JP2010130014A - ノズル、及びそれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レジストが塗布され、露光処理された基板表面へ現像液を供給して現像処理をするノズル、及びこれを利用する基板処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明による基板処理装置は、基板が置かれるスピンヘッドを有する基板支持部材と、前記スピンヘッドに置かれた基板へ処理液を吐出するノズルと、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給源とを備え、前記ノズルは、断面形状がスリット形態で形成され、そして一方向に直列配置される複数の個別吐出口と、前記複数の個別吐出口が連結される１つのスリット形態の統合吐出口と、を有することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板表面へ現像液等の処理液を供給して現像処理をするノズル及びこれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法に関する。

一般的に半導体素子の製造においては、被処理基板である半導体ウェハ上にフォトレジストを塗布し、露光処理によってマスクパターンをフォトレジストへ転写してこれを現像処理することによって回路パターンを形成する。

ここで、現像処理工程においては、現像液をノズルから基板へ連続的に供給し、パターン形成面上での現像液の液溜まりを所定の時間のみ実施して接触させることによってフォトレジスト膜のパターンを現像する、所謂パドル（Ｐｕｄｄｌｅ）方式が一般的に適用されている。

パドル方式としては、基板の直径より長い吐出口が形成された所謂スリットノズルを利用することが現在の主流である。このようなスリットノズルを利用する現像方式としては、スリットノズルから現像液を吐出しながら基板を１８０度回転させる回転方式と、基板を回転させなくて、スリットノズルを基板に対して一方向に平行に移動させるスキャン方式とに、大別される。

前者の回転方式では、ノズルを固定した状態で基板を１８０度回転させることで、基板の中心附近に常に新鮮な現像液が供給されるため、エッジ附近と比較して中心附近のみが過度に現像されるという問題点がある。

後者のスキャン方式では、基板の直径より長い吐出口を通じて吐出した現像液で基板にパドル（Ｐｕｄｄｌｅ）を形成するが、この時、基板でない部分にも現像液が供給されることによって現像液が浪費され、又、工程時間が長くなるという問題点がある。

又、既存のノズルは、吐出口が１つでなされているので特定区間で現像液を集中吐出することができない。

そして、短いスリット形状の吐出口を有するノズルを使用する場合には、ノズルを移動させながら現像液を基板へ吐出するので、ノズル移動時に発生する振動及び駆動装置の駆動誤差等により、工程均一性が低下するという問題点がある。

韓国特許第１０−０５３７０４０号公報 韓国特許第１０−０７５３７５７号公報

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、現像処理の不均一が少なくて、線幅の均一性を高くすることができるノズル、及びこれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、浪費される現像液の量を減らすノズル、及びこれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法を提供することにある。

又、本発明の目的は、接液スキャン及び特定区間吐出を１つのノズルで実現することのできるノズル、及びこれを利用する基板処理装置及び処理液吐出方法を提供することにある。

なお、本発明の目的はここに制限されない。言及されなかった他の目的は、以下の記載から当業者であれば明確に理解されるであろう。

上述の目的を達成すべく、本発明による基板処理装置は、基板が置かれるスピンヘッドを有する基板支持部材と、前記スピンヘッドに置かれた基板へ処理液を吐出するノズルと、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給源とを備え、前記ノズルは、断面形状がスリット形態で形成され、そして一方向に直列配置される複数の個別吐出口を有することを特徴とする。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口各々は、処理液吐出が個別的に行われる。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口各々は、その長さ方向の両端が曲面処理され、スリット幅を広げる拡張部を中央に有する。

本発明の実施形態によると、前記ノズルは、前記処理液供給源に連結されるメーン流路と、前記メーン流路から前記複数の個別吐出口各々に連結される複数の分岐流路と、前記複数の分岐流路各々に配置された複数のバルブを有する。

本発明の実施形態によると、前記ノズルは、前記複数の個別吐出口各々に処理液を分配するための分配器と、前記分配器を制御する制御部と、をさらに有する。

本発明の実施形態によると、前記分配器は、前記処理液供給源と連結されるメーン流路と、前記メーン流路と前記複数の個別吐出口を各々連結する複数の分岐流路と、前記制御部から提供される信号によって前記複数の分岐流路を開閉する複数のバルブを有する。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口は互いに隣接する側面同士が一連と面として形成され、前記複数の個別吐出口の合計した全体長さは、基板の半径以上であり、基板の直径より小さい。

前述した課題を達成するための基板処理装置は、基板が置かれるスピンヘッドを有する基板支持部材と、前記スピンヘッドに置かれた基板へ処理液を吐出するノズルと、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給源とを備え、前記ノズルは、断面形状が第１長さのスリット形態で形成され、一方向に直列配置される複数の個別吐出口と、前記個別吐出口らが前記第１長さより長い長さを有する１つのスリット形態に連結され、処理液が最終的に吐出される統合吐出口を有するノズル本体と、を有する。

本発明の実施形態によると、前記基板処理装置は、前記統合吐出口から吐出される処理液の吐出角度調節ができるように前記ノズルを回転可能に設置したアームと、前記アームに設置した前記ノズルの吐出角度を調節する角度調節駆動部とをさらに有する。

本発明の実施形態によると、前記ノズルは、前記ノズル本体に連結され、前記処理液供給源から提供された処理液を前記複数の個別吐出口各々に分配するための分配器と、前記分配器を制御するノズル制御部とをさらに有する。

本発明の実施形態によると、前記分配器は、前記処理液供給源と連結されるメーン流路と、前記メーン流路と前記複数の個別吐出口を各々連結する複数の分岐流路と、前記ノズル制御部から提供される信号によって前記複数の分岐流路を開閉する複数のバルブを有する。

本発明の実施形態によると、前記ノズル制御部は、前記分配器制御を通じて前記複数の個別吐出口各々の吐出の開始時点及び吐出の終了時点を調節する。

本発明の実施形態によると、前記ノズル本体の両端に位置する個別吐出口らは基板のエッジ領域と基板の中央領域に処理液を吐出する。

本発明の実施形態によると、前記統合吐出口の長さは、基板の半径以上であり、基板の直径より小さい。

本発明の実施形態によると、前記ノズルの吐出位置は、基板のエッジと基板の回転中心を結ぶ中心線から一定距離偏心した平行線である。

本発明の実施形態によると、前記ノズル本体は、前記個別吐出口の長辺に該当する第１内側面及び第２内側面と、短辺に該当する円弧状の第３内側面及び第４内側面と、を有する。

本発明の実施形態によると、前記第１内側面と前記第２内側面は、スリット幅を広げる拡張部を有する。

前述した課題を達成するための基板へ処理液を吐出するノズルは、メーン流路と、処理液が吐出される複数の個別吐出口と、前記メーン流路と各々の前記複数の個別吐出口を連結する複数の分岐流路と、各々の前記分岐流路に設置される複数のバルブとを備え、前記複数の個別吐出口は一方向に沿って配列される。

本発明の実施形態によると、前記ノズルは、各々の前記個別吐出口が１つのスリット形態に連結され、処理液が最終的に吐出される統合吐出口を有する。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口各々は、その長さ方向の両端が曲面処理されている。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口各々は、スリット幅を広げる拡張部を中央に有する。

前述した課題を達成するための基板へ処理液を吐出する処理液吐出方法は、基板を準備する段階と、一列に配置される短いスリット形状の複数の個別吐出口と、前記複数の個別吐出口が１つの長いスリット形態に連結され、処理液が吐出される統合吐出口とを有するノズルを準備する段階と、前記ノズルの複数の個別吐出口が基板のエッジ領域から基板の中央領域に掛るように前記ノズルを基板上に位置させる段階と、前記ノズルの位置を固定した状態で回転される基板へ処理液を吐出する段階とを備え、前記処理液吐出段階は、前記複数の個別吐出口のうち少なくとも２個は、吐出量又は吐出時期が互いに相異なる。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口各々は、吐出の開始時点又は吐出の終了時点が互いに相異なる。

本発明の実施形態によると、隣接する前記複数の個別吐出口は吐出時期が一部重畳される。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口は吐出の開始時点が同一であり、吐出の終了時点が相異なる。

本発明の実施形態によると、互いに隣接する２個の個別吐出口の中で基板の中心に近い個別吐出口の吐出の開始時点は、基板のエッジに近い個別吐出口の吐出の開始時点と終了時点との間であり、基板の中心に近い個別吐出口の吐出の終了時点は、基板のエッジに近い個別吐出口の吐出の終了時点より遅い。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口は、基板のエッジに近い個別吐出口から基板の中心に近い個別吐出口まで順次的に吐出が行われる。

本発明の実施形態によると、前記処理液吐出段階では、前記複数の個別吐出口の中で基板の中心に近い個別吐出口で反復吐出する段階をさらに有する。

本発明の実施形態によると、前記処理液吐出段階は、前記複数の個別吐出口から吐出される処理液の吐出角度を調節するため前記ノズルを回転させる段階をさらに有する。

本発明の実施形態によると、前記複数の個別吐出口から吐出される処理液の吐出角度は、基板の回転方向に傾いた角度である。

本発明によると、現像処理の不均一を少なくして線幅の均一性を高くすることができる。

又、本発明によると、ノズルが移動しない状態でも現像液が基板外から中央へ順次吐出されるため、ノズルを移動させながら現像液を基板へ吐出する場合と同様の効果を得ることができる。

本発明によると、工程時間の短縮によって基板処理量を向上させることができる。

本発明によると、処理液の消耗量を大幅に節減できる。

本発明によると、基板に接液した状態で現像液を吐出するか、或いは基板から離隔された状態で現像液を吐出するかを、選択して使用することができる。

本発明の基板処理装置を概略的に示す構成図である。 図１の装置で処理部の一例を示す斜視図である。 図２の処理部で第１処理室の平面図である。 図２の処理部で第２処理室の平面図である。 現像ユニットの構成を示す平面構成図である。 現像ユニットの構成を示す側面構成図である。 基板に対するノズルの現像液吐出ラインを説明するための図面である。 アームに設置されたノズルを示す斜視図である。 ノズルの構成を概略的に示す構成図である。 図８に示したノズルの構成を示す平断面図である。 図８に示したノズルの構成を示す側断面図である。 図８に示したノズルの構成を示す正断面図である。 図１２に表示された１３-１３線に沿って切段した断面図である。 基板に接液された状態で現像液を吐出するノズルを示す図面である。 基板から離隔された状態で現像液を吐出するノズルを示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 本発明の実施形態によるノズルでの多様な吐出方式を示す図面である。 ノズル本体の一部を示す底面図である。 吐出口が形成された第１プレートと第２プレートの結合面を示す図面である。 拡張部を有する吐出口を示す図面である。 拡張部を有する吐出口が形成された第１プレートと第２プレートの結合面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。 多様な吐出口から吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。

まず、各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、できるだけ同一の符号を有するようにする。また、本発明を説明することにおいて、係わる公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を明確にするために特に必要でないと判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
（実施形態）
本実施形態では基板処理装置１が処理する基板として半導体基板を一例として図示して説明するが、本発明はここに限定されず、ガラス基板のような多様な種類の基板にも適用できる。

図１は、本発明の基板処理装置１の一例を概略的に示す図面である。基板処理装置１は、ウェハ上にフォトリソグラフィー工程を行う。

図１を参照すると、基板処理装置１は、インデックス部１０、処理部２０、そしてインターフェイス部３０を有し、これらは、順次的に一方向（以下、第１方向）６２へ並んで配置される。インデックス部１０は、カセット据置台１２とロボット移動路１４とを有する。

ウェハのような複数の半導体基板が収容された複数のカセット１２ａは、カセット据置台１２に置かれる。ロボット移動路１４には、カセット据置台１２に置かれたカセット１２ａと処理部２０との間にウェハを移送するロボット１４ａが設置される。ロボット１４ａは、水平面上で上述した第１方向６２と直交する方向（以下、第２方向）６４に移動でき、さらに、垂直軸回転及び上下方向に移動できる構造を有する。水平方向及び上下方向にロボット１４ａを移送する構造については、当業者であれば容易に構成できることから詳細な説明を省略する。

処理部２０は、ウェハへフォトレジストのような感光液を塗布する塗布工程と、露光工程が行われたウェハで露光された領域又はそれ以外の領域のフォトレジストを除去する現像工程を行う。処理部２０には、塗布ユニット７０、現像ユニット８０、そしてベイクユニット５０が設けられる。

処理部２０の一側には、露光部４０と連結されるインターフェイス部３０が設けられる。インターフェイス部３０には、露光部４０と処理部２０との間へウェハを移送するロボット３２が配置される。ロボット３２は、上述した第２方向６４及び上下方向に移動できる構造を有する。

図２は、図１の処理部２０の一例を示す斜視図である。

処理部２０は、第１処理室２０ａと第２処理室２０ｂとを有する。第１処理室２０ａと第２処理室２０ｂは、互いに積層された構造を有する。第１処理室２０ａには、塗布工程を行う複数のユニットが設けられ、第２処理室２０ｂには、現像工程を行う複数のユニットが設けられる。即ち、第１処理室２０ａには、複数の塗布ユニット７０と複数のベイクユニット５０とが設けられ、第２処理室２０ｂには、複数の現像ユニット８０と複数のベイクユニット５０が設けられる。一例によると、第１処理室２０ａは、第２処理室２０ｂの上部に配置される。これと異なり、第１処理室２０ａを第２処理室２０ｂの下部に配置してもよい。

上述した構造によってウェハは、インデックス部１０、第１処理室２０ａ、インターフェイス部３０、露光部４０、インターフェイス部３０、第２処理室２０ｂ、そしてインデックス部１０を順次移動する。即ち、フォトリソグラフィー工程遂行の時、ウェハは、上下方向へループ式に移動される。

図３は、第１処理室２０ａの平面図である。

図３を参照すると、第１処理室２０ａの中央には、第１移動路６０ａが上述の第１方向６２に長く形成される。第１移動路６０ａの一端は、インデックス部１０と連結され、第１移動路６０ａの他端は、インターフェイス部３０と連結される。第１移動路６０ａの一側には、複数のベイクユニット５０が第１移動路６０ａに沿って一列に配置され、第１移動路６０ａの他側には、複数の塗布ユニット７０が第１移動路６０ａに沿って一列に配置される。これと共に、ベイクユニット５０及び塗布ユニット７０は、上下に複数個が積層されるように配置される。第１移動路６０ａには、インターフェイス部３０、塗布ユニット７０、ベイクユニット５０、そして複数のインデックス部１０との間へウェハを移送する第１ロボット６２ａが設けられる。第１ロボット６２ａが第１方向６２へ直線移動されるように、第１移動路６０ａにはガイドレール６４ａが設けられる。

第１処理室２０ａのベイクユニット５０としては、フォトレジストを塗布する前に基板を所定の温度に加熱して基板表面の有機物や水分を除去するプレベイク（Ｐｒｅ−Ｂａｋｉｎｇ）工程を行うベイクユニットと、フォトレジストを基板上に塗布した後に行うソフトベイク（Ｓｏｆｔ−Ｂａｋｉｎｇ）工程を行うベイクユニットと、基板を冷却する工程を行うベイクユニット等が、一例として挙げられる。

図４は、第２処理室２０ｂの平面図である。

図４を参照すると、第２処理室２０ｂの中央には、第２移動路６０ｂが上述した第１方向６２へ長く形成される。第２移動路６０ｂの一端は、インデックス部１０と連結され、第２移動路６０ｂの他端は、インターフェイス部３０と連結される。第２移動路６０ｂの一側には、複数のベイクユニット５０が第２移動路６０ｂに沿って一列に配置され、第２移動路６０ｂの他側には、複数の現像ユニット８０が第２移動路６０ｂに沿って一列に配置される。これと共に、複数のベイクユニット５０及び現像ユニット８０は、上下に複数個が積層されるように配置される。第２移動路６０ｂには、インターフェイス部３０、現像ユニット８０、ベイクユニット５０、そしてインデックス部１０との間へウェハを移送する第２ロボット６２ｂが設けらされる。

第２処理室２０ｂのベイクユニット５０としては、光が照射されて変形されたフォトレジストを現像した以後に行うハードベイク（Ｈａｒｄ−Ｂａｋｉｎｇ）工程を行うベイクユニット、フォトレジストを光源で露光させた以後に行う露光後ベイク（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｉｎｇ）工程を行うベイクユニット、そして基板を冷却する工程を行うベイクユニット等が、一例として挙げられる。

第２ロボット６２ｂが第１方向６２へ直線移動されるように、第２移動路６０ｂにはガイドレール６４ｂが設けられる。上述した構成と異なり、第１処理室の一側に第１移動路が配置され、第１処理室の他側に複数の塗布ユニットとベイクユニットが配置される構成であってもよい。又、第２処理室の一側に第２移動路が配置され、第２処理室の他側に複数の現像ユニットとベイクユニットが配置される構成であってもよい。

図５及び図６は、現像ユニットの構成を示す平面構成図及び側面構成図である。本実施形態では、現像ユニットを例として説明するが、塗布ユニット又は多様な処理流体を使用して基板表面に残留する異物質及び膜質を除去する洗浄及び蝕刻工程を行うユニット等にも適用できる。図６においては、図面の便宜上、洗浄ノズルを省略している。

図５及び図６を参照すると、現像ユニット８０は、チャンバ８２、処理容器１００、基板支持部材２００、及びノズル部３００を有する。

チャンバ８２は、密閉された内部空間を形成し、上部には、ファンフィルタユニット８９が設置される。ファンフィルタユニット８９は、チャンバ８２内部に垂直気流を発生させる。チャンバ８２は、第２移動路６０ｂと隣接する一面８３に基板出入口８４が形成され、基板出入口８４が形成された一面８３に向き合う面は、整備作業のため開放される開放面８５となっている。開放面８５は、カバー８６によって密閉される。

ファンフィルタユニット８９は、フィルタと空気供給ファンが１つのユニットでモジュール化されたものであり、清静空気をフィルタリングしてチャンバ８２内部へ供給する装置である。清静空気は、ファンフィルタユニット８９を通過してチャンバ８２内部へ供給されて垂直気流を形成する。このような空気の垂直気流は、基板上部に均一な気流を提供する。

図６に示されたようにチャンバ８２は、ベース９００によって工程領域ＰＡとユーティリティー領域ＵＡとに区画される。ベース９００には、処理容器１００とノズル部３００とが設置される。図面には一部のみを図示しているが、ユーティリティー領域ＵＡは、処理容器１００と連結される排出ラインや排気ライン以外にも昇降ユニットの駆動部やノズル部３００と連結される各種の配管が位置される空間として、高清静度を維持するためユーティリティー領域ＵＡから隔離されることが望ましい。

処理容器１００は、ベース９００に設置される。処理容器１００は、上部が開口された円筒形状を有し、基板Ｗを処理するための工程空間を形成する。処理容器１００の開口された上面は、基板Ｗの搬出及び搬入通路に提供される。処理容器１００は基板支持部材２００の周囲を囲むように設置される。処理容器１００は、基板Ｗの現像及び洗浄そして乾燥工程が進行される間回転される基板Ｗ上で飛散される流体（現像液、洗浄液、乾燥ガス等）を流れ込ませ、集めるためのものである。これによって外部の他の装置や周囲が汚染されることが防止されるだけでなく、現像液回収及び基板Ｗ上部の均一な気流流れを実現する。

処理容器１００は、外側空間ａと内側空間ｂとを有する。外側空間ａは、基板Ｗから飛散される現像液と気体が流れ込む空間として外側壁１３２と垂直隔璧１３４によって形成され、その底面１３６には、現像液をドレーンするための排出ライン１５０が連結される。そして処理容器１００の内側空間底面には、気体を排気するための排気ライン１５２が連結される。

一方、処理容器１００の外側壁１３２には、昇降できる環形のカバー１６０が設置される。カバー１６０は、基板Ｗをスピンヘッド２１０上に搬入するか、或いは、処理が終わった基板Ｗを搬出することができるように昇降ユニット６００によって昇降される。カバー１６０は、昇降ユニット６００によって基板Ｗより高いアップ位置と、基板Ｗより低いダウン位置に昇降される。

昇降ユニット６００は処理容器１００を上下方向に直線移動させる。処理容器１００が上下に移動されることによってスピンヘッド２１０に対する処理容器１００の相対高さが変更される。基板Ｗがスピンヘッド２１０にローディング、或いはスピンヘッド２１０からアンローディングされる時、スピンヘッド２１０が処理容器１００の上部に突出されるように、カバー１６０は下降する。

この実施形態において、基板処理装置１は、処理容器１００を垂直移動させて、処理容器１００と基板支持部材２００との間の相対的な垂直位置を変更させる。しかし、基板処理装置１は、基板支持部材２００を垂直移動させて、処理容器１００と基板支持部材２００との間の相対的な垂直位置を変更させる構成であってもよい。

基板支持部材２００は、処理容器１００の内側に設置される。基板支持部材２００は、工程進行中において基板Ｗを支持し、工程が進行される間、必要によって後述する駆動器２４０によって回転される。基板支持部材２００は、基板Ｗが置かれる平らな上部面を設けたスピンヘッド２１０を有する。スピンヘッド２１０は、基板Ｗが遠心力によってスピンヘッド２１０から離脱されないように、内部に形成された真空ライン（図示せず）を通じて基板Ｗを直接真空吸着できる。上述した構造と異なり、基板支持部材２００は、スピンヘッド２１０に設置される複数のチャッキングピンを通じて基板Ｗの側面から基板Ｗのエッジ（ｅｄgｅ）を機械的に固定する構成であってもよい。スピンヘッド２１０の下部面には、スピンドル２２０が固定結合されている。このスピンドル２２０は、駆動器２４０によって回転される。図示しなかったが、駆動器２４０は回転力を提供するためのモーター、ベルト、及びプーリー等を具備する。

ノズル部３００は、基板Ｗに現像液を吐出するためのものであり、ノズル３１０と、ノズル３１０が設置されるアーム３７０と、アーム３７０を移動させるアーム駆動部３４０と、アーム駆動部３４０を制御する制御部３５０とを有する。ノズル３１０は、処理液供給源３６０から流体チャンネル（供給ライン）３６２を通じて現像液を供給される。

アーム３７０は、ベース９００に水平方向に設置されたアーム駆動部３４０によって水平に移動でき、垂直方向に高低調節ができる。

上述したノズル部３００におけるアーム駆動部３４０の駆動動作は、制御部３５０によって制御される。又、処理液供給源３６０の現像液供給も、制御部３５０によって制御される。

さらに、ノズル部３００は、ノズル３１０が待機位置で待機する時に、ノズル３１０を洗浄することのできるノズルバス（ｂａｔｈ）３９０を有する。ノズルバス３９０では、窒素ガス及び洗浄液を利用してノズル３１０末端に付いている薬液等を除去させる。

図７は、基板Ｗに対するノズル３１０の現像液吐出ラインＫを説明するための図面である。

図７のように、ノズル３１０の現像液吐出ラインＫは、基板Ｗのエッジから中央附近までを結ぶ直線、よく詳しくは、現像液が基板Ｗの回転中心Ｃへ直接吐出されないように基板Ｗの回転中心Ｃから一定距離離れた偏心ＥＣから基板Ｗのエッジまでを繋ぐラインとしている。偏心ＥＣは、基板Ｗの回転中心Ｃから１−３０mm以内に位置することが望ましい。

言い換えれば、ノズル３１０は、基板Ｗの回転中心Ｃを通る中心線から１〜３０mmだけ平行に離隔されたライン上で、現像液を吐出する。

図８は、アーム３７０に設置されたノズル３１０を示す斜視図である。図９は、ノズル３１０の構成を概略的に示す構成図である。図１０及び図１１は、図８に示したノズル３１０の構成を示す平断面図及び側断面図である。図１２は、図８に示したノズル３１０の構成を示す正断面図であり、図１３は、図１２に表示された１３-１３線に沿って切段した断面図である。

図８乃至図１３を参照すると、ノズル３１０の現像液の吐出長さは、基板Ｗの半径以上であり、基板Ｗの直径より小さいことが好ましい。本発明の実施形態では、ノズル３１０の現像液の吐出長さを、基板Ｗの半径と一致させている。

ノズル３１０は、アーム３７０のヒンジ軸３７２に結合される。ヒンジ軸３７２は、ノズル３１０の長さ方向と平行であり、アーム３７０には、ノズル３１０を回転させる角度調節駆動部３７４が設置される。ノズル３１０は、角度調節駆動部３７４によってヒンジ軸３７２を中心に回転されることによって、ノズル３１０から吐出される現像液の吐出角度を調節できる。

ノズル３１０の現像液の吐出角度は、基板Ｗに対する現像液の吐出方式によって変更できる。例えば、図１４Ａに示したようなノズル３１０が基板Ｗに接液された状態で現像液を吐出する場合には、現像液の吐出角度が基板Ｗの表面に対して直交するように設けることが望ましい。そして、図１４Ｂのようにノズル３１０が基板Ｗから離隔された状態で現像液を吐出する場合には、基板Ｗの回転方向に傾くように吐出角度を調節することで、落差によって現像液がノズル３１０側に跳ね返ることを防止できる。

再び説明すると、ノズル３１０が、基板Ｗの回転方向に傾いた吐出角度を有することによって、基板Ｗに吐出された現像液は、基板Ｗの回転力によってノズル３１０とは反対側に向けて広がる。即ち、基板Ｗの回転方向と現像液の吐出方向が同一であるため、現像液のかす（ｒｅｍａｉｎｄｅｒ）を基板Ｗの外側に速やかに排出できる。又、ノズル３１０が基板Ｗから跳ね返される現像液によって汚染されることを防止することができる。

このように、本発明のノズル３１０は現像液の吐出角度を調節できるので接液方式の吐出工程（図１４Ａの場合）と離隔方式の吐出工程（図１４Ｂの場合）とに全て対応ができる特別な効果を有する。

ノズル３１０は、ノズル本体３２０と、分配器３３０、そしてノズル制御部３３８を有する。

ノズル本体３２０は、第１プレート３２２と第２プレート３２４とが互いに積み重なって１つの本体を形成する。ノズル本体３２０は、その上端に、アーム３７０のヒンジ軸３７２に結合されるヒンジ部３２１を有する。第１プレート３２２と第２プレート３２４との間には、現像液を帯形状に吐出する吐出口Ｓを成す間隙が設けてある。

吐出口Ｓは、細くて短いスリット形態の複数の個別吐出口Ｓ１と、個別吐出口Ｓ１から延長されて１つの長いスリット形態で連結され、現像液が最終的に吐出される統合吐出口Ｓ２とに区分される。個別吐出口Ｓ１の隣接する内側面同士は、一連の面として形成される。吐出口Ｓの長さ方向は、アーム３７０の移動方向と直交する方向である。

第１プレート３２２の第１面３２２ａは、第２プレート３２４の第１面３２４ａと密着するように結合される。第１プレート３２２の第１面３２２ａとは反対側の面である第２面３２２ｂには、分配器３３０が結合される。第１プレート３２２は、個別吐出口Ｓ１の上端に形成され、分配器３３０の分岐流路３３４と連結される流込口３２３等を有する。

本発明の実施形態によるノズル３１０は、個別吐出口Ｓ１が下に行くほど広くなる形状であり、個別吐出口Ｓ１の下で１つの空間に統合された統合吐出口Ｓ２が形成されるといった２段の吐出口構造になっている。そのため、複数の個別吐出口Ｓ１との間の境界部分での現像液の空白が生じない。

分配器３３０は、処理液供給源３６０の供給ライン３６２から現像液が供給されるメーン流路３３２と、メーン流路３３２と複数の個別吐出口Ｓ１各々を連結する複数の分岐流路３３４と、ノズル制御部３３８から提供される信号によって複数の分岐流路３３４を開閉する複数のバルブ３３６とを有する。複数のバルブ３３６は、分岐流路３３４上に設置される。

上述した構成を有するノズル３１０は、接液スキャン、個別区間吐出、順次的吐出ができるだけでなく、区間別吐出の開始時点及び吐出の終了時点の制御ができる
図１５Ａ乃至図１５Ｅは、本発明の実施形態によるノズル３１０での多様な吐出方式を示す図面である。

図１５Ａを参照すると、本発明のノズル３１０は、基板Ｗのエッジに近い個別吐出口Ｓ１から開始して基板Ｗの中心に近い個別吐出口Ｓ１まで順次的に現像液を吐出できる。即ち、本発明のノズル３１０において、後吐出する個別吐出口Ｓ１の吐出の開始時点は、先吐出する個別吐出口Ｓ１の吐出の開始時点と終了時点との間であり、後吐出する個別吐出口Ｓ１の吐出の終了時点は、先吐出する個別吐出口Ｓ１の吐出の終了時点より遅い。そして、吐出量は、基板Ｗのエッジに最も近い個別吐出口Ｓ１から基板Ｗの中心に近づくほど減少される。

本発明のノズル３１０は、上述したリレー方式により、現像液を基板Ｗのエッジから中心にかけて個別順次的に吐出できる。そして、基板Ｗのエッジから中心までの吐出が完了すると、基板Ｗの中心に最も隣接した個別吐出口Ｓ１では、現像液を供給と遮断とを反復する反復吐出を実施する。

このような順次吐出方式は、ノズル３１０が固定された状態で回転される基板Ｗ上へ現像液を吐出することによって、短いスリットノズルが基板Ｗのエッジから中央まで移動しながら現像液を吐出するスキャン方式と同一の効果を得ることができる。

本発明では、ノズル３１０を動作させずとも、基板Ｗのエッジから中央までスキャンしながら現像液を吐出することができるので、ノズル移動過程で発生される振動や移送誤差等の問題点が改善される。

図１５Ｂに示されたように本発明のノズル３１０は、所望の特定区間で反復及び交叉吐出することができる。又、図１５Ｃのように、本発明のノズル３１０は、特定区間では連続吐出し、他の特定区間では間歇的に現像液を吐出することもできる。

そして、図１５Ｄと図１５Ｅのように、複数の個別吐出口Ｓ１の吐出の開始時点を同じにするとともに、吐出の終了時点については、基板Ｗのエッジに近い個別吐出口Ｓ１（又は基板Ｗの中心に近い個別吐出口Ｓ１）から始めて順次的に異なるように制御することによって、基板Ｗの現像処理の均一化が期待できる。

図１６Ａは、ノズル本体３２０の一部を示す底面図である。図１６Ｂは、吐出口が形成された第１プレート３２２と第２プレート３２４の結合面を示す図面である。

図１６Ａ及び図１６Ｂに示されたように第１プレート３２２と第２プレート３２４の結合面（第１プレートの第１面と第２プレートの第１面）各々には、複数の個別吐出口Ｓ１を形成するための複数の凹部３２８が形成される。凹部３２８は、流込口３２３から統合吐出口Ｓ２に向かって徐々に広くなるように形成される。

第１、２プレート３２２、３２４に形成された複数の凹部３２８各々は、個別吐出口Ｓ１の長辺に該当する直線状の第１、２内側面３２８ａ、３２８ｂと、短辺に該当する円弧状の第３、４内側面３２８ｃ、３２８ｄと、を有する。

本発明のノズル３１０は、個別吐出口Ｓ１各々で区間吐出ができるため、個別吐出口Ｓ１の形状にしたがって吐出される現像液の吐出断面が変化する。本発明のノズル３１０は、個別吐出口Ｓ１の両端（第３、４内側面）３２８ｃ、３２８ｄを曲面処理することによって、現像液が吐出される過程で個別吐出口Ｓ１の両端で発生する固まり現像と、その両端を除いた中央部分が薄くなるといったスリム現像を防止することができる（図１８Ａ及び図１８Ｂ参照）。

本発明では、第１プレート３２２及び第２プレート３２４を、多様な形状の凹部３２８が形成されたものに適宜交換することによって、ノズル３１０の現像液の噴射量、又は吐出される現像液の形状を調節することができる。即ち、凹部３２８の深いプレートが具備された場合、吐出口の幅が広くなることによって、現像液の噴射量が増加し、その反対である場合には、吐出口の幅が狭くなることによって、現像液の噴射量が減少する。又、凹部３２８の長さによって区間吐出される長さを変更できる。基板Ｗ上で現像液の吐出区間をもっと細密に制御するためには、凹部３２８の長さが短いことが望ましい。第１プレート３２２と第２プレート３２４は、現像液と直接接触するプレートであるので、ＰＣＴＦＥのような発水性が高い樹脂材料及び石英のように親水性が優れた材料で作るのが望ましい。

図１７Ａは、拡張部３２９を有する吐出口Ｓを示す図面である。図１７Ｂは、拡張部３２９を有する吐出口Ｓが形成された第１プレート３２２と第２プレート３２４の結合面を示す図面である。

図１７Ａ及び図１７Ｂのように、ノズル本体３２０は、個別吐出口Ｓ１各々の中央に個別吐出口Ｓ１の幅より広い拡張部３２９を形成する。拡張部３２９は、個別吐出口Ｓ１の長辺に該当する第１、２内側面３２８ａ、３２８ｂに三角溝を形成することによって形成される。

図１８は、多様な吐出口Ｓから吐出される現像液の吐出断面を示す図面である。

図１８Ａに示したように、両端が直線状となっている個別吐出口Ｓ１から吐出される現像液の吐出断面をよく見ると、両端には、表面張力によって固まりながら吐出幅が過度に広くなる固まり（ｃｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）現像が発生し、その両端を除いた中央部分では、相対的に幅が著しく薄くなるスリム（ｓｌｉｍ）現像が発生している。これにより、全体的に吐出均一性が低下する。

このような問題は、次のように個別吐出口Ｓ１の形状を変更することによって改善できる。図１８Ｂに示したように、個別吐出口Ｓ１の両端３２８ｃ、３２８ｄを曲面処理することによって、両端で現像液の固まり現像が発生するものの、その吐出幅が減少されるとともに長さ方向に広く形成され、中央のスリム現像発生領域が減少する。

図１８Ｃ、図１８Ｄ、図１８Ｅでは、個別吐出口Ｓ１の両端を曲面処理し、その中央に個別吐出口Ｓ１の幅より広い拡張部３２９を形成した。拡張部３２９は個別吐出口Ｓ１の長辺に該当する第１、２内側面３２８ａ、３２８ｂに溝（三角溝、楕円溝、四角溝）を形成することによって形成される。このように、図１８Ｃ、図１８Ｄ、図１８Ｅに示したように、個別吐出口Ｓ１の中央に拡張部３２９を形成することによって、長さ方向に発生するスリム現像を除去しながら全体的な吐出均一性を向上させることができる。

上述では、本発明の技術的な思想を例示的に説明したに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様に修正及び変形することが可能である。つまり、本発明について開示した実施形態は、本発明の技術的な思想を限定するためのものではなく、説明するためものであり、このような実施形態によって本発明の技術的な思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって解釈されなければならなく、それと同等な範囲内にある全ての技術的な思想は、本発明の権利範囲に含まれることとなる。

８２ チャンバ
１００ 処理容器
２００ 基板支持部材
３００ ノズル部
３１０ ノズル
３４０ アーム駆動部
３７０ アーム

Claims (31)

1. 基板処理装置において、
   基板が置かれるスピンヘッドを有する基板支持部材と、
   前記スピンヘッドに置かれた基板へ処理液を吐出するノズルと、
   前記ノズルに処理液を供給する処理液供給源と、を備え、
   前記ノズルは、
   断面形状がスリット形態で形成され、そして一方向に直列配置される複数の個別吐出口を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記複数の個別吐出口各々は、
   処理液吐出が個別的に行われるものであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記複数の個別吐出口各々は、
   その長さ方向の両端が曲面処理されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記複数の個別吐出口各々は、
   スリット幅を広げる拡張部を中央に有することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
5. 前記ノズルは、
   前記処理液供給源に連結されるメーン流路と、
   前記メーン流路から前記複数の個別吐出口各々に連結される複数の分岐流路と、
   前記複数の分岐流路各々に配置された複数のバルブを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の基板処理装置。
6. 前記ノズルは、
   前記複数の個別吐出口各々へ処理液を分配するための分配器と、
   前記分配器を制御する制御部と、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の基板処理装置。
7. 前記分配器は、
   前記処理液供給源と連結されるメーン流路と、
   前記メーン流路と前記複数の個別吐出口とを各々連結する複数の分岐流路と、
   前記制御部から提供される信号によって、前記複数の分岐流路を開閉する複数のバルブを有することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記複数の個別吐出口は互いに隣接する側面同士が一連の面として形成され、
   前記複数の個別吐出口の合計した全体長さは、基板の半径以上であり、基板の直径より小さいことを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
9. 基板処理装置において、
   基板が置かれるスピンヘッドを有する基板支持部材と、
   前記スピンヘッドに置かれた基板へ処理液を吐出するノズルと、
   前記ノズルに処理液を供給する処理液供給源と、を備え、
   前記ノズルは、
   断面形状が第１長さのスリット形態で形成され、一方向に直列配置される複数の個別吐出口と、
   前記複数の個別吐出口が前記第１長さより長い長さを有する１つのスリット形態に連結され、処理液が最終的に吐出される統合吐出口を有するノズル本体と、を有することを特徴とする基板処理装置。
10. 前記統合吐出口から吐出される処理液の吐出角度調節ができるように前記ノズルを回転可能に設置したアームと、
    前記アームに設置した前記ノズルの吐出角度を調節する角度調節駆動部と、をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記ノズルは、
    前記ノズル本体に連結され、前記処理液供給源から提供された処理液を前記複数の個別吐出口各々に分配するための分配器と、
    前記分配器を制御するノズル制御部と、をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
12. 前記分配器は、
    前記処理液供給源と連結されるメーン流路と、
    前記メーン流路と前記複数の個別吐出口を各々連結する複数の分岐流路と、
    前記ノズル制御部から提供される信号によって前記複数の分岐流路を開閉する複数のバルブと、を有することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記ノズル制御部は、
    前記分配器制御を通じて前記複数の個別吐出口各々の吐出の開始時点及び吐出の終了時点を調節するものであることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
14. 前記ノズル本体の両端に位置する複数の個別吐出口は、基板のエッジ領域と基板の中央領域に処理液を吐出するものであることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
15. 前記統合吐出口の長さは、基板の半径以上であり、基板の直径より小さいことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の基板処理装置。
16. 前記ノズルの吐出位置は、
    基板のエッジと基板の回転中心を結ぶ中心線から一定距離偏心した平行線であることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の基板処理装置。
17. 前記ノズル本体は、
    前記個別吐出口の長辺に該当する第１内側面及び第２内側面と、短辺に該当する円弧状の第３内側面及び第４内側面と、を有することを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
18. 前記第１内側面と前記第２内側面とは、スリット幅を広げる拡張部を有することを特徴とする請求項１７に記載の基板処理装置。
19. 基板へ処理液を吐出するノズルにおいて、
    メーン流路と、
    処理液が吐出される複数の個別吐出口と、
    前記メーン流路と各々の前記複数の個別吐出口を連結する複数の分岐流路と、
    各々の前記分岐流路に設置される複数のバルブと、を備え、
    前記複数の個別吐出口は一方向に沿って配列されることを特徴とするノズル。
20. 前記ノズルは、
    各々の前記個別吐出口が１つのスリット形態に連結され、処理液が最終的に吐出される統合吐出口を有することを特徴とする請求項１９に記載のノズル。
21. 前記複数の個別吐出口各々は、その長さ方向の両端が曲面処理されていることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載のノズル。
22. 前記複数の個別吐出口各々は、スリット幅を広げる拡張部を中央に有することを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載のノズル。
23. 基板へ処理液を吐出する方法において、
    基板を準備する段階と、
    一列に配置される短いスリット形状の複数の個別吐出口と、前記複数の個別吐出口が１つの長いスリット形態に連結され、処理液が吐出される統合吐出口とを有するノズルを準備する段階と、
    前記ノズルの複数の個別吐出口が基板のエッジ領域から基板の中央領域に掛るように前記ノズルを基板上に位置させる段階と、
    前記ノズルの位置を固定した状態で回転される基板へ処理液を吐出する段階と、を備え、
    前記処理液吐出段階は、
    前記複数の個別吐出口のうち少なくとも２個は、吐出量又は吐出時期が互いに相異なることを特徴とする処理液吐出方法。
24. 前記複数の個別吐出口各々は、吐出の開始時点又は吐出の終了時点が互いに相異なることを特徴とする請求項２３に記載の処理液吐出方法。
25. 隣接する前記複数の個別吐出口は吐出時期が一部重畳されることを特徴とする請求項２３に記載処理液吐出方法。
26. 前記複数の個別吐出口は、吐出の開始時点が同一であり、吐出の終了時点が相異なることを特徴とする請求項２３に記載の処理液吐出方法。
27. 互いに隣接する２個の個別吐出口の中で
    基板の中心に近い個別吐出口の吐出の開始時点は、
    基板のエッジに近い個別吐出口の吐出の開始時点と吐出の終了時点との間であり、
    基板の中心に近い個別吐出口の吐出の終了時点は、
    基板のエッジに近い個別吐出口の吐出の終了時点より遅いことを特徴とする請求項２３に記載の処理液吐出方法。
28. 前記複数の個別吐出口では、基板のエッジに近い個別吐出口から基板の中心に近い個別吐出口まで順次的に吐出が行われることを特徴とする請求項２３に記載の処理液吐出方法。
29. 前記処理液吐出段階は、
    前記複数の個別吐出口の中で基板の中心に近い個別吐出口で反復吐出する段階をさらに有することを特徴とする請求項２４乃至請求項２８の何れか１つに記載の処理液吐出方法。
30. 前記処理液吐出段階は、
    前記複数の個別吐出口から吐出される処理液の吐出角度を調節するため前記ノズルを回転させる段階をさらに有することを特徴とする請求項２３に記載の処理液吐出方法。
31. 前記複数の個別吐出口から吐出される処理液の吐出角度は、基板の回転方向に傾いた角度であることを特徴とする請求項３０に記載の処理液吐出方法。

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