JP2002066473A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液密状態で処理液を供給することにより、高
い清浄度で基板を処理することができる。 【解決手段】 複数枚の基板Ｗを当接支持する回転機構
１１をチャンバ内で所定の軸芯回りに回転させつつ処理
液を供給して所定の処理を施す基板処理装置において、
回転機構１１は、隣接した基板Ｗの雰囲気を遮断するた
めの雰囲気遮断板２１を各基板Ｗの間に備え、各基板Ｗ
と各雰囲気遮断板２１との間に処理液を満たすように処
理液を供給する。回転機構１１内の複数枚の基板Ｗに対
して液密状態で処理液を供給することができるので、チ
ャンバ内のパージが不完全であっても基板の界面におけ
る酸素等に起因する反応が生じない。したがって、ウォ
ーターマーク等の発生が防止でき、高い清浄度で基板Ｗ
を処理することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶表示器用ガラス基板などの基板に対して、純水や純水
に薬液を混合して得られる処理液を供給することにより
処理する基板処理装置に係り、特に、チャンバ内で基板
を回転させつつ処理液を供給することにより処理を施す
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板処理装置として、例
えば、チャンバと、回転可能であって、外周側に備えた
支持部材により複数枚の基板を当接支持するターンテー
ブルと、このターンテーブルを軸芯回りに回転駆動する
モータと、ターンテーブルに支持された複数枚の基板に
向けて、ターンテーブルの外周部側から洗浄液を供給す
るノズルとを備えたものが挙げられる。

【０００３】このような装置では、チャンバ内を不活性
ガスでパージした後、ターンテーブルをモータで回転さ
せつつ、ノズルから各基板の処理面に向けて細筒状の処
理液を供給する。これにより各基板の処理面を洗浄処理
するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、処理液が供給されている間中、回転し
ているターンテーブルの保持部材に処理液が衝突するの
で、その際に非常に多くの液滴が発生する。このような
液滴が基板の処理面に付着すると、チャンバ内を不活性
ガスでパージしてあっても微量の酸素等が残留している
ので、どうしても基板の処理面に付着した液滴の界面に
おいてある種の反応が生じる。

【０００５】その反応により、液滴が付着していた基板
の処理面には、数μｍないし数十μｍ程度の大きさの酸
化物等が残留してパーティクルやウォーターマークが発
生することになる。さらに、発生した液滴は一旦チャン
バ内の部材に接触して発生するため、元の処理液より汚
染されることになり、これによっても汚染やパーティク
ルを基板の処理面にもたらしてしまう。したがって、清
浄度の目安としては、例えば、０．１２μｍ大のパーテ
ィクルが１０個以下であるが、上記の装置では同パーテ
ィクルが数百個も付着する。これでは超クリーンな洗浄
には使用することができず、荒い洗浄でもよいポストク
リーン等の洗浄処理にしか使用できないという問題があ
る。

【０００６】なお、チャンバ内の酸素をほぼ完全にパー
ジできるまで不活性ガスの供給を行うことも考えられる
が、数ＰＰＭのレベルにまでパージするには数十分は時
間がかかる。したがって、スループット等を考慮する
と、完全にパージが終了していなくても処理を開始する
ことがある。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、液密状態で処理液を供給することによ
り、高い清浄度で基板を処理することができる基板処理
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、複数枚の基板を当接支持
する回転機構をチャンバ内で所定の軸芯回りに回転させ
つつ処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置に
おいて、前記回転機構は、隣接した基板の雰囲気を遮断
するための雰囲気遮断板を各基板の間に備え、各基板と
各雰囲気遮断板との間に処理液を満たすように処理液を
供給することを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の基板処理装置において、前記雰囲気遮断板は、
基板面に近接して配設されていることを特徴とするもの
である。

【００１０】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の基板処理装置において、前記雰囲気遮
断板は、中央部付近に処理液を供給する吐出口が形成さ
れていることを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
ないし３のいずれかに記載の基板処理装置において、前
記雰囲気遮断板の吐出口は、各雰囲気遮断板の両面に形
成されており、それぞれに異なる供給路が接続されてい
ることを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項５に記載の発明は、請求項３
または４に記載の基板処理装置において、前記回転機構
は中空の回転軸を備えているとともに、前記雰囲気遮断
板の吐出口は、前記回転軸に連通接続されていることを
特徴とするものである。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。回転機構内に当接支持された複数枚の基板は、雰囲
気遮断板によって各基板の雰囲気が遮断されている。処
理時は、各基板と各雰囲気遮断板との間に処理液が満た
されて液密状態にされるので、チャンバ内のパージが不
完全であても基板の界面における反応が生じない。

【００１４】また、請求項２に記載の発明によれば、雰
囲気遮断板が基板に近接しているほど理想的な液密状態
にすることができる。

【００１５】また、請求項３に記載の発明によれば、雰
囲気遮断板の中央部に形成された吐出口から処理液を吐
出させると、遠心力も加わって回転機構の中央部から周
辺部に向けて処理液が基板面を円滑に流れる。

【００１６】また、請求項４に記載の発明によれば、そ
れぞれの供給路に異なる処理液を供給することにより、
一方の吐出口と他方の吐出口から異なる処理液を供給し
て複数種類の処理液を基板に供給できる。

【００１７】また、請求項５に記載の発明によれば、中
空の回転軸に処理液を供給することで、雰囲気遮断板の
吐出口から処理液を供給する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。図１は、実施例に係る基板処理装置
の概略構成を示した図であり、図２はその概略構成を示
した斜視図である。また、図３は、雰囲気遮断板を示し
た縦断面図である。

【００１９】この実施例に係る基板処理装置は、横断面
形状が略円形を呈する密閉チャンバ１を備えており、こ
の内部で複数枚の基板Ｗを同時に処理可能に構成されて
いる。密閉チャンバ１は、基板Ｗを搬入・搬出するため
の搬送口３と、密閉チャンバ１内に不活性ガスを送り込
むための注入口５と、密閉チャンバ１内の不活性ガスや
処理液等を外部に排出する排出口９とを備えている。ま
た、内部のほぼ中央部には、鉛直方向の軸芯Ｐ回りに回
転可能な回転機構１１を備えている。

【００２０】搬出口３は、少なくとも基板Ｗの直径より
大なる開口径を有している。その外部側には、着脱自在
に構成され、開口部を覆う大きさに形成されたカバー３
ａを備えている。

【００２１】注入口５には、注入ノズル５ａが配設され
ている。この注入ノズル５ａには、不活性ガス供給源が
連通接続されており、例えば、Ｎ₂ ガスが供給されるよ
うになっている。その供給は、開閉弁５ｂによって制御
される。

【００２２】複数枚の基板Ｗを収納する回転機構１１
は、電動モータ１３の回転軸１５に下部で連動連結され
たターンテーブル１７を備えており、このターンテーブ
ル１７の上面外周側には中空の支柱１９を三本備えてい
る。後述するように処理液の供給に寄与しない支柱１９
が一本だけあり、これは基板Ｗの搬送時に搬送機構（図
示省略）と干渉しないようにターンテーブル１７上で退
避位置に移動するようになっている（図１中に二点鎖線
で示す）。これらの支柱１９に挟まれる位置には、複数
枚の雰囲気遮断板２１が軸芯Ｐ方向に積層して取り付け
られており、最上部には支柱１９の中空部１９ａを閉塞
するための閉塞板２３が取り付けられている。

【００２３】各雰囲気遮断板２１は、上下に積層されて
隣接している各基板Ｗの雰囲気を遮断するための部材で
あり、基板Ｗの径よりもやや大径に形成されて所定の間
隔で取り付けられている。また、雰囲気遮断板２１の一
方面と、隣接する雰囲気遮断板２１の他方面との間隔
は、図示しない搬送機構により基板Ｗが搬送可能なよう
に設定されている。

【００２４】なお、雰囲気遮断板２１の材質としては、
処理液による腐食を防ぐためにＳｉＣ等のセラミック
や、テフロン（登録商標）コーティングしたステンレス
合金などが好ましい。

【００２５】雰囲気遮断板２１の上面には、基板Ｗの下
面を雰囲気遮断板２１から離間させた状態で当接支持す
るための支持ピン２５が３か所に立設されている。各支
持ピン２５は、基板Ｗの周縁を当接支持する凹部が側面
に形成され、回動可能に構成された回動ピン２５ａと、
この回動ピン２５ａよりも僅かに軸芯Ｐ側に立設され、
基板Ｗの裏面を当接支持する固定ピン２５ｂとから構成
されている。後述する理由により、各雰囲気遮断板２１
は、支持ピン２５に支持された状態の基板Ｗ面に近接し
ているほうが好ましい。

【００２６】例えば、基板Ｗの厚みが０．８ｍｍ程度で
ある場合には、各支持ピン２５の上部と雰囲気遮断板２
１の下面との間隔が３ｍｍ程度であり、また、基板Ｗの
下面と雰囲気遮断板２１の上面との間隔が３ｍｍ程度で
あれば、図示しない搬送機構によって基板Ｗを支持ピン
２５に載置でき、処理後に支持ピン２５から持ち上げて
搬出できる。

【００２７】雰囲気遮断板２１の上面中央部には、円形
状の吐出口２７が形成されているとともに、その下面に
も吐出口２９が形成されている。上面の吐出口２７に
は、雰囲気遮断板２１の端面に開口した供給路２７ａが
連通接続されているとともに、下面の吐出口２９には、
同様の供給路２９ａが連通接続されている。

【００２８】また、供給路２７ａには、１本の支柱１９
の中空部１９ａが連通接続されているとともに、供給路
２９にも他の支柱１９の中空部１９ａが連通接続されて
いる。なお、説明の都合上、供給路２７ａに連通した中
空部１９ａを第１供給路３１とし、供給路２９ａに連通
した中空部１９ａを第２供給路３３と称することにす
る。

【００２９】図４を参照する。なお、この図４は、処理
液の供給系を示した縦断面図である。

【００３０】電動モータ１３の回転軸１５には、軸方向
で底部高さが相違する二つの中空部１５ａ，１５ｂが形
成されているとともに、これらの中空部１５ａ，１５ｂ
はそれぞれの底部付近で回転軸１５の側面に形成された
開口部１５ｃ，１５ｄと連通している。また、一方の中
空部１５ａは、支柱１９の第１供給路３１に連通接続さ
れており、他方の中空部１５ｂは、支柱１９の第２供給
路３３に連通接続されている。

【００３１】回転軸１５の開口部１５ｃ，１５ｄが形成
されている位置には、環状の供給体３５が取り付けられ
ている。この供給体３５には、上部に環状供給路３７が
形成され、その下部に環状供給路３９が形成されてい
る。各環状供給路３７，３９と回転軸１５との摺動部に
は、軸シール４１が取り付けられて流体の漏れを防止し
てある。また、密閉チャンバ１の下部と回転軸１５との
間にも軸シール４１が取り付けられている。密閉チャン
バ１の下部と供給体３５の下部には、回転軸１５を軸芯
Ｐに沿って回転自在に支持するベアリング４３が複数箇
所に取り付けられている。

【００３２】上部の環状供給路３７には第１供給系４５
が連通され、下部の環状供給路３９には第２供給系４７
が連通されている。これらは構成が同一であるので、第
１供給系４５についてのみその構成を説明する。

【００３３】供給配管４９は、純水供給源と上部の環状
供給路３７とを連通接続している。純水供給源側には、
純水の流量を制御する流量調節弁５１が配設され、その
下流側にはミキシングバルブ５３が取り付けられてい
る。ミキシングバルブ５３には、複数種類の薬液供給源
に連通した複数本の薬液配管５５が連設されており、そ
れぞれの薬液配管５５には流量調節弁５７が配設されて
いる。

【００３４】供給配管４９は、そのミキシングバルブ５
３の下流側にてガス配管５９が結合されているととも
に、結合点の手前側に開閉弁６１が取り付けられてい
る。開閉弁５１，６１を閉止するとともに、ガス配管５
９に配設されている開閉弁６３を開放することにより、
雰囲気遮断板２１によって挟まれた空間に第１供給路３
１，第２供給路３３を通して不活性ガス（例えば、
Ｎ₂ ）を供給し、注入口５からと共にパージを行う。な
お、不活性ガスパージの前に、配管内の処理液を排出す
る排出路を設けてもよい。

【００３５】次に、上述した構成の装置による基板の処
理について説明する。なお、処理対象である基板Ｗは、
既に搬送口３を通して回転機構１１に収容されているも
のとする。また、開閉弁５ｂと、第１供給系４５と第２
供給系４７の開閉弁５１，６１，６３は閉止されている
ものとする。

【００３６】まず、開閉弁５ｂを開放し、不活性ガスを
密閉チャンバ１内に導入するとともに、開閉弁６３を開
放し、不活性ガスを雰囲気遮断板２１によって挟まれた
空間に供給する。これにより密閉チャンバ１内と基板Ｗ
が載置されている空間とがパージされることになる。基
板Ｗが載置されている狭い空間だけがパージできればよ
いので、この時のパージ時間は数秒程度でもよく、密閉
チャンバ１の全体をパージしなければならない構成の従
来例に比較して処理液による処理開始までの時間を短縮
することができる。

【００３７】次に、上記開閉弁６３だけを閉止して、基
板Ｗが載置されている空間のパージだけを停止する。な
お、密閉チャンバ１内のパージは継続されている。

【００３８】電動モータ１３を駆動して回転機構１１を
平面視時計方向に、軸芯Ｐ回りに回転させる。このとき
の回転数は、例えば、数十ないし５００ｒｐｍ程度の低
速回転である。次に、開閉弁６１及び流量調節弁５１を
開放して、予め設定してある流量で純水を供給し始める
とともに、流量調節弁５７を所定動作させて予め設定さ
れている濃度の処理液を生成する。

【００３９】このようにして生成された処理液は、環状
の供給体３５と、回転軸１５の中空部１５ａ，１５ｂ
と、支柱１９の中空部１９ａである第１供給路３１，第
２供給路３３と、雰囲気遮断板２１の供給路２７ａ，２
９ａとを介して、上面の吐出口２７と下面の吐出口２９
から処理液が吐出される。

【００４０】すると、図５の模式図に示すように、遠心
力も加わって処理液が円滑に基板Ｗ上面と、基板Ｗ下面
と雰囲気遮断板２１上面との間を流れ、近接配置された
雰囲気遮断板２１間にある基板Ｗの全体が瞬時にして処
理液で覆われて液密状態とされる。そして、基板Ｗ面を
流れた処理液は、雰囲気遮断板２１の表面を流れて周囲
に流出する。

【００４１】所定時間だけ上記のようにして処理液の供
給を行った後、流量調節弁５７を閉止して純水だけを吐
出口２７，２９から吐出させて純水リンスを行う。

【００４２】次に、純水の供給を停止し、吐出口２７，
２９から不活性ガスを供給しながら回転数を１０００〜
３０００ｒｐｍ程度の高速回転に上げて乾燥処理を行
う。なお、このとき密閉チャンバ１内を真空ポンプで排
気するようにしてもよい。そして、一定時間の乾燥処理
が終わると、回転を停止させて基板Ｗを密閉チャンバ１
から搬出する。

【００４３】上記のように雰囲気遮断板２１を設けたこ
とにより、回転機構１１内の複数枚の基板Ｗに対して液
密状態で処理液を供給することができるので、チャンバ
１内のパージが不完全であっても基板Ｗの界面における
酸素等に起因する反応が生じない。そのためウォーター
マーク等の発生が防止でき、高い清浄度で基板Ｗを処理
することができる。さらに、汚染された液滴が基板Ｗに
付着することも防止できる。

【００４４】なお、第１供給系４５と第２供給系４７と
では処理液の濃度や成分を異ならせてもよく、これによ
り基板Ｗの上面と下面とで異なる処理を施すことができ
る。したがって、複数種類の処理液を同時に基板Ｗに供
給する等して処理に工夫を加えることが可能となる。

【００４５】また、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、以下のように種々の変形実施が可能
である。

【００４６】（１）パージの際には、不活性ガスを供給
する他に、例えば、ＩＰＡベーパやスチームなどを供給
する構成にしてもよい。

【００４７】（２）吐出口２７，２９を雰囲気遮断板２
１の中央以外に設けてもよく、また、中央部と周辺部の
両方に設けるようにしてもよい。

【００４８】（３）吐出口２７，２９を雰囲気遮断板２
１の両面に設けることなく、基板Ｗの処理面が位置する
側だけに形成するようにしてもよい。

【００４９】（４）処理液の供給を回転軸１５に設けて
いるが、回転軸１５とは別に処理液供給のための専用の
機構を設けるようにしてもよい。例えば、回転軸１５と
は逆に上部に処理液供給機構を設けるようにしてもよ
い。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、雰囲気遮断板を設けたことに
より、回転機構内の複数枚の基板に対して液密状態で処
理液を供給することができるので、チャンバ内のパージ
が不完全であっても基板の界面における酸素等に起因す
る反応が生じない。さらに、汚染された液滴が基板に付
着することを防止できる。したがって、ウォーターマー
ク等の発生が防止でき、高い清浄度で基板を処理するこ
とができる。

【００５１】また、請求項２に記載の発明によれば、雰
囲気遮断板を基板に近接させて理想的な液密状態で処理
できるので、より高い清浄度で基板の処理が可能であ
る。

【００５２】また、請求項３に記載の発明によれば、遠
心力も加わって回転機構内の中央部から周辺部に向けて
処理液が円滑に流れるので、処理ムラを防止することが
できる。

【００５３】また、請求項４に記載の発明によれば、複
数種類の処理液を同時に基板に供給できるので、処理に
工夫を加えることが可能となる。

【００５４】また、請求項５に記載の発明によれば、中
空の回転軸に処理液を供給することにより、基板を収納
して回転する回転機構に対して処理液を供給することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る基板処理装置の概略構成を示した
図である。

【図２】実施例に係る基板処理装置の概略構成を示した
斜視図である。

【図３】雰囲気遮断板を示した縦断面図である。

【図４】処理液の供給系を示した縦断面図である。

【図５】処理時における処理液の流れを示した模式図で
ある。

【符号の説明】

Ｗ … 基板 １ … 密閉チャンバ ３ … 搬送口 １１ … 回転機構 １３ … 電動モータ １５ … 回転軸 １７ … ターンテーブル １９ … 支柱 ２１ … 雰囲気遮断板 ２７，２９ … 吐出口 ２７ａ，２９ａ … 供給路 ３１ … 第１供給路 ３３ … 第２供給路 ３５ … 供給体 ４１ … 第１供給系 ４３ … 第２供給系

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の基板を当接支持する回転機構を
   チャンバ内で所定の軸芯回りに回転させつつ処理液を供
   給して所定の処理を施す基板処理装置において、 前記回転機構は、隣接した基板の雰囲気を遮断するため
   の雰囲気遮断板を各基板の間に備え、 各基板と各雰囲気遮断板との間に処理液を満たすように
   処理液を供給することを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 前記雰囲気遮断板は、基板面に近接して配設されている
   ことを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の基板処理装置
   において、 前記雰囲気遮断板は、中央部付近に処理液を供給する吐
   出口が形成されていることを特徴とする基板処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の基
   板処理装置において、 前記雰囲気遮断板の吐出口は、各雰囲気遮断板の両面に
   形成されており、それぞれに異なる供給路が接続されて
   いることを特徴とする基板処理装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の基板処理装置
   において、 前記回転機構は中空の回転軸を備えているとともに、 前記雰囲気遮断板の吐出口は、前記回転軸に連通接続さ
   れていることを特徴とする基板処理装置。