(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハトラックシステム内の流体送出器を、滴下を減少させるように支持する装置であって、
ウェーハ基板の上に送出すべき物質を収容する流体源に連結された少なくとも１つのノズル開口が形成された流体送出ノズルと、
前記流体送出ノズルを前記ウェーハ基板の選択された部分の上方で保持するために移動可能であり、且つ、前記ウェーハ基板から実質的に遠ざける方向に位置する非送出位置と前記ウェーハ基板に実質的に向かう方向に位置する送出位置との間で前記ノズル開口が移動するために、長手方向における軸線周りに回転可能な支持体と、
前記流体送出ノズルが、前記送出位置で位置決めされていないときに、残留液滴を捕捉するために、前記流体送出ノズルに取付けられた液滴シールドと、
を有する装置。
【請求項２】
前記回転可能な支持体は、伸縮部分が形成された直線トラックアームである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記回転可能な支持体は、枢動箇所の周りに移動可能であるラジアルアームである請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記流体源は現像液を収容する請求項１乃至３いずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記流体源は脱イオン水を収容する請求項１乃至４いずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記流体送出ノズルは側部分を有し、前記ノズルと前記流体源とを流体連通させる入口が前記ノズルの側部分に沿って形成される請求項１乃至５いずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記流体送出ノズルは頂部分を有し、前記ノズルと前記流体源とを流体連通させる入口が前記ノズルの頂部分に沿って形成される請求項１乃至６いずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記ノズル開口は、前記物質を前記ウェーハ基板の上に送出するノズルチップの端部に形成され、前記液滴シールドは、前記ノズルチップから落下する残留液滴を捕捉するための延長フランジを有する請求項１乃至７いずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記液滴シールドにより捕捉された物質を除去するために、前記流体送出ノズルに、排出源に連結された少なくとも１つの排出オリフィスが形成される請求項１乃至８いずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
ウェーハトラックシステム内の流体送出器を、滴下を減少させるように支持する装置であって、
ウェーハ基板の上に送出すべき物質を収容する流体源に連結された少なくとも１つのノズル開口が形成された流体送出ノズルと、
前記流体送出ノズルを前記ウェーハ基板の選択された部分の上方で保持するために移動可能であり、且つ、前記ウェーハ基板から実質的に遠ざける方向に位置する非送出位置と前記ウェーハ基板に実質的に向かう方向に位置する送出位置との間で前記ノズル開口が移動するために、長手方向における軸線周りに回転可能な支持体と、
残留液滴を捕捉するために前記流体送出ノズルに取付けられた吸込みスルースクリーンを有する装置。
【請求項１１】
前記吸込みスルースクリーンを包囲する領域からこの吸込みスルースクリーンを介して物質を吸込むために、前記流体送出ノズルに、真空源に連結された一連の排出オリフィスが形成される請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
フォトレジストでコーティングされた半導体ウェーハを現像する方法であって、
フォトレジストでコーティングされたウェーハをスピンチャックの上で回転させる工程と、
流体開口が形成された送出ノズルを有し、前記送出ノズルをウェーハに対する送出位置と非送出位置との間で選択的に回転させるよう長手方向軸線回りに回転可能な現像液アームを選択する工程と、
前記送出ノズルを非送出位置に回転させ、前記現像液アームをウェーハの選択された部分の上方に位置決めする工程と、
前記現像液アームをその長手方向軸線回りに回転させ、前記送出ノズルをウェーハの選択された部分上の送出位置に位置決めする工程と、
所定量の少なくとも１つの現像液を前記送出ノズルの流体開口を通してウェーハの選択された部分の上に送出する工程と、
現像液の残留液滴を前記送出ノズルに取り付けられた液滴シールド又は吸込みスルースクリーンによって捕捉し、前記現像液アームをその長手方向軸線回りに回転させ、前記送出ノズルを非送出位置に位置決めする工程と、
前記現像液アームをウェーハ及び前記スピンチャックから遠ざける選択された場所に位置決めする工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
流体の滴下を減少させるように流体を半導体ウェーハ上に送出する方法であって、
流体開口が形成された送出ノズルを有し、前記送出ノズルをウェーハに対する送出位置と非送出位置との間で選択的に回転させるよう長手方向軸線回りに回転可能な流体送出アームを選択する工程と、
前記流体送出アームをウェーハの選択された部分の上方に位置決めする工程と、
前記流体送出アームをその長手方向軸線回りに回転させ、前記送出ノズルを送出位置に位置決めする工程と、
所定量の流体を前記送出ノズルの流体開口を通してウェーハの選択された部分の上に送出する工程と、
流体の残留液滴を前記送出ノズルに取り付けられた液滴シールド又は吸込みスルースクリーンによって捕捉し、前記流体送出アームをその長手方向軸線回りに回転させ、前記送出ノズルを非送出位置に位置決めし、前記送出ノズルの流体開口を実質的にウェーハ表面から遠ざける方向に差し向ける工程と、
前記流体送出アームをウェーハから遠ざける選択された場所に位置決めする工程と、を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体処理に用いられる流体を送出する装置及び方法に関する。特に、本発明は、欠陥の発生を減少させる状態で現像液及び濯ぎ液をフォトレジスト塗布基板上に送出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィーは、半導体ウェーハ上に選択された回路パターンを形成する際に用いられる重要な技術である。一般に、フォトレジストフィルムをこの方法の実施中に基板ウェーハ上にコーティングし、しかる後、選択された回路パターンを転写するためにリソグラフィー機器にパターン露光させる。次に、フォトレジストを現像液で現像して転写パターンに一致したレジストパターンを得る。現像液は、フォトレジストの比較的溶けやすい領域を除去し、基本的に多数の半導体ウェーハ層をエッチングするマスクとして役立つ残りのパターン化像を後に残すようになっている。
【０００３】
所望のパターンを基板上に形成するため、現像工程中、フォトレジストを高度に制御された仕方で塗布される溶液で処理する。半導体ウェーハを種々の速度で回転させ、処理のために予め選択された時間間隔で間欠的に停止させている間、フォトレジスト又はレジスト現像を行う。例えば、ウェーハを回転させながら現像液を現像液ノズルの送出ポートからウェーハ上に送出するのがよい。かくして、現像液フィルムを形成することができ、この現像液フィルムは、ウェーハの表面全体にわたり比較的一様な厚さを有するようになっている。しかる後、ウェーハとこの上に形成された現像液フィルムの両方を所定期間にわたり静止状態に保持して、現像液とレジストをコーティングしたウェーハとが密な接触状態のままであるようにして、この上に光露出潜像を現像するようにする。現像プロセスにおけるこの工程の完了時、純水又は他の濯ぎ液を洗浄液供給ノズルからウェーハの表面上に供給するのがよい。ウェーハを比較的高速で回転させることにより純水又は濯ぎ液を最終的に飛散させてウェーハの表面を回転乾燥させ、それによりこのウェーハ処理段階を完了させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フォトレジストパターン化像を現像するには数種類の一般的な方法がある。例えば、多数のウェーハを浸漬現像と呼ばれている方法の実施中、多数のウェーハを現像液浴中にバッチ方式で浸漬させて攪拌するのがよい。この現像方法は、高いスループット能力を含む幾つかの利点がある。しかしながら、現像液へのレジストの暴露時間は比較的長く、方法全体は典型的には、密に並んでいる半導体ウェーハを処理する際に必要な所望レベルの厳しい限界寸法制御をもたらさない。別法として、スプレー現像では、ウェーハを比較的高速でスピンさせている間に現像液をレジストにスプレーするのがよい。各ウェーハをそれ自体の現像液用量で個々に処理する。スプレー現像法は一般的にレジストを溶解させる有効な方法であるが、スプレーノズルを介するウェーハへの現像液の正確且つ一様な塗布を制御することは困難なことがある。現像液の塗布中、溶液の一部をウェーハ表面の外部にスプレーして無駄にする場合がある。また、現像液への不均一な暴露は、限界寸法制御に悪影響を及ぼす場合がある。
【０００５】
今日当業界で注目されている別の現像方法は、パドル現像法と呼ばれている。ウェーハが比較的低速で回転している間に、最初に所定量の現像液をこの方法の実施中レジスト表面上に送出する。ウェーハをスピンチャックに取付けて回転させると共に真空吸引力により定位置に保持した状態で、現像液を供給するのがよい。現像液をウェーハに塗布すると、スピン運動により、現像液は、比較的外方の方向へ表面の上を広がる。現像液の塗布は、ウェーハの上方の所望の場所に位置決めされたノズルを介して達成される場合が多く、かかる所望の場所は、ウェーハの回転軸線の上方の領域を含む場合がある。ウェーハを回転させると、ノズルは、レジストをコーティングしたウェーハ上に現像液を送出する。ウェーハの中央部分が、現像液の塗布中に新たに送出された現像液に連続的に晒される主要な領域であることが観察されている。したがって、パターン付けレジストの限界寸法（ＣＤ）制御に悪影響を及ぼす場合のある比較的非一様な現像液の層が生じる場合がある。さらに、現像液は、従来型ノズルを介して迅速に送出される場合が多く、したがって、現像液は本質的に、ウェーハ表面に衝突する。ウェーハ表面全体をできるだけ迅速に現像液で被覆することが望ましい場合（これには、比較的高圧の供給源が必要になる）があるが、ウェーハとのこの種の強い衝撃又は衝突は、不都合な結果、例えばフォトレジストパターンの不均一な現像又は非一様な線幅パターンの原因となる場合が多い。
【０００６】
従来型現像装置と関連した大きな問題は、これらが処理済みウェーハ基板上への現像液の偶発的な滴下を阻止することができないということにある。従来型液体ノズルによる現像液及び濯ぎ液の送出に続き、残留量の流体は、下に位置するウェーハ上にしばしば「滴下」する。流体の小滴又は液滴は、ウェーハ欠陥の主因であることは知られている。現像液又は水の小滴は又、ノズル本体の表面に付着存在していて、ウェーハを汚染する場合のある特定の添加不純物を含む場合がある。小滴の発生の結果として、現像上の欠陥、線幅欠陥及び形状欠陥が他の望ましくない結果と共に生じる場合がある。さらに、純水又は他の液体溶液の小滴が現像プロセスの実質的な完了後にウェーハに不用意に接触すると、「ｐＨショック」と呼ばれている望ましくない効果により、ｐＨの大きく異なる液体が互いに接触することにより引き起こされるウェーハ欠陥も又生じる場合がある。今日用いられている入手可能な機器及び方法は、現在の現像液及び流体送出用途により必要とされる高い性能要求に十分には応えていない。
【０００７】
ウェーハ欠陥及び不均一な現像の発生を減少させる改良型現像液装置及び方法が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、半導体ウェーハ処理中に流体を制御自在に送出する方法及び装置を提供する。本発明の技術的思想は、ウェーハ欠陥を無くし又は最小に抑えるよう高度に制御された仕方で、種々の現像液及び濯ぎ液を処理済みウェーハ上に送出することができるウェーハトラックシステム内の現像モジュールに利用できる。しかしながら、本願において開示する本発明の全ての特徴は、ウェーハ基板及び被膜上への望ましくない滴下の発生を減少させるために他形式の液体送出システム又はウェーハ処理モジュールに利用できる。本発明は、流体現像及び処理において材料を有効利用する融通性のある方法論及び装置を提供する。本明細書において説明する本発明の実施形態の特定の特徴は、個々に又は本発明の他の変形例及び特徴と組み合わせて考慮できることを理解すべきである。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、流体を半導体ウェーハ上に制御自在に送出する装置を提供することにある。ウェーハトラックシステム内の現像モジュールは、１又は２以上の回転可能な液体送出アーム及び送出ノズルを有するのがよい。流体送出装置は、フォトレジストをコーティングした基板を現像するよう特別に選択されたものであるのがよい。例えば、現像モジュールは、基板表面上に送出されている種々の現像液に晒されている間、フォトレジスト塗布基板を支持すると共に回転させる従来型スピンチャックを有するのがよい。一連の１以上の回転可能なアームをスピンチャックに隣接して設けるのがよく、この場合各アームは、現像液源に連結された送出ノズルを支持する。送出ノズルは、フォトレジストでコーティングされた基板表面上に現像液を送出する複数のノズルチップを備えるのがよい。回転可能なアームは、送出ノズルを、ノズルチップを実質的に基板表面に向かう方向に差し向ける種々の送出位置間で選択的に位置決めするように、長手方向軸線周りに回転するよう構成されたものであるのがよい。それと同時に、アーム又はノズルそれ自体を、ノズルチップを基板表面から実質的に遠ざかる方向に差し向けて現像液が基板上に滴下する恐れを減少させる種々の非送出位置に回転させることができる。回転可能なアームは、アームをその長手方向軸線回りに回転させ、回転可能なアームを基板上の選択された領域を横切って移動させる一連の１以上のモータ駆動式アクチュエータを有するのがよい。変形例として、回転可能なアームは、ノズルを予め定められた円弧経路に沿って移動させるよう選択された軸線周りの回動運動を可能にする支持ポストに取付けられたラジアルアーム又はノズルを支持した状態でトラック組立体に沿って動く直線トラックアームとして構成されたものであってよい。
【００１０】
ウェーハトラックシステム内の現像液モジュール及び他の流体送出区分は、本発明の別の実施形態の１以上の回転可能なリンスアームを更に有するのがよい。選択された用途の場合、これらアームは、濯ぎ液源と流体連通状態にあるリンスノズルを支持するスピンチャックに隣接して設けられるのがよい。本明細書において説明する現像液ノズルの場合と同様、リンスノズルは、これと同様に、濯ぎ液を基板表面上に送出する複数のリンスノズルチップを備えるのがよい。リンスアームは又、これを予め選択された範囲の濯ぎ位置及び非濯ぎ位置内に選択的に位置決めするためにその長さ方向に沿って定められた長手方向軸線周りに回転するよう構成されたものであるのがよい。
【００１１】
本発明の別の特徴は、フォトレジストをコーティングした半導体ウェーハを現像する方法を提供する。現像液及び流体送出装置は、現像液アームを有するのがよく、この現像液アームは、送出ノズルを送出位置と非送出位置との間で選択的に回転させるように、長手方向軸線周りに回転可能である。送出位置にある間、アーム又はノズルそれ自体を、ノズルチップをウェーハ表面の方へ差し向けるよう回転させることができ、それにより表面上への流体送出が容易になる。非送出位置にある間、ノズルチップをウェーハ表面から遠ざける方向に差し向けて望ましくない液滴がノズル表面上に落下する恐れを減少させるようアーム又はノズルを回転させることができる。かくして、流体を送出するノズルチップは、あらゆる方向範囲内に向けることができ、かかる方向範囲は、液滴を最小に抑えるためにウェーハ表面に対して比較的中立の又は上方に向いた方向、及び、現像液又は他の流体を送出している間、ウェーハ表面に対する比較的下向きの方向を含む。
【００１２】
本発明の他の目的及び利点は、以下の説明及び添付の図面を参照すると一層よく理解されよう。以下の説明は、本発明の特定の実施形態を説明する特定の細部を含むが、これは、本発明の範囲の限定として解釈されてはならず、これとは異なり、好ましい実施形態の例示として解されるべきである。本発明の各特徴に関し、当業者であれば多くの変形例を想到できる。本発明の精神から逸脱することなく、本発明の範囲に含まれる多くの変更及び改造を行なうことができる。
【００１３】
本明細書に添付された図面は、本発明の利点及び特徴を記載している。図中の類似し又は同一の参照符号は、本発明の同一の特徴を示していることは理解されるべきである。さらに、図面の記載は必ずしも縮尺通りには作成されていないことは注目されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、従来型半導体処理機器、例えば図１に全体を示すウェーハトラックシステムに利用できる。ウェーハトラックシステムは、基本的構成要素として３つのセクション、即ち、カセット端インタフェースセクションと、スキャナインタフェースセクションと、処理セクションとを有する。カセット端インタフェースセクションは、ウェーハを収納しているカセットからウェーハをトラックシステムに移送し且つ次の処理に備えてウェーハをトラックシステムからカセットに戻す装置を有している。スキャナインタフェースセクションは、ウェーハをトラックシステムとフォトリソグラフィー装置との間で移送する機器を収容する別の移行領域であると考えればよい。他方、ウェーハトラックの処理セクションは、基本的には、多数のウェーハ処理モジュールを有し、このウェーハ処理モジュールは、例えば、レジストコーティング用スピンモジュール、ベーク／チルモジュール、レジスト現像用スピンモジュールである。図１のシステムレイアウト図に示すように、或る特定の利点及びウェーハ取扱い効率を実現するために、ウェーハトラック内の種々のプロセススタックを系統立てた仕方で又は最適な形態で配置するのがよい。例えば、多数の処理ステーションが、レジストコーティングプロセス及び現像プロセスのための処理モジュールのスタックを有する処理セクション内に設けられるのがよい。また、ベーク／チルプレート等の熱交換装置を有する、ウェーハを加熱したり冷却したりする熱的モジュールのスタックも含まれるのがよい。図１に示す処理ステーションは、最初のレジストコーティングをウェーハに塗布する処理モジュールの１対のフォトレジストコーティングセクション即ちスタックと、レジストパターンをコーティングしたウェーハを現像するモジュールを備えた１対の現像セクションと、を含むのがよい。所定の処理順序による所望のプログラム又は一連の命令に従って、一連のロボットアーム又はその他のウェーハ取扱い装置を用いて、ウェーハをトラックシステム内の処理ステーション相互間で受け渡したり搬送したりすることができる。
【００１５】
半導体ウェーハ処理は、高度に系統立てられた組をなす手順を含む。最初、カセット端ステーションのところに局所的に貯蔵された１又は２以上のカセットから、ウェーハをウェーハトラック内に送り込む。図１のフロアプランに示すように、一連のウェーハカセットを、カセット取付けテーブル上に支持された４つで１組の別々のコラムの状態に配置するのがよい。ウェーハ担持ロボットが、コントローラ（図示せず）から受け取った指令に応答して、所望のカセットに接近し、ウェーハをウェーハトラックシステム内の選択された処理モジュールから別の選択された処理モジュールに移送する。フォトレジストフィルム層をウェーハ基板上に形成する前、先ず、ウェーハをプライミング又は前処理モジュールに移送し、前処理モジュールでは、ウェーハの表面を熱的又は化学的に処理し、水分を除いて、確実に疎水性表面にする。次に、ウェーハをチルプレート等の熱的装置で冷却し、次に、コーティングユニットに運搬し、コーティングユニットでは、フォトレジストポリマーをウェーハ表面上に均等に分布させる。次いで、フォトレジストをコーティングしたウェーハを、加熱ユニット即ちベークプレートに移送して、フォトレジストポリマーを加熱し、安定なフィルムに変換する。加熱工程の完了時、処理済みウェーハを冷却したら、貯蔵のためにカセットに運搬するか、或いは多くの場合、ステッパ又はスキャナインタフェースを介して隣のステッパ装置に直接移送する。次に、ウェーハ上のフォトレジストコーティング即ちフィルムを、ステッパ装置内で適用可能なフォトレジストリソグラフィーによって、回路パターンに対して露出させる。安定なフィルムを露出した後、ウェーハをトラックシステムに戻し、ベークモジュール内で加熱し、回路パターンをフィルム上に固定する。次に、ウェーハをチルモジュール内で冷却し、現像モジュールに移送する。現像モジュール内では、溶液をフィルムに塗布して、フィルムの一部を現像し、次いで、濯ぎ液をウェーハの上に塗布して、現像液をウェーハの表面から除去する。その後、ウェーハをベークモジュール内で熱的に処理し、チルモジュール内で冷却し、貯蔵のためにカセットに戻す。本発明に従って本明細書において提供する流体送出装置及び方法は、本明細書に記載する現像システム等、今日入手できる多くの現像システムに適用される。
【００１６】
図２及び図３に示すように、ウェーハトラックシステム内の現像モジュールは、種々の流体送出アームを有する。図２に示す形態は、所定のＸ軸方向に沿って移動可能な現像液用リニアトラックアーム２０を有する。リニアアーム２０は、１組のレール２２に沿って摺動するように構成され、リニアアーム２０をモジュール２５内の種々の位置に沿って前後に移動させるために、リニアアーム２０は、従来型電動モータ２４又はその他の駆動機構によって駆動される。リニアアーム２０は又、ウェーハＷと現像液及び／又は濯ぎ液を供給するノズル２６との間の距離を制御するために、上下方向に移動するように構成されるのがよい。リニアアーム２０は、現像液及び／又は濯ぎ液等の流体を送出する２つの別個のノズル２６を有するのがよい。ノズル２６が図示のような基準位置（ホームポジション）に位置しているときにノズル２６を浸漬し又は洗浄するノズル浴２７が設けられるのがよい。さらに、リニアアーム２０は、カップ即ち格納容器２９内に位置決めされたスピンチャック２８の上にほぼ平らに取付けられているウェーハＷの上方の選択された領域を通って送出位置に移動されるのがよい。かくして、１つ又は２つ以上の種々の流体をノズル２６からウェーハ上に送出することができる。加えて、濯ぎ液又は更に別の種類の現像処理液を送出する流体送出ラジアルアーム３０が、現像モジュール２５内に設置されるのがよい。また、ラジアルアーム３０に取付けられているリンスノズル３６が基準位置即ち待機位置に配置されているときのリンスノズル３６のための別の浴３７が設けられるのがよい。ラジアルアーム３０は、例えば本明細書において説明する現像処理中、下方に位置するウェーハＷの上を予め選択された間隔で所定のＸ−Ｙ平面に沿って水平方向に横切って選択的に移動するために、スピンカップ２９に近接して現像モジュール２５内に回動自在に取付けられるのがよい。変形例として、図３に示すように、現像モジュール３５は、下方に位置し且つフォトレジストがコーティングされたウェーハ等の基板（Ｓ）の上に送出流体を差し向けるノズル３４が各々に取付けられた複数の流体送出ラジアルアーム３２を有していてもよい。各ラジアルアーム３２は、互いにスピンカップ３９のほぼ反対側の側部に取付けられるのがよく、各ラジアルアーム３２は、それが基準位置即ち休止位置に位置決めされているときのための専用ノズル浴３３を有するのがよい。ウェーハ処理中の選択された時間間隔で、ラジアルアーム３２のうちいずれか一方又は両方とも、選択された流体を基板Ｓ上に送出するために基板Ｓの上全体を揺動する。流体送出アーム３２は、本明細書において説明する他の流体送出アーム組立体の場合と同様、入手できる駆動手段３８によって駆動され且つ制御されるのがよい。
【００１７】
本発明に従って、種々の現像処理を、図２及び図３に示す従来型装置において実施することができる。例えば、レジストをコーティングしたウェーハ基板の現像中、先ず、ウェーハをスピンチャック又はプラットホームの上に取付ける。ウェーハＷのすぐ近くの領域よりも外側の待機位置即ち基準位置に通常保たれている現像液供給ノズルが、現像液を供給しながら、ウェーハの上方で揺動し即ちスキャンする。ノズルは、選択された期間又は所望量の流体を放出した後、現像液をウェーハの一定箇所に差し向ける。しかる後、現像液供給ノズルを待機位置即ち基準位置に戻す。所定長さの現像時間が経過すると共に現像処理が実質的に完了するまで進んだ後、一定量の濯ぎ液又は純粋な脱イオン水をウェーハＷ上に供給して、ウェーハを濯ぎ洗いする。しかしながら、今日用いられている形式の現像処理設備では、供給ノズルがウェーハの上を再び通過し、かくして、現像液の液滴が既に処理されたウェーハ上に落下する恐れがかなり高い。しばしば、比較的多量の現像液を、加圧下で比較的短時間の間に且つ送出ノズルに密接して比較的高い衝撃でウェーハＷ上に迅速に堆積させるので、液滴を形成する恐れが一段と高くなる。現像液をウェーハ上に滴下する場合、液滴は、既にウェーハ上に堆積された現像液層の濃度とは異なり且つｐＨショックを引き起こすことにもなりうる濃度を有することがあり、また、供給ノズルの外面から脱落した汚染物を含むことがある。かくして、液滴により、ウェーハの欠陥、線幅欠陥、ウェーハの形状欠陥及び他の望ましくないウェーハ特性が生じる場合がある。ウェーハ処理及びパターン現像中の上述した欠点を回避し又は最小にするために、本明細書において開示する本発明をウェーハトラックシステム及び現像モジュールに適用することができる。
【００１８】
図４は、ウェーハトラック処理モジュール４０（ＤＥＶ）に組み込まれた本発明の実施形態を示す。所定のＸ−Ｚ平面における現像処理モジュール４０の側面断面図が示されている。現像ユニット４０は、その側壁部分４２に形成されたウェーハ受け渡しポート４１を有している。ウェーハ受け渡しポート４１は、ウェーハＷをウェーハホルダ又は運搬装置によってユニット４０から出したりそこに入れたりするために、シャッタによって開閉される。加えて、スピンカップ４３が、図示のように、現像ユニット４０のほぼ中央の領域に位置決めされている。また、スピンチャック４４がスピンカップ４３内に位置決めされ且つモータ又は回転駆動機構４５を有し、このモータ又は回転駆動機構４５は、コントローラ４６によって指示されるときに垂直Ｚ軸方向に沿って可変的に位置決めされる。また、スピンチャックモータ４５は、望むときにスピンチャック４４を回転させるために、コントローラユニット４６に接続され且つそれによって制御される。ウェーハＷは、従来型真空吸引設備又はその他の変形設備を用いて、スピンチャック４４上の適所に保持される。
【００１９】
図４に示すように、本発明に従って構成された流体送出アーム及びノズル組立体は、ウェーハＷに対して現像ユニット４０内に位置決めされている。流体送出アーム５０は、本明細書において説明するようなリニアトラックアームを有するベース４７の上に取付けられ、リニアトラックアームは、現像ユニット４０の底部に沿って取付けられた案内レールに沿って摺動自在に移動し、Ｙ軸方向（図示せず）に延びている。変形例として、送出アーム５０のベース４７は、送出アーム５０がそれぞれのＺ軸回りに回動自在に移動してカップ４３及びその中のウェーハＷの上を所定の弧状経路に沿って移動する送出ラジアルアームを構成するように、現像ユニット４０内の固定箇所に位置決めされていてもよい。ラジアルアーム５０の所定の経路は、下に位置する基板Ｗの上方に位置する実質的に中央の部分の上を通る。リニアアーム形態又はラジアルアーム形態のいずれの場合においても、送出アーム５０は、選択された駆動機構によってＺ軸に沿って上下方向に移動する上下方向に伸縮する支柱４８即ち伸縮可能な部材のいちばん上に位置決めされ、駆動機構は、コントローラに連結され且つそれによって制御される。さらに、別のリンスノズル（ここでは図示せず）が、現像ユニット内に設置された更に別の流体送出アームに取付けられ、この別個の流体送出アームは、その電動式Ｘ軸方向駆動機構、Ｙ軸方向駆動機構及びＺ軸方向駆動機構に指示を送るコントローラによって制御される。これらの駆動機構は、リンスアームをその長手方向軸線回りに回転させ且つ／又は回転自在なアームを基板Ｗの上方の選択された領域を横切って移動させるモータ駆動式アクチュエータ４９を含む。例えば、流体リンス源に連結されたリンスノズルを支持するための回転自在なリンスアームが、スピンチャック４４に隣接して取付けられている。リンスノズルには、濯ぎ液を基板表面上に送出する複数のリンスノズルチップが形成されている。リンスアームは、リンスノズルチップを基板表面に向かう方向に実質的に差し向ける濯ぎ位置と、濯ぎ液が基板上に滴下する恐れを減少させるためにリンスノズルチップを基板表面から実質的に遠ざける方向に差し向ける非濯ぎ位置との間で回転させられる。本発明のこの側面によれば、現像モジュール４０内の現像液送出アームとリンス送出アームは両方とも、ノズルの底面に沿って形成されたチップ５６を、下方に位置する基板から遠ざける方向に差し向けるために、それぞれの長手方向軸線回りに回転する（矢印によって指示する）ように構成されている。ノズルチップ５６を、滴下の恐れがあるほぼ下向きに基板に向かって維持する代わりに、ノズルチップがほぼ上に差し向けられるように、送出アーム５０又はノズル５４自体が回転させられてもよい。
【００２０】
本明細書において開示する流体送出ノズルは、ウェーハＷ上に現像液又は脱イオン水等のその他の流体源を供給する供給ユニット５２に連結されてもよい。流体送出ノズル５４は、約０〜１００ｃｃ／秒の可変流量で１又は２以上の流体を独立に送出するのがよい。さらに、一連の１又は２以上のコンパートメント又はチャンバが、ノズルを再位置決めすることなく１種類よりも多い流体を同一ノズルから分配するために、流体送出ノズル内に形成されるのがよい。種々のマルチ送出ノズル又はマルチポートノズルが、例えば２００２年１０月３日に出願された「表面に近接した流体送出ジェット間の相互汚染を軽減するための装置及び方法」と題する米国特許出願第１０／２６５，２０３号明細書に記載されたノズルを本発明に用いるのがよく、かかる米国特許出願明細書をここに援用する。かかる送出ノズルは、送出された流体の相互汚染を軽減するガスブランケットを形成するために、不活性ガスを収容した加圧流体源に連結されるのがよい。現像液又は他の望ましくない送出された流体をノズル本体から吸い戻して処理済み表面上への望ましくない滴下を回避するために、同様の一連のマニホルド又はオリフィスが、ここに示しているけれども流体源の代わりに真空源に接続されているノズルに形成されるのがよい。しかしながら、ここに説明する本発明の他の側面は、特に多数の相互に連結されたノズルのための課題がしばしばある吸い戻し装置を必要とすることなしに、望ましくない滴下を実質的になくす。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態は、フォトレジストをコーティングした基板を現像する際のウェーハトラック現像モジュールに特に適合可能な回転自在な流体送出アームを有している。フォトレジストをコーティングした基板を支持してこれを回転させために、モジュール内のスピンチャックが選択される。さらに、現像液を基板表面上に供給するために、１又は２以上の現像液源が送出ノズルに連結されるのがよい。送出ノズルは、スピンチャック及びカップに隣接して位置決めされた回転自在なアームの遠位部分に取付けられるのがよい。送出ノズルは、ノズル内に形成された一連の流体チャネルに通じるチューブ材ネットワークを介して、現像液源と流体連通しているのがよい。さらに、送出ノズルには、フォトレジストをコーティングした基材の表面上に現像液を送出する複数のノズルチップが形成されるのがよい。回転自在なアームは、その長さに沿って定められた長手方向軸線回りに回転して送出ノズルを本発明の側面に従う種々の位置の間を選択的に位置決めし又は回転するために、命令に基づいてコントローラによって指示されるのがよい。送出ノズル及び／又はアームは、ノズルチップを実質的に基板表面に向かう方向に差し向ける種々の送出位置と、基板上に現像液が滴下する恐れを減少させるためにノズルチップを基板表面から実質的に遠ざける方向に差し向ける非送出位置との間を回転し又は交互に移動することができる。特に、ノズルチップを非送出位置に位置決めする間、ノズルチップは、基板表面に対して約０°〜９０°の角度をなして、或いは更にいえば表面とほぼ平行に、基板表面から遠ざかる方向に差し向けられるのがよい。送出ノズルの底面に沿って形成されたノズルチップは、基板の直径の約半分と等しい所定の長さを持つノズルチップ列を構成するために、ほぼ直線状パターンで均一に又は不均一に間隔をおいているのがよい。かくして、ノズルチップ列は、スピン即ち回転しているウェーハの表面全体にわたって、現像液及びその他の流体を差し向けることができる。
【００２２】
図５は、本発明に従って構成された流体ノズル５５を示す。送出ノズル５５それ自体が固定式送出アームの遠位先端部５３に回転自在に取付けられてもよいし、或いは本明細書において上述したように、送出アーム全体を回転させるモータ式駆動機構が選択されてもよい。かくして、一連の１又は２以上の列をなすノズルチップ６６Ａ，６６Ｂが、下方に位置する基板上への流体の滴下の恐れを最小に抑えるような仕方で差し向けられるのがよい。ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂは、ノズル５５の一番上の部分５３に接続された一連の１又は２以上の流体入口ライン５１Ａ，５１Ｂを介して、送出流体を受け入れるのがよい。入口ライン５１Ａ，５１Ｂは、１又は２以上の流体を予め選択された温度範囲でノズル５５に送出するために、断熱ジャケット５９又はその他の既知の熱移送装置内に収容されるのがよい。各入口ライン５１Ａ，５１Ｂは、複数のノズルチップ６６Ａ，６６Ｂにそれぞれ通じている１対の別々のチャンバ５７Ａ，５７Ｂ又はマニホルドに連結され又は流体連通している。２つの流体送出チャンバ５７Ａ，５７Ｂを図示したけれども、送出チャンバごとに入口及び複数のノズルチップを有していれば、２つよりも多い数の送出チャンバを選択してもよいし、２つよりも少ない数の送出チャンバを選択してもよいことを理解すべきである。例えば、本発明のこの側面による３つの別々の流体送出チャンバ又はコンパートメントを備えたノズルが構成されてもよい。かかるノズルの全体寸法は、各チャンバの所望の寸法及びその総数に応じて様々であってよいが、好ましいノズルは、高さが約３／４インチ（１．９ｃｍ）、幅が約２インチ（５．１ｃｍ）であるが、変形例として、選択した流体送出チャンバ１つ当たりの幅が約１インチ（２．５４ｃｍ）であってもよい。図示のノズルチップ６６Ａ，６６Ｂは、ノズル本体５５の底面６１に対して一定の角度をなして形成されている。ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂは又、基板ウェーハ、例えば、集積回路を作製するために今日一般的に用いられている２００ｍｍ及び３００ｍｍ半導体ウェーハの直径の約１／２に等しい選択された長さを持つ一連の列に沿って、互いに間隔をおいているのがよい。ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂの各列はそれぞれ、ノズル５５に形成された流体チャンバ５７Ａ，５７Ｂと流体連通している。傾斜したノズルチップ６６Ａ，６６Ｂは、各列内において等間隔に配置される必要はないことに注目すべきであり、その結果、下方に位置するウェーハの内側部分及び外側部分に沿う一定の領域は、多の領域よりも多い又は少ない送出流体を受けることがある。
【００２３】
図６は、上述した流体送出ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂの断面拡大図である。図示したノズルチップ６６Ａ，６６Ｂは、平らな基板表面に対し所定の角度（Ａ）をなして形成されている。かくして、流体を基板表面Ｓ上に角度をつけて送出することができ、それにより、回転中のウェーハに対する流体の衝撃効果が減少する。現像液及びその他の溶液は、ノズル本体５５の底面６１に対して、０°〜９０°の予め選択された角度Ｂで、好ましくは４５°で形成されたチップ６６Ａ，６６Ｂを介して送られる。ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂは、種々の寸法の外径（ＯＤ）及び約０．５ｍｍ〜４．０ｍｍの内径（ＩＤ）で形成される。ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂの内径（ＩＤ）は、約１ｍｍ又は流体毛管作用がチップ内への流体の保持又は引き戻しを助けることができるほど十分に小さいのがよい。ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂは概略的に円筒形態で図示されているけれども、流体をノズル５５の内部チャンバ５７Ａ，５７Ｂ又は内部領域からノズル５５の外に差し向けるその他の幾何学的形状が選択されてもよいことを理解すべきである。ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂには、安定した流体の送出を可能にするために滑らかな内側部分が形成されてもよいし、滴下を阻止することができる狭い又はテーパしたリップ部分が形成されてもよい。さらに、ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂ及び本体部分は、単一部品として一体に形成されてもよいし、或いは違ったやり方で、別個に形成されたノズルインサート及び本体構成要素から形成されていてもよい。ノズル５５は、種々の既知の疎水性材料、例えばテフロン（登録商標）ＦＥＰから製造されたものであるのがよい。さらに、図６に示すように、ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂ又はインサートは、ノズル本体底部６１から遠ざかる方向に所定高さ（ｈ）延びているのがよい。延長されたノズルチップ６６Ａ，６６Ｂを備えたノズル５５を形成した場合の利点は、ノズル内の作業流体圧力を逆にすることによって流体を除去する試みのために、本発明に使用してもよいが必要ではない従来型吸い戻し装置を用いて気泡をノズル内へ戻すという危険を冒す場合であっても、ノズル本体５５の外部底面６１に沿う残留流体の堆積を減少させることにある。かくして、ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂは、流体を基板表面Ｓに対する衝撃を小さくし又は弱めた状態で当てるために、基板表面Ｓの比較的近くに下降され又は引き下げられるのがよい。好ましくは、例えば本明細書において説明した流体送出アームは、ノズルチップ６６Ａ，６６Ｂを基板上方約５〜２５ｍｍのところのプログラムされた送出位置まで下降させて位置決めされるのがよい。かくして、現像液又は脱イオン水等の流体を、ノズル５５の底面６１全体に対して、衝撃が少なくなるような角度で且つ基板表面Ｓに比較的近接して接線方向に送出する。したがって、ノズル５５を支持する送出アームは、ノズル本体の比較的広い外面領域と堆積した流体との間に大きな距離又はバッファを設けるために、基板よりもかなり高い位置に位置決めされるのがよい。したがって、スピン中のウェーハに現像液を堆積させても、これは外面領域が比較的狭く且つ表面の流体に密接して位置するノズルチップと比較して、ノズルの外側本体に跳ね返る可能性は低い。堆積した流体をノズル本体の主要な表面領域に露出させることを減少させることにより、望ましくない液滴の主要な源を、除去し又は減少させることができる。
【００２４】
図７Ａ〜図７Ｃに示すように、本発明は、調節可能なノズル位置を得るために、本明細書において説明している回転式の流体送出アームに回転自在に取付けられ又は固定できるマルチ送出ノズルを更に提供する。ノズル７５は、現像液及び濯ぎ液等の流体を半導体ウェーハＷ上に滴下を少なくした状態で送出するように特に改造されたものであるのがよい。例えば、送出ノズルには、流体開口又は出口７２が形成され、分離した内部チャンバ又は別個独立のコンパートメント７７から流体開口又は出口を通して、１又は２以上の流体が送出されるのがよい。ノズルを支持する送出アーム又はノズルそれ自体は、送出ノズルを（ｉ）送出位置と（ｉｉ）非送出位置との間でウェーハに対して選択的に回転させるために、長手方向軸線回りに回転できるのがよい。流体の送出の準備をするため、アーム位置決めシーケンスをコントローラにプログラムし、それをコントローラによって選択的に実行すると、送出アームを基準位置から上昇させ、任意的にアームを非送出位置に回転させ、次に、アーム及び送出ノズルを、取付け済みのウェーハの上方で且つこれを横切ってコントローラが指示する選択箇所又は座標位置に移動させる。図７Ａに示すように、ノズル７５をコントローラが命令した送出位置又はプログラムされた水平方向送出位置に位置決めするために、送出アームをその長手方向軸線回りに回転させるのがよい。その前に又はその後、所定量の流体をノズル開口部７２からウェーハの選択された部分の上に送出する前に、送出ノズル７５を所望の高さのところでウェーハＷ上に位置決めするために、アームを下降させるのがよく、この所望の高さは、好ましくはウェーハよりも５ｍｍ上のところである。アームの回転は、プログラムされた送出位置又は所望の高さへのアーム及びノズル７５の下降と同時に行われてもよいし、或いは、順番に行われてもよい。かくして、ノズル本体の比較的平らな底部７１を、ウェーハＷの表面と実質的に平行に整列させることができる。また、ノズル７５が、プログラムされた水平方向送出位置にあるときの流体の送出中、ノズル７５及び送出アームは、ウェーハＷを横切って所望の範囲内で移動することができる。流体送出工程の完了時、アーム位置決めシーケンスは、コントローラが命令するとき、送出アームをその長手方向軸線回りに約９０°又はそれ以上再び回転させ、送出ノズル７６を、その基準位置に戻す前又はその途中で非送出位置に位置決めし、それにより、ウェーハＷ上への流体の滴下の恐れを減少させる。必要であれば、ノズル７５の回転時に送出アームがウェーハ表面と衝突しないように、又は、ウェーハをその基準位置に戻したりそこから移動させたりしているときにキャッチカップの直立した縁部とぶつからないように、送出アームをウェーハＷの表面の上方に上昇させるのがよい。ノズル本体の平らな底部７１は、それが図７Ｂに示すように非送出位置に配置されているとき、ウェーハＷの表面に対してほぼ垂直であるのがよい。ノズルのチップ７６が所定の角度をなして形成されている場合、ノズルチップ７６は、ウェーハＷの表面から実質的に遠ざかる上方向に向き、かくして、そうしなければ処理済み表面上に落下することがある残留液滴がノズルチッ���に付着する恐れを最小にする。この位置では、ノズル７５が送出位置に放置されているときに通常、重力が滴下を促進するように作用するのとは異なり、重力が、残留流体をノズル本体内のそれぞれの流体送出チャンバ７７内に実際に引き戻すように働き、それにより、滴下を阻止する。特定の適用例については、流体送出アームをウェーハＷ表面上の同一の相対位置に恐らくは所望の時間保持することにより、現像を行浮ことが好ましく、或いは、流体送出アームはウェーハＷを横切るように移動させてもよいし、それと違ったやり方でウェーハＷから遠ざけてもよい。送出アームも又、選択された箇所と図７Ｃに示す元々の基準位置即ち待機位置との間の送出位置又は非送出位置のいずれかにあるウェーハＷを横切って移動してもよいことを理解すべきである。ノズルをクリーニングしたり適当な水分を有する環境内に維持したりするために、ノズル７５は、浴溶液７３中に浸されてもよいし、脱イオン水等の選択された流体を収容した貯蔵容器内に維持されてもよい。これにより、チップ７６内又はノズル７５の外部に沿う現像液等の流体の結晶化を減少させ又は最小にする。
【００２５】
さらに、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、ノズル７５に、ノズル本体の側部に取付けられた液滴シールド７４が形成されるのがよい。液滴シールド７４は、ノズル底面７１から突出した延長フランジＦを有するのがよい。かくして、ノズル７５を回転させてその非送出位置に戻すとき、ノズルチップ７６又はノズル本体からの残留液滴は、液滴シールド７４によって捕捉され、処理済みウェーハＷ上に落下せず、それにより、ウェーハ欠陥を生じさせない。さらに、本明細書において説明するように、液滴シールド７４によって捕捉された現像液又はその他の望ましくない送出流体を吸い戻すために、真空源に連結された一連のマニホルド又はオリフィス７８が、ノズル本体に形成されるのがよい。この実施形態は、送出ノズルに起因する望ましくない液滴又は汚染に対してより優れた保護を与える本発明の任意的変形例であることを理解すべきである。
【００２６】
図８Ａ〜図８Ｃは、平らなノズル底面８１に対してほとんど傾斜していない、即ち、垂直なノズルチップ８６が形成されたマルチ送出ノズル８５を有する本発明の更に別の実施形態を示す。上述のマルチ送出ノズルの回転シーケンスと同様、ノズル８５を支持している送出アームは、ウェーハＷ表面に対する送出位置と非送出位置との間を長手方向軸線周りに回転可能であるのがよい。図８Ａに示すように、ノズル８５をウェーハＷの選択された部分の上方の送出位置に位置決めするために、送出アームは、その長手方向軸線周りに回転させられる。この場合も又、アームは、ウェーハＷの上方の所望高さまで下降させられ、流体を送出しながら、ウェーハを水平方向に横切るように移動させられる。送出アームは、流体を送出していないときに送出前の位置又は送出後の位置まで回転させられ、それにより、流体がウェーハＷ上に滴下する恐れを減少させる。ノズル本体の平らな底部８１は、種々の角度に位置決めされてもよく、図８Ｂに示すように、ウェーハＷの面に対してほぼ垂直であってもよい。ノズルチップ８６がノズル８５の平らな底面８１に対してほぼ直角に形成されるとき、ノズルチップ８６は、下に位置する処理済みウェーハＷに対しほぼ平行に差し向けられる。しかしながら、後で処理済み表面の上に落下して望ましくないウェーハ欠陥を生じさせる残留液滴がノズルチップ８６に付着するおそれを更に減少させるために、送出アーム又は送出ノズル８５それ自体のいずれかを更に回転させ、水平を越える一定の上向き角度でウェーハＷから遠ざけるのがよいことを理解すべきである。図８Ｃに示すように、ノズルが完全に乾燥すること又はノズルの上の流体の結晶化を許すことを阻止するために、送出アームは又、ノズル８５は待機位置に戻され、脱イオン水等の流体を収容した比較的湿り気のある環境８３内に維持される。
【００２７】
図８Ａ〜図８Ｃに示すように、ノズルは、更に、吸込みスルースクリーン８４を有するのがよい。上述した液滴シールと同様、ノズル本体又はノズルチップ８６から流れる残留液滴又は小滴を捕捉するために、スクリーン８４は、ノズル８５に取付けられるのがよい。しかしながら、吸込みスルースクリーン８４は、スクリーンそれ自体の外面に付着することがある残留流体の流れがスクリーン８４を通過することを可能にする。例えば、ノズル８５が非送出位置に回転させられるとき、ノズル表面又はノズルチップ８６から滴下する流体を捕捉するために、かなり細かいスクリーン８４がウェーハＷの表面上に堆積した流体の真上に位置決めされるのがよい。スクリーンが、堆積した流体に近接している状態では、ミスト又は凝縮蒸気がノズル本体の外面、特に、流体に面するスクリーン部分８４自体の上に形成されることが更に観察された。ミストにより、パターン欠陥を引き起こすことが知られており、ミストは、現像工程及び／又はリンス工程中に発生することがある。したがって、上述したように、ノズル本体に形成された一連の排出又は排気オリフィス８８及び真空チャネルは、ノズル８５に隣接した領域に存在し且つスクリーン８４に形成された孔又は開口部８９を通り抜ける蒸気又は凝縮液に加えて、スクリーン８４によって捕捉された液滴を吸い取ることができる。同様に、ノズル８５が送出位置に回転させられるときき、周りのミストは、スクリーン８４及びノズル本体を包囲する領域から排出される。かくして、スピン中のウェーハＷから立ち上る蒸気又はミストを含む物質が除去され、しかも、ノズル８５から遠ざけられ、さもなければ、物質は、処理済み表面の上に堆積し、即ち、滴下して戻り、それにより、望ましいない欠陥が生じる。
【００２８】
図９Ａ〜図９Ｂに示すように、本明細書において説明している回転自在な送出ラジアルアームは、多自由度の種々の駆動機構を有するように構成されるのがよい。可動支持体９０は、種々の支持装置から選択され、支持装置は、例えば、直線トラックアーム又は図示のウェーハトラックシステム内の枢動箇所即ち支柱９２周りに移動可能なラジアルアームである。流体送出ノズル９５は、ウェーハ基板上に送出すべき現像液等の物質を収容する供給源と流体連通状態で連結されるのがよい。ラジアルアーム９０は、流体送出ノズル９５を吊り下げ、第１の駆動機構９６を用いてウェーハ基板の選択部分の上方を水平方向に移動させられる。また、第２の駆動機構９８が、アーム９０を一定のＺ軸線に沿って昇降させるように選択される。ラジアルアーム９０は、第３の駆動機構９７、即ち、アーム回転装置を有するのがよく、非送出状態（図９Ａ）と流体を送出する送出状態（図９Ｂ）との間を、滴下を生じさせることなしに又は滴下を減少させて、移動させるために、第３の駆動機構は、アーム９５及びそれに取付けられたノズルをその長手方向軸線周りに回転させられる。駆動機構が送出アーム全体を実質的に回転させてもよいけれども、本発明の他の実施形態と同様、ノズル部分の選択された回転を行なうための装置がノズル部分自体に直接結合されてもよいことを理解すべきである。図９Ａに示すように、流体送出ノズル９５は、現像液、水及びガス等の流体を収容する流体源から流体をノズルに送り込む１又は２以上の流体管９３又はその他の連通ラインを有するのがよい。流体管９３は、ノズル本体の側部又は端部９１に沿って形成された一連の入口９４に通じるのがよい。また、流体入口は、当業界において今日用いられている利用可能なノズルの頂部分に沿って形成されてもよい。図９Ｂに示すように、本明細書において説明した直線トラックアームと同様、ラジアルアーム９０は、ウェーハ基板の種々の部分を横切るためにノズル９５を一定のＸ軸線に沿って移動させる延長可能な又は伸縮自在な部分９９を更に有するのがよい。本明細書に説明するように、ノズルインサート又はノズルチップ９６が、ノズル９５の底面に対して予め選択された角度をなして形成されるのがよい。流体を送出する前又は後のいずれかに、送出アーム９０を非送出位置に回転させると、ノズルチップ９６は、処理済み表面から実質的に遠ざかる方向に向けられる。残留流体が偶発的に処理コーティングされたウェーハ上に滴下する恐れを減少させるために、ノズルチップ９６は、表面と実質的に平行な方向に向けられるように回転されてもよいし、本明細書で説明するように、水平を越えて上方を向くように回転されてもよい。本発明の他の実施形態、例えば、ノズル本体真空オリフィス及び液滴シールドを図示の送出アームと組み合わせてもよいことを理解すべきである。
【００２９】
本発明の別の側面により、現像液又は濯ぎ液の滴下を生じさせないで、フォトレジストでコーティングされた半導体ウェーハを実質的に現像する種々の方法を提供する。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、１又は２以上の流体送出ノズル１０５を、スピン中のウェーハ基板Ｗの上方に支持して現像液及び／又は濯ぎ液、例えば脱イオン水を送出する。公知のウェーハ取扱い装置によって、フォトレジストでコーティングされたウェーハＷをウェーハトラック内のレジストコーティングモジュールから現像モジュール内のスピンチャック上に搬送する。本明細書において説明している現像液アームは、図１０Ａに示す単一の送出ノズル形態を有していてもよいし、図１０Ｂに示す２ノズル形態を有していてもよい。現像液アーム及び／又はノズルを、コーティングされたウェーハの上方の選択された領域上に示す送出位置に選択的に回転させる。所定量の１又は２以上の現像液を送出ノズル１０５の流体チップ開口１０６からウェーハＷの選択された部分の上に送出する。現像液又はその他の流体を送出した後、ノズル１０５を、本明細非書に説明する非送出位置、即ち、送出後位置に回転させ、レジストでコーティングされたウェーハＷ上への滴下の発生の恐れを減少させる。また、ノズル１０５Ａ，１０５Ｂは、ノズル本体の外面又はノズルチップ１０６から発生する残留流体を捕捉するために、上述した吸込みスルースクリーン又は液体シールドを有するのがよい。本明細書中の他の箇所で説明した本発明の他の実施形態と同様、ノズルチップ１０６は、ノズル本体の底面に沿って等間隔を配置されていてもよいし、好ましくは、スピン中のウェーハＷの比較的外側の領域の上に吊り下げられた部分に沿って互いに近接して配置されていてもよい。比較的外側のウェーハ縁部（ＯＷＥ）上の高密度の、即ち、集合した送出チップは、現像液をウェーハ表面にわたってより均等に広げること、及び、ウェーハの中央部分（ＣＰ）上の低密度のチップは、同量の比較的「新しい」現像液をウェーハＷのその部分に供給しない又は集中させない傾向があることが観察されている。かくして、外側ウェーハ領域ＯＷＥに近接したノズルチップ１０６は、内側ウェーハ領域の比較的狭い表面領域を覆うのに必要な少ない量よりも多量の現像液を供給して比較的広い表面領域を覆うことができる。さらに、現像液又は他の流体を傾斜ノズルチップ１０６を備えたノズル実施形態によりウェーハＷ上に塗布する場合、流体を図示の矢印により示すように全体としてスピン中のウェーハＷと同一方向に沿ってノズル１０５から送出させることが好ましい。かくして、本発明の一特徴によれば、ウェーハＷに或る角度をなして放出された流体に起因する接線方向衝撃が減少することになる。現像液の送出に続き、送出ノズル１０５ａ，１０５ｂを非送出位置に回転させるのがよい。その目的は、本明細書で説明したように、ウェーハＷ上への現像液の滴下の恐れを減少させることにある。
【００３０】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、ノズル１０５ａ，１０５ｂをウェーハ基板上の予め選択された箇所に位置決めするのがよい。ノズルチップ列１０６は、基板の少なくとも１回転後に基板表面全体を実質的に覆うフィルムを形成するために、選択された半径に沿って実質的に位置決めされる。ウェーハを２〜４回転させ、ウェーハを満足のいくようにコーティングすることが好ましく、ウェーハは、好ましい速度である毎分約６０回転を含む種々の速度で回転される。さらに、送出アームは、下に位置する基板の上方の比較的ずれた位置に流体送出ノズル１０５ａ，１０５ｂを位置決めしてもよく、この場合、最も内側のノズルチップ１０６は、ウェーハＷの中心又は回転軸線の上に吊り下げられない。ノズル１０５は、例えば、約３〜５ｍｍずれているのがよい。したがって、ウェーハＷの回転中、ウェーハの中央部分には、新しい現像液は連続的に供給されず、それにより、ウェーハ表面全体にわたり新しい現像液のより一様な分布が得られ、その結果ＣＤばらつきの良好な制御が得られる。さらに、ずれたノズル位置により、所望ならば、送出ノズル１０５ａ，１０５ｂの両方をウェーハＷの上に同時に位置決めすることを可能にする。各ノズル１０５ａ，１０５ｂは、独立に作動する別々の送出アームにより支持され、送出アームは、現像すべき又は処理すべきウェーハＷを収容したキャッチカップの各側に配置される。図１０Ｂに示すように、一連のノズル１０５ａ，１０５ｂは、１又は２以上の種類の流体のウェーハ上に順番に又は同時に送出することを行うようにウェーハＷ上に相補的な仕方、即ち、配向で位置決めされるのがよい。この形態は最終的には、アームの運動の数を減少させることができる。というのは、例えば、現像液を塗布する流体送出アームの戻りは、流体リンス送出アームが脱イオン水を放出するようウェーハ上に位置決めされている間、基準位置又は待機位置に戻るためには不要だからである。送出された流体の組合せは、ウェーハ上に容易にオーバーラップでき又は２つの別々のノズルから同時に送出でき、かくして、ウェーハは、２つの送出アームを同時に用いて溶液で迅速に又は約２倍の早さで被覆でき、それにより一様性の高いパターン現像が得られる。かくして、１組の互いに協働する送出アームは、「右側」送出アーム及び「左側」送出アームを含むのがよい。本明細書に開示する本発明の他の技術的思想と共に用いられる場合、左側アームにより支持されるノズルを種々の流体源に連結することができ、かかる流体源は、１以上の流体送出ノズルチャンバ内へ流体を送り込み、他方、左側アームにより支持された他方のノズルは、同一又は他の流体源に連結でき、かかる流体源は、これに形成された２又は３以上のノズルチャンバ内へ流体を送り込む。右側送出アームを別個独立に制御して作動させて恐らくは現像液を送出することができ、左側送出アームをこれとは別に、脱イオン水又は他の溶液を送出するよう差し向けることができる。かくして、送出される溶液相互間のクロス汚染の恐れは、ウェーハ上に送出されるべき特定の物質について多数の送出アームを専用的に用いることにより一段と減少する。
【００３１】
本発明を上記において説明したが、好ましい実施形態の説明は、本発明を限定する意味で解されるものではない。本発明の全ての特徴は、種々の条件及び変数で決まる上述の特定の記載、構成又は相対的割合には限定されないことは理解されるべきである。本発明の実施形態における形態及び細部の種々の変更並びに本発明の他の変更は、本願の開示を参照すると当業者には明らかであろう。したがって特許請求の範囲に記載された本発明は、かかる変形例、改造例又は均等例を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】半導体ウェーハ製造に用いられる種々の処理モジュールを含むウェーハトラックシステムの単純化されたフロアプランレイアウト図である。
【図２】現像処理モジュール内の従来型直線トラック及びラジアルアーム流体送出システムの現像モジュール内の２送出ラジアルアーム組立体を示す図である。
【図３】現像モジュール内の２送出ラジアルアームを示す図である。
【図４】本発明の一特徴に従って設けられた流体送出アーム及びノズルを有する現像処理モジュールの断面側面図である。
【図５】連結流体入力ラインを備えた回転自在なアームに取付けられた送出ノズルの下から見た斜視図である。
【図６】衝撃を減少させた状態で流体を基板上に送出するよう所定の角度に形成された流体送出ノズルの断面拡大図である。
【図７Ａ】或る回転位置で示された傾斜ノズルを備えたマルチ送出ノズルの単純化された側面図である。
【図７Ｂ】別の回転位置で示された傾斜ノズルを備えたマルチ送出ノズルの単純化された側面図である。
【図７Ｃ】別の回転位置で示された傾斜ノズルを備えたマルチ送出ノズルの単純化された側面図である。
【図８Ａ】或る回転位置で示されていて、基板表面に対し比較的傾斜しておらず又は垂直なノズルチップを備えるのがよい更に別のマルチ送出ノズルの単純化された側面図である。
【図８Ｂ】別の回転位置で示されていて、基板表面に対し比較的傾斜しておらず又は垂直なノズルチップを備えるのがよい更に別のマルチ送出ノズルの単純化された側面図である。
【図８Ｃ】別の回転位置で示されていて、基板表面に対し比較的傾斜しておらず又は垂直なノズルチップを備えるのがよい更に別のマルチ送出ノズルの単純化された側面図である。
【図９Ａ】多数の自由度を持つアーム運動を提供する或る一つの駆動機構を備えた回転自在な半径方向送出アームの側面図である。
【図９Ｂ】多数の自由度を持つアーム運動を提供する別の駆動機構を備えた回転自在な半径方向送出アームの側面図である。
【図１０Ａ】スピン中のウェーハ基板上に支持できる本発明に従って構成された１以上の流体送出ノズルの単純化された平面図である。
【図１０Ｂ】スピン中のウェーハ基板上に支持できる本発明に従って構成された１以上の流体送出ノズルの単純化された平面図である。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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