JP2016111053A - シリンジを用いた処理液供給装置およびウェット処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハーフインチサイズのきわめて小さいウェハへの薬液供給方式として、非常に少ない量の薬液を正確に供給できる薬液供給装置およびウェット処理装置を提供する。【解決手段】本発明は、薬液Ｌを吸入および吐出するシリンジ４５と、薬液Ｌを充填した薬液ボトル４２と、一端を薬液ボトル４２に接続し他端をシリンジ４５に接続し薬液ボトル４２内の薬液Ｌをシリンジ４５へ吸入させる吸入用ホース４４と、一端を吸入用ホース４４の中間部に接続しシリンジ４５が吐出した薬液ＬをウェハＷの表面へ供給するための供給用ホース４８と、吸入用および供給用ホース４４，４８それぞれの開閉を制御する三方電磁弁４９とを具備した構成である。【選択図】図３

Description

本発明は、処理液タンクに充填された処理液を所定の供給箇所へ供給するための処理液供給装置およびウェット処理装置に関する。

近年、半導体デバイスの製造ラインとして、０．５インチサイズ（ハーフインチサイズ）のウェハに１個のデバイスを作成することを基本とし、そのために製造工程を複数の可搬性の単位処理装置で構成し、これら複数の単位処理装置をフローシップやジョブショップに再配置することを容易にすることで、超少量生産でかつ多品種生産に適切に対応できるようにしたミニマルファブシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、ミニマルファブシステムに用いる現像装置としては、ウェハ上からこぼれる量を下回る量の現像液をウェハ上に滴下した状態で、現像液がウェハ上からこぼれ落ちない程度の回転速度でウェハをゆっくりと回転させるようにしたスピン現像装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

国際公開第２０１２／０２９７７５号 国際公開第２０１３／０８４５７４号

上記特許文献１のミニマルファブシステムは、ハーフインチサイズのウェハを単位処理装置で一枚ずつ処理する方法であり、ハーフインチサイズのウェハ上に印刷等された被現像物を現像する装置として、上記特許文献２に記載のスピン現像装置が知られているものの、ハーフインチサイズのウェハ（被処理体）を現像したり、洗浄したりする際に、処理液を供給する処理液供給装置において、例えば０．２ｍｌ程度の非常に少ない量の処理液を、ウェハ上に正確に供給することができる装置については、知られていない。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、上記したミニマルファブシステム等に使用することのできる、ハーフインチサイズのようなきわめて小さいウェハへの処理液の供給方式として、非常に少ない量の処理液を正確に供給することができる処理液供給装置およびウェット処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、処理液を吸入および吐出するためのシリンジと、前記処理液が充填された処理液タンクと、一端が前記処理液タンクに接続され、他端が前記シリンジに接続され、前記処理液タンクに充填された処理液を前記シリンジへ吸入させる充填用配管と、一端が前記充填用配管の中間部に接続され、他端が所定の供給箇所へ配設され、前記シリンジから吐出された処理液を所定の供給箇所へ供給するための供給用配管と、前記供給用配管および前記充填用配管の接続位置に取り付けられ、これら供給用配管および充填用配管それぞれの開閉制御が可能な開閉弁とを具備したことを特徴とする処理液供給装置とした。

このように構成された本発明によれば、開閉弁にて供給用配管を閉止し充填用配管を開放した状態でシリンジを駆動させて、処理液タンクに充填された処理液のうちの所定量をシリンジに吸入させてから、開閉弁にて充填用配管を閉止し供給用配管を開放した状態とする。この状態で、シリンジを駆動させ、このシリンジに吸入させた所定量の処理液を供給用配管へ吐出させることにより、この所定量の処理液を、供給用配管を介して所定の供給箇所へ供給することができる。よって、シリンジからの処理液の吐出量を適切に制御することによって、非常に少ない量の処理液であっても、所定の供給箇所へ正確に供給することができるから、例えば、ハーフインチサイズのようなきわめて小さいウェハへの処理液の供給方式に適している。

また本発明は、上記発明において、前記シリンジは、軸方向に沿って貫通した注入口を有するピストン部と、このピストン部の基端側の少なくとも一部が軸方向に進退自在に挿入された有底筒状のシリンジ本体とを備え、前記充填用配管の他端は、前記シリンジのピストン部の先端側の前記注入口に接続されていることを特徴とする処理液供給装置とした。

このように構成された本発明によれば、例えば、シリンジのピストン部の先端側を上方に向けた状態で、シリンジ本体に対してピストン部を相対的に下方に移動させて、シリンジ本体内に吸入させた処理液をピストン部の注入口から充填用配管へ吐出させる際の初期段階で、このシリンジ本体に吸込んでしまった気体を効率良くピストン部の注入口から充填用配管へ排出することができる。したがって、シリンジ本体内に吸入した処理液を所定の供給箇所へ供給する前に、シリンジ本体に対してピストン部を相対的に下方に移動させ、シリンジ本体内の気体を効率良く排出してから、所定の供給箇所への処理液の供給を開始させることにより、シリンジ本体内に吸込んだ気体に基づく処理液の供給量のばらつきを抑制できるため、所定の供給箇所への処理液の供給をより精度良く行うことが可能となる。

また本発明は、上記発明において、前記処理液タンクは、前記処理液の吸入に伴い外気を取り込むための開口部と、この開口部に向けて不活性ガスを供給するガス供給部とが設けられていることを特徴とする処理液供給装置とした。
このように構成された本発明は、処理液タンクの開口部に向けて不活性ガスを供給することにより、処理液タンク内の処理液を、充填用配管を介してシリンジに吸入させる際に、この処理液とともに取り込んでしまうおそれのある処理液タンク内の気体を不活性ガスにすることができる。この結果、処理液とともに酸素等の気体を取り込み、この取り込んだ気体とともに処理液を所定の供給箇所に供給した場合に生じ得る、ウォーターマーク等の発生を防止することができる。

また本発明は、上記発明において、前記開閉弁は、前記供給用配管および前記充填用配管を別個に開閉制御可能な三方弁であることを特徴とする処理液供給装置とした。

このように構成された本発明は、供給用配管および充填用配管それぞれの開閉制御が可能な開閉弁を、これら供給用配管および充填用配管を別個に開閉制御可能な三方弁とすることにより、これら供給用配管および充填用配管それぞれの開閉制御をより正確に行うことができる。この結果、処理液タンクに充填された処理液を、より正確にシリンジ内に吸入できるとともに、シリンジに吸入させた処理液を、より正確に所定の供給箇所へ供給することができる。

また本発明は、ウェハが設置されるステージと、前記ステージに設置されたウェハ上に処理液を供給するための上記処理液供給装置とを具備し、前記処理液供給装置は、前記ウェハ上からこぼれ落ちない程度の量の処理液を前記ウェハ上に供給することを特徴とするウェット処理装置とした。

このように構成された本発明は、ウェハ上からこぼれ落ちない程度の量の処理液であっても、処理液供給装置のシリンジにて吸入した処理液を、シリンジの駆動にてシリンジから吐出させることにより、ウェハ上に正確に供給することができる。

また本発明は、上記発明において、前記ステージに対向させて設けられ、前記ステージに設置されるウェハの同心状に、前記ステージに対向させて設けられた略円柱状の処理液保持材を具備し、前記処理液供給装置は、前記ステージに設置されたウェハと前記処理液保持材との間からこぼれ落ちない程度の量の処理液を、前記ウェハと前記処理液保持材との間に供給することを特徴とするウェット処理装置とした。

このように構成された本発明は、ステージに設置されたウェハと処理液保持材との間からこぼれ落ちない程度の量の処理液であっても、処理液供給装置のシリンジにて吸入した処理液を、シリンジの駆動にてシリンジから吐出させることにより、ウェハと処理液保持材との間に正確に供給することができる。

また本発明は、上記発明において、ウェハが設置されるステージと、前記ステージに設置されたウェハ上に処理液を供給するための請求項１ないし４のいずれか一項に記載の処理液供給装置と、前記ステージに設置されるウェハの同心状に、前記ステージに対向させて設けられ、前記処理液供給装置から処理液が供給される円筒状のノズルとを具備し、前記ノズルは、前記ウェハの外径寸法以上の外径寸法に形成されていることを特徴とするウェット処理装置とした。

このように構成された本発明は、ノズルの外径寸法をウェハの外径寸法以上にすることによって、ウェハ上に留まる薬液量を一定にできる。さらにこの状態で、ノズルからの処理液の供給速度を一定にしたり、意図して制御した供給速度で処理液をウェハ上に供給することにより、ウェハ上に供給された処理液が、ノズルの中心から外周へと流れていくため、処理液の供給による化学反応速度等を安定化できる。

また本発明は、上記発明において、前記ウェハは、外径１２．５ｍｍの円盤状であるウェット処理装置とした。

このように構成された本発明は、いわゆるミニマルファブシステムに用いられるきわめて小さな外径１２．５ｍｍの円盤状のウェハであっても、処理液供給装置の処理液の吐出量を適切に制御することによって、非常に少ない量の処理液を、ウェハ上に正確に供給することができる。

本発明によれば、シリンジからの処理液の吐出量を適切に制御することによって、非常に少ない量の処理液であっても、所定の供給箇所へ正確に供給することができる。

本発明の第１実施形態に係るウェット処理装置の外観を示す斜視図である。 上記ウェット処理装置の内部構造の一部であって、処理液吸入時の動作を示す概略図である。 上記ウェット処理装置の内部構造の一部であって、処理液吐出時の動作を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係るウェット処理装置の内部構造の一部を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

［第１実施形態］
＜全体構成＞
本発明の第１実施形態に係るウェット処理装置１は、図１に示すように、予め規格された大きさの筐体２内に収容されたミニマルファブ（minimal fabrication）構想に基づく単位処理装置にて構成されている。ウェット処理装置１は、例えば吐出対象物であるウェハＷ上に所定の処理液である薬液Ｌを供給して洗浄等する際に用いられる。ここで、ミニマルファブ構想とは、多品種少量という半導体製造市場に最適なもので、省資源・省エネルギー・省投資・高性能な多様なファブに対応でき、例えば特開２０１２−５４４１４号公報に記載の生産をミニマル化させるミニマル生産システムを実現させるものである。

筐体２は、上下方向に長手方向を有する略直方体状に形成された、幅（ｘ）０．３０ｍ×奥行（ｙ）０．４５ｍ×高さ（ｚ）１．４４ｍの大きさに統一され、内部への微粒子およびガス分子のそれぞれの侵入を遮断する構造とされている。筐体２の上側の装置上部２ａには、ウェハＷを処理するための種々の処理装置本体３が収容されている。処理装置本体３としては、例えばウェハＷの表面を洗浄するための一つの処理工程を行うことが可能な構造となっている。筐体２の下側には、装置上部２ａ内の処理装置本体３を制御する制御装置等を内蔵するための装置下部２ｂが設けられている。装置下部２ｂには、処理装置本体３での処理に用いられる種々のユニットが収容されている。また、装置下部２ｂには、筐体２を支持するための支持部ｍが設けられている。

筐体２の装置上部２ａの上下方向の中間部には、この装置上部２ａの正面側が上方に凹状に切り欠かれた形状とされている。装置上部２ａの上側の正面側には、操作パネル２ｃが取り付けられている。装置上部２ａの下側の部分は、ウェハＷを筐体２内に搬入させる前室２ｄとされている。前室２ｄの上面の略中央部には、搬送容器としてのシャトル（図示せず）を設置するためのシャトル収容部としての略円形状のドッキングポート２ｅが設けられている。前室２ｄは、筐体２内への微粒子およびガス分子のそれぞれを遮断する構成となっている。前室２ｄには、シャトル内に収容されているウェハＷを外気に曝す等することなく筐体２内へ出し入れできるようにするＰＬＡＤ（Particle Lock Air-tight Docking）システム（図示せず）が取り付けられている。

＜処理装置本体＞
処理装置本体３は、所定の大きさに成形された略円盤状または矩形状のウェハＷの表面を洗浄処理するウェット処理装置としてのウェハ洗浄機を構成する洗浄ユニットである。処理装置本体３による洗浄としては、ウェハＷ上のレジスト除去、エッチング、付着している残渣等を取り除く等を目的としたものを含む。処理装置本体３にて洗浄するウェハＷは、所定の大きさ、例えば直径１２．５ｍｍ（ハーフインチサイズ）の円形状の表面を有する円盤状に形成されている。ウェハＷには、予め所定のパターンが形成され洗浄前の状態とされている。なお、ウェハＷとしては、フォトレジスト膜が除去されたベアシリコンウェハ等であっても用いることができる。

処理装置本体３は、図２および図３に示すように、洗浄チャンバ３１を備えている。洗浄チャンバ３１の中心位置には、上面にウェハＷを保持するための係止片部３２ａを設けたステージ３２が設けられている。ステージ３２は、例えばモータ等の駆動源（図示せず）にて水平方向に回転可能に構成され、ステージ３２の上面に対向して、処理液保持材としての円柱状の液保持材３３が同心状に取り付けられている。液保持材３３の内部には、ステージ３２の係止片部３２ａに係止させて保持したウェハＷの表面状態を撮影するための撮影装置としてのＣＣＤカメラ（図示せず）と、この液保持材３３を介してウェハＷ上に供給された薬液を超音波振動させるための超音波振動子（図示せず）が取り付けられている。

洗浄チャンバ３１内には、ステージ３２の係止片部３２ａに係止させて保持したウェハＷの表面に、例えば過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２・Ｈ_２Ｏ）や、水酸化アンモニウム水溶液（ＮＨ_４ＯＨ・Ｈ_２Ｏ）等の薬液Ｌを供給するための薬液吐出用のノズル３４，３５が複数、例えば２本ほど取り付けられている。各ノズル３４，３５は、それぞれの先端部を、ステージ３２の係止片部３２ａと、液保持材３３の下端面との間に近接させた状態、すなわちステージ３２の脇からウェハＷ上に薬液Ｌを供給する構成となっている。ノズル３４，３５にて供給される薬液Ｌは、予め所定の濃度に純水にて希釈されて処理液タンクとしての薬液ボトル４２に充填されている。

洗浄チャンバ３１に隣接した位置には、洗浄チャンバ３１のステージ３２の係止片部３２ａに係止させてステージ３２上に保持したウェハＷ上に、所定の薬液Ｌを供給するための処理液供給装置としての薬液供給装置４１が取り付けられている。薬液供給装置４１は、ノズル３４，３５の本数に応じた台数、具体的にはノズル１本に対して１台の薬液供給装置４１となるように取り付けられている。各薬液供給装置４１は、所定の薬液Ｌを充填するための薬液ボトル４２を備えている。薬液ボトル４２は、例えば有底円筒状に形成され、例えば１００ｃｃ程度の所定量の薬液Ｌが充填されて貯留されている。薬液ボトル４２には、薬液ボトル４２内の薬液Ｌの吸入による容量減少に伴い外気を吸込んで薬液ボトル４２内に取り込むための開口部４２ａが設けられ、この開口部４２ａに対向させてガス供給部としての窒素ガス供給装置４３が取り付けられている。窒素ガス供給装置４３は、不活性ガスである窒素（Ｎ_２）ガスＧを開口部４２ａへ吹き付けて、薬液ボトル４２内へ吸い込ませて供給させるための吹付用ノズル４３ａを有している。吹付用ノズル４３ａは、先端部が段状に拡径されており、この拡径した先端側を、薬液ボトル４２の開口部４２ａの先端部に同心状に対向させつつ、この開口部４２ａの先端部を覆うように取り付けられている。

薬液ボトル４２の上端部には、薬液ボトル４２内の薬液Ｌを吸入するための管状の吸入用ホース４４が取り付けられている。吸入用ホース４４は、薬液ボルト４２内に貯留された薬液Ｌを、薬液ボトル４２内からシリンジ４５へ吸入させるための充填用配管である。吸入用ホース４４の一端部は、薬液ボトル４２の上端部から挿入され、この薬液ボトル４２内の薬液Ｌ中に挿入されている。吸入用ホース４４の他端部は、この吸入用ホース４４を介して薬液ボトル４２内の薬液Ｌを吸入するためのシリンジ４５が取り付けられている。シリンジ４５は、有底略円筒状のシリンジ本体４６と、このシリンジ本体４５ａに進退可能に挿入されたピストン部４７とを備えている。シリンジ４５は、フッ素樹脂等の耐性に優れた素材にて形成され、例えば１．５ｍｌの薬液Ｌを吸入できる構成となっている。

シリンジ本体４６は、開口部４６ａを上方に向けた状態とされ、このシリンジ本体４６の円筒状の周面部４６ｂに、このシリンジ本体４６を上下方向、すなわち軸方向に沿って駆動させる駆動装置４６ｃが取り付けられている。駆動装置４６ｃは、その駆動源としてパルス制御可能な精密モータであるパルスモータ（図示せず）を備えている。そして、駆動装置４６ｃは、パルスモータをパルス制御して駆動することにより、シリンジ本体４６を軸方向に沿って上下動させる直線移動機である。

ピストン部４７は、シリンジ本体４６の周面部４６ｂの内径寸法に等しい外径寸法を有する円筒状のピストン本体４７ａを備えている。ピストン本体４７ａは、シリンジ本体４６の開口部４６ａから、このピストン本体４７ａの基端側の少なくとも一部をシリンジ本体４６の周面部４６ｂ内に進退自在に挿入されて取り付けられている。ここで、シリンジ本体４６の底部からピストン本体４６の下端部までの間の内部空間Ｓは、その最大容量を、ノズル３５からウェハＷへ供給する一度の供給量より大きくなるように設けられている。ピストン本体４７ａの中心位置には、このピストン本体４７ａの軸方向に沿った注入口４７ｂが設けられている。注入口４７ｂは、ピストン本体４７ａの軸方向の先端面から基端面までに亘って貫通している。ピストン本体４７ａの基端側には、このピストン本体４７ａの周方向に亘って形成された円環状のフランジ４７ｃが設けられている。そして、ピストン部４７は、ピストン本体４７ａの基端側の一部をシリンジ本体４６の開口部４６ａに挿入したとされて、例えば洗浄チャンバ３１の外側面等にねじ止め等にて固定されている。

ピストン部４７の先端側の注入口４７ｂには、吸入用ホース４４の他端側が接続されている。吸入用ホース４４の中間部には、ピストン部４７から吐出された薬液Ｌを所定の供給箇所、すなわちウェハＷ上に供給するための供給用ホース４８の一端側が接続されている。供給用ホース４８の他端側は、薬液Ｌの供給箇所となる、ノズル３５の基端部に接続されている。すなわち、供給用ホース４８は、シリンジ４５のシリンジ本体４６を上方に移動させることによってピストン部４７にて押され注入口４７ｂから吐出された薬液Ｌを吸入用ホース４４の中間部からノズル３５へ供給するための供給用配管である。

吸入用ホース４４と供給用ホース４８との接続位置には、これら吸入用ホース４４および供給用ホース４８それぞれの開閉制御が可能な開閉弁としての三方電磁弁４９が取り付けられている。三方電磁弁４９は、吸入用ホース４４および供給用ホース４８を別個に開閉制御可能に構成された三方弁である。三方電磁弁４９は、シリンジ４５のシリンジ本体４６を下方に移動させて薬液ボトル４２内の薬液Ｌをシリンジ本体４６内に吸入する場合に供給用ホース４８を閉制御しつつ吸入用ホース４４を開制御し、シリンジ本体４６を上方に移動させてシリンジ本体４６内に吸入した薬液Ｌをノズル３５へ供給する場合に吸入用ホース４４を閉制御しつつ供給用ホース４８を開制御する。

次に、上記第１実施形態に係る薬液供給装置４１による薬液吐出方法について、図２および図３を参照して説明する。

＜充填工程＞
窒素ガス供給装置４３の吹付用ノズル４３ａから薬液ボトル４２の開口部４２ａに窒素ガスＧを吹き付け続ける状態とし、薬液ボトル４２の開口部４２ａの周囲を窒素ガスＧの濃度を高めた状態とする。そして、図２に示すように、三方電磁弁４９を駆動させ供給用ホース４８の一端側を閉塞するとともに吸入用ホース４４の中間部を開放し、薬液ボトル４２内の薬液Ｌをシリンジ４５にて吸入可能な状態とする。この状態で、駆動装置４６ｃを駆動させてシリンジ４５のシリンジ本体４６を下方に移動し、ピストン部４７の底部とシリンジ本体４６との間の内部空間Ｓを広げていくことにより、吸入用ホース４４内を満たす薬液Ｌがシリンジ本体４６内へと流れ、薬液ボトル４２内の薬液Ｌが吸入用ホース４４内へ吸入されていく。このとき、薬液ボトル４２内の薬液Ｌの吸入用ホース４４内への吸入に伴う、薬液ボトル４２内の薬液Ｌの充填量の減少により、薬液ボトル４２の開口部４２ａから、高濃度の窒素ガスＧが薬液ボトル４２内へ吸引される。

＜供給工程＞
図３に示すように、シリンジ４５のシリンジ本体４６内に所定量の薬液Ｌを充填した状態で、三方電磁弁４９を駆動させ吸入用ホース４４の中間部を閉塞するとともに供給用ホース４８の一端側を開放し、シリンジ４５内の薬液ＬをウェハＷ上に供給可能な状態とする。この状態で、駆動装置４６ｃを駆動させてシリンジ４５のシリンジ本体４６を上方に移動し、シリンジ本体４６内の内部空間Ｓを狭くしていくことにより、シリンジ本体４６内の薬液Ｌがピストン部４７の注入口４７ｂを通過して吐出され、供給用ホース４８内を満たす薬液Ｌがノズル３５へ供給されてウェハＷ上に供給される。このとき、駆動装置４６ｃによりシリンジ本体４６の上方への移動距離を正確に制御することにより、液保持材３３の底面部とウェハＷの表面との間の空間を満たし、かつウェハＷの表面からこぼれ落ちない程度の所定量の薬液Ｌを正確にウェハＷ上に供給することができる。

＜連続工程＞
さらに、シリンジ本体４６の上方への移動距離を所定距離としウェハＷを処理する毎に段階的に移動させることにより、その都度、ピストン部４７の注入口４７ｂから所定量の薬液Ｌが吐出される。よって、シリンジ本体４６に吸入した所定量の薬液Ｌを用い、複数のウェハＷの薬液処理が可能となる。

＜作用効果＞
一般に、シリンジは、薬液を貯留するための一種のタンクであるから、通常は、シリンジ内に充填した所定量の数分の１から全量の薬液を一挙に使用するために用いられる。その典型例は、注射器である。このように、一般的なシリンジは、事実上、一回で薬液を使用する用途に用いられる。このため、シリンジは、通常、精密な液体供給に使われるものでない。また、シリンジの別の用途としては、一滴から数滴の薬液等の滴下に用いられる場合もある。この場合は、わずかな量の薬液を、対象物に滴下および添加する場合であり、シリンジのピストン部を人が押す等して、薬液の滴下を行う場合がほとんどである。

これに対し、マイクロビュレットと呼ばれる精密な量の薬液を滴下できるシリンジも存在する。しかしながら、このシリンジは、その薬液供給方法がスポイトと同じであり、人が別の原料タンクから吸い取ってシリンジタンクに充填する方法であるため、薬液の連続供給ができない。人の代わりにロボットが薬液をシリンジに充填する装置も存在するが、この場合においても、薬液の充填時に原料タンクへ薬液を取りに行くため、薬液の連続供給ができず、またシリンジ自体を空間的に移動しなければならないという問題、およびシリンジのノズル部が薬液で汚れたり汚染されたりしてしまうおそれがある。

また、プランジャーポンプと呼ばれるピストンポンプも存在するが、このピストンポンプは、弁を有し、この弁の一回の開閉による薬液の吐出量が一定になるように構成されている。しかしながら、ピストンポンプは、弁の開閉に伴う薬液の脈動が発生してしまうおそれがある。このように、シリンジやピストンポンプは、微小流量の薬液を、精密かつ自由に制御しつつ連続供給することが容易ではない。

一方、小流量の薬液を供給するポンプとしては、原理的にはその大きさを小さくすれば良いと考えられるが、大きさを小さくするほど、微小なマイクロ加工が必要となり、ポンプ寿命を長くしたり、製造コストを抑えたりすることが容易ではない。また、ほとんどのポンプは、一定量の薬液を区切って供給するものであるため、はやり薬液の脈動が発生してしまうおそれがある。

さらに、薬液を精密に制御する際の問題は、ノズルなどの薬液吐出口において、出口先端部分での表面張力によって微小量の薬液が溜まり、ポンプ等で圧送して押し出しても、薬液の吐出が実際に行われず、出口先端部分に薬液が溜まるおそれがある。また同時に、表面張力によって、薬液吐出口から吐出されて離脱する薬液が少量の場合には、液滴となって断続的に供給されるという問題もある。

そこで、上記第１実施形態に係る薬液供給装置４１においては、微小流量の薬液Ｌを、その供給速度と供給量とのそれぞれを精密に制御することによって、薬液Ｌを脈動なく連続的に供給できるようにしている。具体的には、シリンジ４５と三方電磁弁４９とを用い、駆動装置４６ｃにてシリンジ４５のシリンジ本体４６を上下動する際の、シリンジ本体４６の駆動距離を正確に制御することにより、薬液ボトル４２内の薬液Ｌをシリンジ本体４６内に正確に充填できるとともに、シリンジ本体４６からウェハＷ上に正確に供給できる。

特に、駆動装置４６ｃをパルスモータとし、この駆動装置４６ｃをパルス制御してシリンジ本体４６の上下動を正確に制御することにより、シリンジ４５への薬液Ｌの充填量および吐出量を、例えば０．００１ｍｌオーダで正確にコントロールできる。したがって、例えば０．２ｍｌ等の非常に少ない量の薬液Ｌであっても、ウェハＷの表面へ正確に供給できるから、ミニマルファブ構想に適合させたハーフインチサイズのきわめて小さなウェハＷ上への薬液の供給方式として最適であり、薬液Ｌの表面張力により、ステージ３２の係止片部３２ａに係止させて保持したウェハＷの表面と液保持材３３の底面部との間からこぼれ落ちない程度の非常に少量の薬液Ｌであっても、ウェハＷと液保持材３３との間に正確に供給することができる。

また、駆動装置４６ｃにてシリンジ本体４６を直線上に移動させる構成としているため、シリンジ４５のピストン部４７を連続的に押すことができる。よって、シリンジ４５のピストン部４７から吐出される薬液Ｌに脈動を発生させることはない。また、シリンジ本体４６を駆動させる速度は、駆動装置４６ｃの移動速度で制御できるため、シリンジ本体４６の移動を非常に精密な制御で行うことができる。このため、シリンジ４５のピストン部４７からの薬液Ｌの吐出圧力についても、駆動装置４６ｃの移動速度で制御することができる。

さらに、シリンジ４５のシリンジ本体４６を下方に移動させることにより、ノズル３４，３５のザックバックを行うことができる。ここで、「ザックバック」とは、ノズル３４，３５からは出ているが、ノズル先端部分の表面張力によって、薬液Ｌの液滴がノズル先端部分に溜まり、この液滴が追って意図せずに滴下したりして、シリンジ４５から供給すべき薬液Ｌの吐出量と、実際に供給される薬液Ｌの供給量とが相違することを防止するために、薬液Ｌを僅かに逆流させ、ノズル先端部分に薬液Ｌが液滴として付かないようにすることである。通常、ザックバックを実現するためには、複雑な機構が必要になるものの、上記第１実施形態においては、シリンジ本体４６を下方に移動させるだけでザックバックを実現することができる。

また、ノズル３４，３５をウェハＷに対し、ノズル３４，３５から吐出する薬液Ｌの液滴サイズと同等もしくはそれ以上に近づけることにより、ノズル３４，３５から吐出される薬液Ｌを、液滴とせずに一定量をウェハＷ上に供給できる。特に、シリンジ本体４６を機械的に移動させる機械的ピストン移動を用いたシリンジ４５によって、脈動なく一定量の薬液ＬをウェハＷ上に供給できる。したがって、薬液Ｌの液滴以下の距離となるようにノズル３４，３５の出口をウェハＷに近づけることにより、一定速度の薬液供給が可能となる。

特に、上記第１実施形態においては、シリンジ４５の内部空間Ｓの最大容量を、ノズル３４，３５からウェハＷへ供給する一度の供給量より大きくしているため、ノズル３４，３５からの薬液供給の速度を、供給開始から供給完了までに亘って完全に一定にできる。なお、例えばノズル３４，３５を外径１．２ｍｍ、内径０．８ｍｍとした場合、その液滴が０．０１３ｃｃ程度となる。この液滴が球体とすると、外径１．５ｍｍ程度の液滴となる。このため、１．５ｍｍよりも、ノズル３４，３５をウェハＷに近づけることによって、液滴が形成されなくなるため、薬液Ｌの連続供給が可能となる。

特に、水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）１４ｍｌを純水（Ｈ_２０）３５ｍｌで希釈した第１薬液（水酸化アンモニウム水溶液）約４９ｍｌを充填した薬液ボトル４２と、過酸化水素（Ｈ_２０_２）２８ｍｌを純水７０ｍｌで希釈した第２薬液（過酸化水素水溶液）９８ｍｌを充填した薬液ボトル４２とを用意し、これら第１および第２薬液を各シリンジ４５にて０．１ｍｌずつ（計０．２ｍｌ）各ノズル３４，３５からウェハＷの表面へ供給することにより、ウェハＷの表面へ供給する際の直前の位置で、これら第１および第２薬液を混合でき、（水酸化アンモニウム）：（過酸化水素）：（純水）を１：１：５の混合比とした薬液ＬをウェハＷの表面に供給することができる。

また、シリンジ本体４６の開口部４６ａを上方に向けた状態とし、ピストン部４７側に薬液Ｌを吸入および吐出するための注入口４７ｂを貫通させたシリンジ４５としている。このため、例えば、シリンジ本体４６内に薬液Ｌを充填していない状態で、シリンジ本体４６を下方に移動して、シリンジ本体４６内に薬液Ｌを吸入する際に窒素ガスＧ等の気体（外気）を吸込んでしまった場合に、この気体が薬液Ｌとの比重差により上方に移動し、ピストン部４７の下方の注入口４７ｂ周囲に溜まる。したがって、この状態でシリンジ本体４６を上方に移動し、シリンジ本体４６内に吸入した薬液Ｌをピストン部４７の注入口４７ｂから吐出させる際の初期段階、すなわちイニシャライズ段階で、シリンジ本体４６に吸込んでしまった気体を効率良くピストン部４７の注入口４７ｂから排出、すなわち抜くことができる。よって、シリンジ本体４６内に吸入した薬液ＬをウェハＷの表面へ供給する前の状態で、シリンジ本体４６を上方に移動させ、シリンジ本体４６内に吸込んだ気体を効率良く薬液ボトル４２へ戻してから、さらにシリンジ本体４６を上方に移動し、ウェハＷの表面への薬液Ｌの供給を開始することにより、シリンジ本体４６内に吸込んだ気体に基づく薬液Ｌの供給量のばらつきを抑制することができる。この結果、シリンジ４５からウェハＷの表面への薬液Ｌの供給をより精度良くできる。

また、薬液ボトル４２の開口部４２ａに向けて窒素ガス供給装置４３にて窒素ガスＧを吹き付け、薬液ボトル４２の開口部４２ａの周囲を窒素ガスＧが高濃度の雰囲気とし、この状態でシリンジ本体４６を下方に移動し薬液ボトル４２内の薬液Ｌをシリンジ本体４６へ吸入させている。この結果、薬液ボトル４２内の薬液Ｌをシリンジ本体４６に吸入する際に、この薬液Ｌとともに取り込んでしまうおそれのある薬液ボトル４２中の気体を、高濃度の不活性ガス、すなわち窒素ガスＧにできる。したがって、薬液Ｌとともに酸素等の気体を取り込み、この取り込んだ気体とともに薬液ＬをウェハＷの表面に供給して、このウェハＷを薬液処理した場合等に生じ得る、ウォーターマーク等の発生を防止することができる。

また、薬液ボトル４２からシリンジ４５までの吸入用ホース４４および、吸入用ホース４４の中間部からノズル３４，３５までの供給用ホース４８のそれぞれの開閉を１つの三方電磁弁４９で行う構成としている。したがって、この１つの三方電磁弁４９の開閉動作を制御することによって、薬液ボトル４２から薬液Ｌをシリンジ４５へ吸入する際の流路と、シリンジ４５から薬液ＬをウェハＷの表面へ供給する際の流路とを、正確に切り分けることができる。よって、薬液ボトル４２に充填された薬液Ｌを、より正確にシリンジ本体４６内へ吸入できるとともに、シリンジ本体４６に吸入した薬液Ｌを、より精度良く正確にウェハＷの表面へ供給することが可能となる。また同時に、薬液Ｌを使用する際に薬液ボトル４２からシリンジ本体４６内へ吸入するようにし、シリンジ本体４６内に吸入した薬液ＬをウェハＷ上に供給するようにしているため、薬液Ｌの劣化等を防止でき、薬液ボトル４２の交換頻度を少なくできるから、ユーザーの負担を削減できる。

さらに、ウェハＷ上の薬液Ｌを一定量に保持しつつ、未反応薬液を追加し、反応薬液を速やかに排出する方法として、上記第１実施形態のように、ウェハＷ上に、それと同等の直径を有する円柱状の液保持材３３を近づけて配置する。この構成により、ウェハＷ上に供給した薬液量を一定量に保持できる。この場合に、薬液供給は、ウェハＷと液保持材３３との間の隙間に対して、外部から薬液Ｌを吐出して流入させることが必要となる。特に、ウェハＷ上への薬液Ｌの吐出を促進させることを目的とし、液保持材３３の外径をウェハＷの外径よりもわずかに小さくするとよい。

［第２実施形態］
＜構成＞
本発明の第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、ステージ３２の脇にノズル３４，３５を設置し、このノズル３４，３５からステージ３２上のウェハＷと液保持材３３との間に薬液Ｌを供給する構成であるのに対し、第２実施形態は、ステージ３２上に設置されたウェハＷ上のノズル３５から薬液Ｌを供給する構成としている。すなわち、第２実施形態に係るウェット処理装置１においては、図４に示すように、ノズル３５および液保持材３３を除く構成が第１実施形態と同様に構成されており、ノズル３５の構造が第１実施形態と相違する。

具体的に、ノズル３５は、図４に示すように、下方に薬液吐出口３５ａを有する円筒状に形成され、ステージ３２の係止片部３２ａに係止させて保持したウェハＷに対し鉛直方向において同心状に取り付けられている。ノズル３５は、その先端外径を、ステージ３２上に設置されるウェハＷの外径寸法に略等しい大きさとされ、ウェハＷの表面とノズル３５の下端面との間に所定の間隔Ａが形成されるように取り付けられている。

＜作用効果＞
一般に、吐出対象物であるウェハＷの表面が平面である場合、その平面には無限の大きさが存在しないため、平面の端部が存在する。典型的な例としては、所定の大きさの円盤状のウェハＷである。このような場合には、端部で表面張力が働き、薬液Ｌの供給が極めて安定した意図した供給速度で供給されたとしても、ノズル３５から吐出される薬液Ｌは、ウェハＷの端部で生じる表面張力によって、ウェハＷ上に次第に溜まっていき、予め設定した供給速度で供給したとしても、ウェハＷ上の薬液量が経時変化するため、ウェハＷ上に供給した薬液Ｌによる化学反応速度も経時変化してしまうおそれがある。

そこで、上記第２実施形態に係るウェット処理装置１においては、ノズル３５の先端外径を、ウェハＷの外径に等しい大きさにしている。この結果、薬液Ｌに生じる表面張力は、ウェハＷそのものではなく、ウェハＷの端部とノズル３５の下端部とで決定される。ウェハＷ上に供給することができる薬液Ｌの流量は、外径２０ｍｍより大きなウェハＷの場合、ほんの１ｍｍ程度の高さまでであるが、外径１５ｍｍ以下の小さなウェハＷの場合には、端部の表面張力が次第に大きくなる。例えば、シリコンウェハの表面においては、表面からこぼれることなく４ｍｍの高さまで水を保持することができる。すなわち、超微量ずつ薬液Ｌを供給し、その薬液Ｌを常にウェハＷの表面に一定量供給し、薬液Ｌによる化学反応の結果として発生した反応物質や汚染物質をウェハＷの表面から速やかに排出するためには、ウェハＷの端部に生じる表面張力は不都合である。

これに対し、上記第２実施形態に係るウェット処理装置１においては、ノズル３５の先端外径とウェハＷの外径とをほぼ等しい大きさとし、これらノズル３５とウェハＷとの間の隙間Ａに薬液Ｌを溜めるようにしている。この結果、隙間Ａが薬液Ｌを保持する一種の密閉空間となり、これらノズル３５とウェハＷとの間の距離で決まる一定量の薬液を保持できる。そして、僅かな流量の薬液Ｌがノズル３５から追加供給された場合には、その追加供給された分の薬液Ｌが、ノズル３５とウェハＷとの間の隙間Ａからはみ出して排出される。この結果、ノズル３５およびウェハＷの直径が等しい場合には、ウェハＷの端部における表面張力を働かせないようにできる。

例えば、ウェハＷの外径よりもノズル３５の外径が小さい場合は、ノズル３５の外径より外側に突出したウェハＷの表面に薬液Ｌが溜まりやすい。これに対し、ノズル３５の外径がウェハＷの外径より小さい場合は、ウェハＷの表面からはみ出した部分の薬液Ｌが自重により落下してしまう。ただし、ノズル３５の外周部付近に対向するウェハＷ上は、端部ではなく平坦であるため、ノズル３５の外周部によって表面張力が働きやすくなり、薬液Ｌがノズル３５の外周部に付着してしまうおそれがある。この場合においても、ウェハＷ上の薬液量は、基本的にはウェハＷとノズル３５との間の距離、すなわち間隙Ａで決まる流量に規定することができる。

以上の結果、ウェハＷおよびノズル３５の外径を等しくし、またはノズル３５の外径をウェハＷの外径より大きくすることによって、ウェハＷ上に留まる薬液量を一定にできる。さらに、ノズル３５の外径をウェハＷの外径と略等しく、またはウェハＷの外径より大きくした上で、ノズル３５からの薬液Ｌの供給速度を一定の速度としたり、意図して制御した供給速度で薬液Ｌを供給することによって、ウェハＷ上に供給された薬液Ｌは、ノズル３５の中心からウェハＷの外周へと流れていき、これらノズル３５とウェハＷとの間の隙間Ａを、ウェハＷの中心から外周へ向かう一方向に流れていくことになるから、薬液ＬとウェハＷとの間で発生した化学反応速度を安定化できる。

＜その他＞
なお、上記各実施形態においては、ミニマルファブ構想に適合させたハーフインチサイズのウェハＷの表面へ薬液を供給するウェット処理装置１について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、レジストマスク等のウェハＷ以外の被処理物へ処理液を供給する装置でもよい。また、薬液Ｌとしては、過酸化水素水溶液、水酸化ナトリウム水溶液のほか、フッ酸、オゾン、硫酸と過酸化水素水との混合液、あるいは水酸化カリウム水溶液等であっても、対応させて用いることができる。

さらに、薬液供給装置４１は、供給する薬液Ｌに応じ、供給する薬液Ｌの種類に応じて複数台の薬液供給装置４１を用いたり、予め所定の混合比で混合した薬液Ｌを充填した薬液ボトル４２を用いた１台の薬液供給装置４１とすることもできる。処理装置本体３のノズル３４，３５についても、薬液供給装置４１ごとに異なるノズル３４，３５を用いたり、一つのノズル３５の基端側で複数の薬液Ｌを混合するようにしてもよい。

１ ウェット処理装置
２ 筐体
２ａ 装置上部
２ｂ 装置下部
２ｃ 操作パネル
２ｄ 前室
２ｅ ドッキングポート
３ 処理装置本体
３１ 洗浄チャンバ
３２ ステージ
３２ａ 係止片部
３３ 液保持材（処理液保持材）
３４，３５ ノズル
３５ａ 薬液吐出口
４１ 薬液供給装置（処理液供給装置）
４２ 薬液ボトル（処理液タンク）
４２ａ 開口部
４３ 窒素ガス供給装置（ガス供給部）
４３ａ 吹付用ノズル
４４ 吸入用ホース（充填用配管）
４５ シリンジ
４６ シリンジ本体
４６ａ 開口部
４６ｂ 周面部
４６ｃ 駆動装置
４７ ピストン部
４７ａ ピストン本体
４７ｂ 注入口
４７ｃ フランジ
４８ 供給用ホース（供給用配管）
４９ 三方電磁弁（三方弁，開閉弁）
Ｗ ウェハ
Ｌ 薬液（処理液）
ｍ 支持部
Ｇ 窒素ガス（不活性ガス）
Ｓ 内部空間
Ａ 間隙

Claims (8)

1. 処理液を吸入および吐出するためのシリンジと、
   前記処理液が充填された処理液タンクと、
   一端が前記処理液タンクに接続され、他端が前記シリンジに接続され、前記処理液タンクに充填された処理液を前記シリンジへ吸入させる充填用配管と、
   一端が前記充填用配管の中間部に接続され、他端が所定の供給箇所へ配設され、前記シリンジから吐出された処理液を所定の供給箇所へ供給するための供給用配管と、
   前記供給用配管および前記充填用配管の接続位置に取り付けられ、これら供給用配管および充填用配管それぞれの開閉制御が可能な開閉弁と
   を具備したことを特徴とする処理液供給装置。
2. 請求項１に記載の処理液供給装置において、
   前記シリンジは、軸方向に沿って貫通した注入口を有するピストン部と、このピストン部の基端側の少なくとも一部が軸方向に進退自在に挿入された有底筒状のシリンジ本体とを備え、
   前記充填用配管の他端は、前記シリンジのピストン部の先端側の前記注入口に接続されている
   ことを特徴とする処理液供給装置。
3. 請求項１または２に記載の処理液供給装置において、
   前記処理液タンクは、前記処理液の吸入に伴い外気を取り込むための開口部と、この開口部に向けて不活性ガスを供給するガス供給部とが設けられている
   ことを特徴とする処理液供給装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の処理液供給装置において、
   前記開閉弁は、前記供給用配管および前記充填用配管を別個に開閉制御可能な三方弁である
   ことを特徴とする処理液供給装置。
5. ウェハが設置されるステージと、
   前記ステージに設置されたウェハ上に処理液を供給するための請求項１ないし４のいずれか一項に記載の処理液供給装置とを具備し、
   前記処理液供給装置は、前記ウェハ上からこぼれ落ちない程度の量の処理液を前記ウェハ上に供給する
   ことを特徴とするウェット処理装置。
6. 請求項５記載のウェット処理装置であって、
   前記ステージに設置されるウェハの同心状に、前記ステージに対向させて設けられた略円柱状の処理液保持材を具備し、
   前記処理液供給装置は、前記ステージに設置されたウェハと前記処理液保持材との間からこぼれ落ちない程度の量の処理液を、前記ウェハと前記処理液保持材との間に供給する
   ことを特徴とするウェット処置装置。
7. ウェハが設置されるステージと、
   前記ステージに設置されたウェハ上に処理液を供給するための請求項１ないし４のいずれか一項に記載の処理液供給装置と、
   前記ステージに設置されるウェハの同心状に、前記ステージに対向させて設けられ、前記処理液供給装置から処理液が供給される円筒状のノズルとを具備し、
   前記ノズルは、前記ウェハの外径寸法以上の外径寸法に形成されている
   ことを特徴とするウェット処置装置。
8. 請求項５ないし７のいずれか一項に記載のウェット処理装置であって、
   前記ウェハは、外径１２．５ｍｍの円盤状である
   ことを特徴とするウェット処理装置。