(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
吐出口から基板上へ現像液を吐出する液吐出ノズルと、
この液吐出ノズルと現像液供給源とを流路的に接続する現像液供給管と、
を備えた基板の現像処理装置において、
前記液吐出ノズルに、純水供給源に接続された純水供給管を連通接続し、前記現像液供給管および前記純水供給管にそれぞれ開閉弁を介挿して、それらの開閉弁を選択的に開放するようにし、前記液吐出ノズルに、その液吐出ノズルの内部に残留している未使用の現像液を回収するときに開放されそのとき以外は閉鎖される開閉弁が介挿された現像液回収管を連通接続し、その現像液回収管を通して前記液吐出ノズル内を吸引する回収用吸引手段を設けるとともに、前記液吐出ノズルと前記回収用吸引手段との間に、液吐出ノズル内から吸引された現像液を回収する回収タンクを配設したことを特徴とする基板の現像処理装置。
【請求項２】
前記液吐出ノズルが、基板に対して相対的に水平方向へ移動可能に支持され、前記液吐出ノズルを基板に対して相対的に水平方向へ移動させる水平移動手段を備えた請求項１記載の基板の現像処理装置。
【請求項３】
前記液吐出ノズルが、下端面にスリット状吐出口を有する請求項２記載の基板の現像処理装置。
【請求項４】
前記液吐出ノズルに、その液吐出ノズルの内部に残留している純水を排出するときに開放されそのとき以外は閉鎖される開閉弁が介挿された排水管が連通接続され、その排水管を通して前記液吐出ノズル内を吸引する排水用吸引手段が設けられた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板の現像処理装置。
【請求項５】
前記液吐出ノズルに、ガス供給源に接続され液吐出ノズルの内部に残留している純水を追い出すときに開放されそのとき以外は閉鎖される開閉弁が介挿されたパージ用ガス管が連通接続され、そのパージ用ガス管を通して前記液吐出ノズル内へパージ用ガスを供給し液吐出ノズル内をガスパージする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板の現像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板の表面に形成された露光後のフォトレジスト膜に現像液を供給して現像処理を行う基板の現像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいて、近年、半導体ウエハ等の基板の表面に形成されたフォトレジスト膜を現像処理する方法の１つとしてスリットスキャン現像方式が広く用いられている。この現像方式は、例えば特開平１１−２２１５１１号公報等に開示されているように、下端面にスリット状吐出口を有する現像液吐出ノズルを、基板保持部によって水平姿勢に保持され静止した状態の基板の一端から他端まで水平方向へ直線状に移動させながら、現像液吐出ノズルのスリット状吐出口から現像液を基板上へ吐出して、基板上に現像液を盛るようにするものである。このように、基板を静止させた状態で液盛りを行うことにより、レジスト膜パターンの線幅均一性を大幅に向上させることが可能になった。また、最近では、パターンの線幅均一性をさらに向上させる目的で、液盛りしてから所定時間が経過した後に現像反応を停止させるために行われる純水（リンス液）の供給を、純水吐出ノズルを水平方向へ直線状に移動させながら行うスキャンリンス方式も用いられるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現像液吐出ノズルおよび純水吐出ノズルを選択的にそれぞれ水平方向へ直線的に移動させつつ、基板上への現像液の吐出および純水の吐出をそれぞれ行う装置構成では、駆動系が複雑となり、制御動作も複雑化する。また、スリットスキャン現像方式で使用される現像液吐出ノズルやスキャンリンス方式で使用される純水吐出ノズルは、プロセス性能を最大限に引き出すために特殊な材料や加工方法を用いて製作されるので、非常に高価なものとなっている。
【０００４】
また、現像液吐出ノズルおよび純水吐出ノズルを選択的にそれぞれ移動させつつ基板上へ現像液または純水を吐出する装置に限らず、現像液吐出ノズルおよび純水吐出ノズルを選択的にそれぞれ基板の中心位置へ移動させ、基板上へ現像液または純水を吐出しつつ基板を鉛直軸回りに回転させる装置においても、駆動系および制御系が複雑化する、といった問題点はある。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、駆動系および制御動作が比較的簡単で、コストも低く抑えることができる基板の現像処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、吐出口から基板上へ現像液を吐出する液吐出ノズルと、この液吐出ノズルと現像液供給源とを流路的に接続する現像液供給管と、を備えた基板の現像処理装置において、前記液吐出ノズルに、純水供給源に接続された純水供給管を連通接続し、前記現像液供給管および前記純水供給管にそれぞれ開閉弁を介挿して、それらの開閉弁を選択的に開放するようにし、前記液吐出ノズルに、その液吐出ノズルの内部に残留している未使用の現像液を回収するときに開放されそのとき以外は閉鎖される開閉弁が介挿された現像液回収管を連通接続し、その現像液回収管を通して前記液吐出ノズル内を吸引する回収用吸引手段を設けるとともに、前記液吐出ノズルと前記回収用吸引手段との間に、液吐出ノズル内から吸引された現像液を回収する回収タンクを配設したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の現像処理装置において、前記液吐出ノズルを、基板に対して相対的に水平方向へ移動可能に支持し、前記液吐出ノズルを基板に対して相対的に水平方向へ移動させる水平移動手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の現像処理装置において、前記液吐出ノズルが、下端面にスリット状吐出口を有することを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の現像処理装置において、前記液吐出ノズルに、その液吐出ノズルの内部に残留している純水を排出するときに開放されそのとき以外は閉鎖される開閉弁が介挿された排水管を連通接続し、その排水管を通して前記液吐出ノズル内を吸引する排水用吸引手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の現像処理装置において、前記液吐出ノズルに、ガス供給源に接続され液吐出ノズルの内部に残留している純水を追い出すときに開放されそのとき以外は閉鎖される開閉弁が介挿されたパージ用ガス管を連通接続し、そのパージ用ガス管を通して前記液吐出ノズル内へパージ用ガスを供給し液吐出ノズル内をガスパージすることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る発明の基板の現像処理装置において、基板保持手段によって水平姿勢に保持された基板上に現像液を供給するときは、現像液供給管に介挿された開閉弁を開放するとともに純水供給管に介挿された開閉弁を閉鎖し、液吐出ノズルの吐出口から基板上へ現像液を吐出する。また、基板上に純水を供給するときは、純水供給管に介挿された開閉弁を開放するとともに現像液供給管に介挿された開閉弁を閉鎖し、液吐出ノズルの吐出口から基板上へ純水を吐出する。
また、基板上に現像液を供給した後、基板上に純水を供給する前に、現像液供給管および純水供給管にそれぞれ介挿された両開閉弁を閉鎖し、現像液回収管に介挿された開閉弁を開放して、回収用吸引手段により現像液回収管を通して液吐出ノズル内を吸引する。これにより、液吐出ノズル内に残留している現像液が液吐出ノズル内から排出される。そして、液吐出ノズル内から排出された未使用の現像液は、現像液回収管を通って回収タンク内に導入され、回収タンク内に回収されて、再利用が可能になる。
【００１３】
請求項２に係る発明の現像処理装置では、水平移動手段によって液吐出ノズルが基板に対し相対的に水平方向へ移動させられつつ、液吐出ノズルの吐出口から基板上へ現像液または純水が吐出される。
【００１４】
請求項３に係る発明の現像処理装置では、液吐出ノズルが基板に対し相対的に水平方向へ移動しつつ、その下端面のスリット状吐出口から基板上へ現像液または純水がカーテン状に吐出される。
【００１５】
【００１６】
請求項４に係る発明の現像処理装置では、基板上に純水を供給した後に、現像液供給管および純水供給管にそれぞれ介挿された両開閉弁ならびに現像液回収管に介挿された開閉弁を閉鎖し、排水管に介挿された開閉弁を開放して、排水用吸引手段により排水管を通して液吐出ノズル内を吸引する。これにより、液吐出ノズル内に残留している純水が液吐出ノズル内から排出される。
【００１７】
請求項５に係る発明の現像処理装置では、基板上に純水を供給した後に、現像液供給管および純水供給管にそれぞれ介挿された両開閉弁ならびに現像液回収管に介挿された開閉弁を閉鎖し、パージ用ガス管に介挿された開閉弁を開放して、ガス供給源からパージ用ガス管を通して液吐出ノズル内へパージ用ガスを供給し液吐出ノズル内をガスパージする。これにより、液吐出ノズル内に残留している純水が液吐出ノズル内から吐出口を通って追い出される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１ないし図５は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板の現像処理装置の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１のII−II矢視断面図であり、図３は、図１のIII−III矢視断面図である。また、図４は、現像処理装置の構成要素の１つである液吐出ノズルの正面図であり、図５は、図４に示した液吐出ノズルのＶ−Ｖ矢視断面を配管系と共に示す図である。
【００２０】
この現像処理装置は、基板Ｗの現像処理が行われる装置中央部に、基板Ｗを水平姿勢で吸着保持する基板保持部１０、上端部に基板保持部１０が固着され鉛直に支持された回転支軸１２、および、回転支軸１２に回転軸が連結され基板保持部１０および回転支軸１２を鉛直軸回りに回転させる回転モータ１４が配設されている。基板保持部１０の周囲には、基板保持部１０上の基板Ｗを取り囲むように円形の内側カップ１６が配設されており、内側カップ１６は、上下方向へ往復移動自在に保持されている。内側カップ１６の周囲には、矩形状の外側カップ１８が配設されている。
【００２１】
外側カップ１８の左右両側には、それぞれ待機ポット２０、２２が配設されている。外側カップ１８および待機ポット２０、２２の一方の側部には、外側カップ１８および待機ポット２０、２２の連接方向と平行にガイドレール２４が配設されている。ガイドレール２４には、アーム駆動部２６が摺動自在に係合しており、アーム駆動部２６にノズルアーム２８が保持されている。ノズルアーム２８には、液吐出ノズル３０（図２では詳細な構造を図示せず）が水平姿勢で吊着されており、液吐出ノズル３０は、ガイドレール２４と直交する方向に配置されている。そして、アーム駆動部２６により、ノズルアーム２８をガイドレール２４に沿って水平方向へ直線的に往復移動させて、液吐出ノズル３０を矢印Ａで示す方向に走査し、その逆方向に戻すことができるようになっている。
【００２２】
液吐出ノズル３０は、図４および図５に示すように、下端面に長手方向に延びるスリット状吐出口３２を有し、上半部に液溜り室３４が形設され、下半部に、上端が液溜り室３４に連通し下端がスリット状吐出口３２に連通する液通路３６が形設されている。液吐出ノズル３０の一側面の、長手方向における中心位置には、上端部に現像液供給口３８が形成されるとともに中央部に現像液流出口４０が形成されている。また、液吐出ノズル３０の他側面の、長手方向における中心位置には、現像液供給口３８に対向して純水供給口４２が形成されるとともに現像液流出口４０に対向して純水流出口４４が形成されている。
【００２３】
液吐出ノズル３０の現像液供給口３８には、現像液供給源に接続された現像液供給管４６が連通接続され、現像液供給管４６に開閉制御弁４８が介挿されている。また、現像液流出口４０には、現像液回収管５０が連通接続され、現像液回収管５０に開閉制御弁５２が介挿されている。現像液回収管５０は、回収タンク５４の導入口５６に連通接続されている。回収タンク５４は、密閉構造を有し、その導入口５６より下方に現像液取出し口５８が設けられている。回収タンク５４の内部は、その天井面から内底面付近まで垂設された仕切り壁６０により、導入口５６側と現像液取出し口５８側との２室に仕切られている。回収タンク５４の上部には、導入口５６が設けられた室側内部に連通するように排気管６２が接続されており、排気管６２に真空ポンプ６４が接続されている。
【００２４】
液吐出ノズル３０の純水供給口４２には、純水供給源に接続された純水供給管６６が連通接続され、純水供給管６６に開閉制御弁６８が介挿されている。また、純水流出口４４には、排水管７０が連通接続され、排水管７０に開閉制御弁７２が介挿されている。排水管７０は、トラップ７４の入口側に接続されており、トラップ７４の出口側に排気管７６が接続されている。トラップ７４の底部には、ドレン排出弁７８が介挿されたドレン排出管８０が連通している。また、排気管７６に真空ポンプ８２が接続されている。なお、回収タンク５４に接続された排気管６２とトラップ７４に接続された排気管７６とを共通の真空ポンプに接続し、１台の真空ポンプを共用するようにしてもよい。
【００２５】
また、図示していないが、回転モータ１４、アーム駆動部２６、開閉制御弁４８、５２、６８、７２および真空ポンプ６４、８２の各動作を制御するためのコントローラが設けられている。
【００２６】
次に、上記したような構成を備えた現像処理装置による処理動作の１例について説明する。
【００２７】
表面に露光後のフォトレジスト膜が形成された基板Ｗが装置内に搬入されて、基板保持部１０に基板Ｗが保持されると、現像液供給管４６に介挿された開閉制御弁４８を開き、それ以外の開閉制御弁５２、６８、７２を閉じた状態にして、現像液供給源から現像液供給管４６を通して液吐出ノズル３０の液溜り室３４内へ現像液を供給し、液溜り室３４内に満たされた現像液を、液通路３６を通ってスリット状吐出口３２から基板Ｗ上へ吐出させつつ、アーム駆動部２６によって液吐出ノズル３０を矢印Ａで示す方向に走査する。これにより、基板Ｗ上に現像液が供給されて液盛りされる。液吐出ノズル３０が右側の待機ポット２２の位置まで移動すると、アーム駆動部２６によって液吐出ノズル３０を矢印Ａで示す方向と逆方向へ移動させ、液吐出ノズル３０を元の左側の待機ポット２０の位置まで戻す。そして、基板Ｗ上に液盛りしてから所定時間が経過するまで基板Ｗを静止させたままにして、基板Ｗの表面上のフォトレジスト膜を現像する。
【００２８】
また、液吐出ノズル３０を右側の待機ポット２２の位置まで移動させると同時に、現像液回収管５０に介挿された開閉制御弁５２を開き、それ以外の開閉制御弁４８、６８、７２を閉じた状態にするとともに、真空ポンプ６４を作動させて、液吐出ノズル３０の内部に残留している現像液を吸引する。これにより、液吐出ノズル３０内から現像液が排出される。吐出ノズル３０内から排出された未使用の現像液は、現像液回収管５０を通って回収タンク５４内に導入され、回収タンク５４の内底部に溜まる。回収タンク５４の内底部に溜まった現像液は、現像液取出し口５８から取り出され、再利用される。
【００２９】
液吐出ノズル３０の内部に残留していた現像液が回収されると、現像液回収管５０に介挿された開閉制御弁５２を閉じる。そして、基板Ｗ上に液盛りしてから所定時間が経過すると、純水供給管６６に介挿された開閉制御弁６８を開き、それ以外の開閉制御弁４８、５２、７２を閉じた状態にして、純水供給源から純水供給管６６を通して液吐出ノズル３０の液溜り室３４内へ純水（リンス液）を供給し、液溜り室３４内に満たされた純水を、液通路３６を通ってスリット状吐出口３２から基板Ｗ上へ吐出させつつ、アーム駆動部２６によって液吐出ノズル３０を矢印Ａで示す方向に走査する。これにより、基板Ｗの表面上のフォトレジスト膜の現像反応が停止する。液吐出ノズル３０が右側の待機ポット２２の位置まで移動すると、アーム駆動部２６によって液吐出ノズル３０を矢印Ａで示す方向と逆方向へ再び移動させ、液吐出ノズル３０を元の左側の待機ポット２０の位置まで戻す。
【００３０】
また、液吐出ノズル３０を右側の待機ポット２２の位置まで移動させると同時に、排水管７０に介挿された開閉制御弁７２を開き、それ以外の開閉制御弁４８、５２、６８を閉じた状態にするとともに、真空ポンプ８２を作動させて、液吐出ノズル３０の内部に残留している純水を吸引する。これにより、液吐出ノズル３０内から純水が排出される。吐出ノズル３０内から排出された純水は、排水管７０を通ってトラップ７４内へ流入し、トラップ７４の底部に溜まる。トラップ７４の底部に溜まった純水は、適宜、ドレン排出弁７８を開いて、トラップ７４内からドレン排出管８０を通って排出される。
【００３１】
また、液吐出ノズル３０を右側の待機ポット２２の位置まで移動させると同時に、回転モータ１４を作動させて、基板保持部１０に保持された基板Ｗを水平面内で鉛直軸回りに回転させることにより、基板Ｗを乾燥させる。この際、内側カップ１６を上昇させておく。
【００３２】
液吐出ノズル３０の内部に残留していた純水が排出されると、排水管７０に介挿された開閉制御弁７２を閉じる。そして、現像液供給管４６に介挿された開閉制御弁４８を開き、それ以外の開閉制御弁５２、６８、７２を閉じた状態にして、現像液供給源から現像液供給管４６を通して液吐出ノズル３０の液溜り室３４内へ現像液を供給し、液溜り室３４内に現像液を満たすようにする。また、基板Ｗの乾燥処理が終了すると、回転モータ１４を停止させ、基板Ｗを装置内から搬出する。
【００３３】
この現像処理装置では、上記したように、液吐出ノズル３０の内部に残留した未使用の現像液を回収して再利用するので、現像液の消費量を低減させることができる。また、液吐出ノズル３０の内部に残留した現像液を液吐出ノズル３０内から排出した後に、空になった液吐出ノズル３０内へ純水を供給して液吐出ノズル３０内に純水を満たし、また、液吐出ノズル３０の内部に残留した純水を液吐出ノズル３０内から排出した後に、空になった液吐出ノズル３０内へ現像液を供給して液吐出ノズル３０内に現像液を満たすようにするので、現像液と純水との置換のために相当量の純水および現像液を無駄に消費する、といったことが無くなる。
【００３４】
次に、図６に液吐出ノズルの断面を配管系と共に示す現像処理装置は、液吐出ノズル内から純水を真空吸引して排出する配管系を設けないで、その代わりに液吐出ノズル内を不活性ガス、例えば窒素ガスでパージする配管系を備えて構成されている。図６に示した装置において、図５に示した装置と共通する構成要素については、図５で使用した符号と同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３５】
図６に示した液吐出ノズル８４には、純水流出口が設けられておらず、その代わりに上端面にガス導入口８６が形成されている。液吐出ノズル８４のガス導入口８６には、窒素ガス供給源に接続されたパージ用ガス管８８が連通接続され、パージ用ガス管８８に開閉制御弁９０が介挿されている。開閉制御弁９０の開閉動作は、図示しないコントローラによって制御される。
【００３６】
図６に示した構成を備えた現像処理装置によると、基板Ｗ上への液盛り後に、液吐出ノズル８４のスリット状吐出口３２から基板Ｗ上へ純水を吐出させつつ液吐出ノズル８４を走査することにより、基板Ｗの表面上のフォトレジスト膜の現像反応を停止させ、液吐出ノズル８４が右側の待機ポット２２の位置まで移動すると、パージ用ガス管８８に介挿された開閉制御弁９０を開き、それ以外の開閉制御弁４８、５２、６８を閉じた状態にして、窒素ガス供給源からパージ用ガス管８８を通して液吐出ノズル８４の液溜り室３４内へ窒素ガスを供給し、液吐出ノズル８４内を窒素ガスでパージする。これにより、液吐出ノズル８４内に残留している純水は、スリット状吐出口３２を通って液吐出ノズル８４内から追い出される。液吐出ノズル８４の内部に残留していた純水が排出されると、パージ用ガス管８８に介挿された開閉制御弁９０を閉じる。この純水の排出過程以外の処理動作は、図５に示した装置と同じである。
【００３７】
【００３８】
なお、上記した実施形態では、真空ポンプ６４、８２を用いて液吐出ノズル３０の内部に残留する現像液や純水を吸引する構成について説明したが、本発明の範囲は、その構成に限定されるものではなく、例えば、工場側のユーティリティ供給の真空ラインを利用して液吐出ノズル３０内の残留現像液や残留純水を真空吸引する構成としてもよい。また、必ずしも真空吸引する必要は無く、液吐出ノズル３０の内部を減圧状態として液吐出ノズル３０の内部に残留する現像液や純水を吸引する減圧吸引手段を備えた構成としてもよい。
【００３９】
また、上記した実施形態では、下端面にスリット状吐出口３２を有する液吐出ノズル３０を備えスリットスキャン現像およびスキャンリンスを行うことができる現像処理装置について説明したが、この発明は、基板上への現像液および純水の吐出を１つの液吐出ノズルで行うようにする現像処理装置であれば、広く適用し得るものである。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板の現像処理装置を使用すると、１つの液吐出ノズルによって基板上への現像液および純水の吐出を行うことができ、この現像処理装置は、駆動系および制御動作が比較的簡単で、小型化も可能であり、コストも低く抑えることができる。また、液吐出ノズルから基板上へ現像液を吐出した後に液吐出ノズル内に残留した未使用の現像液を回収して再利用することができるので、現像液の消費量を低減させることができる。
【００４１】
請求項２に係る発明の現像処理装置では、液吐出ノズルを基板に対して相対的に移動させつつ液吐出ノズルから基板上へ現像液または純水を吐出して現像およびリンスを行うことができる。
【００４２】
請求項３に係る発明の現像処理装置では、スリットスキャン現像を行うとともにスキャンリンスを行うことができる。
【００４３】
【００４４】
請求項４に係る発明の現像処理装置では、基板上に純水を供給した後に、液吐出ノズル内に残留している純水を液吐出ノズル内から確実に排出することができるので、液吐出ノズル内の純水を現像液に置換するために相当量の現像液を無駄に消費する、といったことが無くなる。
【００４５】
請求項５に係る発明の現像処理装置では、基板上に純水を供給した後に、液吐出ノズル内に残留している純水を液吐出ノズル内から確実に追い出すことができるので、液吐出ノズル内の純水を現像液に置換するために相当量の現像液を無駄に消費する、といったことが無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施形態の１例を示し、基板の現像処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】  図１のII−II矢視断面図である。
【図３】  図３は、図１のIII−III矢視断面図である。
【図４】  図１に示した現像処理装置の構成要素の１つである液吐出ノズルの正面図である。
【図５】  図４に示した液吐出ノズルのＶ−Ｖ矢視断面を配管系と共に示す図である。
【図６】  この発明の別の実施形態を示し、現像処理装置の構成要素の１つである液吐出ノズルの断面を配管系と共に示す図である。
【符号の説明】
１０  基板保持部
１２  回転支軸
１４  回転モータ
１６  内側カップ
１８  外側カップ
２０、２２  待機ポット
２４  ガイドレール
２６  アーム駆動部
２８  ノズルアーム
３０、８４  液吐出ノズル
３２  スリット状吐出口
３４  液溜り室
３６  液通路
３８  現像液供給口
４０  現像液流出口
４２  純水供給口
４４  純水流出口
４６  現像液供給管
４８、５２、６８、７２、９０  開閉制御弁
５０  現像液回収管
５４  回収タンク
６２、７６  排気管
６４、８２  真空ポンプ
６６  純水供給管
７０  排水管
７４  トラップ
８６  ガス導入口
８８  パージ用ガス管
Ｗ  基板
【図１】
0003926589.tif 000002
【図２】
0003926589.tif 000003
【図３】
0003926589.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003926589.tif 000007