平アーム８１を介してノズル９の中央部がウエハＷの周縁の一部からその向かい側の周縁まで走査され、それに伴ってノズル９全体が適宜変形してウエハＷの全面上を走査されてウエハＷの表面に現像液の膜が形成される。なおノズル９の中央部を保持している水平アーム８１は、ノズル９の中心に連結されていてもよいし、ノズル９の中心の両側２個所に連結されていてもよい。この実施の形態において図８及び図９に示す装置と同一の点については同じ符号を付して説明を省略する。また現像処理装置の図示されていない構成については図１乃至図３に示す装置と同様であるとする。このような可撓性を有するノズル９は、例えば四弗化エチレン樹脂製のホースでできている。
【００３２】
ノズル９の下面に設けられた吐出口９０（図１０に破線で示す）は、中央部から両端部へ向かうに連れて開口の径が小さくなっている。これはノズル９の両端に近い部分は走査される距離が短いため現像液の吐出量は少なくてよいが、一方ノズル９の中央に近い部分はウエハＷのほぼ直径に相当する距離を走査されるため走査速度が速く、十分な量の現像液が吐出される必要があるからである。
【００３３】
この実施の形態によれば、図１乃至図３に示す現像処理装置と同様に、ウエハＷを回転させずにウエハＷ表面に現像液の膜を形成することができるので、ウエハＷ表面に均一な現像液膜を形成することができ、また吐出口９０の大きさが現像液膜の形成部位に応じて変化していることによって、できるだけ少ない量でウエハＷ表面上に現像液の膜を形成することができる。
【００３４】
加えてこの実施の形態によれば、図８及び図９に示す現像処理装置のように走査中にノズルの一部がウエハＷの外に出ることがないので、図８及び図９に示す現像処理装置よりも現像液の量がより少なくて済むという利点がある。
【００３５】
以上において本発明では、液膜処理をすべき基板としてはウエハＷに限らず液晶ディスプレイのガラス基板（ＬＣＤ基板）であってもよいし、さらに処理液としては現像液に限らずレジスト液などであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、できるだけ少ない液量で基板表面に均一な液膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液膜形成装置の一実施の形態の要部を示す側面断面図である。
【図２】その実施の形態の要部を示す平面図である。
【図３】その実施の形態における移動機構の一例を示す図である。
【図４】その実施の形態におけるノズルの一例を示す概略図である。
【図５】その実施の形態におけるノズルの他の例を示す概略図である。
【図６】その実施の形態における液膜の形成過程を説明する説明図である。
【図７】ノッチを有するウエハに適用した場合の実施の形態の要部を示す平面図である。
【図８】本発明に係る液膜形成装置の他の実施の形態の要部を示す側面断面図である。
【図９】その実施の形態の要部を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る液膜形成装置のさらに他の実施の形態の要部を示す平面図である。
【図１１】従来の液膜形成装置を示す側面図である。
【図１２】従来の液膜形成装置を示す平面図である。
【符号の説明】
Ａ    ウエハの有効領域
Ｗ    ウエハ（基板）
２    スピンチャック（基板保持部）
３，８，９    ノズル
４    移動機構
５    ガイドレール（ガイド機構）
１０    現像液（処理液）
８３    案内レール（移動機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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