JP2017069403A - 基板液処理装置、基板液処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】待避位置でプリディスペンス処理を行う際に、処理液の液滴が液受部の外へ飛散することを防止する。【解決手段】基板液処理装置は、液処理が実施される基板を保持する基板保持機構と、前記基板保持部に保持された基板に処理液を供給するノズルと、前記ノズルを、前記基板保持機構により保持された基板の上方に位置する処理位置と、前記基板保持部により保持された基板の外方に位置する待避位置との間で移動させるノズル移動機構と、前記待避位置に設けられ、前記ノズルから吐出された処理液を受ける樹脂からなる液受部と、を備え、処理液が前記液受部に落下する経路の電荷を、ゼロまたはプラスにした。【選択図】図３

Description

本発明は、基板液処理装置において、プリディスペンス処理を行う際に処理液の液滴が液受部の外へ飛散することを防止するための技術に関する。

従来、半導体ウエハやガラス基板などの基板に対して処理液を供給することによって基板を処理する基板処理システムが知られている。このような基板処理システムにおいては、処理室の内部で処理液を吐出するノズルが基板を処理する処理位置と基板外方の待避位置の間で移動可能に設けられている。また、待避位置においてノズルから吐出された処理液を受けるために液受部が設けられており、基板へ処理液が供給される前に所定量の薬液を吐出するプリディスペンス処理が行われる。液受部で回収した処理液は排液管を介して排出され、回収して再利用されるか基板処理システム外へ廃棄される（例えば特許文献１参照）。

プリディスペンス処理を行う際に発生した処理液の液滴が、液受部の外へ飛散することがある。液滴起因のパーティクルによって基板が汚染されるおそれがある。

特開２００７−２５８４６２号公報

本発明は、待避位置でプリディスペンス処理を行う際に発生した処理液の液滴が、液受部の外へ飛散することを防止する技術を提供することを目的としている。

本発明の一実施形態によれば、液処理が実施される基板を保持する基板保持機構と、基板保持部に保持された基板に処理液を供給するノズルと、ノズルを、基板保持機構により保持された基板の上方に位置する処理位置と、基板保持部により保持された基板の外方に位置する待避位置との間で移動させるノズル移動機構と、待避位置に設けられ、ノズルから吐出された処理液を受ける樹脂からなる液受部と、を備え、ノズルから吐出された処理液が液受部に落下する経路の電荷を、ゼロまたはプラスに持たせた基板液処理装置が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、基板に処理液を供給するノズルを、基板の上方に位置する処理位置から、基板の外方に位置する待避位置へ移動させる工程と、待避位置にて、前記ノズルから吐出された処理液が液受部に落下する経路の電荷を、ゼロまたはプラスにさせた状態で、前記液受部に向けて処理液を吐出する工程と、を含む基板液処理方法が提供される。

本発明の上記実施形態によれば、待避位置でプリディスペンス処理を行う際に発生した処理液の液滴が、液受部の外へ飛散することを防止することができる。

本発明の基板液処理装置の一実施形態に係る基板処理システムの概略構成を 示す平面図である。 処理ユニットの概略構成を示す側断面図である。 処理ユニットの作用を示す側断面図である。 液体飛散の作用を説明する概略断面図である。 液体飛散防止の作用を説明する概略側面図である。 液体飛散防止の他の実施形態を示す概略平面図である。

以下に添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚のウエハＷを水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２および図３を参照して説明する。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。

処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

処理流体供給部４０はウエハＷに処理液を吐出するノズル４１を有している。ノズル４１（少なくとも液体除去対象部分であるノズル４１の先端部）は、金属イオンを生じさせず、かつ、パーティクルを発生させない材料、具体的には例えばフッ素系樹脂（具体的には例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン）など）により形成されている。

ノズル４１はアーム４２の先端に保持されている。アーム４２の基端は、支持柱４３の上端に取り付けられている。支持柱４３の下端が、アーム駆動部４４に取り付けられている。アーム駆動部４４は、支持柱４３を鉛直軸線周りに回転させ、また、支持柱４３を昇降させることができる。従って、アーム駆動部４４を動作させることにより、ノズル４１を、ノズル４１がウエハＷの上方(より具体的にはウエハＷの中心部の真上）に位置する処理位置（図２に示した位置）と、ノズル４１がウエハＷの外方（より具体的には平面視で回収カップ５０よりも外側）の待避位置との間で移動させることができる。なお、アーム４２は、上記のように鉛直軸線周りに旋回運動をするものには限定されず、別の運動、例えば水平方向に並進運動するものであってもよい。

処理流体供給源７０は、薬液供給機構と純水供給機構（いずれも図示せず）を備えており、一つのノズル４１に薬液（例えばＳＣ１、ＤＨＦ等の洗浄液）と、リンス液としての純水とを選択的に供給することができる。２つまたはそれ以上の数のノズルを設け、各ノズルにそれぞれ一種類のみの処理液（薬液、リンス液）が供給されるようになっていてもよい。

図３に示すように、ノズル４１の待避位置に対応する位置に、液受部６０が設けられている。この液受部６０は、ダミーディスペンス時にノズル４１から吐出される処理液を受けるために用いることができるものである。すなわち、本実施形態では、液受部６０を、ダミーディスペンス用の液受けと、ノズル４１の外表面洗浄時にノズル４１から落下する液体の液受けとして共用する。液受部６０の底部には、液受部６０が受けた液を工場排液系に廃棄するための図示しない排液管路が接続されている。

液受部６０は、筒状の筒部６１と、筒部６１の下部と連接し下方に向かうに従って漸次縮径する擂鉢状の底部６２とで構成される。そして、底部６２の下端部に排出口６３が設けられ、排出口６３には排液管路が接続される。また、液受部６０は、導電性を有する樹脂が用いられ、具体的には例えばカーボンを含有する、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン）により形成される。また、液受部６０は、アース線６４により接地されている。

次に、処理ユニット１６内で実行される一連の手順について説明する。以下の一連の手順は、制御装置４の制御の下で自動的に行うことができる。

基板搬送装置１７により処理ユニット１６内にウエハＷが搬入され、保持部３１に保持される。ウエハＷが回転を開始するとともに、ノズル４１がウエハＷの中央部の真上に位置する。この状態でノズル４１からウエハＷに薬液が供給されて薬液処理工程が実施され、その後、リンス液としての純水がウエハＷに供給されてリンス工程が実施される。その後、ノズル４１からの処理液（純水）の吐出を停止し、ウエハＷを引き続き回転させた状態を維持することにより（好ましくは回転速度を増して）、ウエハＷの振り切り乾燥工程が実施される。リンス工程と振り切り乾燥工程との間に、純水をＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の乾燥補助用有機溶剤で置換する工程を実施してもよい。ノズル４１は、乾燥工程の終了前の適当なタイミングで、待避位置に移動させられる。乾燥工程が終了したら、基板搬送装置１７により処理ユニット１６からウエハＷが搬出される。以上により、一枚のウエハＷに対する一連の処理が終了する。

次に、プリディスペンス処理の動作について図３を参照して説明する

プリディスペンス処理とは、たとえば処理液の劣化を防止するために、ウエハＷに処理液を吐出していない待機中またはウエハＷに処理液を供給する前にノズル４１から処理液を適宜吐出させる処理のことである。

なお、プリディスペンス処理は、予め設定された条件（たとえば、前回のプリディスペンス処理からの経過時間など）を満たした場合に実行される。

図３に示すように、制御装置４は、ノズル４１のプリディスペンス処理を行う場合には、旋回昇降機構（図示しない）を制御してアーム４２を移動させて、ノズル４１を液受部６０の上方に配置させる。

そして、制御装置４は、バルブ（図示しない）を所定時間開放して、ノズル４１から処理液を所定時間吐出させる。ノズル４１から吐出された処理液は、液受部６０の排出口６３から外部に排出される。

図４の（ａ）〜（ｂ）に示すように、プリディスペンス処理を行う際に、液滴が発生する。具体的には、処理液の供給を停止する際に、ノズル４１から吐出される処理液の液流は次第に細くなり、最終的には液流の先端がノズル４１に戻るような挙動を示す。その際に、戻りきれなかった一部の処理液がちぎれて液滴となる。ちぎれた液滴は、剥離帯電によりマイナスの電荷をもつ（図４（ａ））。また、一般的に樹脂はマイナスの電荷をもっているため、液滴には、液受部６０、特に筒部６１との間に静電反発力が働く。そのため、液滴は、液受部６０で回収できずに液受部６０の外へ飛散することがある（図４（ｂ））。この場合、液滴起因のパーティクルによってウエハＷが汚染されるおそれがある。

ここで本実施形態では、ノズル４１から吐出された処理液が液受部６０に落下する経路の電荷がゼロになるようにした。具体的には、液受部６０は、導電性を有する樹脂で形成され、さらに接地されている。図５に示すように、液受部６０の電荷はマイナスの電荷を持たずゼロになるため、液滴と液受部６０との間に静電反発力が働かず、液滴は液受部６０へ落下する。したがって、液滴が液受部６０の外へ飛散することを防止することができる。液受部６０は、全体を導電性を有する樹脂で形成して接地することで全体的に電荷がゼロとなるようにする場合に限られず、たとえば内周面に施した金属メッキを接地することで部分的に電荷がゼロとなるようにしてもよい。ここで、経路とは、ノズル４１から吐出された処理液が液受部６０に到達するまでの処理液の軌跡における、その軌跡の周辺領域のことである。且つ、液滴以外の電荷が、液滴の電荷に対して影響を及ぼすことが可能な範囲のことである。本発明では、経路の電荷がゼロ又はプラスとなるようにしており、経路の全部の電荷をゼロ又はプラスとした場合に限られず、経路の一部の電荷をゼロ又はプラスとした場合も含まれる。なお、電荷をゼロとした場合には、マイナスの電荷を持つ液滴との間で反発力が発生しないために、ノズル４１から吐出された液滴を液受部６０に自然に落下させることができ、また、電荷をプラスとした場合には、マイナスの電荷を持つ液滴との間で吸引力が発生するために、ノズル４１かた吐出された液滴を液受部６０に強制的に吸引することができる。このように、本発明では、ノズル４１と液受部６０との間の経路に液滴が電気的に反発力を受けることがない領域（又は液滴が電気的に吸引力を受ける領域）を形成して、ノズル４１から吐出された液滴が液受部６０の内部に落下せずに液受部６０の外部に飛散してしまうのを防止している。

また、プリディスペンスが行われる際に、処理液とノズル４１との間で摩擦が生じ、ノズル４１内の処理液が帯電することがある。また、液受部６０が導電性の樹脂ではない場合、液受部６０の表面は帯電しやすい。帯電した液受部６０に向けて処理液を吐出すると液受部６０の電荷が処理液を通して移動し、ノズル４１内の処理液が帯電することがある。帯電した処理液がウエハＷの中央部に供給されると、処理液がウエハＷに接触した瞬間にアーキングが発生し、パターンが破壊されてしまうといった不具合が生じる。

ここで本実施形態では、ノズル４１から吐出された処理液が、液受部６０に衝突するようにした。プリディスペンスを行う際に、ノズル４１内の処理液が液受部６０の底部６２に接触した瞬間に接地するため、処理液が帯電していたとしても、除電することができる。したがって、プリディスペンスを行った後、ノズル４１内の処理液が帯電することを抑制できる。このため、プリディスペンスを行った後、ウエハＷに処理液を供給しても、アーキングを発生させることなくウエハＷを処理することができる。なお、図５では、底部６２を下端が中心から偏心した擂鉢状に形成し、底部６２（液受部６０）の中心部上方にノズル４１を位置させているが、これに限られず、図４と同様に底部６２を下端が中心に位置する擂鉢状に形成し、底部６２（液受部６０）の中心部上方からずれた位置にノズル４１を位置させて、ノズル４１から吐出された処理液が直接排出口６３から排出されずに底部６２に衝突するようにしてもよい。

＜変形例＞
次に、図６の（ａ）、（ｂ）を参照して変形例を説明する。液受部６００は、上方から順に筒状の筒部６０１と、筒部が連接し、下方に向かうに従って漸次縮径する擂鉢状の底部６０２とを有する。そして、底部６０２の下端部に排出口６０３が設けられる。液受部６００の筒部６０１の内面には、液滴吸着部７００が設けられている。液滴吸着部７００は、その表面がプラスの電荷を持つ部材により構成されている。液受部６００に落下する経路の電荷がプラスになるため、マイナスの電荷を持つ液滴が、静電吸引力によって液滴吸着部７００に引き寄せられる。したがって、液受部６００の外へ飛散することを防止することができる。液滴吸着部７００を構成する部材の表面にプラスの電荷を持たせるには、正電極のみ持つイオナイザーで強制的にプラスの電荷をチャージさせることによって、液滴吸着部７００を構成する部材の表面にプラスの電荷を持たせることができる。なお、液滴吸着部７００は、ノズル４１から処理液を液受部６０に吐出するプリディスペンス時にだけ通電することで電力消費を抑制することができる。

また、底部６０２においてノズル４１から吐出された処理液が衝突する位置に接地された除電部７０１を設けてもよい。プリディスペンスを行う際に、ノズル４１内の処理液は接地するため、処理液が帯電していたとしても、処理液を除電することができる。したがって、プリディスペンスを行なった後に、ノズル４１内の処理液が帯電することを抑制できるため、アーキングを発生させることなくウエハＷを処理することができる。

さらに、液受部６００には、液滴吸着部７００に向けて洗浄液を供給する洗浄液供給部７０２を設けてもよい。図示しない開閉弁を開けることよって、洗浄液供給部７０２から洗浄液を液滴吸着部７００に向けて供給する。液滴吸着部７００に付着した液滴を洗浄することができるため、ウエハＷが液滴起因のパーティクルによって汚染させるリスクを減らすことができる。

液滴吸着部は、処理液が液受部に落下する経路にあればよく、筒部６０１の内面ではなくてもよい。具体的には、図６（ｃ）に示すように、ノズル４１から吐出された処理液を受ける液受部６００’と、液受部６００’の上方であって処理液が液受部６００’に落下する経路に液滴吸着部７００’を設けた。この場合であっても、液受部６００’に落下する経路の電荷がプラスになるため、マイナスの電荷を持つ液滴が、静電吸引力によって液滴吸着部７００’に引き寄せられる。したがって、液受部６００’の外へ飛散することを防止することができる。

上記の実施形態において、処理ユニット１６で処理される基板は、半導体ウエハＷに限らず、ＬＣＤ用のガラス基板、セラミック基板等、半導体装置製造の技術分野で用いられる任意の基板とすることができる。

３０ 基板保持機構
４１ ノズル
４４ アーム駆動部（ノズル移動機構）
６０、６００ 液受部

Claims (7)

1. 液処理が実施される基板を保持する基板保持機構と、
   前記基板保持機構に保持された基板に処理液を供給するノズルと、
   前記ノズルを、前記基板保持部により保持された基板の上方に位置する処理位置と、前記基板保持部により保持された基板の外方に位置する待避位置との間で移動させるノズル移動機構と、
   前記待避位置に設けられ、前記ノズルから吐出された処理液を受ける樹脂からなる液受部と、
   を備え、
   前記ノズルから吐出された処理液が前記液受部に落下する経路の電荷を、ゼロまたはプラスに持たせたことを特徴とする基板液処理装置。
2. 前記液受部は、
   導電性を有する樹脂からなり、接地されていることを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
3. 前記液受部は、
   前記液受部の上部に筒状の筒部と前記筒部の下部に擂鉢状の底部を有し、
   前記底部は、
   前記ノズルから吐出された処理液が衝突する位置に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の基板液処理装置。
4. 前記液受部は、
   前記液滴部の上部に筒状の筒部と前記筒部の下部に擂鉢状の底部を有し、
   前記筒部の内面には、プラスの電荷を持つ液滴吸着部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板液処理装置。
5. 前記液受部は、
   前記ノズルから吐出された処理液が衝突する位置に、接地された除電部を備えたことを特徴とする請求項４に基板液処理装置。
6. 基板に処理液を供給するノズルを、前記基板の上方に位置する処理位置から、前記基板の外方に位置する待避位置へ移動させる工程と、
   前記待避位置にて、前記ノズルから吐出された処理液が液受部に落下する経路の電荷を、ゼロまたはプラスにさせた状態で、前記液受部に向けて処理液を吐出する工程と、
   を含む基板液処理方法。
7. 前記液受部に向けて処理液を吐出する工程を行った後に、前記処理位置にて前記ノズルから基板に向けて処理液を供給する工程を含む請求項６に記載の基板液処理方法。

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