(57)【要約】【課題】コストアップを招くことなく、基板の表面に対する処理液の供給の均一性を確保しつつ、処理液の消費量、および基板への処理液の再付着の低減を図ることができる、処理液供給用ノズルおよび基板処理装置を提供する。【解決手段】ノズル３は、筒状の保持部材７と、保持部材７に挿通された処理液吐出管８とを備えている。保持部材７は、先端側ほど中心軸線から離れるように拡開するフレア形状に形成されており、その先端を斜め下方に向けた状態に配置されている。処理液吐出管８は、長方形環状の断面形状を有している。処理液吐出管８の先端部は、保持部材７と非接触に設けられ、吐出口１０の長手方向と直交する方向に遊動可能な遊端部９となっている。そして、ガス流通路１３に窒素ガスを流すことにより、処理液吐出管８の先端部が上下方向に揺動されながら、処理液吐出管８の吐出口１０から処理液がウエハＷに向けて吐出される。【選択図】図１
2007273599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に処理液を供給するための処理液供給用ノズルであって、
先端が斜め下方に向けられた筒状の保持部材と、
前記保持部材に挿通され、基板の表面に向けて処理液を吐出する吐出口を遊端部に有し、当該遊端部と反対側の基端部が前記保持部材に対して固定され、前記遊端部が前記保持部材と非接触な状態で遊動可能に設けられた処理液吐出部材と、
前記保持部材と前記処理液吐出部材との間に気体を流通させるための気体流通路とを含むことを特徴とする、処理液供給用ノズル。
【請求項２】
前記保持部材は、その先端側ほど中心軸線から離れるように拡開する形状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の処理液供給用ノズル。
【請求項３】
前記処理液吐出部材の前記遊端部は、外面の少なくとも一部が平面に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の処理液供給用ノズル。
【請求項４】
前記処理液吐出部材の前記遊端部は、四角筒状に形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の処理液供給用ノズル。
【請求項５】
前記処理液吐出部材の前記遊端部に設けられ、前記遊端部に荷重を加えるための錘をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の処理液供給用ノズル。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の処理液供給用ノズルと、
基板を保持する基板保持機構と、
前記処理液供給用ノズルの前記気体流通路に気体を供給するための気体供給機構とを含むことを特徴とする、基板処理装置。
【請求項７】
前記気体供給機構は、前記気体流通路への気体の供給圧を可変させるための供給圧可変手段を備えていることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に処理液を供給するための処理液供給用ノズルおよびこれを備える基板処理装置に関する。基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面を処理液で洗浄する処理などが行われる。
このような処理に用いられる枚葉式の基板処理装置は、基板を水平に保持しつつ、その基板を回転させるスピンチャックと、スピンチャックによって回転されている基板の表面に処理液を供給するためのノズルとを備えている。処理時には、スピンチャックによって基板が回転され、ノズルから基板の表面の回転中心付近に処理液が供給される。基板の表面上に供給された処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の表面上を周縁に向けて流れる。これによって、基板の表面の全域に処理液が行き渡り、基板の表面に対する処理液による処理が達成される（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２３５２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、基板の回転速度が小さいと、処理液に作用する遠心力が小さいため、基板の表面上で処理液が均一に拡がらず、基板の表面の全域に処理液をむらなく行き渡らせることができない。この問題は、基板の回転速度を大きくすることにより解決されるが、基板の回転速度が大きいと、処理液が基板の表面上から速やかに排除されるので、基板の表面に対する処理液の接液時間を確保するために、処理液の供給量（消費量）が多くなるという、別の問題を生じる。
【０００４】
これらの問題を同時に解決するために、いわゆるスキャンノズルの構成が採用されることがある。この構成では、水平面内で揺動するアームにノズルが設けられ、アームが揺動されつつ、ノズルから基板の表面に向けて処理液が吐出される。これにより、基板の表面上での処理液の供給位置（入射位置）が変化するため、基板の回転速度が小さくても、基板の表面の全域に処理液をむらなく供給することができる。したがって、処理液の消費量を抑えることができる。
【０００５】
ところが、アームを揺動させるための駆動機構が必要となり、装置のコストが増大する。また、駆動機構からの発塵の可能性も懸念される。その対策として、駆動機構が配置されている部分を排気する設備を設ければ、さらなるコストアップを招く結果となる。
この発明の目的は、コストアップを招くことなく、基板の表面に対する処理液の供給の均一性を確保しつつ、処理液の消費量の低減を図ることができる、処理液供給用ノズルおよび基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板（Ｗ）の表面に処理液を供給するための処理液供給用ノズル（３）であって、先端が斜め下方に向けられた筒状の保持部材（７）と、前記保持部材に挿通され、基板の表面に向けて処理液を吐出する吐出口（１０；２０；３０；４０）を遊端部（９）に有し、当該遊端部と反対側の基端部が前記保持部材に対して固定され、前記遊端部が前記保持部材と非接触な状態で遊動可能に設けられた処理液吐出部材（８）と、前記保持部材と前記処理液吐出部材との間に気体を流通させるための気体流通路（１３）とを含むことを特徴とする、処理液供給用ノズルである。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成では、保持部材がその先端を斜め下方に向けた状態に配置され、その保持部材に、処理液吐出部材がその遊端部を遊動可能な状態に挿通されている。そして、保持部材と処理液吐出部材との間は、気体を流通させるための気体流通路とされている。これにより、処理液吐出部材の吐出口から処理液を吐出させながら、気体流通路に気体を流通させると、その気体の圧力によって、処理液吐出部材の遊端部が遊動し、この遊動に伴って、処理液吐出部材から吐出される処理液の方向が変化する。その結果、基板の表面上における処理液の供給位置が変化するので、基板を高速で回転させなくても、処理液を、基板の表面の全域にむらなく速やかに供給することができる。また、基板を高速で回転させる必要がないので、基板を低速で回転または静止させることにより、処理液の消費量の低減を図ることができる。さらに、処理液吐出部材の駆動機構を必要としないので、装置のコストアップを回避することができる。さらには、基板を高速で回転させる必要がないので、基板への処理液の再付着を抑制することができる。すなわち、基板から飛散した処理液が、基板の周囲の部材によって跳ね返って、基板に再付着することを抑えることができる。あるいは、基板から飛散した処理液が、基板の周囲の部材に付着したまま乾燥し、それがパーティクルとなって、基板に再付着することを抑えることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記保持部材は、その先端側ほど中心軸線から離れるように拡開する形状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の処理液供給用ノズルである。
この構成によれば、保持部材が、その先端側ほど中心軸線から離れるように拡開する形状（いわゆるフレア形状またはラッパ形状）に形成されていることにより、処理液吐出部材の遊端部が遊動したときに、その遊端部が保持部材と接触することを確実に防止することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記処理液吐出部材の前記遊端部は、外面の少なくとも一部（１７）が平面に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の処理液供給用ノズルである。
この構成によれば、遊端部の外面の少なくとも一部が平面に形成されているので、この平面部分を気体の圧力を受ける受け面として、気体の圧力を確実に受けることができる。そのため、遊端部を確実に遊動させることができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記処理液吐出部材の前記遊端部は、四角筒状に形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の処理液供給用ノズルである。
この構成のように、遊端部を四角筒状に形成することにより、遊端部の外面のいずれの面をも気体の圧力を受ける受け面とすることができる。
請求項５に記載の発明は、前記処理液吐出部材の前記遊端部に設けられ、前記遊端部に荷重を加えるための錘（１８）をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の処理液供給用ノズルである。
【００１１】
この構成によれば、錘によって遊端部に加えられる荷重により、遊端部が重力方向に下がったり、遊端部が気体から受ける圧力により、遊端部が重力に抗して持ち上げられたりする。そのため、遊端部を重力方向に沿う面内で確実に往復動させることができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の処理液供給用ノズル（３）と、基板（Ｗ）を保持する基板保持機構（２）と、前記処理液供給用ノズルの前記気体流通路（１２）に気体を供給するための気体供給機構（１３）とを含むことを特徴とする、基板処理装置（１）である。
【００１２】
この構成によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の処理液供給用ノズルを備えているので、少なくとも、コストアップを招くことなく、基板の表面に対する処理液の供給の均一性を確保しつつ、処理液の消費量の低減、および基板への処理液の再付着の抑制を図ることができる。
請求項７に記載の発明は、前記気体供給機構は、前記気体流通路への気体の供給圧を可変させるための供給圧可変手段（１６）を備えていることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理装置である。
【００１３】
この構成によれば、気体流通路への気体の供給圧を変化させることにより、処理液吐出部材の遊端部の動きを多様化することができる。その結果、処理液吐出部材の吐出口から吐出される処理液の方向を多様に変化させることができ、処理液を、基板の表面の全域により速やかに供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図解的な側面図である。
この基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ］という。）を１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置１は、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック２と、ウエハＷの表面（上面）に処理液を供給するためのノズル３とを備えている。
【００１５】
スピンチャック２は、真空吸着式チャックであって、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸４と、このスピン軸４の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース５と、スピン軸４と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ６とを備えている。これにより、ウエハＷの裏面が吸着ベース５に吸着保持された状態で、スピンモータ６が駆動されると、ウエハＷがスピン軸４の中心軸線まわりに回転する。
【００１６】
なお、スピンチャック２としては、このような真空吸着式チャックに限らず、たとえば、ウエハＷの端面を複数個の挟持部材で挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持し、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる構成のものが採用されてもよい。
ノズル３は、スピンチャックの上方に配置されている。このノズル３は、筒状の保持部材７と、この保持部材７に挿通された処理液吐出管８とを備えている。
【００１７】
保持部材７は、先端側ほど中心軸線から離れるように拡開するフレア形状に形成されており、その先端を斜め下方に向けた状態に配置されている。この保持部材７の材料としては、処理液に対する耐性を有する材料、たとえば、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂材料、塩化ビニル樹脂材料などを用いることができる。
【００１８】
処理液吐出管８は、長方形環状の断面形状を有する筒状に形成されており、保持部材７の中心軸線に沿って配置されている。処理液吐出管８の先端開口は、処理液を吐出する吐出口１０となっている。処理液吐出管８の先端部は、保持部材７と非接触に設けられ、とくに吐出口１０の長手方向と直交する方向に遊動可能な遊端部９となっている。一方、処理液吐出管８の基端部は、保持部材７に対して固定されている。この処理液吐出管８の材料としては、柔軟性および処理液に対する耐性を有する材料、たとえば、ＰＦＡを用いることができる。
【００１９】
処理液吐出管８には、処理液供給管１１を介して、処理液供給源からの処理液が供給される。処理液供給管１１の途中部には、処理液供給管１１を開閉するための処理液バルブ１２が介装されている。
処理液としては、ウエハＷの処理の内容に応じた液が用いられる。たとえば、ウエハＷの表面を洗浄する処理では、ＳＣ−１（アンモニアと過酸化水素水とを含む水溶液）、ＳＣ−２（塩酸と過酸化水素水とを含む水溶液）、純水、および機能水（炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、磁気水等を含む。）などの洗浄液が処理液として用いられる。また、ウエハＷの表面の不要な薄膜をエッチングする処理では、フッ酸などのエッチング液が処理液として用いられる。また、ドライエッチング後にウエハＷの表面に残留するポリマー不純物を除去する処理では、アミン類などの有機アルカリ液を含む液体、無機酸を含む液体、またはフッ化アンモン系物質を含む液体などのポリマー除去液が処理液として用いられる。さらにまた、ウエハＷの表面の不要なレジスト膜を剥離する処理では、ＳＰＭ（硫酸と過酸化水素水との混合液）や硫酸オゾン（硫酸とオゾン水との混合液）などのレジスト剥離液が処理液として用いられる。さらに、ウエハＷの表面にレジスト膜を形成する処理では、レジスト液が処理液として用いられる。
【００２０】
保持部材７の内面と処理液吐出管８の外面との間（処理液吐出管８の周囲）は、処理液吐出管８の遊端部９を遊動させるための窒素ガスが流通するガス流通路１３とされている。このガス流通路１３には、窒素ガス供給管１４を介して、窒素ガス供給源からの窒素ガスが供給される。窒素ガス供給管１４の途中部には、この窒素ガス供給管１４を開閉するための窒素ガスバルブ１５と、窒素ガス供給管１４を流通する窒素ガスの圧力を制御するためのレギュレータ１６とが介装されている。
【００２１】
図２は、処理液吐出管８の遊端部９の斜視図である。
処理液吐出管８の遊端部９には、吐出口１０の長手方向と直交する方向の両側面１７に、羽根状錘１８が設けられている。各羽根状錘１８は、遊端部９の各側面１７から垂直に立ち上がり、処理液吐出管８の管長方向に延びる長方形板状に形成されている。羽根状錘１８が設けられていることにより、処理液吐出管８の遊端部９に重力方向の荷重が加わり、ガス流通路１３に窒素ガスが流通していない状態で、処理液吐出管８は、遊端部９が下方に垂れ下がるように緩やかに湾曲した状態となる。
【００２２】
なお、図１では、処理液吐出管８が直線状に延びた状態が示されている。
ウエハＷの処理時には、ウエハＷは、スピンチャック２に保持されて、そのスピンチャック２によって低速（たとえば、１０〜５０ｒｐｍ）で回転される。一方、処理液バルブ１２が開かれて、処理液供給管１１から処理液吐出管８に処理液が供給される。処理液吐出管８に供給される処理液は、処理液吐出管８を流通し、吐出口１０から回転中のウエハＷの表面に向けて吐出される。
【００２３】
また、処理液バルブ１２が開かれている間、窒素ガスバルブ１５が開かれて、窒素ガス供給管１４からガス流通路１３に窒素ガスが供給され、その窒素ガスがガス流通路１３を流通する。ガス流通路１３を窒素ガスが流通すると、窒素ガスの流通前に湾曲していた処理液吐出管８の遊端部９の下側の側面１７に窒素ガスが当たり、その窒素ガスの圧力によって、処理液吐出管８の遊端部９が重力に抗して上方に持ち上げられる。遊端部９が上方に持ち上げられると、次は、その遊端部９の上側の側面１７に窒素ガスが当たり、窒素ガスの圧力によって、遊端部９が下方に押し下げられる。また、遊端部９が下方に押し下げられると、その遊端部９の下側の側面１７に窒素ガスが再び当たるようになり、窒素ガスの圧力によって、遊端部９が再び上方に持ち上げられる。そのため、ガス流通路１３を窒素ガスが流通している間、処理液吐出管８の遊端部９は、上下方向の揺動を繰り返す。これにより、処理液吐出管８の吐出口１０から吐出される処理液の方向が変化し、ウエハＷの表面上における処理液の供給位置（入射位置）が変化する。その結果、ウエハＷの回転速度が低速であっても、処理液を、ウエハＷの表面の全域にむらなく速やかに供給することができる。
【００２４】
また、この基板処理装置１では、窒素ガスバルブ１５が開かれている間に、レギュレータ１６によって、窒素ガス供給管１４を流通する窒素ガスの圧力が変えられる。窒素ガスの圧力が変わると、処理液吐出管８の遊端部９の動きが変わるので、窒素ガスの圧力を変化させることにより、処理液吐出管８の遊端部９の動きを多様化することができる。その結果、処理液吐出管８の吐出口１０から吐出される処理液の方向を多様に変化させることができ、処理液を、ウエハＷの表面の全域により速やかに供給することができる。
【００２５】
しかも、この構成では、ウエハＷの表面上における処理液の供給位置を変化させるために、ノズル３を駆動する機構を必要としないので、基板処理装置１のコストアップを回避することができる。
また、ウエハＷの回転速度が低速であるので、ウエハＷを高速（たとえば、２０００〜３０００ｒｐｍ）で回転させつつ、そのウエハＷの表面の回転中心付近に処理液を供給する構成と比較して、処理液の消費量、およびウエハＷへの処理液の再付着を低減することができる。
【００２６】
以上のように、この実施形態によれば、基板処理装置１のコストアップを招くことなく、ウエハＷの表面に対する処理液の供給の均一性を確保しつつ、ウエハＷに供給される処理液の消費量、およびウエハＷへの処理液の再付着の低減を図ることができる。
また、この実施形態では、保持部材７が先端側ほど中心軸線から離れるように拡開するフレア形状に形成されているので、処理液吐出管８の遊端部９が遊動したときに、その遊端部９が保持部材７と接触することを確実に防止することができる。
【００２７】
さらに、処理液吐出管８が四角筒状（長方形環状の断面形状を有する筒状）に形成されており、その遊端部９の４つの側面が平面であるので、いずれの側面をもガス流通路１３を流通する窒素ガスの圧力を受ける受け面とすることができる。この実施形態では、遊端部９の上下の側面１７が、窒素ガスの圧力を受ける受け面とされている。
そして、各側面１７に羽根状錘１８が設けられているので、上側の側面１７が受ける窒素ガスの圧力に加えて、羽根状錘１８によって遊端部９に加えられる荷重により、遊端部９を重力方向に下げることができる。また、下側の側面１７が受ける窒素ガスの圧力により、遊端部９を重力に抗して持ち上げることができる。そのため、遊端部９を上下方向に確実に往復動させることができる。
【００２８】
また、ノズル３をスピンチャック２に保持されたウエハＷの表面から離れた位置に配置し、その位置からウエハＷの表面に処理液を供給することにより、処理液吐出管８がＰＦＡで形成されていても、処理液と処理液吐出管８との摩擦により生じる処理液の帯電がウエハＷに悪影響を及ぼすのを防止することができる。
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、保持部材７は、必ずしもフレア形状に形成されなくてもよく、処理液吐出管８との接触を回避することができれば、中心軸線方向においてその中心軸線方向に直交する方向の寸法がほとんど変化しない筒状に形成されていてもよい。
【００２９】
また、処理液吐出管８が四角筒状に形成されているとしたが、処理液吐出管８は、遊端部９の外面の少なくとも一部に平面を有していればよく、四角筒状以外の筒状に形成されてもよい。
さらにまた、処理液吐出管８の内部の処理液が流通する流路および吐出口１０は断面矩形状となっているが、図３のように、円形状の流路および吐出口２０を有する処理液吐出管８であってもよく、また、図４のように、それぞれ吐出口３０に対応する複数本の流路が処理液吐出管８の内部に形成されてもよい。また、たとえば、図５のように、断面矩形状の板材８０の側面に、吐出口４０を有する円管状の処理液パイプ８１を取り付けて、これら板材８０および処理液パイプ８１を処理液吐出管８としてもよい。
【００３０】
さらに、ガス流通路１３に窒素ガスが供給される場合を例にとったが、ガス流通路１３には、炭酸ガスや大気（エア）などの窒素ガス以外の気体が供給されてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図解的な側面図である。
【図２】図１に示す処理液吐出管の遊端部の斜視図である。
【図３】処理液吐出管の他の構成（円形状の流路および吐出口を有する構成）を示す斜視図である。
【図４】処理液吐出管のさらに他の構成（複数本の流路を有する構成）を示す斜視図である。
【図５】処理液吐出管のさらに他の構成（板材および処理液パイプを備える構成）を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      基板処理装置
２      スピンチャック
３      ノズル
７      保持部材
８      処理液吐出管
９      遊端部
１０，２０，３０，４０    吐出口
１３    ガス流通路
１４    窒素ガス供給管
１６    レギュレータ
１７    側面
１８    羽根状錘
８０    板材
８１    処理液パイプ
Ｗ      ウエハ
【図１】
2007273599.tif 000003
【図２】
2007273599.tif 000004
【図３】
2007273599.tif 000005
【図４】
2007273599.tif 000006
【図５】
2007273599.tif 000007