JP2008034612A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板上に付着した液体に効率良く溶剤を溶解させる。
【解決手段】枚葉式の基板処理装置は、液体供給手段と、気体供給手段と、乾燥手段とを備える。液体供給手段は、常温よりも冷却された液体を基板に供給する。気体供給手段は、液体が供給された基板に対して、液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。乾燥手段は、気体が供給された基板を回転させることによって乾燥処理を行う。これによれば、液体に対する溶剤の溶解度を高くすることができるので、溶剤を効率良く液体に溶解させることができる。
【選択図】図1
【解決手段】枚葉式の基板処理装置は、液体供給手段と、気体供給手段と、乾燥手段とを備える。液体供給手段は、常温よりも冷却された液体を基板に供給する。気体供給手段は、液体が供給された基板に対して、液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。乾燥手段は、気体が供給された基板を回転させることによって乾燥処理を行う。これによれば、液体に対する溶剤の溶解度を高くすることができるので、溶剤を効率良く液体に溶解させることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関し、より特定的には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に対して乾燥処理を行う枚葉式の基板処理装置および基板処理方法に関する。
薬液による薬液処理および純水等のリンス液によるリンス処理が行われた後に、基板表面に付着した液体を乾燥する方法が従来より提案されている。この方法の1つとして、IPA(イソプロピルアルコール)等の有機溶剤を用いた乾燥方法が知られており、例えばロタゴニー乾燥がある。ロタゴニー乾燥は、枚葉式の基板処理装置において、純水とIPAとの間の表面張力差によって生じる対流(マランゴニ対流)と、基板を回転させることによる遠心力とを組み合わせて利用した乾燥方法である。
具体的には、ロタゴニー乾燥では、回転している基板の中心の上方からIPAベーパと純水とをそれぞれノズルから基板に向かって吐出する。そして、これらのノズルを基板の径方向外側へ徐々に移動させていく。これによって、IPAベーパが最初に吐出される中心部分から乾燥が始まり、IPAベーパが吐出される位置の移動に伴って中心から外側に乾燥領域が広がっていく。ロタゴニー乾燥では、基板の回転による遠心力の作用、および、純水とIPAとの間の表面張力差によって生じるマランゴニ対流の作用によって、基板から純水(IPAが溶解している)が除去されて基板が乾燥される。
なお、特許文献1には、純水等の処理液を貯留した処理槽に基板を浸漬して処理を施し、基板を処理槽からIPAベーパ雰囲気内に引き上げることによって乾燥を行う乾燥方法が記載されている。さらに、特許文献1には、処理液の温度を常温よりも低く設定することが記載されている。これは、処理液の温度を低下させることによって、処理液に対する溶剤(IPA)の溶解量を増加させることを目的としている。
特開平11−87305号公報
上記ロタゴニー乾燥では、純水にIPAを溶解させることによって表面張力差を生じさせる必要がある。しかし、ロタゴニー乾燥では、基板を回転させることによって生じる気流によって、ノズルから吐出されたIPAベーパが基板付近に留まらずに基板付近からすぐに離れてしまう。したがって、基板表面の純水にIPAベーパを十分に溶解させることができない。また、ロタゴニー乾燥では、純水の吐出と同時にIPAベーパを供給するので、この理由によっても、純水中に十分にIPAと溶解させることができない。以上のように、従来のロタゴニー乾燥では、純水中に十分にIPAを溶解させることができないおそれがあった。
ここで、純水中にIPAを十分に溶解させることができない場合には、次のような問題点が生じる。すなわち、乾燥が進んでいった結果、基板に形成された各パターンの間にリンス液(純水およびIPA)が残留した状態では、パターン間に残留したリンス液の表面張力によってパターンが倒壊するおそれがある。IPAが純水に十分に溶解していれば、表面張力に起因してパターンに加わる力を低下させることができるので、パターン倒壊を防止することができる。しかし、従来のロタゴニー乾燥では、純水中にIPAを十分に溶解させることができないことから、パターン倒壊を防止する効果を十分に得ることができない。
それ故、本発明の目的は、基板上に付着した液体に効率良く溶剤を溶解させることが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。第1の発明は、枚葉式の基板処理装置である。基板処理装置は、液体供給手段と、気体供給手段と、乾燥手段とを備える。液体供給手段は、常温よりも冷却された液体を基板に供給する。気体供給手段は、液体が供給された基板に対して、液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。乾燥手段は、気体が供給された基板を回転させることによって乾燥処理を行う。
第2の発明においては、液体は、基板にリンス処理を行うためのリンス液であってもよい。このとき、基板処理装置は、液体を冷却する冷却手段をさらに備える。
第3の発明においては、基板処理装置は、リンス処理を行うためのリンス液を基板に供給するリンス液供給手段をさらに備えていてもよい。このとき、液体供給手段は、基板に供給すべき液体としてリンス液と溶剤との混合液を用い、リンス液が供給された後の基板に当該混合液を常温よりも冷却された状態で供給する。
第4の発明においては、基板処理装置は、リンス液を冷却する冷却手段をさらに備えていてもよい。このとき、リンス液供給手段は、冷却手段によって冷却されたリンス液を基板に対して供給する。液体供給手段は、基板に供給する混合液として、冷却手段によって冷却されたリンス液と溶剤との混合液を用いる。
第5の発明は、1枚の基板を処理する基板処理方法である。この基板処理方法は、液体供給ステップと、気体供給ステップと、乾燥ステップとを備える。液体供給ステップは、常温よりも冷却された液体を基板に供給する。気体供給ステップは、液体が供給された基板に対して、液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。乾燥ステップは、気体が供給された基板を回転させることによって乾燥処理を行う。
第1および第5の発明によれば、常温よりも冷却した状態で液体が基板に供給され、さらに、冷却した液体が供給された基板に対して、溶剤の蒸気を含む気体が基板に供給される。このように、気体を供給する前に、冷却された液体を供給しておくことによって、液体に対する溶剤の溶解度を高くすることができるので、溶剤を効率良く液体に溶解させることができる。
第2の発明によれば、乾燥処理の対象となるリンス液自体を冷却するので、冷却用に他の物質を用意する必要がなく、装置の構成を簡易にすることができるとともに、溶剤の溶解度を効率良く向上することができる。
第3の発明によれば、リンス液を供給した後、気体を供給する前に、混合液を基板に供給する。これによって、基板に残留するリンス液を混合液に置換することができるので、リンス液に溶剤を溶解させるのと同様の効果を得ることができる。第3の発明によれば、混合液が残留した基板にさらに溶剤を含む気体を供給するので、リンス液中の溶剤の濃度をさらに高くすることができる。
第4の発明によれば、リンス液を冷却することによって、リンス液および混合液の両方を冷却した状態で供給することができる。そのため、溶剤をより効率良くリンス液に溶解させることができる。さらに、第4の発明によれば冷却手段は1つでよいので、装置の構成を簡易化することができる。
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係る基板処理装置について説明する。図1は、基板処理装置の構成を示す図である。また、図2は、基板処理装置の制御構成を示す図である。
以下、第1の実施形態に係る基板処理装置について説明する。図1は、基板処理装置の構成を示す図である。また、図2は、基板処理装置の制御構成を示す図である。
図1において、基板処理装置は、基板保持部1、薬液吐出部2、リンス液吐出部3、およびIPAベーパ吐出部4を備えている。図1に示す基板処理装置は、洗浄処理が施された半導体ウエハ等の基板Wに対して1枚ずつ乾燥処理を行う、枚葉式の基板処理装置である。具体的には、基板処理装置は、微細パターンが形成された基板Wの表面にフッ酸等の薬液を吐出する薬液処理、基板Wの表面に純水(DIW)等のリンス液を吐出するリンス処理、および、リンス液で濡れた基板Wに対してIPA(イソプロピルアルコール)等の有機溶剤を吐出して基板Wを乾燥させる乾燥処理を行う。
基板保持部1は、乾燥処理等の対象となる基板Wを、その表面を上方に向けた状態で略水平姿勢に保持し、さらに、保持された基板Wを回転させる。図1に示すように、基板保持部は、回転支柱11、スピンベース12、チャックピン13を備えている。回転支柱11は、その軸が鉛直方向を向くように配置されており、後述する回転機構6(図2)に接続される。回転支柱11は、回転機構6の駆動によって軸回りに回転可能となっている。回転支柱11の上端部には、円盤状の形状を有するスピンベース12が連結されている。スピンベース12の周縁部付近には、基板Wを把持するための複数個のチャックピン13が立設される。なお、チャックピン13は、円形の基板Wを確実に保持するために、3個以上設けられることが好ましい。チャックピン13は、基板Wの周辺部を下方から支持する支持部材と、支持部材によって支持された基板Wの外周端面を外側から押圧する押圧部材とを備えている。押圧部材は、基板Wの外周端面を押圧する押圧状態と、基板Wの外周端面から離れる開放状態とを切り替え可能に構成される。
スピンベース12に対して基板Wが受け渡しされる際には、各チャックピン13の各押圧部材が開放状態とされた状態で基板Wが各支持部材の上に載置される。そして、基板Wが載置された後、各押圧部材が押圧状態とされる。これによって、基板保持部1は、スピンベース12から所定間隔を隔てて略水平姿勢で基板Wを保持することができる。また、後述する制御部5(図2)が上記回転機構6を駆動させることによって、回転支柱11およびスピンベース12は回転支柱の軸回りに回転する。これによって、基板保持部1は、保持している基板Wを回転支柱の軸回りに回転させることができる。なお、基板保持部1は、基板Wの中心を軸として回転するように基板Wを保持する。
薬液吐出部2は、基板保持部1によって保持されている基板Wの表面に対して薬液を吐出する。図1に示すように、薬液吐出部2は、薬液供給源21、第1開閉バルブ22、および薬液ノズル23を備えている。薬液ノズル23は、第1開閉バルブ22を介して薬液供給源21に接続されている。第1開閉バルブ22の開閉は、制御部5によって制御される。したがって、制御部5によって第1開閉バルブ22が開かれると、薬液が薬液供給源21から薬液ノズル23に向けて圧送され、薬液ノズル23から薬液が吐出される。また、薬液ノズル23には、制御部5によって制御される第1ノズル移動機構7(図2)が接続されている。第1ノズル移動機構7は、基板Wの中心から上方に位置する吐出位置と、吐出位置から側方に退避した退避位置(スピンベース12の上方空間の外側の位置)との間で薬液ノズル23を移動させることが可能である。したがって、制御部5によって第1ノズル移動機構7が駆動されることによって、薬液ノズル23は、吐出位置と退避位置との間を移動する。
リンス液吐出部3は、基板保持部1によって保持されている基板Wの表面に対してリンス液を吐出する。なお、本実施形態では、リンス液として純水(DIW)を用いる。リンス液吐出部3は、純水供給源31、冷却部32、第2開閉バルブ33、およびリンスノズル34を備えている。純水供給源31は、冷却部32および第2開閉バルブ33を介してリンスノズル34に接続されている。
純水供給源31は、純水を供給する。冷却部32は、純水供給源31から供給される純水を冷却する。冷却部32は、常温よりも低い温度(例えば15°C)程度まで純水を冷却する。冷却部32は制御部5によって制御される。また、第2開閉バルブ33の開閉は、制御部5によって制御される。
以上の構成によって、リンス液吐出部3は、純水をリンスノズル34から吐出することが可能となる。すなわち、制御部5によって第2開閉バルブ33が開かれると、冷却された純水が冷却部32からリンスノズル34に向けて圧送される。その結果、冷却された純水がリンスノズル34から吐出される。これによって、本実施形態では、リンスノズル34が、常温よりも冷却された液体を基板に供給する液体供給手段として機能する。
また、リンスノズル34には第2ノズル移動機構8(図2)が接続されている。第2ノズル移動機構8は、基板Wの中心から上方に位置する吐出位置と、吐出位置から側方に退避した退避位置(スピンベース12の上方空間の外側の位置)との間でリンスノズル34を移動させることが可能である。したがって、制御部5によって第2ノズル移動機構8が駆動されることによって、リンスノズル34は、吐出位置と退避位置との間を移動することが可能である。
IPAベーパ吐出部4は、リンス液(純水)の表面張力を低下させる作用を有する有機溶剤の蒸気を、不活性ガスをキャリアガスとしてその不活性ガスと共に基板Wの表面に対して吐出する。本実施形態では、有機溶剤としてIPAを用い、例えば窒素ガスをキャリアガスとしたIPA蒸気を用いる。なお、本実施形態では有機溶剤としてIPAを用いるが、有機溶剤は、リンス液に溶解することによってリンス液の表面張力を下げる物質であればよく、エチルアルコールやメチルアルコール等を用いてもよい。
IPAベーパ吐出部4は、IPAベーパ供給源41、第3開閉バルブ42、および対向部材43を備えている。IPAベーパ供給源41は、第3開閉バルブ42を介して対向部材43に接続されている。
対向部材43は、その下面中央に吐出孔を有する円盤状の部材であり、基板保持部1の上方位置に配置される。対向部材43の下面は、基板保持部1に保持された基板Wの上面と略平行に対向する対向面であり、基板Wの主面より同等以上の大きさに形成される。
対向部材43には、制御部5によって制御される対向部材昇降機構9(図2)が接続されている。そして、対向部材昇降機構9は、制御部5からの制御指令に応じて、対向部材43の対向面を基板保持部1に保持された基板Wの上面に近接して対向する対向位置と、対向位置から上方に基板Wから離間して退避した退避位置との間を昇降可能に構成されている。したがって、対向部材43は、制御部5からの制御指令に基づいて上記対向位置と上記退避位置との間を移動することが可能である。
第3開閉バルブ42の開閉は、制御部5によって制御される。したがって、制御部5によって第3開閉バルブ42が開かれると、IPAベーパ供給源41から供給されるIPA蒸気が対向部材43に向けて圧送され、対向部材43の上記吐出孔からIPA蒸気が吐出される。これによって、本実施形態では、対向部材43が、液体(純水)が供給された基板に対して、溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する気体供給手段として機能する。
また、図2に示すように、基板処理装置は、制御部5、回転機構6、第1および第2ノズル移動機構7および8、対向部材昇降機構9、上記第1〜第3開閉バルブ22,33および42、並びに冷却部32を備えている。制御部5は、回転機構6、第1および第2ノズル移動機構7および8、対向部材昇降機構9、上記第1〜第3開閉バルブ22,33および42、並びに冷却部32に電気的に接続されており、これら各部の動作を制御する。
次に、図3を用いて基板処理装置の動作を説明する。図3は、第1の実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。図3に示すフローチャートは、1枚の基板Wに対して洗浄処理(薬液処理、リンス処理、および乾燥処理)を行うための動作を示す。なお、制御部5は、図3に示す動作の開始前に冷却部32を駆動させ、純水供給源31から供給される純水を冷却しておく。なお、純水の冷却温度は低い方が好ましいが、冷却部32は純水を15°C程度に冷却することができればよい。
図3において、まず、未処理の基板Wが図示しない基板搬送手段によって装置内に搬入される(ステップS1)。搬入された基板Wは、基板保持部1によってスピンベース12から所定間隔を隔てて略水平姿勢で保持される。保持された基板Wに対してステップS2以降において洗浄処理が行われる。なお、ステップS1の時点では、対向部材43は退避位置にある。
ステップS1の次に、制御部5は、基板Wの回転を開始させる(ステップS2)。すなわち、制御部5は、回転機構6を用いて回転支柱11およびスピンベース12を回転させることによって、スピンベース12上で保持されている基板Wを所定の回転速度(例えば200〜300rpm)で回転させる。回転機構6は、以降のステップS7で回転が停止されるまで基板Wの回転を継続する。したがって、基板Wが回転している状態で薬液処理(ステップS3)が実行される。
薬液処理においては、制御部5はまず、第1ノズル移動機構7を駆動させ、薬液ノズル23を上記吐出位置に移動させる。制御部5は次に、第1開閉バルブ22を開くことによって、薬液ノズル23から薬液を基板Wの表面中心に向かって吐出させる。基板Wの表面に薬液が供給されると、基板Wの回転による遠心力によって薬液が基板Wの中心から外側へ広がっていく。これによって、基板Wの表面全体が薬液処理される。なお、遠心力によって基板Wの外側へ振り切られた薬液は、図示しない液受け部で受けられて廃液槽に排出される。廃液層に排出された薬液は適宜再利用されてもよい。薬液処理が終了すると、制御部5は、第1ノズル移動機構7を駆動させ、薬液ノズル23を上記退避位置に移動させる。
薬液処理の次に、リンス処理が実行される(ステップS4)。リンス処理においては、制御部5はまず、第2ノズル移動機構8を駆動させ、リンスノズル34を上記吐出位置に移動させる。制御部5は次に、第2開閉バルブ33を制御して、第2開閉バルブ33を開いた状態にする。これによって、冷却された純水がリンス液としてリンスノズル34から基板Wの表面中心へ向かって吐出される。基板Wの表面にリンス液(冷却された純水)が供給されると、基板Wの回転による遠心力によってリンス液が基板Wの中心から外側へ広がっていく。これによって、基板Wの表面全体がリンス処理される。
ここで、第1の実施形態では、リンス液として用いる純水を冷却しているので、リンス処理後に基板W上に残留するリンス液は、室温よりも低い温度となっている。また、冷却した純水によってリンス処理を行うことによって、基板W自体を冷却することができる。
なお、遠心力によって基板Wの外側へ振り切られたリンス液は、図示しない液受け部で受けられて廃液槽に排出される。なお、上記薬液処理において排出される薬液を受ける液受け部と、リンス処理において排出されるリンス液を受ける液受け部とを切り替えて、薬液とリンス液とがそれぞれ別個の廃液層に排出されるようにしてもよい。これによって、薬液およびリンス液を適宜再利用することができる。
第1の実施形態においては、リンス処理の次に、乾燥処理が実行される(ステップS5およびS6)。乾燥処理においては、制御部5はまず、第2ノズル移動機構8を駆動させ、リンスノズル34を上記退避位置に移動させるとともに、対向部材昇降機構9を駆動させ、対向部材43を対向位置に移動させる。次に、制御部5は、IPAを基板Wに供給する(ステップS5)。具体的には、制御部5は、第3開閉バルブ42を制御して、第3開閉バルブ42を開いた状態にする。これによって、IPAベーパ供給源41からのIPAベーパが対向部材43に圧送され、対向部材43の中央に設けられた吐出孔から基板Wの表面中心へ向かってIPAベーパが吐出される。これによって、基板WにIPAベーパが供給されることとなる。基板Wの表面には、リンス処理の際に供給された純水が残留しているので、吐出されたIPAベーパは基板W上の純水に溶解する。
ここで、本実施形態では、基板W上の純水の温度は常温よりも低いので、純水に対するIPAの溶解量は、純水が常温である場合に比べて大きくなる。したがって、本実施形態では、IPAベーパを従来に比べて効率良く溶解させることができる。そのため、後述するステップS6において乾燥処理を行った際において、基板Wに形成されたパターンが倒壊することを防止することができる。すなわち、乾燥処理が進んでいく途中において、基板Wに形成された各パターン間に液体(純水およびIPAの混合液)が残留する状態が生じ、この状態では、液体の表面張力に起因する力が各パターンに加わることによってパターンが倒壊するおそれがある。これに対して、第1の実施形態では、IPAを効率良く溶解させることによって液体の表面張力を低下させることができるので、パターンの倒壊を防止することができる。
次に、制御部5は、基板Wを乾燥させるために、ステップS4での回転速度よりも基板Wの回転速度を上昇する(ステップS6)。具体的には、制御部5は、回転機構6を制御することによって基板Wの回転速度を上昇させて、基板を高速回転(例えば、3000rpm)させる。これによって、IPAが溶解した基板W上の純水は、遠心力によって基板W上から除去されて基板Wが乾燥していく。また、純水にIPAが溶解されることによってマランゴニ対流が生じる場合には、マランゴニ対流の作用によっても基板Wから純水が除去される。以上のように、第1の実施形態においては、基板保持部1が、気体(IPAベーパ)が供給された基板Wを回転させることによって乾燥処理を行う乾燥手段として機能する。
なお、基板Wの回転速度を上昇させるタイミングは、IPAベーパを吐出した後、基板W上の純水にIPAが適度に溶解していればよく、IPAを吐出しながら基板Wを高速回転させてもよい。つまり、ステップS5の動作の完了後にステップS6の動作を開始する必要はなく、ステップS5の動作の継続中にステップS6の動作を開始するようにしてもよい。
また、他の実施形態では、対向部材43は、基板Wの中心にのみIPAベーパを吐出する機構に代えて、図4および図5に示すように、基板Wの全面にIPAベーパを吐出する機構を用いてもよい。図4は、対向部材43の他の構成における内部構造を示す断面図である。図5は、対向部材43の他の構成における対向面を示す下面外観図である。図4および図5において、対向部材43は、円盤状の中空体である本体44を有している。本体44の内部には、第3開閉バルブ42からの配管と連通する空室R1が形成されている。また、本体44の下面には、格子状に配置された複数の吐出孔Hnが形成されている。空室R1は、吐出孔Hnを介して外部に開放されている。
IPAベーパ供給源41からIPAベーパが対向部材43に圧送された場合、当該IPAベーパが空室R1内に供給されて複数の吐出孔Hnから吐出される。したがって、対向部材43が上記対向位置にある状態でIPAベーパを対向部材43に供給することによって、基板保持部1に保持された基板Wの上面を覆うIPA蒸気の気流を形成することができる。以上のように、他の実施形態においては、対向部材43を図4および図5に示した構成とすることによって、基板Wの全面にIPAベーパを供給するようにしてもよい。さらに、基板Wの全面にIPAベーパを吐出する場合には、制御部5は、吐出中は基板Wの回転速度を低下させたり、基板Wの回転を停止させたりしてもよい。
また、他の実施形態においては、対向部材43に代えてノズルを用いてIPAベーパを吐出するようにしてもよい。ここで、上記ステップS6において、IPAベーパを吐出しながら基板Wを高速回転させる場合には、制御部5は、基板Wの中心から上方の位置(すなわち、吐出位置)から基板Wの半径方向外側へ上記ノズルを移動させてもよい。具体的には、基板Wの中心から乾燥が進んでいくので、制御部5は、乾燥の進行状況(進行速度)に合わせて上記ノズルを移動させてもよい。より具体的には、基板W上においてリンス液が除去された領域とリンス液が残留している領域との境界付近にIPAベーパが吐出されるように、上記ノズルを移動させることが好ましい。これによれば、基板W上において乾燥が行われる部分にIPAベーパを供給することができるので、必要な部分に効率良くIPAを溶解させることができる。
上記ステップS5およびS6の乾燥処理の後、制御部5は、基板Wの回転を停止させる(ステップS7)。すなわち、制御部5は、回転機構6の駆動を停止することによって回転支柱11およびスピンベース12の回転を停止させる。続いて、基板保持部1によって保持されている基板Wが搬出される(ステップS8)。なお、制御部5は、基板Wが搬出される前に、対向部材昇降機構9を駆動させて対向部材43を退避位置まで上昇させておく。以上のステップS1〜S8の処理によって、1枚の基板Wに対する洗浄処理が終了する。
以上のように、第1の実施形態によれば、基板処理装置は、リンス液(純水)を、常温よりも冷却した状態で基板に供給する。さらに、冷却した液体が供給された基板に対して、溶剤(IPA)の蒸気を含む気体を基板に供給する。このように、気体を供給する前に、冷却された液体を供給しておくことによって、溶剤を効率良くリンス液に溶解させることができる。
また、上記第1の実施形態は、基板を1枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。ここで、複数枚の基板を一度に処理するバッチ式の基板処理装置においても、リンス液を冷却することが考えられる。すなわち、バッチ式では、複数枚の基板を浸漬するための処理槽にリンス液を貯留しておき、リンス液の上方の空間にIPAベーパを供給しておくことが考えられる。ここで、枚葉式の基板処理装置においては、バッチ式に比べて、次のような利点がある。
バッチ式では、処理槽に貯留されたリンス液のうちでIPAベーパと接触する部分は、リンス液の表面部分のみである。したがって、処理槽に貯留されたリンス液のうちで、冷却する必要があるのは、表面部分のみであると言える。しかし、バッチ式では、処理槽に貯留されたリンス液全体を冷却しなければならない。そのため、バッチ式では、必要となる部分以外の大部分のリンス液をも冷却しなければならず、リンス液を冷却する効率が悪くなる。これに対して、枚葉式では、基板の表面にリンス液が付着するので、冷却されたリンス液の大部分がIPAベーパと接触する。したがって、枚葉式では、冷却したリンス液を効率良く使用することができる。また、リンス液自体の量も少なくすることができるので、冷却するリンス液自体の量もバッチ式に比べて低減することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る基板処理装置について説明する。図6は、第2の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。図6において、基板処理装置は、基板保持部1、薬液吐出部2、リンス液吐出部3、およびIPAベーパ吐出部4を備えている。基板保持部1、薬液吐出部2、およびIPAベーパ吐出部4の構成は、第1の実施形態と同様である。また、基板処理装置の制御構成は、後述する第4開閉バルブ36が制御部5に接続されている点を除いて第1の実施形態と同様である。
次に、第2の実施形態に係る基板処理装置について説明する。図6は、第2の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。図6において、基板処理装置は、基板保持部1、薬液吐出部2、リンス液吐出部3、およびIPAベーパ吐出部4を備えている。基板保持部1、薬液吐出部2、およびIPAベーパ吐出部4の構成は、第1の実施形態と同様である。また、基板処理装置の制御構成は、後述する第4開閉バルブ36が制御部5に接続されている点を除いて第1の実施形態と同様である。
第2の実施形態においては、リンス液吐出部3は、基板保持部1によって保持されている基板Wの表面に対してリンス液(純水)、および、リンス液と有機溶剤(IPA)との混合液を選択的に吐出する。なお、第2の実施形態においても第1の実施形態と同様、有機溶剤は、リンス液に溶解することによってリンス液の表面張力を下げる物質であればよく、エチルアルコールやメチルアルコール等を用いてもよい。
第2の実施形態においては、リンス液吐出部3は、純水供給源31、冷却部32、第2開閉バルブ33、リンスノズル34、IPA供給源35、第4開閉バルブ36、およびミキシングバルブ37を備えている。純水供給源31は、冷却部32および第2開閉バルブ33を介してミキシングバルブ37に接続されている。IPA供給源35は、第4開閉バルブ36を介してミキシングバルブ37に接続されている。ミキシングバルブ37は、リンスノズル34に接続されている。
IPA供給源35は、IPA液体を供給する。また、第4開閉バルブ36の開閉は、制御部5によってそれぞれ別個に制御される。なお、純水供給源31、冷却部32、第2開閉バルブ33、およびリンスノズル34は、第1の実施形態と同様の構成である。
以上の構成によって、リンス液吐出部3は、純水、および、純水とIPAとの混合液をリンスノズル34から選択的に吐出することが可能となる。すなわち、制御部5によって第2開閉バルブ33が開かれ、第4開閉バルブ36が閉じられると、冷却された純水が冷却部32からリンスノズル34に向けて圧送される。その結果、冷却された純水がリンスノズル34から吐出される。
一方、第2および第4開閉バルブ33および36をともに開いた場合、ミキシングバルブ37において純水とIPAとが混合される。その結果、純水とIPAとの混合液がミキシングバルブ37からリンスノズル34に向けて圧送される。したがって、上記の構成によってリンス液吐出部3はリンスノズル34から上記混合液を吐出することも可能である。
また、第1の実施形態と同様、リンスノズル34には第2ノズル移動機構8が接続されている。したがって、制御部5によって第2ノズル移動機構8が駆動されることによって、リンスノズル34は、吐出位置と退避位置との間を移動することが可能である。
図7は、第2の実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。なお、図7において、図3に示すステップと同じステップについては、図3と同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
第2の実施形態においては、ステップS4のリンス処理において、制御部5はまず、第2ノズル移動機構8を駆動させ、リンスノズル34を上記吐出位置に移動させる。制御部5は次に、第2開閉バルブ33および第4開閉バルブ36を制御して、第2開閉バルブ33を開いた状態に、第4開閉バルブ36を閉じた状態にする。これによって、冷却された純水がリンス液としてリンスノズル34から基板Wの表面中心へ向かって吐出される。基板Wの表面にリンス液(冷却された純水)が供給されると、基板Wの回転による遠心力によってリンス液が基板Wの中心から外側へ広がっていく。これによって、基板Wの表面全体がリンス処理される。
第2の実施形態においては、ステップS4のリンス処理の後、基板Wに混合液が供給される(ステップS11)。具体的には、制御部5は、第2および第4開閉バルブ33および36を制御し、第2および第4開閉バルブ33および36をともに開く。これによって、ミキシングバルブ37において純水とIPAとが混合され、純水とIPAとの混合液がリンスノズル34から基板Wに向かって吐出される。第2の実施形態では、混合液は、純水とIPAとの割合が例えば(純水):(IPA)=9:1となるように混合される。第2の実施形態では、純水のみを冷却する構成(図6)であるが、混合液に占める純水の割合が9割であるので、混合液は常温よりも冷却された状態で基板Wに供給される。また、以上のステップS11によって基板Wには上記混合液が供給されるので、ステップS11の処理の後、基板W上には冷却された混合液が残留した状態となる。
以上のように、第2の実施形態では、常温よりも冷却された液体を基板に供給する液体供給手段であるリンスノズル34は、基板Wに供給すべき液体として上記混合液を用い、リンス液が供給された後の基板Wに当該混合液を常温よりも冷却された状態で供給する。また、第2の実施形態では、リンスノズル34は、基板にリンス液を供給するリンス液供給手段としても機能する。
上記ステップS11の次に、ステップS5およびS6の乾燥処理が行われる。ここで、第2の実施形態においては、ステップS11によって基板W上には純水とIPAとの混合液が付着した状態とされているので、基板W上の液体を純水から純水とIPAとの混合液に容易に置換することができる。さらに、上記混合液の温度は第1の実施形態におけるリンス液の温度と同様、常温よりも低いので、ステップS5でIPAベーパを基板Wに供給する際には、純水が常温である場合に比べてIPAの溶解量が増える。これによって、IPAをより効率的に溶解させることができる。
なお、第2の実施形態では、基板W上に付着した液体におけるIPAの濃度をステップS11の処理によってある程度高くすることができる。したがって、基板処理装置は、ステップS11の処理が終了した時点でステップS6の処理(すなわち、基板Wの高速回転)を開始するようにしてもよい。
また、第2の実施形態では、基板処理装置は、上記混合液を冷却した状態で基板Wに供給するとともに、リンス液をも冷却した状態で基板Wに供給することができる。つまり、冷却された混合液が供給される前に、冷却したリンス液によって基板Wを予め冷却しておくことができる。これによって、基板W上に残留する液体の温度をより確実に低温に保つことができる。なお、他の実施形態では、ステップS4において常温のリンス液を基板Wに供給するとともに、ステップS11において、冷却された混合液を基板Wに供給するようにしてもよい。この場合、混合液がリンス液に比べて冷却されていることで、液体の比重が高くなり、パターン内部において常温のリンス液と混合液とが置換されやすくなる。パターン内部のリンス液が混合液に置換されやすくなるので、パターン倒壊を効率的に防止することができる。
なお、第2の実施形態では、基板処理装置は、純水、純水とIPAとの混合液、およびIPAベーパを基板Wに対して供給するために、図6に示す構成を用いることとした。ここで、他の実施形態においては、純水、混合液、IPAベーパを供給するための構成は図6に限定されない。例えば、当該構成は、図8に示す構成であってもよい。
図8は、図6に示すリンス液吐出部3の他の構成を示す図である。図8において、リンス液吐出部3は、混合液吐出部3aおよびリンス液吐出部3bとを備える。混合液吐出部3aは、純水とIPAとの混合液を基板Wに供給するものである。リンス液吐出部3bは、純水を基板Wに供給するものである。
混合液吐出部3aは、第1純水供給源51、IPA供給源52、第5開閉バルブ53、第6開閉バルブ54、貯留タンク55、定量ポンプ56、冷却部57、第7開閉バルブ58、第8開閉バルブ59、混合液吐出ノズル60、混合液供給管61、および混合液循環管62を備える。第1純水供給源51は、第5開閉バルブ53を介して貯留タンク55に接続されている。IPA供給源52は、第6開閉バルブ54を介して貯留タンク55に接続されている。貯留タンク55は、混合液供給管61によって冷却部57に接続されている。混合液供給管61には定量ポンプ56が設けられる。冷却部57は、混合液循環管62によって貯留タンク55に接続されている。混合液循環管62には第7開閉バルブ58が設けられる。混合液循環管62は、冷却部57と第7開閉バルブ58との間で分岐されており、分岐先には第8開閉バルブ59を介して混合液吐出ノズル60が接続される。なお、各開閉バルブ53,54,58,59は、制御部5によって開閉が制御される。また、定量ポンプ56および冷却部57の駆動は制御部5によって制御される。なお、混合液吐出ノズル60は、図1に示すリンスノズル34と同様、吐出位置と退避位置との間を移動することが可能である。
装置の稼働中において、定量ポンプ56および冷却部57は常に駆動される。また、所定の濃度で所定量の混合液が貯留タンク55に貯留されるように、第5開閉バルブ53および第6開閉バルブ54の開閉が制御部5によって適宜調整される。
基板Wに混合液を供給しない間は、第8開閉バルブ59が閉じられる一方、第7開閉バルブ58が開かれる。これにより、貯留タンク55から定量ポンプ56により送り出される混合液が混合液循環管62を通じて貯留タンク55に戻される。つまり、基板Wに混合液を供給しない間は、貯留タンク55、混合液供給管61、および混合液循環管62からなる循環経路を混合液が循環する。
一方、基板Wに混合液を供給するタイミング(上記ステップS11)になると、第7開閉バルブ58が閉じられる一方、第8開閉バルブ59が開かれる。これにより、貯留タンク55から送り出される混合液が混合液吐出ノズル60に供給され、混合液吐出ノズル60から混合液が吐出される。
以上の構成によって、基板Wに混合液を供給しない間は、混合液を循環させておくことによって、純水とIPAとが攪拌され、純水とIPAとが十分に混ざり合った状態とすることができる。また、第8開閉バルブ59を開いた後、所定の温度に冷却された混合液を速やかに混合液吐出ノズル60に供給することができる。
一方、図8に示すように、リンス液吐出部3bは、第2純水供給源63、第9開閉バルブ64、およびリンス液吐出ノズル65を備えている。リンス液吐出ノズル65は、第9開閉バルブ64を介して第2純水供給源63に接続されている。第9開閉バルブ64の開閉は、制御部5によって制御される。したがって、制御部5によって第9開閉バルブ64が開かれることによって、第2純水供給源63から供給される純水がリンス液吐出ノズル65に向けて圧送され、リンス液吐出ノズル65から純水が吐出される。なお、リンス液吐出ノズル65は、図1に示すリンスノズル34と同様、吐出位置と退避位置との間を移動することが可能である。
以上のように、図5に示す構成によって、純水および混合液を選択的に基板Wに供給することができる。すなわち、純水を供給する場合には、リンス液吐出ノズル65を吐出位置に移動させると共にリンス液吐出ノズル65から純水を吐出し、混合液を供給する場合には、混合液吐出ノズル60を吐出位置に移動させると共に混合液吐出ノズル60から混合液を吐出すればよい。他の実施形態では、図6に示すリンス液吐出部3に代えて、図8に示す構成が用いられてもよい。
以上に示したように、上記第1および第2の実施形態によれば、基板処理装置は、リンス液(純水)、または、リンス液と所定の溶剤(IPA)との混合液を、常温よりも冷却した状態で基板に供給する。さらに、冷却した液体が供給された基板に対して、溶剤の蒸気を含む気体を基板に供給する。このように、気体を供給する前に、冷却された液体を供給しておくことによって、溶剤を効率良くリンス液に溶解させることができる。
本発明は、基板上に付着した液体に効率良く溶剤を溶解させること等を目的として、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を乾燥させるための基板処理装置等として利用することが可能である。
1 基板保持部
2 薬液吐出部
3 リンス液吐出部
4 IPAベーパ吐出部
5 制御部
6 回転機構
7,8 ノズル移動機構
9 対向部材昇降機構
2 薬液吐出部
3 リンス液吐出部
4 IPAベーパ吐出部
5 制御部
6 回転機構
7,8 ノズル移動機構
9 対向部材昇降機構
Claims (5)
- 枚葉式の基板処理装置であって、
常温よりも冷却された液体を基板に供給する液体供給手段と、
前記液体が供給された前記基板に対して、前記液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を前記基板に供給する気体供給手段と、
前記気体が供給された前記基板を回転させることによって乾燥処理を行う乾燥手段とを備える、基板処理装置。 - 前記液体は、前記基板にリンス処理を行うためのリンス液であり、
前記液体を冷却する冷却手段をさらに備える、請求項1に記載の基板処理装置。 - リンス処理を行うためのリンス液を前記基板に供給するリンス液供給手段をさらに備え、
前記液体供給手段は、前記基板に供給すべき液体として前記リンス液と前記溶剤との混合液を用い、前記リンス液が供給された後の前記基板に当該混合液を常温よりも冷却された状態で供給する、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記リンス液を冷却する冷却手段をさらに備え、
前記リンス液供給手段は、前記冷却手段によって冷却された前記リンス液を前記基板に対して供給し、
前記液体供給手段は、前記基板に供給する混合液として、前記冷却手段によって冷却された前記リンス液と前記溶剤との混合液を用いる、請求項3に記載の基板処理装置。 - 1枚の基板を処理する基板処理方法であって、
常温よりも冷却された液体を前記基板に供給する液体供給ステップと、
前記液体が供給された前記基板に対して、前記液体に溶解して表面張力を低下させる溶剤の蒸気を含む気体を前記基板に供給する気体供給ステップと、
前記気体が供給された前記基板を回転させることによって乾燥処理を行う乾燥ステップとを備える、基板処理方法。
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-
2006
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