JP2007096103A - Method and apparatus for treating substrate - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイ用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用ガラス基板、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に代表される各種基板を乾燥させるために適用される基板処理方法および基板処理装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for plasma display, a glass substrate for FED (Field Emission Display), an optical disk substrate, a magnetic disk substrate, a magneto-optical disk substrate, and a photomask substrate. The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus applied to dry various substrates typified by the above.
たとえば、半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)の表面に対して処理液を用いた処理が行われる。この処理液を用いた処理の後には、ウエハの表面に付着している処理液を純水で洗い流すリンス処理が行われた後、そのウエハの表面を乾燥させる乾燥処理が行われる。
これらの一連の処理のために用いられる典型的な基板処理装置は、ウエハを水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持されたウエハの表面(上面)に近接した位置に対向配置される遮断板とを備えている。この基板処理装置では、リンス処理の後、ウエハの表面に遮断板が近接されて、その遮断板とウエハの表面との間に窒素ガスを充満させた状態で、スピンチャックによってウエハが高速回転されることにより、ウエハに付着している純水が振り切られて除去(乾燥)される。
For example, in a semiconductor device manufacturing process, processing using a processing liquid is performed on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”). After the processing using this processing liquid, a rinsing process is performed in which the processing liquid adhering to the surface of the wafer is rinsed with pure water, and then a drying process for drying the surface of the wafer is performed.
A typical substrate processing apparatus used for such a series of processes is a spin chuck that holds and rotates a wafer horizontally, and faces a position close to the surface (upper surface) of the wafer held by the spin chuck. And a blocking plate to be disposed. In this substrate processing apparatus, after the rinsing process, the wafer is rotated at a high speed by the spin chuck in a state in which the shielding plate is brought close to the surface of the wafer and nitrogen gas is filled between the shielding plate and the surface of the wafer. As a result, the pure water adhering to the wafer is shaken off and removed (dried).
ところが、このような基板処理装置では、ウエハの表面に形成されているトレンチや微細パターン間に入り込んだ純水が振り切られず、そのトレンチや微細パターン間の底部に純水の液滴が残るおそれがある。
そのため、振り切り乾燥後のウエハを収容器内に収容し、収容器内を排気して減圧した後、その収容器内にIPA(イソプロピルアルコール)などの有機溶剤の蒸気を供給して、ウエハの表面のトレンチや微細パターン間に入り込んだ純水を有機溶剤の蒸気と置換して、ウエハの表面を乾燥させるか、あるいは、収容器内を排気して減圧した後に、収容器内のウエハを加熱して、ウエハの表面を乾燥させる手法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
For this reason, the wafer after being shaken and dried is accommodated in a container, the inside of the container is evacuated and depressurized, and then vapor of an organic solvent such as IPA (isopropyl alcohol) is supplied into the container. Replace pure water that has entered between trenches and fine patterns with organic solvent vapor to dry the surface of the wafer, or evacuate and depressurize the container, and then heat the wafer in the container. A method for drying the surface of a wafer has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、ウエハを収容器内に搬入する際に、収容器内に外部雰囲気が入り込み、その外部雰囲気に含まれる酸素がウエハの表面に悪影響を及ぼすおそれがある。たとえば、ウエハの表面にゲート酸化膜が形成されている場合には、有機溶剤の蒸気を供給している間に、ゲート酸化膜が成長し、ゲート酸化膜の膜厚などが変化してしまう。また、ウエハの表面に金属配線膜が形成されている場合には、その金属配線膜の表面に酸化膜が成長し、金属配線膜の電気的特性が変化してしまう。 However, when a wafer is carried into the container, an external atmosphere enters the container, and oxygen contained in the external atmosphere may adversely affect the surface of the wafer. For example, when a gate oxide film is formed on the surface of the wafer, the gate oxide film grows while the organic solvent vapor is supplied, and the thickness of the gate oxide film changes. Further, when a metal wiring film is formed on the surface of the wafer, an oxide film grows on the surface of the metal wiring film, and the electrical characteristics of the metal wiring film change.
そこで、この発明の目的は、酸化膜成長を生じることなく、基板の表面を良好に乾燥させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of satisfactorily drying the surface of a substrate without causing oxide film growth.
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板(W)を収容する処理チャンバ(11)内を減圧した状態で、基板を乾燥させるための処理を実行する減圧処理工程と、この減圧処理工程に先立って、前記処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する雰囲気置換工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。
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。
The invention according to claim 1 for achieving the above object includes a reduced pressure processing step for executing a process for drying the substrate in a state where the inside of the processing chamber (11) containing the substrate (W) is decompressed, Prior to the depressurizing process, the substrate processing method includes an atmosphere replacing step of replacing the atmosphere in the processing chamber with an inert gas atmosphere.
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
この方法によれば、減圧状態の処理チャンバ内で基板を乾燥させるための処理が開始される前に、その処理チャンバ内の雰囲気が不活性ガス雰囲気に置換される。そのため、基板の表面にゲート酸化膜や金属配線膜が形成されていても、その基板の処理中に酸化膜成長が生じることを防止することができる。よって、酸化膜成長を生じることなく、基板の表面を良好に乾燥させることができる。 According to this method, the atmosphere in the processing chamber is replaced with the inert gas atmosphere before the processing for drying the substrate is started in the processing chamber in a reduced pressure state. Therefore, even if a gate oxide film or a metal wiring film is formed on the surface of the substrate, it is possible to prevent the oxide film growth from occurring during the processing of the substrate. Therefore, the surface of the substrate can be satisfactorily dried without causing oxide film growth.
請求項2記載の発明は、前記減圧処理工程は、減圧されている前記処理チャンバ内に有機溶剤の蒸気を供給する有機溶剤蒸気供給工程を含むことを特徴とする、請求項1記載の基板処理方法である。
この方法によれば、減圧されている処理チャンバ内に有機溶剤の蒸気を供給することにより、基板の表面に残留している水分に有機溶剤が溶け込み、その水分を有機溶剤の揮発性により速やかに蒸発させることができる。
According to a second aspect of the present invention, the substrate processing according to the first aspect is characterized in that the depressurizing step includes an organic solvent vapor supplying step of supplying an organic solvent vapor into the depressurized processing chamber. Is the method.
According to this method, by supplying the vapor of the organic solvent into the processing chamber that has been depressurized, the organic solvent dissolves in the moisture remaining on the surface of the substrate, and the moisture is quickly absorbed by the volatility of the organic solvent. Can be evaporated.
請求項3記載の発明は、前記減圧処理工程は、減圧されている前記処理チャンバ内において基板を加熱する基板加熱工程を含むことを特徴とする、請求項1記載の基板処理方法である。
この方法によれば、減圧されている処理チャンバ内で基板を加熱することにより、基板の表面に残留している水分を速やかに蒸発させることができる。
A third aspect of the present invention is the substrate processing method according to the first aspect, wherein the reduced pressure processing step includes a substrate heating step of heating the substrate in the reduced processing chamber.
According to this method, it is possible to quickly evaporate moisture remaining on the surface of the substrate by heating the substrate in the decompressed processing chamber.
請求項4記載の発明は、前記処理チャンバに形成された基板通過口(16)を開放し、その基板通過口を介して、基板を前記処理チャンバ内に搬入する基板搬入工程をさらに含むことを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法によれば、処理チャンバに形成された基板通過口を開放して、その基板通過口から処理チャンバ内に基板を搬入することができる。
The invention according to claim 4 further includes a substrate loading step of opening the substrate passage opening (16) formed in the processing chamber and loading the substrate into the processing chamber through the substrate passage opening. The substrate processing method according to claim 1, wherein the substrate processing method is characterized by the following.
According to this method, the substrate passage opening formed in the processing chamber is opened, and the substrate can be carried into the processing chamber from the substrate passage opening.
請求項5記載の発明は、前記基板搬入工程と並行して、前記処理チャンバ内において前記基板通過口に向かう不活性ガスの気流を形成する気流形成工程をさらに含むことを特徴とする、請求項4記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板通過口が開放されているときに、その基板通過口に向かう不活性ガスの気流が形成されることにより、処理チャンバの外部の雰囲気が基板通過口から処理チャンバ内に進入することを防止することができる。
The invention according to claim 5 further includes an airflow forming step of forming an airflow of an inert gas toward the substrate passage opening in the processing chamber in parallel with the substrate carry-in step. 4. The substrate processing method according to 4.
According to this method, when the substrate passage opening is opened, an inert gas flow toward the substrate passage is formed, so that the atmosphere outside the processing chamber is transferred from the substrate passage into the processing chamber. It is possible to prevent entry.
請求項6記載の発明は、前記気流形成工程は、前記処理チャンバ内における基板の保持位置を挟んで前記基板通過口と反対側から前記処理チャンバ内に不活性ガスを導入する工程を含むことを特徴とする、請求項5記載の基板処理方法である。
この方法によれば、処理チャンバ内における基板の保持位置を挟んで基板通過口と反対側から処理チャンバ内に不活性ガスを導入することにより、処理チャンバ内に基板通過口に向かう不活性ガスの気流を形成することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, the air flow forming step includes a step of introducing an inert gas into the processing chamber from the side opposite to the substrate passage opening across the substrate holding position in the processing chamber. The substrate processing method according to claim 5, wherein the substrate processing method is characterized.
According to this method, by introducing an inert gas into the processing chamber from the side opposite to the substrate passage opening across the substrate holding position in the processing chamber, the inert gas flowing toward the substrate passage opening in the processing chamber is introduced. An air flow can be formed.
請求項7記載の発明は、前記気流形成工程は、前記処理チャンバ内における基板の保持位置よりも前記基板通過口側に形成された基板通過口側排気口(27)から前記処理チャンバ内の雰囲気を排気する工程を含むことを特徴とする、請求項5または6記載の基板処理方法である。
この方法によれば、処理チャンバ内における基板の保持位置よりも基板通過口側に形成された基板通過口側排気口から処理チャンバ内の雰囲気を排気することにより、処理チャンバ内に基板通過口に向かう不活性ガスの気流を形成することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the air flow forming step, an atmosphere in the processing chamber is formed from a substrate passing port side exhaust port (27) formed on the substrate passing port side with respect to a substrate holding position in the processing chamber. The substrate processing method according to claim 5, further comprising a step of exhausting the substrate.
According to this method, the atmosphere in the processing chamber is exhausted from the substrate passing port side exhaust port formed on the substrate passing port side with respect to the substrate holding position in the processing chamber. An inert gas stream can be formed.
このとき、処理チャンバ内における基板の保持位置を挟んで基板通過口と反対側から処理チャンバ内に不活性ガスを導入すれば、基板通過口に向かう不活性ガスの気流をより確実に形成することができる。つまり、請求項6記載の発明と請求項7記載の発明とが組み合わされることによって、基板通過口に向かう不活性ガスの気流のより確実な形成を達成することができる。 At this time, if an inert gas is introduced into the processing chamber from the opposite side of the substrate passage opening across the substrate holding position in the processing chamber, an inert gas flow toward the substrate passage can be more reliably formed. Can do. That is, by combining the invention described in claim 6 and the invention described in claim 7, it is possible to achieve more reliable formation of an inert gas flow toward the substrate passage opening.
請求項8記載の発明は、前記雰囲気置換工程は、前記処理チャンバ内に収容された基板の表面に対向する方向から当該基板に向けて不活性ガスを供給する工程を含むことを特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法によれば、処理チャンバ内に収容された基板の表面に対向する方向から基板に向けて不活性ガスを供給することにより、基板の周囲の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換することができる。
The invention according to claim 8 is characterized in that the atmosphere replacement step includes a step of supplying an inert gas toward the substrate from a direction facing the surface of the substrate accommodated in the processing chamber. 8. A substrate processing method according to claim 1.
According to this method, the atmosphere around the substrate can be replaced with the inert gas atmosphere by supplying the inert gas toward the substrate from the direction facing the surface of the substrate accommodated in the processing chamber. .
請求項9記載の発明は、前記雰囲気置換工程は、前記処理チャンバ内における基板の保持位置を取り囲む環状に形成された基板周囲排気口(26)から前記処理チャンバ内の雰囲気を排気する工程を含むことを特徴とする、請求項1ないし8のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法によれば、処理チャンバ内に不活性ガスを導入しつつ、処理チャンバ内における基板の保持位置を取り囲む環状に形成された基板周囲排気口から処理チャンバ内の雰囲気を排気することにより、基板の周囲の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, the atmosphere replacement step includes a step of exhausting the atmosphere in the processing chamber from a substrate peripheral exhaust port (26) formed in an annular shape surrounding the substrate holding position in the processing chamber. The substrate processing method according to claim 1, wherein:
According to this method, an inert gas is introduced into the processing chamber, and the atmosphere in the processing chamber is exhausted from an exhaust port around the substrate formed in an annular shape surrounding the holding position of the substrate in the processing chamber. Can be replaced with an inert gas atmosphere.
このとき、処理チャンバ内に収容された基板の表面に対向する方向から基板に向けて不活性ガスを供給すれば、基板の周囲の雰囲気の不活性ガス雰囲気への置換をより効率よく達成することができる。つまり、請求項8記載の発明と請求項9記載の発明とが組み合わされることによって、基板の周囲の雰囲気の不活性ガス雰囲気へのより効率的な置換を達成することができる。 At this time, if an inert gas is supplied from the direction facing the surface of the substrate accommodated in the processing chamber toward the substrate, the atmosphere around the substrate can be more efficiently replaced with the inert gas atmosphere. Can do. That is, by combining the invention described in claim 8 and the invention described in claim 9, more efficient replacement of the atmosphere around the substrate with the inert gas atmosphere can be achieved.
請求項10記載の発明は、基板(W)を収容する処理チャンバ(11)と、この処理チャンバ内を減圧するための減圧手段(26,28,30)と、前記処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するための雰囲気置換手段(22,24,26,28,30)と、前記減圧手段および前記雰囲気置換手段を制御して、前記減圧手段により減圧されている前記処理チャンバ内で基板の処理が開始されるのに先立って、前記雰囲気置換手段により前記処理チャンバ内の雰囲気を置換させるための制御手段(37)とを含むことを特徴とする、基板処理装置である。 According to the tenth aspect of the present invention, there is provided a processing chamber (11) that accommodates the substrate (W), a decompression means (26, 28, 30) for decompressing the inside of the processing chamber, and an atmosphere in the processing chamber. An atmosphere replacement means (22, 24, 26, 28, 30) for replacing with an active gas atmosphere, the decompression means and the atmosphere replacement means are controlled in the processing chamber which is decompressed by the decompression means. A substrate processing apparatus comprising: control means (37) for replacing the atmosphere in the processing chamber by the atmosphere replacing means before the processing of the substrate is started.
この構成によれば、請求項1記載の発明を実施することができ、請求項1に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
請求項11記載の発明は、前記処理チャンバ内に有機溶剤の蒸気を供給する有機溶剤蒸気供給手段(23)をさらに含むことを特徴とする、請求項10記載の基板処理装置である。
According to this configuration, the invention described in claim 1 can be implemented, and the same effect as that described in relation to claim 1 can be achieved.
The invention according to
この構成によれば、請求項2記載の発明を実施することができ、請求項2に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
請求項12記載の発明は、前記処理チャンバ内において基板を加熱する基板加熱手段(38)をさらに含むことを特徴とする、請求項10記載の基板処理装置である。
この構成によれば、請求項3記載の発明を実施することができ、請求項3に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
According to this configuration, the invention described in
A twelfth aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the tenth aspect, further comprising substrate heating means (38) for heating the substrate in the processing chamber.
According to this configuration, the invention described in claim 3 can be carried out, and an effect similar to the effect described in relation to claim 3 can be achieved.
請求項13記載の発明は、前記処理チャンバの側面には、基板を前記処理チャンバ内に対して搬入および搬出するための基板通過口(16)が形成されており、前記処理チャンバ内において前記基板通過口に向かう不活性ガスの気流を形成する気流形成手段(18,19,27,29,31)をさらに含むことを特徴とする、請求項10ないし12のいずれかに記載の基板処理装置である。 According to a thirteenth aspect of the present invention, a substrate passage opening (16) for carrying a substrate in and out of the processing chamber is formed on a side surface of the processing chamber, and the substrate is disposed in the processing chamber. The substrate processing apparatus according to any one of claims 10 to 12, further comprising an air flow forming means (18, 19, 27, 29, 31) for forming an air flow of an inert gas toward the passage port. is there.
この構成によれば、請求項4および5記載の発明を実施することができ、請求項4および5に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
請求項14記載の発明は、前記気流形成手段は、前記処理チャンバ内における基板の保持位置を挟んで前記基板通過口と反対側から前記処理チャンバ内に不活性ガスを導入する手段(18,19)を備えていることを特徴とする、請求項13記載の基板処理装置である。
According to this configuration, the inventions according to claims 4 and 5 can be implemented, and the same effects as those described in relation to claims 4 and 5 can be achieved.
According to a fourteenth aspect of the present invention, the airflow forming means introduces an inert gas into the processing chamber from the opposite side of the substrate passage opening across the substrate holding position in the processing chamber (18, 19). 14. The substrate processing apparatus according to
この構成によれば、請求項6記載の発明を実施することができ、請求項6に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
請求項15記載の発明は、前記処理チャンバの底壁(12)には、前記処理チャンバ内における基板の保持位置よりも前記基板通過口側の位置に基板通過口側排気口(27)が形成されており、前記気流形成手段は、前記基板通過口側排気口から前記処理チャンバ内の雰囲気を排気する手段(29,31)を備えていることを特徴とする、請求項13または14記載の基板処理装置である。
According to this configuration, the invention described in claim 6 can be carried out, and an effect similar to the effect described in relation to claim 6 can be achieved.
According to a fifteenth aspect of the present invention, the substrate passage side exhaust port (27) is formed in the bottom wall (12) of the processing chamber at a position closer to the substrate passage port than the substrate holding position in the processing chamber. 15. The airflow forming means comprises means (29, 31) for exhausting the atmosphere in the processing chamber from the substrate passage opening side exhaust port. A substrate processing apparatus.
この構成によれば、請求項7記載の発明を実施することができ、請求項7に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
請求項16記載の発明は、前記雰囲気置換手段は、前記処理チャンバ内に収容された基板の表面に対向する方向から当該基板に向けて不活性ガスを供給する手段(22,24)を備えていることを特徴とする、請求項10ないし16のいずれかに記載の基板処理装置である。
According to this configuration, the invention described in claim 7 can be carried out, and an effect similar to the effect described in relation to claim 7 can be achieved.
According to a sixteenth aspect of the present invention, the atmosphere replacement means includes means (22, 24) for supplying an inert gas toward the substrate from a direction facing the surface of the substrate accommodated in the processing chamber. The substrate processing apparatus according to claim 10, wherein the substrate processing apparatus is characterized in that:
この構成によれば、請求項8記載の発明を実施することができ、請求項8に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
請求項17記載の発明は、前記処理チャンバの底壁(12)には、前記処理チャンバ内における基板の保持位置を取り囲む環状の基板周囲排気口(26)が形成されており、前記雰囲気置換手段は、前記基板周囲排気口から前記処理チャンバ内の雰囲気を排気する手段(28,30)を備えていることを特徴とする、請求項10ないし16のいずれかに記載の基板処理装置である。
According to this configuration, the invention described in claim 8 can be carried out, and the same effect as the effect described in relation to claim 8 can be achieved.
According to a seventeenth aspect of the present invention, an annular substrate peripheral exhaust port (26) surrounding the substrate holding position in the processing chamber is formed in the bottom wall (12) of the processing chamber. The substrate processing apparatus according to claim 10, further comprising means (28, 30) for exhausting an atmosphere in the processing chamber from the substrate peripheral exhaust port.
この構成によれば、請求項9記載の発明を実施することができ、請求項9に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。 According to this configuration, the invention described in claim 9 can be carried out, and an effect similar to the effect described in relation to claim 9 can be achieved.
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図解的に示す縦断面図であり、図2は、その横断面図である。この基板処理装置は、一連の洗浄処理が行われた後のウエハW(主として、ウエハWのデバイス形成領域側の表面)を乾燥させるために用いられる。すなわち、一連の洗浄処理では、ウエハWの表面に洗浄液(たとえば、薬液)が供給されて、そのウエハWの表面が洗浄液により洗浄された後、ウエハWの表面に付着している洗浄液を純水で洗い流すリンス処理が行われ、その後、ウエハWを高速回転させることにより、ウエハWに付着している純水を振り切って乾燥させるスピンドライ処理が行われる。スピンドライ処理後のウエハWの表面には、トレンチや微細パターン間などに純水が残留しているおそれがあり、この基板処理装置は、そのスピンドライ処理後のウエハWの表面から純水を完全に除去するために用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view thereof. This substrate processing apparatus is used for drying the wafer W (mainly, the surface of the wafer W on the device forming region side) after a series of cleaning processes. That is, in a series of cleaning processes, a cleaning liquid (for example, a chemical solution) is supplied to the surface of the wafer W, the surface of the wafer W is cleaned with the cleaning liquid, and then the cleaning liquid adhering to the surface of the wafer W is purified with pure water. A rinse process for washing out is performed, and then a spin dry process is performed in which pure water adhering to the wafer W is spun off and dried by rotating the wafer W at a high speed. There is a possibility that pure water may remain between trenches and fine patterns on the surface of the wafer W after the spin dry process. This substrate processing apparatus removes pure water from the surface of the wafer W after the spin dry process. Used for complete removal.
この基板処理装置は、略直方体形状の処理チャンバ11と、処理チャンバ11内に設けられ、処理チャンバ11の底壁12上に配置された円板状のウエハ保持台13と、ウエハ保持台13に対してウエハWを昇降させるための複数本(たとえば、8本)のリフトピン14とを備えている。
処理チャンバ11の一方側の側壁15には、処理チャンバ11内に対して搬入および搬出されるウエハWが通過するウエハ通過口16が形成されている。
This substrate processing apparatus includes a substantially rectangular
On the
また、処理チャンバ11の側壁15と対向する側壁17には、窒素ガスバルブ18を介して供給される窒素ガスを処理チャンバ11内に導入するための側方導入管19が貫通して設けられている。側方導入管19の処理チャンバ11内に臨む端面は、側壁17の内面とほぼ面一となっている。そして、側壁17の内側に隣接して、その側壁17の内面のほぼ全域を覆うように、拡散板20が設けられている。この拡散板20は、多数の吐出口(図示せず)を有しており、側方導入管19から導入される窒素ガスを、多数の吐出口から分散して吐出することによって、側壁17の内面と平行な面内(ウエハWの表面と垂直な面内)でほぼ均一な流速となるシャワー状に拡散させて処理チャンバ11内に供給する。
Further, a
処理チャンバ11の上壁21には、窒素ガスバルブ22を介して供給される窒素ガスおよびIPAバルブ23を介して供給されるIPAベーパ(IPA蒸気)を処理チャンバ11内に導入するための上方導入管24が貫通して設けられている。上方導入管24の処理チャンバ11内に臨む端面は、上壁21の内面とほぼ面一となっている。そして、上壁21の内側に隣接して、ウエハWよりも大きな径を有する円板状の拡散板25が設けられている。この拡散板25は、多数の吐出口(図示せず)を有しており、上方導入管24から導入される窒素ガスおよびIPAベーパを、多数の吐出口から分散して吐出することによって、上壁21の内面と平行な面内(ウエハWの表面と平行な面内)でほぼ均一な流速となるシャワー状に拡散させて処理チャンバ11内に供給する。
An upper introduction pipe for introducing nitrogen gas supplied through the nitrogen gas valve 22 and IPA vapor (IPA vapor) supplied through the IPA valve 23 into the
処理チャンバ11の底壁12には、ウエハ保持台13の周囲を取り囲む平面視円環状のウエハ周囲排気口26と、このウエハ周囲排気口26とウエハ通過口16(側壁15)との間において、側壁15と平行な方向に延びる平面視長方形状のウエハ通過口側排気口27とが形成されている。ウエハ通過口側排気口27は、底壁12の側壁15と平行な方向におけるほぼ全幅にわたって形成されている。そして、これらのウエハ周囲排気口26およびウエハ通過口側排気口27には、それぞれ排気設備(図示せず)に接続された排気管28,29が接続されている。排気管28,29の途中部には、それぞれ排気バルブ30,31が介装されている。これらの排気バルブ30,31を選択的に開閉することによって、処理チャンバ11内の雰囲気をウエハ周囲排気口26から排気したり、処理チャンバ11内の雰囲気をウエハ通過口側排気口27から排気したりすることができる。
On the
各リフトピン14は、処理チャンバ11の底壁12およびウエハ保持台13を上下に貫通して形成された貫通孔32に挿通されて、それらの底壁12およびウエハ保持台13に対して昇降可能に設けられている。また、各リフトピン14は、共通の支持部材33に支持されており、この支持部材33に結合されたリフトピン昇降機構34によって、その先端がウエハ保持台13の上方に突出する状態とウエハ保持台13の下方に没入する状態との間で一体的に昇降される。
Each
また、この基板処理装置は、ウエハ通過口16が形成された側壁15の外側には、ウエハ通過口16を閉鎖可能なサイズに形成された長方形板状のゲートバルブシャッタ35が備えられている。ゲートバルブシャッタ35には、ゲートバルブ開閉機構36が結合されており、このゲートバルブ開閉機構36によって、ゲートバルブシャッタ35は、側壁15の外面に密着して、ウエハ通過口16を密閉する閉鎖位置と、側壁15の側方へ離間しつつ下降して、ウエハ通過口16を大きく開放する開放位置とに変位される。
Further, this substrate processing apparatus is provided with a rectangular plate-like
さらに、この基板処理装置は、CPU、RAMおよびROMを含むマイクロコンピュータからなる制御部37を備えている。制御部37は、ウエハWに対する処理を実現するために、窒素ガスバルブ18,22、IPAバルブ23および排気バルブ30,31の開閉を制御し、また、リフトピン昇降機構34およびゲートバルブ開閉機構36の駆動を制御する。
Further, the substrate processing apparatus includes a
図3は、ウエハWの処理時の様子を図解的に示す縦断面図である。スピンドライ処理後のウエハWは、ウエハ搬送ロボットRBにより、この基板処理装置に搬入されてくる。ウエハ搬送ロボットRBによるウエハWの搬入に先立って、図3(a)に示すように、ゲートバルブ開閉機構36によりゲートバルブシャッタ35が開放位置に変位されて、ウエハ通過口16が開放される。また、ウエハ通過口16が開放されている間は、窒素ガスバルブ18および排気バルブ31が開かれて、側方導入管19から処理チャンバ11内に窒素ガスが導入されるとともに、処理チャンバ11内の雰囲気がウエハ通過口側排気口27から排気される。これにより、処理チャンバ11内には、ウエハ保持台13のウエハ通過口16と反対側、つまり側壁17側からウエハ通過口16へ向かう窒素ガスの気流が形成され、この気流によって、処理チャンバ11の外部の雰囲気が処理チャンバ11内に流入することが防止される。このとき、窒素ガスバルブ22、IPAバルブ23および排気バルブ30は閉じられている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing the state of the wafer W during processing. The wafer W after the spin dry process is carried into the substrate processing apparatus by the wafer transfer robot RB. Prior to loading of the wafer W by the wafer transfer robot RB, the
ウエハ搬送ロボットRBによりウエハWが搬入されてくると、図3(b)に示すように、リフトピン昇降機口34によりリフトピン14が上昇されて、ウエハ搬送ロボットRBからリフトピン14上にウエハWが受け取られる。そして、ウエハ搬送ロボットRBが処理チャンバ11内から退避されると、ゲートバルブ開閉機構36によりゲートバルブシャッタ35が閉鎖位置に変位されて、ウエハ通過口16が密閉される。ウエハ通過口16が密閉されると、窒素ガスバルブ18および排気バルブ31が閉じられて、窒素ガスバルブ22および排気バルブ30が開かれる。これにより、上方導入管24から処理チャンバ11内に窒素ガスが導入されるとともに、処理チャンバ11内の雰囲気がウエハ周囲排気口26から急速に排気されて、処理チャンバ11内の雰囲気が上方導入管24から導入される窒素ガスの雰囲気に短時間で置換される。また、ウエハ周囲排気口26からの排気流量よりも、上方導入管24から処理チャンバ11内に導入される窒素ガスの流量が小さく設定されていることにより、処理チャンバ11内が減圧されていく。処理チャンバ11内は、たとえば、最終的に0.5kPaまで減圧される。
When the wafer W is loaded by the wafer transfer robot RB, as shown in FIG. 3B, the lift pins 14 are lifted by the lift
処理チャンバ11内の減圧と並行して、または、処理チャンバ11内が目標気圧まで減圧された後、リフトピン昇降機口34によりリフトピン14が下降されて、リフトピン14上のウエハWがウエハ保持台13上に移載される。その後、窒素ガスバルブ22が閉じられて、IPAバルブ23が開かれることにより、図3(c)に示すように、上方導入管24から処理チャンバ11内にIPAベーパが導入される。このとき、排気バルブ30は開かれており、処理チャンバ11内の減圧状態が保たれたまま、その減圧された処理チャンバ11内へのIPAベーパの導入が行われる。これにより、ウエハWの表面にIPAベーパが供給され、ウエハWの表面上のトレンチなどに残留している純水は、IPAベーパが溶け込むことによりIPA水溶液となり、IPAの揮発性により速やかに蒸発する。
In parallel with the pressure reduction in the
処理チャンバ11内へのIPAベーパの供給が所定時間にわたって行われると、図3(d)に示すように、リフトピン昇降機口34によりリフトピン14が上昇されて、ウエハ保持台13上のウエハWがウエハ搬送ロボットRBとウエハWを受け渡しできる位置に持ち上げられる。そして、IPAバルブ23が閉じられ、窒素ガスバルブ22が開かれて、上方導入管24から処理チャンバ11内に窒素ガスが導入される。このとき、排気バルブ30は開かれている。したがって、処理チャンバ11内のIPAベーパを含む雰囲気は、上方導入管24から導入される窒素ガスの雰囲気に急速に置換されていく。また、ウエハ周囲排気口26からの排気流量よりも、上方導入管24から処理チャンバ11内に導入される窒素ガスの流量が大きく設定されていることにより、処理チャンバ11内が大気圧に戻されていく。
When the supply of IPA vapor into the
処理チャンバ11内の雰囲気が窒素ガス雰囲気に置換され、かつ、処理チャンバ11内が大気圧に戻ると、図3(e)に示すように、ゲートバルブ開閉機構36によりゲートバルブシャッタ35が開放位置に変位されて、ウエハ通過口16が開放される。また、ウエハ通過口16が開放されると、窒素ガスバルブ22および排気バルブ30が閉じられ、窒素ガスバルブ18および排気バルブ31が開かれて、側方導入管19から処理チャンバ11内に窒素ガスが導入されるとともに、処理チャンバ11内の雰囲気がウエハ通過口側排気口27から排気される。これにより、処理チャンバ11内に、側壁17側からウエハ通過口16へ向かう窒素ガスの気流が形成され、この気流によって、処理チャンバ11の外部の雰囲気が処理チャンバ11内に流入することが防止される。そして、その気流が形成された状態で、ウエハ通過口16から処理チャンバ11内にウエハ搬送ロボットRBが進入し、リフトピン14上のウエハWが、ウエハ搬送ロボットRBに受け取られて、ウエハ搬送ロボットRBにより処理チャンバ11から搬出されていく。
When the atmosphere in the
以上のように、この実施形態によれば、減圧状態の処理チャンバ11内でウエハWを乾燥させるための処理が開始される前に、その処理チャンバ11内の雰囲気が窒素ガス雰囲気に置換される。そのため、ウエハWの処理中における処理チャンバ11内の雰囲気は酸素を含まないので、ウエハWの表面にゲート酸化膜や金属配線膜が形成されていても、ウエハWの処理中に酸化膜成長が生じるおそれがない。よって、酸化膜成長を生じることなく、ウエハWの表面を良好に乾燥させることができる。
As described above, according to this embodiment, the atmosphere in the
また、ウエハ通過口16が開放されている間は、処理チャンバ11内において、そのウエハ通過口16に向かう窒素ガスの気流が形成されることにより、処理チャンバ11の外部の雰囲気がウエハ通過口16から処理チャンバ11内に進入することを防止することができる。よって、酸素を含む雰囲気下でウエハWの処理が行われることをより確実に防止することができ、ウエハWの処理中に酸化膜成長が生じることを確実に防止することができる。
Further, while the
なお、処理チャンバ内においてウエハ通過口16に向かう窒素ガスの気流は、ウエハ通過口16と対向する側壁17に設けられた側方導入管19から窒素ガスを導入するか、または、処理チャンバ11の底壁12において側壁15に沿って形成されたウエハ通過口側排気口27から排気を行うことにより形成することができるが、この実施形態のように、両方を並行して行うことにより、ウエハ通過口16に向かう窒素ガスの気流のより確実な形成を達成することができる。
Note that the nitrogen gas flow toward the
また、この実施形態のように、処理チャンバ11の上壁21に設けられた上方導入管24から窒素ガスを導入しつつ、処理チャンバ11の底壁12においてウエハ保持台13の周囲を取り囲む平面視円環状に形成されたウエハ周囲排気口26から排気を行うことにより、処理チャンバ11内の雰囲気、とくにウエハWの周囲の雰囲気を窒素ガス雰囲気に効率よく置換することができる。
Further, as in this embodiment, the nitrogen gas is introduced from the
さらに、この実施形態のように、減圧されている処理チャンバ11内にIPAベーパを供給することにより、ウエハWの表面に残留している水分を速やかに蒸発させることができるが、この処理に代えて、減圧されている処理チャンバ11内でウエハWを加熱することによっても、ウエハWの表面に残留している水分を速やかに蒸発させることができる。すなわち、図1に破線で示すように、ウエハ保持台13の内部にヒータ38を埋設しておき、処理チャンバ11内を窒素ガス雰囲気に置換しつつ減圧した後、その減圧された窒素ガス雰囲気下で、ウエハ保持台13上に載置されたウエハWを100〜400℃に加熱することにより、ウエハWの表面に残留している水分を蒸発させてもよい。この場合、図1に二点鎖線で示すように、処理チャンバ11の上壁21に冷却装置39を設けて、減圧された窒素ガス雰囲気下でのウエハWの加熱処理後に、その冷却装置39により、ウエハWとともに処理チャンバ11内を100℃以下まで冷却することが好ましい。こうすることにより、ウエハWが高温のまま処理チャンバ11から搬出されることを防止することができ、ウエハ搬送ロボットRBなどが熱による悪影響を受けることを防止することができる。また、ウエハ通過口16を開放したときに、高温雰囲気が処理チャンバ11の外部に漏れ出すことを防止することができる。
Furthermore, as in this embodiment, by supplying IPA vapor into the
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、上述した形態以外の形態でも実施することができる。たとえば、上述の実施形態では、処理チャンバ11内に導入される不活性ガスの一例として窒素ガスを取り上げたが、窒素ガスに限らず、窒素ガスと水素ガスとの混合気体やヘリウムガスなどの他の種類の不活性ガスが処理チャンバ11内に導入されてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be implemented also in forms other than the form mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the nitrogen gas is taken up as an example of the inert gas introduced into the
また、ウエハWを乾燥させるためにIPAベーパを処理チャンバ11内に導入するとしたが、IPAベーパ以外に、HFE(ハイドロフルオロエーテル)などの他の種類の有機溶剤が処理チャンバ11内に導入されてもよい。
さらにまた、基板の一例としてウエハWを取り上げたが、処理の対象となる基板は、ウエハWに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、FED用ガラス基板、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またはフォトマスク用基板であってもよい。
Further, the IPA vapor is introduced into the
Furthermore, although the wafer W is taken up as an example of the substrate, the substrate to be processed is not limited to the wafer W, but a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a plasma display, a glass substrate for an FED, an optical disk substrate, It may be a magnetic disk substrate, a magneto-optical disk substrate, or a photomask substrate.
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。 In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
11 処理チャンバ
12 底壁
14 リフトピン
16 ウエハ通過口
18 窒素ガスバルブ
19 側方導入管
22 窒素ガスバルブ
23 IPAバルブ
24 上方導入管
26 ウエハ周囲排気口
27 ウエハ通過口側排気口
28 排気管
29 排気管
30 排気バルブ
31 排気バルブ
37 制御部
38 ヒータ
W ウエハ
DESCRIPTION OF
Claims (17)
この減圧処理工程に先立って、前記処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する雰囲気置換工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。 A reduced pressure processing step for performing a process for drying the substrate in a state where the pressure in the processing chamber containing the substrate is reduced;
A substrate processing method comprising: an atmosphere replacement step of replacing an atmosphere in the processing chamber with an inert gas atmosphere prior to the decompression processing step.
この処理チャンバ内を減圧するための減圧手段と、
前記処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するための雰囲気置換手段と、
前記減圧手段および前記雰囲気置換手段を制御して、前記減圧手段により減圧されている前記処理チャンバ内で基板の処理が開始されるのに先立って、前記雰囲気置換手段により前記処理チャンバ内の雰囲気を置換させるための制御手段とを含むことを特徴とする、基板処理装置。 A processing chamber containing a substrate;
Decompression means for decompressing the inside of the processing chamber;
Atmosphere replacement means for replacing the atmosphere in the processing chamber with an inert gas atmosphere;
Prior to starting the processing of the substrate in the processing chamber that has been depressurized by the depressurizing means by controlling the depressurizing means and the atmosphere replacing means, the atmosphere in the processing chamber is changed by the atmosphere replacing means. And a control means for replacing the substrate processing apparatus.
前記処理チャンバ内において前記基板通過口に向かう不活性ガスの気流を形成する気流形成手段をさらに含むことを特徴とする、請求項10ないし12のいずれかに記載の基板処理装置。 On the side surface of the processing chamber, there is formed a substrate passage for carrying the substrate in and out of the processing chamber,
13. The substrate processing apparatus according to claim 10, further comprising an air flow forming unit configured to form an inert gas flow toward the substrate passage in the processing chamber.
前記気流形成手段は、前記基板通過口側排気口から前記処理チャンバ内の雰囲気を排気する手段を備えていることを特徴とする、請求項13または14記載の基板処理装置。 On the bottom wall of the processing chamber, a substrate passing port side exhaust port is formed at a position closer to the substrate passing port than a holding position of the substrate in the processing chamber,
15. The substrate processing apparatus according to claim 13, wherein the air flow forming means includes means for exhausting the atmosphere in the processing chamber from the substrate passage port side exhaust port.
前記雰囲気置換手段は、前記基板周囲排気口から前記処理チャンバ内の雰囲気を排気する手段を備えていることを特徴とする、請求項10ないし16のいずれかに記載の基板処理装置。 The bottom wall of the processing chamber is formed with an annular substrate peripheral exhaust port surrounding the holding position of the substrate in the processing chamber,
The substrate processing apparatus according to claim 10, wherein the atmosphere replacement unit includes a unit that exhausts the atmosphere in the processing chamber from the substrate peripheral exhaust port.
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