(57)【要約】【課題】最終フィルタの二次側で発生するパーティクルやノズル先端で発生するパーティクル等に起因する塗布欠陥を抑制する。【解決手段】被処理基板１０を載置する試料台１１と、基板１０に対して薬液を供給するための第１のラインと、薬液の洗浄に供される洗浄液を供給するための第２のラインと、第１のラインと第２のラインに接続され、何れか一方を選択して基板側へ導く三方弁２６と、第１のラインの三方弁２６の上流側に設けられ、薬液中の異物を除去するフィルタ２４と、三方弁２６の下流側に設けられ、該三方弁２６により選択された薬液又は洗浄液を吐出するノズル２８とを具備した基板処理装置であって、基板１０上に薬液を塗布する場合は、三方弁２６により第１のラインを選択し、それ以外の場合は、三方弁２６により第２のラインを選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を載置する試料台と、前記基板に対して薬液を供給するための第１のラインと、前記薬液の洗浄に供される洗浄液を供給するための第２のラインと、前記第１のラインと前記第２のラインに接続され、何れか一方を選択して前記基板側へ導く三方弁と、前記第１のラインの前記三方弁の上流側に設けられ、前記薬液中の異物を除去するフィルタと、前記三方弁の下流側に設けられ、該三方弁により選択された薬液又は洗浄液を吐出するノズルとを具備してなり、
前記基板上に前記薬液を塗布する場合は、前記三方弁により前記第１のラインが選択され、それ以外の場合は、前記三方弁により前記第２のラインが選択されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
被処理基板を載置する試料台と、前記基板に対して薬液を供給するための第１のラインと、前記薬液の洗浄に供される洗浄液を供給するための第２のラインと、前記第１のラインと前記第２のラインに接続され、何れか一方を選択して前記基板側へ導く第１の三方弁と、前記第１のラインの前記第１の三方弁の上流側に設けられ、前記薬液中の異物を除去するフィルタと、前記第１の三方弁の下流側に設けられ、該三方弁により選択された薬液又は洗浄液を吐出するノズルと、前記第１の三方弁とノズルとの間に設けられ、前記第１の三方弁からの液体の通流を、前記ノズル側又は第３のラインに切り換える第２の三方弁とを具備してなり、
前記基板上に前記薬液を供給する場合は、前記第１の三方弁により前記第１のラインを選択すると共に、前記第２の三方弁により前記ノズルを選択し、前記ノズルから前記薬液を前記基板の表面に吐出させ、
薬液供給後は、前記第１の三方弁により前記第２のラインを選択し、前記第２の三方弁によりノズル側を選択し、前記三方弁から前記ノズルまでを前記洗浄液で満たした状態にし、
再度の薬液供給前に、前記第１の三方弁により前記第１のラインを選択し、前記第２の三方弁により第３のラインを選択し、前記フィルタから前記第１の三方弁までの薬液を前記第３のラインから排出することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
被処理基板に対して薬液を供給するためのラインと、前記ラインの先端部に接続され、前記薬液を前記基板の表面上に吐出するノズルとを具備してなり、
前記ノズルは、前記薬液の停止後にサックバックするために、先端部よりも上流側の先端部近傍の内径が絞り込まれていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
前記ノズル内に、前記内径を絞り込んだ位置の薬液を吸引するための細管が設けられていることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
薬液を供給する第１のラインと洗浄液を供給する第２のラインとの何れかを三方弁により選択し、選択したラインからの液体を吐出するノズルとを備えた基板処理装置を用い、
前記基板上に前記薬液を塗布する場合は、前記三方弁により前記第１のラインを選択することにより、前記ノズルから前記薬液を前記基板の表面上に吐出し、
それ以外の場合は、前記三方弁により前記第２のラインを選択することにより、前記三方弁から前記ノズルまでを前記洗浄液で満たした状態にすることを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板上に薬液の供給により塗布膜を形成するための基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられるリソグラフィー工程においては、被加工膜が形成された半導体ウェハ上にレジストなどの薬液を塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜（レジスト膜）に対して露光装置により選択的に露光を行う。その後、レジスト膜を現像することでレジストパターンを得る。そして、レジストパターンをマスクに被加工膜を加工することで、所望のパターンを半導体基板上に形成することができる。
【０００３】
レジストなどの薬液は、塗布現像装置の塗布装置内のバキュームチャック上に載置された半導体ウェハ上に薬液を滴下し、スピンコート法により塗付膜を形成するが、薬液によっては、配管内でパーティクル増加するものがある。これら、液中パーティクルは薬液供給ライン途中にある最終フィルタにより除去されるが、最終フィルタと吐出ノズルの間に滞留した薬液には継続的にパーティクルが発生しており、この最終フィルタの２次側で発生したパーティクルが塗布欠陥となる恐れがある。
【０００４】
また、一つのウェハへの塗布膜の形成後に次のウェハへの塗布膜形成時までは溶液の供給は停止するが、このときノズルの先端で溶媒が揮発し、高濃度化した溶液中でパーティクルが発生し、これが次のウェハの塗布欠陥となる。
【０００５】
一方、パターンの微細化に伴い、解像性の観点から、多層レジストプロセスを用いる場合がある。多層レジストプロセスは、被加工膜が形成された半導体ウェハ上に下層レジスト膜を形成し、続いてＳＯＧなどのゾルゲル材料を用いた中間材料を塗布し、塗布膜を加熱処理して中間膜を形成する。その後、上層レジスト薬液を塗布して塗布膜を形成する。このとき、中間層や上層レジストの塗布材料は、先端にテーパを有するノズルから吐出させることになる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、中間層に用いるＳＯＧに代表されるゾルゲル材料の塗布薄膜においては、薬液中のゲルが要因と考えられる塗布膜欠陥が発生しやすい。本発明者らが鋭意研究を進めたところ、ゲルの発生は、主に薬液吐出ノズル先端におけるゾルゲル薬液の気液界面において高濃度化した表面領域においてゲル化が進行しやすくなるという事実を見出した。
【特許文献１】特開２００３−１１２０８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、被処理基板の表面上にノズルから薬液を吐出して塗布膜を形成する場合、最終フィルタからノズルまでの間に発生するパーティクルやノズル先端で発生するパーティクルが塗布欠陥の要因となる問題があった。また、多層レジストプロセスに用いる薬液の場合、ノズル先端でゲル化が進行しやすくなり、これが塗布欠陥の要因になる問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、最終フィルタの二次側で発生するパーティクルやノズル先端で発生するパーティクル等に起因する塗布欠陥を抑制することのできる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ノズル先端におけるゲル化に伴う塗布欠陥発生を抑制することのできる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【００１１】
即ち、本発明の一態様は、被処理基板を載置する試料台と、前記基板に対して薬液を供給するための第１のラインと、前記薬液の洗浄に供される洗浄液を供給するための第２のラインと、前記第１のラインと前記第２のラインに接続され、何れか一方を選択して前記基板側へ導く三方弁と、前記第１のラインの前記三方弁の上流側に設けられ、前記薬液中の異物を除去するフィルタと、前記三方弁の下流側に設けられ、該三方弁により選択された薬液又は洗浄液を吐出するノズルとを具備してなる基板処理装置であって、前記基板上に前記薬液を塗布する場合は、前記三方弁により前記第１のラインが選択され、それ以外の場合は、前記三方弁により前記第２のラインが選択されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、被処理基板を載置する試料台と、前記基板に対して薬液を供給するための第１のラインと、前記薬液の洗浄に供される洗浄液を供給するための第２のラインと、前記第１のラインと前記第２のラインに接続され、何れか一方を選択して前記基板側へ導く第１の三方弁と、前記第１のラインの前記第１の三方弁の上流側に設けられ、前記薬液中の異物を除去するフィルタと、前記第１の三方弁の下流側に設けられ、該三方弁により選択された薬液又は洗浄液を吐出するノズルと、前記第１の三方弁とノズルとの間に設けられ、前記第１の三方弁からの液体の通流を、前記ノズル側又は第３のラインに切り換える第２の三方弁とを具備してなる基板処理装置であって、前記基板上に前記薬液を供給する場合は、前記第１の三方弁により前記第１のラインを選択すると共に、前記第２の三方弁により前記ノズルを選択し、前記ノズルから前記薬液を前記基板の表面に吐出させ、薬液供給後は、前記第１の三方弁により前記第２のラインを選択し、前記第２の三方弁によりノズル側を選択し、前記三方弁から前記ノズルまでを前記洗浄液で満たした状態にし、再度の薬液供給前に、前記第１の三方弁により前記第１のラインを選択し、前記第２の三方弁により第３のラインを選択し、前記フィルタから前記第１の三方弁までの薬液を前記第３のラインから排出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の一態様は、被処理基板に対して薬液を供給するためのラインと、前記ラインの先端部に接続され、前記薬液を前記基板の表面上に吐出するノズルとを具備してなる基板処理装置であって、前記ノズルは、前記薬液の停止後にサックバックするために、先端部よりも上流側の先端部近傍の内径が絞り込まれていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の一態様は、薬液を供給する第１のラインと洗浄液を供給する第２のラインとの何れかを三方弁により選択し、選択したラインからの液体を吐出するノズルとを備えた基板処理装置を用いた基板処理方法において、前記基板上に前記薬液を塗布する場合は、前記三方弁により前記第１のラインを選択することにより、前記ノズルから前記薬液を前記基板の表面上に吐出し、それ以外の場合は、前記三方弁により前記第２のラインを選択することにより、前記三方弁から前記ノズルまでを前記洗浄液で満たした状態にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、薬液供給のための第１のラインと洗浄液供給のための第２のラインとを選択する三方弁を設けることにより、薬液の塗布時以外は、ノズルの先端部に洗浄液をパージすることができる。従って、最終フィルタの二次側でパータティクルが発生するのを防止でき、これにより塗布欠陥の発生を抑制することができる。
【００１６】
また、ノズルの先端部よりも上流側の先端部近傍の内径を絞り込むことにより、薬液の停止後のサックバックの際に薬液空気と触れる面積を小さくすることができ、これによりノズル先端部におけるパーティクルの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる基板処理装置を示す概略構成図である。
【００１９】
図中の１０は半導体ウェハ等の被処理基板、１１は回転可能に設けられた試料台、１２はカバー、１３はノズル移動用アーム、１４はドレイン、２１はレジスト等の薬液を収容した薬液ビン、２２はレジスト等の薬液を収容する薬液溜め（バッファタンク）、２３はバルブ、２４はポンプ、２５は最終フィルタ、２６は第１の三方弁、２７はバルブ、２８はノズル、３１，３２，３３は配管を示している。
【００２０】
基板１０は試料台１１上に載置され、その中心を軸として回転可能となっている。カバー１２は基板１０の側方及び下方を囲むように設けられ、ノズル２８から基板１０の表面に供給された液体が外部に飛散するのを防止するものである。
【００２１】
薬液ビン２１は配管３１によりバッファタンク２２に接続されている。バッファタンク２２は配管３２によりノズル２８と接続されている。配管３２の途中に、バッファタンク２２側から順にバルブ２３，ポンプ２４，最終フィルタ２５，第１の三方弁２６，バルブ２７が挿入されている。なお、図には示さないが、配管３１，３２には最終フィルタ２５以外のフィルタも挿入されている。
【００２２】
第１の三方弁２６には、薬液供給ライン（第１のライン）を構成する配管３２と共に、シンナーライン（第２のライン）を構成する配管３３が接続されている。そして、第１の三方弁２６は、最終フィルタ２５を通して供給される薬液とシンナーラインから供給されるシンナーの何れか一方を選択し、ノズル２８側に出力するものとなっている。
【００２３】
ノズル２８は、ノズル移動用アーム１３に取り付けられており、アーム１３の移動により、基板１０の中心部からドレイン１４上のノズル待機位置との間で移動可能となっている。
【００２４】
次に、本実施形態を用いた基板処理方法について説明する。
【００２５】
まず、薬液を基板１０上に供給する場合は、試料台１１の回転により基板１０を回転させると共に、ノズル移動用アーム１３によりノズル２８を基板１０の中心部上にセットする。そして、三方弁２６を薬液側に切り換えると共に、バルブ２３，２７を開き、ポンプ２４によりバッファタンク２２から薬液を吸引し、フィルタ２５を通してノズル２８から基板１０の表面上に吐出させる。
【００２６】
薬液の供給が終了したら、バルブ２７を閉じると共に、ノズル移動用アーム１３によりノズル２８を待機位置に移動する。そして、三方弁２６をシンナーライン側に切り換え、バルブ２７を開き、シンナーラインからシンナーを供給することにより、ノズル２８の先端部をパージする。このとき、ノズル２８はノズル待機位置に待機しており、パージに使用されたシンナーはノズル待機位置下にあるドレイン１４に排出され、そこから廃液タンク（図示せず）へ排出される。シンナーのパージ量はノズル先端に付着した塗布薬液が十分に洗浄されるだけのパージ量が望ましい。なお、洗浄液のパージ後に洗浄液のサックバックを行うようにしてもよい。
【００２７】
薬液供給の終了後に再度、基板１０上への塗布薬液を供給する場合には、三方弁２６を薬液側に切り換え、塗布薬液をパージできるようにし、同じく薬液待機位置下に設置されたドレイン１４へ排出する。そして、塗布薬液が十分置換された状態になってから、ノズル移動用アーム１３によりノズル２８を基板１０の中心部上にセットし、基板１０上への塗布薬液の供給を開始する。
【００２８】
なお、基板１０上への薬液の吐出から洗浄液のパージまでの間隔を、予め設定された薬液による塗布膜のパーティクル発生までの時間に基づき設定してもよい。また、洗浄液にてパージされた薬液ラインから、再び薬液を基板１０に供給する場合、パージされたラインを再度、薬液でパージするのが望ましい。この薬液の再パージ時に、洗浄液の分岐ラインにおいて、洗浄液のサックバックを行うようにしてもよい。
【００２９】
このように本実施形態によれば、ノズル２８から基板１０の表面上に薬液を吐出した後に、三方弁２６の切り換えにより、三方弁２６からノズル２８までをシンナーでパージしている。さらに、再度の薬液の供給前に三方弁２６の切り換えにより、三方弁２６から
ノズル２８の先端までを薬液でパージしている。従って、最終フィルタ２５の二次側でパータティクルが発生するのを防止でき、塗布欠陥の発生を抑制することができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係わる基板処理装置を示す概略構成図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００３１】
基本的な構成は図１と同様であるが、本実施形態ではこれに加え、第１の三方弁２６とバルブ２７との間に第２の三方弁２９が設けられている。この第２の三方弁２９には、ダミー専用ラインを構成する配管３４が接続されている。そして、第２の三方弁２９は、上流側から供給される液体を、ノズル２８側又はダミー専用ラインに出力するものとなっている。
【００３２】
本実施形態では、基板１０の表面上への薬液供給からその後のシンナーパージまでは第１の実施形態と同様である。これに加えて本実施形態では、再度の薬液の供給前に、第１の三方弁２６を薬液供給ラインに切り換えると共に、第２の三方弁２９をダミー専用ライン側に切り換え、第１の三方弁２６の下流側のシンナーをドレイン１７に排出する。これにより、シンナーパージ中にフィルタ２５から第１の三方弁２６までの間に残留した薬液を、ノズル２８を通過させることなく、ドレイン１７に排出することができる。つまり、フィルタ２次側と第１の三方弁２６との間で発生するパーティクルをドレイン１７から排出することができる。
【００３３】
そして、再度の薬液の供給の直前に、第２の三方弁２９をノズル側に切り替え、塗布薬液をパージできるようにし、同じく薬液待機位置下に設置されたドレイン１４へ排出する。塗布薬液が十分置換された状態になってから、ノズル移動用アーム１３によりノズル２８を基板１０の中心部上にセットし、基板１０上への塗布薬液の供給を開始する。
【００３４】
このように本実施形態によれば、第１の実施形態に加えて第２の三方弁２９とダミー専用ラインを設けたことにより、シンナーパージ中にフィルタ２５から第１の三方弁２６までの間に残留した薬液をドレイン１７に排出することができる。従って、最終フィルタ２５の二次側でパータティクルが発生するのをより確実に防止することができ、塗布欠陥の発生を更に抑制することが可能となる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係わる基板処理装置を説明するためのもので、図３（ａ）は概略構成図、（ｂ）は要部構造を拡大して示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００３６】
本実施形態は、ノズル２８の形状に特徴を有している。即ち、ノズル２８は、薬液の停止後にサックバックするために、先端部よりも上流側の先端部近傍の内径が絞り込まれている。具体的には、ノズル２８を構成する配管５１は先端側が絞り込まれているが、先端から数十ｍｍの距離までは直管となっている。そして、直管部分内のノズル先端部近傍に環状部材５２が嵌め込まれている。
【００３７】
この構成により、ノズル２８の先端部は、内径Ａが３ｍｍφであり、先端から３ｍｍから５ｍｍの位置までの内径Ｂが１ｍｍφまで緩やかに絞られる形状になっており、薬液の気液界面におけるノズル内径は１ｍｍφとなっている。そして、ノズル２８内に、内径を絞り込んだ位置の薬液を吸引するための細管５３が設けられている。この細管５３は、ノズル２８と同軸的に設けられ、一端は環状部材５２の設置位置付近に配置され、他端はノズル２８の外部に導出されている。
【００３８】
薬液供給系は第１及び第２の実施形態と同様でよい。また、第１及び第２の実施形態と同様にシンナーラインやダミー専用ライン等を設けても良い。
【００３９】
次に、本実施形態を用いた基板処理方法について説明する。
【００４０】
塗布薬液としてＳＯＧを用いたゾルゲル材料を、被処理基板１０上に内径３ｍｍφのノズル２８から吐出することにより塗布し、１５００ｒｐｍでスピン乾燥を行い、３００℃で９０秒間、加熱処理を行い中間膜を形成した。その後、上記薬液をノズル先端から４ｍｍの位置まで後退させた。その後、３時間毎に１ｃｃずつのダミー吐出を繰り返し、一日後に前記方法と同様に塗布膜形成を行った。このように処理した基板に対して欠陥検査を行ったところ、欠陥のない良好な塗布膜を得ることができた。
【００４１】
なお、薬液の吐出後に吐出ノズル内の薬液をノズル先端から後退させる方法としては、配管内の薬液を僅かに吸引すればよい。また、細管５３から薬液を吸引することにより、更に確実に薬液の位置をサックバック位置まで後退させることができる。
【００４２】
比較例として、薬液後退位置におけるノズル径の絞りのない、ストレートなノズルにおいて、実施形態と同様に１日放置後に塗布膜の欠陥検査を行ったところ、多数の塗布欠陥が検出された。
【００４３】
このように本実施形態によれば、薬液の基板１０への吐出後に、ノズル先端から薬液を吸引することにより、薬液表面をノズル２８内の所定の位置を後退させている。そして、薬液表面の吸引後の位置におけるノズル内径を、ノズル先端におけるノズル内径よりを小さくしている。このため、ゾルゲル材料の吐出前の待機状態における気液界面の面積を小さくすることができ、ノズル先端におけるゲルの発生に起因する塗布欠陥を低減することができる。
【００４４】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、薬液としてレジストを用いたが、これに限らず基板上に塗布形成する各種の薬液を用いることができる。さらに、洗浄液としてもシンナー以外の溶液を用いることができるのは勿論のことである。
【００４５】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態に係わる基板処理装置を示す概略構成図。
【図２】第２の実施形態に係わる基板処理装置を示す概略構成図。
【図３】第３の実施形態に係わる基板処理装置を示す概略構成図と要部拡大断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１０…被処理基板
１１…試料台
１２…カバー
１３…ノズル移動用アーム
１４，１７…ドレイン
２１…薬液ビン
２２…バッファタンク
２３，２７…バルブ
２４…ポンプ
２５…最終フィルタ
２６…第１の三方弁
２８…ノズル
２９…第２の三方弁
３１，３２，３３．３４…配管
５１…配管
５２…環状部材
５３…細管
【図１】
2007311408.tif 000003
【図２】
2007311408.tif 000004
【図３】
2007311408.tif 000005