JP5191254B2

JP5191254B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method

Info

Publication number: JP5191254B2
Application number: JP2008066564A
Authority: JP
Inventors: 勝彦宮
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: JP2009224513A

Description

この発明は、基板を略水平に保持した状態で所定の処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関するものである。ここで、処理対象となる基板には、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、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板および光磁気ディスク用基板等が含まれる。また、基板に施す処理には、現像処理、エッチング処理、洗浄処理、リンス処理および乾燥処理等が含まれる。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for performing predetermined processing while a substrate is held substantially horizontally. Here, the substrate to be processed includes a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, and a magnetic substrate. A disk substrate and a magneto-optical disk substrate are included. The processing applied to the substrate includes development processing, etching processing, cleaning processing, rinsing processing, and drying processing.

基板を略水平に保持した状態で処理を行う基板処理装置および基板処理方法では、基板の上面にゴミやミストが落下付着したり、基板表面が空気に曝されるのを防止するために、基板の上方近接位置に、基板と略同じ大きさまたはこれより若干大きい遮断部材を配置して基板を覆うことがある。例えば、特許文献１に記載の技術では、スピンチャックにより水平保持される基板の直上に、基板と対向配置される遮断板を設けている。この遮断板は、スピンチャックと同じ回転方向、回転速度で回転駆動される。こうすることにより、従来技術では、ゴミやミスト、外気等から基板を遮断する遮断効果を得ている。 In a substrate processing apparatus and a substrate processing method for performing processing with the substrate held substantially horizontally, in order to prevent dust and mist from dropping and adhering to the upper surface of the substrate or exposing the substrate surface to air, In some cases, a blocking member that is approximately the same size as or slightly larger than the substrate is disposed at a position close to the top of the substrate to cover the substrate. For example, in the technique described in Patent Document 1, a blocking plate disposed to face the substrate is provided immediately above the substrate held horizontally by the spin chuck. This blocking plate is rotationally driven at the same rotational direction and rotational speed as the spin chuck. By doing so, the conventional technique obtains a blocking effect of blocking the substrate from dust, mist, outside air and the like.

特開２００２−２７３３６０号公報JP 2002-273360 A

この種の基板処理装置および基板処理方法においては、処理のスループット、すなわち単位時間当たりの基板処理枚数のさらなる向上が求められている。これを可能にする手法の１つとして、基板に処理を施すための処理ユニットを同じ設置容積内により多く設置して多数の基板を並列的に処理することが考えられる。このためには、各処理ユニットのさらなる小型化が求められる。しかしながら、上記従来技術は、装置の小型化を図る上での限界があった。その理由は、基板の搬入・搬出等のために遮断板を一時的に退避させるためのスペースを必要とすること、遮断板を回転させたり退避させたりするための駆動機構を設ける必要があることなどである。 In this type of substrate processing apparatus and substrate processing method, further improvement in processing throughput, that is, the number of processed substrates per unit time is required. As one of methods for enabling this, it is conceivable to install a larger number of processing units for processing a substrate in the same installation volume and process a large number of substrates in parallel. For this purpose, further downsizing of each processing unit is required. However, the prior art has a limit in reducing the size of the apparatus. The reason is that a space for temporarily retracting the shielding plate for loading / unloading of the substrate is required, and a drive mechanism for rotating and retracting the shielding plate needs to be provided. Etc.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板を略水平に保持した状態で所定の処理を行う基板処理装置および基板処理方法において、遮断板を用いた処理技術と同様の遮断効果を得ながらも、より装置の小型化に適した技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a substrate processing apparatus and a substrate processing method for performing a predetermined process while a substrate is held substantially horizontally, the same blocking effect as a processing technique using a blocking plate is obtained. However, it aims at providing the technique more suitable for size reduction of an apparatus.

この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、基板を略水平に保持する基板保持手段と、前記基板に処理液を供給して湿式処理を行う処理液供給手段と、前記基板保持手段に保持された基板の中央部の上方に配置され気体を吐出する気体吐出手段とを備え、前記気体吐出手段は、前記基板の中央部に向けて開口する第１の吐出口と、前記第１の吐出口を取り囲むように開口する第２の吐出口とを設けられており、前記第１の吐出口から第１の気体を吐出して前記湿式処理後の前記基板表面に沿って前記第１の気体による第１の気体層を形成する一方、前記第２の吐出口から前記第１の気体より比重の小さい第２の気体を吐出して前記第１の気体の層の上層に前記第２の気体による第２の気体層を形成することを特徴としている。 The substrate processing apparatus according to the present invention, for achieving the above object, a substrate holding means for substantially horizontally holding the board, and the processing solution supplying means for performing wet processing by supplying a processing liquid to the substrate, the substrate Gas discharge means for discharging gas disposed above the central portion of the substrate held by the holding means, and the gas discharge means includes a first discharge port that opens toward the central portion of the substrate; is provided and a second discharge port opening to surround the first discharge port, the along the substrate surface after the wet processing and discharging the first gas from the first discharge port while forming the first gas layer according to the first gas, the upper layer of the layer of the first gas by ejecting a small second gas specific gravity than the first gas from the second outlet port It is characterized by forming the second gas layer of the second gas

このように構成された発明では、第１の吐出口から基板中央部に向かって吐出された比重の大きな第１の気体が基板表面に沿ってその周縁に向かって広がり、基板表面近傍に第１の気体による気体層が形成される。そして、第１の吐出口を取り囲むように設けられた第２の吐出口から吐出される第２の気体は、第１の気体より比重が小さいため第１の気体層の上部に第２の気体層を形成する。こうして基板表面を覆う第１の気体層が基板表面近傍の雰囲気を制御する一方、第１の気体層の上部に形成される第２の気体層が第１の気体層へのミストやゴミ等の混入を防止する。こうすることで、この発明では、ゴミやミスト、外気等から基板を遮断しながら必要な処理を行うことができる。また、気体吐出手段を基板の外形寸法より小さく構成することができることに加え、気体吐出手段を回転させる必要がないので、装置の大幅な小型化を図ることができる。 In the invention configured as described above, the first gas having a large specific gravity discharged from the first discharge port toward the central portion of the substrate spreads along the substrate surface toward the periphery thereof, and the first gas is formed in the vicinity of the substrate surface. A gas layer is formed by the gas. And since the 2nd gas discharged from the 2nd discharge port provided so that the 1st discharge port may be surrounded has a specific gravity smaller than the 1st gas, it is the 2nd gas above the 1st gas layer. Form a layer. Thus, the first gas layer covering the substrate surface controls the atmosphere in the vicinity of the substrate surface, while the second gas layer formed on the upper portion of the first gas layer is mist, dust or the like on the first gas layer. Prevent contamination. In this way, in the present invention, necessary processing can be performed while blocking the substrate from dust, mist, outside air, and the like. In addition to being able to configure the gas discharge means to be smaller than the outer dimensions of the substrate, it is not necessary to rotate the gas discharge means, so that the apparatus can be greatly reduced in size.

例えば、前記第２の気体として、前記第１の気体より平均分子量の小さい気体を用いることができる。異なる気体の間では、特に温度差を設けなければ平均分子量の大きいものほど比重が大きい。したがって、二種の気体のうち平均分子量の大きいものを第１の気体、小さいものを第２の気体として好適に用いることができる。 For example, a gas having an average molecular weight smaller than that of the first gas can be used as the second gas. Among different gases, the specific gravity is larger as the average molecular weight is larger unless a temperature difference is provided. Therefore, a gas having a large average molecular weight can be suitably used as the first gas, and a gas having a small average molecular weight can be suitably used as the second gas.

また、例えば、前記第２の気体として、前記第１の気体と同一組成で前記第１の気体よりも高温の気体を用いることができる。同一組成の気体であれば、低温のものほど比重が大きい。そこで、同一組成で温度の異なる２つの気体のうち低温のものを第１の気体、高温のものを第２の気体として好適に用いることができる。 For example, as the second gas, a gas having the same composition as the first gas and a temperature higher than that of the first gas can be used. If the gas has the same composition, the specific gravity is larger as the temperature is lower. Therefore, among the two gases having the same composition and different temperatures, a low-temperature gas can be suitably used as the first gas, and a high-temperature gas can be used as the second gas.

また、前記第１の気体は不活性ガスであることが望ましい。第１の気体は基板表面に直接触れる可能性があるため、これを不活性ガスとすることで基板表面の変質を防止することができる。 The first gas is preferably an inert gas. Since the first gas may directly touch the substrate surface, the substrate surface can be prevented from being altered by using this gas as an inert gas.

また、前記第２の気体は水分を除去された気体であることが望ましい。こうすることで、基板表面の周囲雰囲気を低湿環境に保ち、基板表面への水分の付着に起因するシミやウォーターマーク等の欠陥の発生を防止することができる。 The second gas is preferably a gas from which moisture has been removed. By doing so, the ambient atmosphere around the substrate surface can be kept in a low humidity environment, and the occurrence of defects such as spots and watermarks due to the adhesion of moisture to the substrate surface can be prevented.

また、前記気体吐出手段は、前記第２の吐出口から吐出する前記第２の気体の流速よりも高い流速で、前記第１の吐出口から前記第１の気体を吐出することが好ましい。こうして第１の吐出口の周囲に流速の低い第２の気体による流れを作ることにより、第１の気体の吐出に起因して第１の吐出口近傍に生じる渦を少なくし、第１の気体へのミスト等の巻き込みを効果的に防止することができる。 In addition, it is preferable that the gas discharge unit discharges the first gas from the first discharge port at a flow rate higher than the flow rate of the second gas discharged from the second discharge port. Thus, by creating a flow of the second gas having a low flow velocity around the first discharge port, vortices generated in the vicinity of the first discharge port due to the discharge of the first gas are reduced, and the first gas It is possible to effectively prevent entrainment of mist and the like.

また、前記第２の吐出口が、前記基板の周縁に向かって開口していてもよい。第１の気体は基板中央部に向かって吹き付けられ、基板表面に沿って中央から外側に向かって流れることが望ましい。これに対して、第２の気体は基板表面に対して直接吹き付けられる必要はなく、むしろ基板表面近傍に形成される第１の気体層の上部に沿って外側へ向かって流れることが好ましい。こうすることで、第１の気体層の中へ第２の気体が侵入するのを抑制することができ、第２の気体層に入り込んだミスト等が基板表面に接近するのを防止することができる。 The second discharge port may open toward the periphery of the substrate. It is desirable that the first gas is blown toward the center of the substrate and flows from the center toward the outside along the substrate surface. On the other hand, the second gas does not need to be directly blown against the substrate surface, but rather flows outward along the upper portion of the first gas layer formed in the vicinity of the substrate surface. By doing so, it is possible to suppress the second gas from entering the first gas layer, and to prevent the mist or the like that has entered the second gas layer from approaching the substrate surface. it can.

また、この基板処理装置においては、前記基板保持手段を回転駆動して前記基板を略鉛直の回転軸中心に回転させる回転手段と、前記湿式処理後の前記基板に対し、前記気体吐出手段により前記第１および第２の気体を吐出させて前記第１の気体層および前記第２の気体層を形成した状態で、前記回転手段により前記基板を回転させて前記基板表面から前記処理液を除去し前記基板を乾燥させる乾燥処理を実行する制御手段とをさらに備えるように構成されてもよい。このような構成によれば、湿式処理後の基板表面が第１および第２の気体層に覆われた状態で乾燥処理が行われるので、欠陥を生じさせることなく基板を良好に乾燥することができる。 Further, in the substrate processing apparatus includes a rotating means for rotating a substantially vertical axis of rotation about said substrate said substrate holding means driven to rotate, with respect to the substrate after pre-Symbol wet treatment by the gas discharge means In a state where the first gas layer and the second gas layer are formed by discharging the first and second gases, the substrate is rotated by the rotating means to remove the processing liquid from the substrate surface. And a control means for performing a drying process for drying the substrate. According to such a configuration, since the drying process is performed in a state where the substrate surface after the wet process is covered with the first and second gas layers, the substrate can be satisfactorily dried without causing defects. it can.

また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、基板を略水平に保持する基板保持工程と、前記基板に処理液を供給して湿式処理を行う湿式処理工程と、前記基板の中央部上方に気体を吐出する気体吐出手段を配置し、該気体吐出手段から前記基板の中央部に向けて第１の気体を吐出して該第１の気体により前記基板表面を覆う第１の気体層を形成するとともに、前記気体吐出手段から前記第１の気体よりも比重の小さい第２の気体を吐出して前記第２の気体により前記第１の気体層を覆う第２の気体層を形成する気体層形成工程とを備え、前記第１および第２の気体層が形成された状態で、前記湿式処理後の前記基板に対し所定の処理を行うことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the substrate processing method according to the present invention includes a substrate holding step of holding the substrate substantially horizontally, a wet processing step of supplying a processing liquid to the substrate and performing a wet processing, and the substrate. A gas discharge means for discharging gas is disposed above the central portion of the first gas, and a first gas is discharged from the gas discharge means toward the central portion of the substrate to cover the substrate surface with the first gas. And a second gas layer that covers the first gas layer with the second gas by discharging a second gas having a specific gravity lower than that of the first gas from the gas discharge means. And a gas layer forming step for forming the substrate, and performing a predetermined process on the substrate after the wet process in a state where the first and second gas layers are formed.

このように構成された発明では、上記した基板処理装置の発明と同様に、比重の大きい第１の気体によって基板表面の雰囲気を制御する一方、第１の気体層の上部に第２の気体層を形成することで第１の気体層へのミストやゴミ等の混入を防止することができる。このため、遮断板を設けずともこれと同様の遮断効果を得ることができ、簡単かつ小型の装置構成で基板に対する処理を行うことができる。 In the invention configured as described above, the atmosphere on the substrate surface is controlled by the first gas having a large specific gravity, while the second gas layer is formed above the first gas layer, as in the above-described substrate processing apparatus. By forming the mist, it is possible to prevent mist, dust and the like from being mixed into the first gas layer. Therefore, the same blocking effect can be obtained without providing a blocking plate, and the substrate can be processed with a simple and small apparatus configuration.

ここで、前記所定の処理としては、例えば処理液による湿式処理後の基板を回転させて該基板表面から前記処理液を除去し前記基板を乾燥させる乾燥処理を実行するようにしてもよい。こうすることで、湿式処理後の基板表面が第１および第２の気体層に覆われた状態で乾燥処理を行うことができ、欠陥を生じさせることなく基板を良好に乾燥することができる。 Here, as the predetermined process, for example, a dry process may be performed in which the substrate after the wet process with the process liquid is rotated to remove the process liquid from the substrate surface and dry the substrate. By carrying out like this, a dry process can be performed in the state in which the substrate surface after wet processing was covered with the 1st and 2nd gas layers, and a substrate can be dried favorably, without producing a defect.

この発明によれば、基板の中央部に向けて吐出した比重の大きい第１の気体による層を基板表面近傍に形成し基板表面の雰囲気を制御する一方、より比重の小さい第２の気体による層を第１の気体層の上部に形成することで周囲からのミスト等が第１の気体層に入り込むのを効果的に抑制することができる。また、基板全体を覆う遮断板に比べて、気体を吐出するための手段（気体吐出手段）を小型に構成することができ、かつそれを回転させる等の必要がないため、装置を小型に構成することが可能となる。 According to the present invention, the first gas layer having a large specific gravity discharged toward the center of the substrate is formed near the substrate surface to control the atmosphere on the substrate surface, while the second gas layer having a smaller specific gravity is controlled. Is formed on the upper part of the first gas layer, so that mist from the surroundings can be effectively suppressed from entering the first gas layer. In addition, the device for gas discharge (gas discharge device) can be made smaller compared to the shielding plate that covers the entire substrate, and there is no need to rotate it, so the device is made smaller It becomes possible to do.

図１はこの発明を好適に適用することのできる基板処理システムを示す図である。より詳しくは、図１（ａ）は基板処理システムの上面図であり、図１（ｂ）は基板処理システムの側面図である。この基板処理システムは、半導体ウエハ等の基板Ｗに対して処理液や処理ガスなどによる処理を施すための枚葉式の基板処理装置としての基板処理ユニットを複数備える処理システムである。この基板処理システムは、基板Ｗに対して処理を施す基板処理部ＰＰと、この基板処理部ＰＰに結合されたインデクサ部ＩＤと、処理流体（液体または気体）の供給／排出のための構成を収容した処理流体ボックス１１，１２とを備えている。 FIG. 1 is a diagram showing a substrate processing system to which the present invention can be preferably applied. More specifically, FIG. 1A is a top view of the substrate processing system, and FIG. 1B is a side view of the substrate processing system. This substrate processing system is a processing system including a plurality of substrate processing units as single-wafer type substrate processing apparatuses for performing processing with a processing liquid, processing gas, or the like on a substrate W such as a semiconductor wafer. The substrate processing system includes a substrate processing unit PP for processing a substrate W, an indexer unit ID coupled to the substrate processing unit PP, and a configuration for supplying / discharging a processing fluid (liquid or gas). The processing fluid boxes 11 and 12 are accommodated.

インデクサ部ＩＤは、基板Ｗを収容するためのカセットＣ（複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）など）を複数個保持することができるカセット保持部２１と、このカセット保持部２１に保持されたカセットＣにアクセスして、未処理の基板ＷをカセットＣから取り出したり、処理済の基板をカセットＣに収納したりするためのインデクサロボット２２とを備えている。 The indexer unit ID is a cassette C for storing substrates W (FOUP (Front Opening Unified Pod), SMIF (Standard Mechanical Interface) pod, OC (Open Cassette), etc.) for storing a plurality of substrates W in a sealed state). A plurality of cassette holders 21 that can hold a plurality of cassettes and the cassette C held in the cassette holder 21 are accessed to take out an unprocessed substrate W from the cassette C and store processed substrates in the cassette C. The indexer robot 22 is provided.

各カセットＣには、複数枚の基板Ｗが「ロット」という一単位で収容されている。複数枚の基板Ｗはロット単位で種々の基板処理システムの間に搬送され、各基板処理システムでロットを構成する各基板Ｗに対して同一種類の処理が施される。各カセットＣは、複数枚の基板Ｗを微小な間隔をあけて上下方向に積層して保持するための複数段の棚（図示省略）を備えており、各段の棚に１枚ずつ基板Ｗを保持することができるようになっている。各段の棚は、基板Ｗの下面の周縁部に接触し、基板Ｗを下方から保持する構成となっており、基板Ｗは表面（パターン形成面）を上方に向け、裏面を下方に向けたほぼ水平な姿勢でカセットＣに収容されている。 In each cassette C, a plurality of substrates W are accommodated in one unit called “lot”. The plurality of substrates W are transferred between various substrate processing systems in units of lots, and the same type of processing is performed on each substrate W constituting the lot in each substrate processing system. Each cassette C is provided with a plurality of shelves (not shown) for stacking and holding a plurality of substrates W in the vertical direction with minute intervals, and one substrate W is placed on each shelf. Can be held. Each shelf is configured to contact the peripheral edge of the lower surface of the substrate W and hold the substrate W from below. The substrate W has the front surface (pattern forming surface) facing upward and the back surface facing downward. The cassette C is accommodated in a substantially horizontal posture.

基板処理部ＰＰは、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット（基板搬送装置）１３と、この基板搬送ロボット１３が取付けられたフレーム３０とを有している。このフレーム３０には、図１（ａ）に示すように、水平方向に複数個（この実施形態では４個）の処理ユニット１，２，３，４が基板搬送ロボット１３を取り囲むように搭載されている。この実施形態では、処理ユニット１〜４として例えば半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗに対して所定の処理を施す処理ユニットがフレーム３０に搭載されている。また、図１（ｂ）に示すように、各処理ユニットの下段にはそれぞれもう１つの処理ユニットが設置されている。図１（ｂ）では、処理ユニット３の下段に設けられた処理ユニット３Ｂおよび処理ユニット４の下段に設けられた処理ユニット４Ｂを図示しているが、処理ユニット１および２の下段にも同様にもう１つずつの処理ユニット１Ｂおよび２Ｂが設けられ、この基板処理システムでは計８個の処理ユニットが４個ずつ２段に積層されてフレーム３０に搭載されている。 The substrate processing unit PP includes a substrate transfer robot (substrate transfer device) 13 disposed substantially in the center in plan view, and a frame 30 to which the substrate transfer robot 13 is attached. As shown in FIG. 1A, a plurality (four in this embodiment) of processing units 1, 2, 3, and 4 are mounted on the frame 30 so as to surround the substrate transfer robot 13. ing. In this embodiment, as the processing units 1 to 4, processing units that perform predetermined processing on a substantially circular substrate W such as a semiconductor wafer are mounted on the frame 30. Further, as shown in FIG. 1B, another processing unit is installed at the lower stage of each processing unit. In FIG. 1 (b), the processing unit 3B provided in the lower stage of the processing unit 3 and the processing unit 4B provided in the lower stage of the processing unit 4 are illustrated, but the lower stage of the processing units 1 and 2 is similarly illustrated. Another processing unit 1B and 2B are provided, and in this substrate processing system, a total of eight processing units are stacked in two stages of four and mounted on the frame 30.

処理ユニットとしては、例えば、基板Ｗに対して薬液による薬液処理および純水などのリンス液によるリンス処理を施す薬液処理ユニットを採用することができる。以下、薬液およびリンス液を総称する場合は「処理液」という。処理ユニット１，２，３，４はそれぞれ、内部に基板Ｗに対して処理を施すための処理空間が形成された処理チャンバー１ａ，２ａ，３ａ，４ａを有する。そして、各処理チャンバー１ａ〜４ａ内で基板Ｗに処理液が供給され該基板Ｗに対して湿式処理が施される。下段に設けられた処理ユニットについても同様である。このように、この実施形態では、複数の処理ユニットの全てにおいて互いに同一種類の処理を施すようにしている。 As the processing unit, for example, a chemical solution processing unit that performs chemical treatment with a chemical solution and rinse treatment with a rinse solution such as pure water on the substrate W can be employed. Hereinafter, the chemical solution and the rinse solution are collectively referred to as “treatment solution”. Each of the processing units 1, 2, 3 and 4 has processing chambers 1a, 2a, 3a and 4a in which processing spaces for processing the substrate W are formed. Then, the processing liquid is supplied to the substrate W in each of the processing chambers 1a to 4a, and wet processing is performed on the substrate W. The same applies to the processing units provided in the lower stage. As described above, in this embodiment, all of the plurality of processing units perform the same type of processing.

基板搬送ロボット１３は、インデクサロボット２２から未処理の基板Ｗを受け取ることができ、かつ処理済の基板Ｗをインデクサロボット２２に受け渡すことができる。より具体的には、例えば、基板搬送ロボット１３は、当該基板処理部ＰＰのフレーム３０に固定された基台部と、この基台部に対して昇降可能に取付けられた昇降ベースと、この昇降ベースに対して鉛直軸回りの回転が可能であるように取付けられた回転ベースと、この回転ベースに取付けられた一対のハンドとを備えている。一対の基板保持ハンドは、それぞれ、上記回転ベースの回転軸線に対して近接／離間する方向に進退可能に構成されている。このような構成により、基板搬送ロボット１３は、インデクサロボット２２および処理ユニット１〜４、１Ｂ〜４Ｂのいずれかに対して基板保持ハンドを向け、その状態で基板保持ハンドを進退させることができ、これによって、基板Ｗの受け渡しを行うことができる。 The substrate transport robot 13 can receive an unprocessed substrate W from the indexer robot 22 and can deliver the processed substrate W to the indexer robot 22. More specifically, for example, the substrate transfer robot 13 includes a base unit fixed to the frame 30 of the substrate processing unit PP, a lift base attached to the base unit so as to be lifted and lowered, A rotation base attached so as to be able to rotate about a vertical axis with respect to the base, and a pair of hands attached to the rotation base are provided. Each of the pair of substrate holding hands is configured to advance and retract in a direction approaching / separating from the rotation axis of the rotation base. With such a configuration, the substrate transport robot 13 can point the substrate holding hand to any one of the indexer robot 22 and the processing units 1 to 4 and 1B to 4B, and can advance and retract the substrate holding hand in that state. Thereby, the delivery of the substrate W can be performed.

インデクサロボット２２は、次に説明する制御部により指定されたカセットＣから未処理の基板Ｗを取り出して基板搬送ロボット１３に受け渡すとともに、基板搬送ロボット１３から処理済の基板Ｗを受け取ってカセットＣに収容する。処理済の基板Ｗは、当該基板Ｗが未処理の状態のときに収容されていたカセットＣに収容されてもよい。また、未処理の基板Ｗを収容するカセットＣと処理済の基板Ｗを収容するカセットＣとを分けておいて、未処理の状態のときに収容されていたカセットＣとは別のカセットＣに処理済の基板Ｗが収容されるように構成してもよい。 The indexer robot 22 takes out the unprocessed substrate W from the cassette C designated by the control unit described below and delivers it to the substrate transfer robot 13, and also receives the processed substrate W from the substrate transfer robot 13 to receive the cassette C To house. The processed substrate W may be stored in the cassette C that is stored when the substrate W is in an unprocessed state. In addition, the cassette C that stores the unprocessed substrate W and the cassette C that stores the processed substrate W are separated, and the cassette C is stored in a different cassette C from the cassette C stored in the unprocessed state. You may comprise so that the processed board | substrate W may be accommodated.

次に、上記した基板処理システムに搭載される処理ユニットの２つの実施形態について説明する。なお、図１の基板処理システムでは、８個の処理ユニットが搭載されているが、これらの処理ユニットはいずれも以下に説明する処理ユニット１００と同一の構造とすることができる。 Next, two embodiments of the processing unit mounted on the substrate processing system described above will be described. In the substrate processing system of FIG. 1, eight processing units are mounted. However, these processing units can all have the same structure as the processing unit 100 described below.

＜第１実施形態＞
図２は本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第１実施形態を示す図である。この処理ユニット１００は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗfに付着している不要物を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の処理ユニットである。より具体的には、基板表面Ｗfに対してフッ酸などの薬液による薬液処理および純水やＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）などのリンス液によるリンス処理を施した後、リンス液で濡れた基板表面Ｗfを乾燥させる装置である。なお、この実施形態では、基板表面Ｗfとはｐｏｌｙ−Ｓｉ等からなるデバイスパターンが形成されたパターン形成面をいう。 <First Embodiment>
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a processing unit as a substrate processing apparatus according to the present invention. This processing unit 100 is a single wafer processing unit used for a cleaning process for removing unnecessary substances attached to the surface Wf of the substrate W such as a semiconductor wafer. More specifically, the substrate surface Wf was wetted with a rinsing solution after being subjected to a chemical treatment with a chemical solution such as hydrofluoric acid and a rinsing treatment with pure water or DIW (deionized water). An apparatus for drying the substrate surface Wf. In this embodiment, the substrate surface Wf means a pattern formation surface on which a device pattern made of poly-Si or the like is formed.

第１実施形態の処理ユニット１００は、基板表面Ｗfを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック１０１を備えている。スピンチャック１０１は、回転支軸１１１がモータを含むチャック回転機構１５４の回転軸に連結されており、チャック回転機構１５４の駆動により回転軸Ｊ（鉛直軸）回りに回転可能となっている。回転支軸１１１の上端部には、円盤状のスピンベース１１５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット１５１からの動作指令に応じてチャック回転機構１５４が作動することによりスピンベース１１５が回転軸Ｊ回りに回転する。また、制御ユニット１５１はチャック回転機構１５４を制御して回転速度を調整する。 The processing unit 100 of the first embodiment includes a spin chuck 101 that rotates while holding the substrate W in a substantially horizontal posture with the substrate surface Wf facing upward. The spin chuck 101 has a rotation support shaft 111 connected to a rotation shaft of a chuck rotation mechanism 154 including a motor, and can rotate about a rotation axis J (vertical axis) by driving the chuck rotation mechanism 154. A disc-shaped spin base 115 is integrally connected to an upper end portion of the rotation spindle 111 by a fastening component such as a screw. Therefore, the spin base 115 rotates around the rotation axis J by the chuck rotation mechanism 154 operating according to an operation command from the control unit 151 that controls the entire apparatus. Further, the control unit 151 controls the chuck rotation mechanism 154 to adjust the rotation speed.

スピンベース１１５の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１１７が立設されている。チャックピン１１７は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１１５の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１１７のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン１１７は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。 Near the peripheral edge of the spin base 115, a plurality of chuck pins 117 for holding the peripheral edge of the substrate W are provided upright. Three or more chuck pins 117 may be provided to securely hold the circular substrate W, and are arranged at equiangular intervals along the peripheral edge of the spin base 115. Each of the chuck pins 117 includes a substrate support unit that supports the peripheral edge of the substrate W from below, and a substrate holding unit that holds the substrate W by pressing the outer peripheral end surface of the substrate W supported by the substrate support unit. Yes. Each chuck pin 117 is configured to be switchable between a pressing state in which the substrate holding portion presses the outer peripheral end surface of the substrate W and a released state in which the substrate holding portion is separated from the outer peripheral end surface of the substrate W.

スピンベース１１５に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１１７を解放状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理を行う際には、複数個のチャックピン１１７を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１１７は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１１５から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面（パターン形成面）Ｗfを上方に向け、裏面Ｗｂを下方に向けた状態で支持される。なお、基板を保持する手段としてはチャックピンによるものに限らず、基板裏面Ｗｂを吸引して基板Ｗを支持する真空チャックを用いてもよい。 When the substrate W is delivered to the spin base 115, the plurality of chuck pins 117 are released, and when the substrate W is cleaned, the plurality of chuck pins 117 are pressed. To do. By setting the pressed state, the plurality of chuck pins 117 can hold the peripheral edge of the substrate W and hold the substrate W in a substantially horizontal posture at a predetermined interval from the spin base 115. As a result, the substrate W is supported with its front surface (pattern forming surface) Wf facing upward and the back surface Wb facing downward. The means for holding the substrate is not limited to using a chuck pin, and a vacuum chuck that supports the substrate W by sucking the back surface Wb of the substrate may be used.

このように基板Ｗを保持したスピンチャック１０１をチャック回転機構１５４により回転駆動することで基板Ｗを所定の回転速度で回転させながら、下記の処理液供給ノズルから基板表面Ｗｆに対し処理液が供給されて、所定の湿式処理（薬液処理およびリンス処理）が施される。 The spin chuck 101 holding the substrate W is rotated by the chuck rotating mechanism 154 to rotate the substrate W at a predetermined rotation speed, and supply the processing liquid to the substrate surface Wf from the following processing liquid supply nozzle. Then, predetermined wet processing (chemical solution processing and rinsing processing) is performed.

また、スピンチャック１０１の側方には処理液供給手段１２０が設けられている。処理液供給手段１２０は、供給ノズル１２１と、基板Ｗの中心に対向する位置とスピンチャック１０１側方の待機位置との間で供給ノズル１２１を水平移動させる図示しない移動機構とを備えている。そして、供給ノズル１２１は、図示しない処理液供給源に配管接続されることで、リンス液と薬液とを処理液として切り替えて供給することができる。 A processing liquid supply means 120 is provided on the side of the spin chuck 101. The processing liquid supply unit 120 includes a supply nozzle 121 and a moving mechanism (not shown) that horizontally moves the supply nozzle 121 between a position facing the center of the substrate W and a standby position on the side of the spin chuck 101. The supply nozzle 121 is connected to a processing liquid supply source (not shown) by piping so that the rinsing liquid and the chemical liquid can be switched and supplied as the processing liquid.

また、基板Ｗの略中央部の上方には、ガス吐出ヘッド２００が設けられている。ガス吐出ヘッド２００の上部には、外部のアルゴン（Ａｒ）ガス供給源ＧＳ１および窒素（Ｎ2）ガス供給源ＧＳ２からそれぞれ圧送されてくるアルゴンガスおよび窒素ガスを取り込むためのガス導入口２８１および２９１が設けられている。より詳しくは、ガス導入口２８１には、外部のアルゴンガス供給源ＧＳ１と接続され開閉バルブ１７１を介挿された配管１７２が接続されている。また、ガス導入口２９１には、窒素ガス供給源ＧＳ２と接続され開閉バルブ１７３を介挿された配管１７４が接続されている。開閉バルブ１７１、１７３は制御ユニット１５１により制御されたバルブ制御機構１５２によって開閉制御されており、必要に応じてバルブを開くことにより、アルゴンガス供給源ＧＳ１から供給されてくるアルゴンガスおよび窒素ガス供給源ＧＳ２から供給される窒素ガスをガス吐出ヘッド２００へ送り込む。 Further, a gas discharge head 200 is provided above a substantially central portion of the substrate W. Gas inlets 281 and 291 for taking in argon gas and nitrogen gas fed from an external argon (Ar) gas supply source GS1 and nitrogen (N2) gas supply source GS2, respectively, are provided above the gas discharge head 200. Is provided. More specifically, a pipe 172 connected to an external argon gas supply source GS1 and inserted through an open / close valve 171 is connected to the gas inlet 281. Further, a pipe 174 connected to the nitrogen gas supply source GS <b> 2 and inserted with an opening / closing valve 173 is connected to the gas introduction port 291. The on-off valves 171 and 173 are controlled to open and close by a valve control mechanism 152 controlled by the control unit 151, and supply of argon gas and nitrogen gas supplied from the argon gas supply source GS1 by opening the valves as necessary. Nitrogen gas supplied from the source GS <b> 2 is sent into the gas discharge head 200.

ガス導入口２８１は、ガス吐出ヘッド２００の下面（基板表面Ｗｆと対向する面）で基板Ｗの略中央に向けて開口するガス吐出口２８３とガス供給路２８２により連通されている。また、ガス導入口２９１は、ガス吐出ヘッド２００の下面で基板Ｗの略中央に向けて開口するガス吐出口２９３とガス供給路２９２により連通されている。なお、ガス吐出ヘッド２００のより詳細な構造については後で説明する。 The gas inlet 281 communicates with a gas outlet 283 that opens toward the approximate center of the substrate W on the lower surface (the surface facing the substrate surface Wf) of the gas discharge head 200 by a gas supply path 282. In addition, the gas introduction port 291 is communicated with a gas supply port 292 that is open toward the approximate center of the substrate W on the lower surface of the gas discharge head 200. A more detailed structure of the gas discharge head 200 will be described later.

ガス吐出ヘッド２００は図示を省略するアームによってスピンベース１１５の上方に保持される一方、該アームは制御ユニット１５１により制御されるヘッド昇降機構１５３に接続されて昇降可能に構成されている。かかる構成により、スピンチャック１０１に保持される基板Ｗの表面Ｗｆに対してガス吐出ヘッド２００が所定の間隔（例えば２〜１０ｍｍ程度）で対向位置決めされる。また、ガス吐出ヘッド２００、スピンチャック１０１、ヘッド昇降機構１５３およびチャック回転機構１５４は処理チャンバー１００ａ内に収容されている。 The gas discharge head 200 is held above the spin base 115 by an arm (not shown), and the arm is connected to a head lifting mechanism 153 controlled by a control unit 151 so as to be lifted and lowered. With this configuration, the gas discharge head 200 is positioned to face the surface Wf of the substrate W held on the spin chuck 101 at a predetermined interval (for example, about 2 to 10 mm). Further, the gas ejection head 200, the spin chuck 101, the head lifting mechanism 153, and the chuck rotating mechanism 154 are accommodated in the processing chamber 100a.

図３はガス吐出ヘッドのより詳細な構造を示す図である。より詳しくは、図３（ａ）はガス吐出ヘッド２００を斜め下方から見た図であり、図３（ｂ）はガス吐出ヘッド２００を下方から見た図である。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ガス吐出ヘッド２００はそれぞれ中空で径の異なる２つの管をスピンチャック回転軸Ｊと同軸に設けた二重管構造をしている。アルゴンガスを吐出するガス吐出口２８３は、回転軸Ｊ上の基板Ｗの中心に向けて下向きに開口するように設けられている。一方、窒素ガスを吐出するガス吐出口２９３は、アルゴンガス用のガス吐出口２８３の周囲を取り囲むように下向きに開口している。 FIG. 3 is a diagram showing a more detailed structure of the gas discharge head. More specifically, FIG. 3A is a view of the gas discharge head 200 as viewed obliquely from below, and FIG. 3B is a view of the gas discharge head 200 as viewed from below. As shown in FIGS. 3A and 3B, the gas discharge head 200 has a double tube structure in which two hollow tubes having different diameters are provided coaxially with the spin chuck rotating shaft J. The gas discharge port 283 for discharging argon gas is provided so as to open downward toward the center of the substrate W on the rotation axis J. On the other hand, the gas discharge port 293 that discharges nitrogen gas is opened downward so as to surround the periphery of the gas discharge port 283 for argon gas.

図４はガス吐出ヘッドの動作原理を示す図である。より詳しくは、図４（ａ）は本実施形態におけるガス吐出ヘッド２００の動作を説明する図である。また、図４（ｂ）は基板に向けて１種類のガスのみを吐出する従来技術を比較例として示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the operating principle of the gas discharge head. More specifically, FIG. 4A is a diagram for explaining the operation of the gas discharge head 200 in the present embodiment. FIG. 4B is a diagram showing a conventional technique for discharging only one kind of gas toward the substrate as a comparative example.

後述するリンス処理から乾燥処理までの間、ガス吐出ヘッド２００は基板中心の上方に位置決めされており、ガス導入口２８１から導入されたアルゴンガスはガス供給路２８２を通ってガス吐出口２８３から吐出される一方、ガス導入口２９１から導入された窒素ガスはガス供給路２９２を通ってガス吐出口２９３から吐出される。図４（ａ）に示すように、略下方に向けて吐出されたアルゴンガスおよび窒素ガスは基板表面Ｗfに沿って放射状に外側へ広がってゆく。 The gas discharge head 200 is positioned above the center of the substrate between the rinse process and the drying process, which will be described later, and the argon gas introduced from the gas inlet 281 is discharged from the gas outlet 283 through the gas supply path 282. On the other hand, the nitrogen gas introduced from the gas introduction port 291 is discharged from the gas discharge port 293 through the gas supply path 292. As shown in FIG. 4 (a), the argon gas and the nitrogen gas discharged substantially downwardly spread radially outward along the substrate surface Wf.

ここで、窒素ガスの分子量が約２８であるのに対し、アルゴンガスの分子量は約４０であり、両者の温度に大きな差を設けない限り、アルゴンガスの方が比重が大きい。この比重の差に起因して、基板Ｗ上には２種類のガス層が形成される。すなわち、ガス吐出口２８３から基板Ｗの中心に向かって吐出されるアルゴンガスは、比重が大きいため基板表面Ｗfの近傍をその中心から周縁に向かって流れるガス層Ｌ1を形成する。一方、ガス吐出口２８３を取り囲むように開口するガス吐出口２９３から吐出される窒素ガスは、アルゴンガスよりも比重が小さいため、アルゴンガス層Ｌ1の上層を流れるガス層Ｌ2を形成する。 Here, while the molecular weight of nitrogen gas is about 28, the molecular weight of argon gas is about 40, and the specific gravity of argon gas is larger unless there is a large difference between the two temperatures. Due to the difference in specific gravity, two types of gas layers are formed on the substrate W. That is, the argon gas discharged from the gas discharge port 283 toward the center of the substrate W has a large specific gravity, and therefore forms a gas layer L1 that flows in the vicinity of the substrate surface Wf from the center toward the periphery. On the other hand, the nitrogen gas discharged from the gas discharge port 293 that opens so as to surround the gas discharge port 283 has a specific gravity smaller than that of the argon gas, and thus forms a gas layer L2 that flows above the argon gas layer L1.

このようにすることで、次のような作用効果が得られる。まず、基板表面Ｗfに沿ってその中心から周縁に向けて流れる気流が形成されているため、処理チャンバー１００ａ内に浮遊するゴミＤや処理液のミストＭはこの気流に捕捉されて基板の外側へ押し流され、基板表面Ｗfに付着することが抑制される。また、ゴミＤやミストＭ等が仮に窒素ガス層Ｌ2に入り込んだとしても、窒素ガス層Ｌ2は基板表面Ｗfから離れた上層を流れているため、ゴミＤやミストＭ等が基板表面Ｗfに接近することがさらに効果的に抑制される。 By doing in this way, the following effects are obtained. First, since an air flow is formed along the substrate surface Wf from the center toward the periphery, the dust D floating in the processing chamber 100a and the mist M of the processing liquid are captured by the air flow and moved to the outside of the substrate. It is swept away and adhered to the substrate surface Wf. Even if dust D, mist M, or the like enters the nitrogen gas layer L2, since the nitrogen gas layer L2 flows in an upper layer away from the substrate surface Wf, the dust D, mist M, etc. approach the substrate surface Wf. This is further effectively suppressed.

また、図４（ｂ）の比較例に示すように、ノズルＮｚから１種類のガス（例えば窒素ガス）のみを吐出し基板Ｗの表面Ｗfに吹き付けるようにした場合には、ガス流と周囲雰囲気との界面、特にノズルＮｚの吐出口の近傍にガス流の渦が生じ、この渦がミストＭ等を巻き込んでしまい、こうしてガス流に取り込まれたミストＭ等が基板表面Ｗfに向けて送り込まれるおそれがある。これに対して、図４（ａ）に示す本実施形態では、基板Ｗに吹き付けられるアルゴンガスを吐出するガス吐出口２８３がもう１つのガス吐出口２９３に取り囲まれており、ガス吐出口２９３からは窒素ガスが吐出されているので、ガス吐出口２８３の近傍に生じる渦が少なく、ミストＭ等を巻き込むおそれが少なくなっている。また、ガス吐出口２９３の近傍で窒素ガスによる渦が形成されたとしても、前記したように窒素ガス層Ｌ2はアルゴンガス層Ｌ1の上層を流れているので、取り込まれたミスト等が直ちに基板表面Ｗfに接近し付着することが防止される。 Further, as shown in the comparative example of FIG. 4B, when only one kind of gas (for example, nitrogen gas) is discharged from the nozzle Nz and sprayed onto the surface Wf of the substrate W, the gas flow and the ambient atmosphere The vortex of the gas flow is generated in the vicinity of the nozzle, particularly in the vicinity of the discharge port of the nozzle Nz. There is a fear. On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 4A, the gas discharge port 283 that discharges the argon gas blown to the substrate W is surrounded by another gas discharge port 293, and the gas discharge port 293 Since nitrogen gas is discharged, there are few vortices generated in the vicinity of the gas discharge port 283, and the possibility of entraining mist M or the like is reduced. Further, even if a vortex due to nitrogen gas is formed in the vicinity of the gas discharge port 293, the nitrogen gas layer L2 flows above the argon gas layer L1 as described above, so that the taken mist or the like is immediately removed from the substrate surface. Proximity to Wf and adhesion is prevented.

ここで、アルゴンガスおよび窒素ガスの流速について検討する。図５はガスの流速を示す図である。図５（ａ）に示すように、ここではガス吐出口２８３から吐出されるアルゴンガスの平均流速を符号Ｖ1、ガス吐出口２９３から吐出される窒素ガスの平均流速を符号Ｖ2によって表す。ここで、「平均流速」の語を使用しているのは、ガス吐出口における位置によって速度に違いがあることを考慮したものである。 Here, the flow rates of argon gas and nitrogen gas will be examined. FIG. 5 is a diagram showing the gas flow rate. As shown in FIG. 5A, here, the average flow rate of argon gas discharged from the gas discharge port 283 is represented by reference symbol V1, and the average flow rate of nitrogen gas discharged from the gas discharge port 293 is represented by reference symbol V2. Here, the term “average flow velocity” is used in consideration of the difference in speed depending on the position at the gas discharge port.

ガス吐出口２８３から基板中心に向けて吐出するアルゴンガスの流速Ｖ1については、例えば湿式処理中には基板表面Ｗfから処理液を吹き飛ばしてしまわない程度に低速であることが求められる一方、乾燥処理においてはより高速で処理液を吹き飛ばすようにしてもよいというように、基板に対する処理の内容に応じて定められるべきものである。一方、ガス吐出口２９３から吐出する窒素ガスの流速Ｖ2については、以下のように考えることが可能である。 The flow rate V1 of argon gas discharged from the gas discharge port 283 toward the center of the substrate is required to be low enough not to blow off the processing liquid from the substrate surface Wf during the wet processing, for example, while the drying processing is performed. In the method, the processing liquid may be blown away at a higher speed, so that it should be determined according to the content of processing on the substrate. On the other hand, the flow rate V2 of nitrogen gas discharged from the gas discharge port 293 can be considered as follows.

まず、２種類のガスの平均流速Ｖ1，Ｖ2を等しくすることが考えられる。このようにすれば、ガス吐出口２８３の近傍における渦がほとんど生じなくなり、基板表面Ｗfに向けて吐出されるアルゴンガスの流れが乱されないという点で好ましい。ただし、ガス吐出口２９３の近傍で比較的大きな渦を生じることとなり、窒素ガス層Ｌ2へのミスト等の巻き込み量が多くなる可能性がある。特に流速が高い場合には問題となり得る。また、窒素ガスの流速Ｖ2をアルゴンガスの流速Ｖ1よりも大きくした場合には、ガス吐出口２８３の近傍において窒素ガスをアルゴンガス流に巻き込むような渦が生じる。このことは、窒素ガス層Ｌ2に取り込まれたミスト等を基板表面Ｗf近傍を流れるアルゴンガス層Ｌ1に混入させるおそれがあることを意味している。 First, it is conceivable to make the average flow rates V1 and V2 of the two types of gases equal. This is preferable in that the vortex in the vicinity of the gas discharge port 283 hardly occurs and the flow of the argon gas discharged toward the substrate surface Wf is not disturbed. However, a relatively large vortex is generated in the vicinity of the gas discharge port 293, and there is a possibility that the amount of mist or the like involved in the nitrogen gas layer L2 increases. This can be a problem especially when the flow rate is high. Further, when the flow rate V2 of the nitrogen gas is made larger than the flow rate V1 of the argon gas, a vortex is generated in the vicinity of the gas discharge port 283 so that the nitrogen gas is involved in the argon gas flow. This means that mist or the like taken into the nitrogen gas layer L2 may be mixed into the argon gas layer L1 flowing near the substrate surface Wf.

一方、窒素ガスの流速Ｖ2をアルゴンガスの流速Ｖ1よりも小さくした場合には、図５（ｂ）に示すように、中心軸Ｊに直交する座標軸Ｘ上における中心軸Ｊ上に対応する位置Ｘｊで流速が最大となる一方、これから遠ざかるにつれて次第に流速が低下する流速分布となる。このため、ガス吐出口２８３の近傍における渦の発生が抑制されるとともに、ガス吐出口２９３の近傍における渦の発生も少なくすることができ、周囲雰囲気中のミスト等が基板表面Ｗfに接近するのを最も効果的に抑制することができるという点で最も好ましい。以上より、窒素ガスの流速Ｖ2については、アルゴンガスの流速Ｖ1と同程度またはこれより小さく設定することが好ましい。 On the other hand, when the flow rate V2 of nitrogen gas is smaller than the flow rate V1 of argon gas, the position Xj corresponding to the central axis J on the coordinate axis X orthogonal to the central axis J is shown in FIG. The flow velocity distribution becomes a maximum while the flow velocity gradually decreases with increasing distance from the flow velocity. For this reason, the generation of vortices in the vicinity of the gas discharge port 283 is suppressed, and the generation of vortices in the vicinity of the gas discharge port 293 can be reduced, so that mist and the like in the ambient atmosphere approach the substrate surface Wf. Is most preferable in that it can be most effectively suppressed. From the above, it is preferable that the flow rate V2 of nitrogen gas is set to be approximately the same as or smaller than the flow rate V1 of argon gas.

このように、本実施形態においてガス吐出ヘッド２００の周囲から吐出されるガス流は、前記した従来技術の基板処理装置において基板に対向させて設けた遮断部材と同様に、基板表面Ｗｆに向け落下してくるゴミやミスト等および外部雰囲気を基板表面から遮断する機能を有するものである。しかしながら、この実施形態では、基板Ｗの略中央上方に設けたガス吐出ヘッド２００からガスを吐出することによって遮断機能を実現しているため、遮断部材のように基板表面全体を機械的に覆う必要はなく、ガス吐出ヘッド２００は基板Ｗの寸法より小さく形成することができる。すなわち、ガス吐出ヘッド２００の直径を基板Ｗの直径より小さくすることができる。例えば、ガス流の流量および流速を適宜に設定すれば、ガス吐出ヘッド２００の直径を基板Ｗの直径の半分以下としても十分な遮断機能が得られる。 As described above, in this embodiment, the gas flow discharged from the periphery of the gas discharge head 200 falls toward the substrate surface Wf in the same manner as the blocking member provided to face the substrate in the above-described conventional substrate processing apparatus. It has the function of blocking incoming dust, mist, etc. and the external atmosphere from the substrate surface. However, in this embodiment, since the blocking function is realized by discharging gas from the gas discharge head 200 provided substantially above the center of the substrate W, it is necessary to mechanically cover the entire substrate surface like a blocking member. The gas discharge head 200 can be formed smaller than the dimension of the substrate W. That is, the diameter of the gas discharge head 200 can be made smaller than the diameter of the substrate W. For example, if the flow rate and flow velocity of the gas flow are appropriately set, a sufficient blocking function can be obtained even if the diameter of the gas discharge head 200 is set to half or less of the diameter of the substrate W.

このため、基板Ｗをスピンチャック１０１に対し搬入・搬出する際や、基板表面Ｗｆに処理液を供給する際にもガス吐出ヘッド２００を大きく退避させる必要がない。また、基板を回転させる際にガス吐出ヘッド２００を共に回転させる必要がない。このように、ガス吐出ヘッド２００を小型にすることができることに加えて、ガス吐出ヘッド２００を上方に退避させるためのスペースや回転させるための機構を要しないので、この実施形態では処理ユニット１００を小型に構成することができ、特にその高さを抑えることができる。また、可動部分を少なくすることができるので、処理チャンバー１００ａ内でのゴミの発生を抑えることができる。 For this reason, it is not necessary to largely retract the gas discharge head 200 when the substrate W is carried in and out of the spin chuck 101 or when the processing liquid is supplied to the substrate surface Wf. Further, it is not necessary to rotate the gas discharge head 200 together when rotating the substrate. Thus, in addition to being able to reduce the size of the gas discharge head 200, a space for retracting the gas discharge head 200 and a mechanism for rotating the gas discharge head 200 are not required. It can be made small, and its height can be particularly suppressed. In addition, since movable parts can be reduced, generation of dust in the processing chamber 100a can be suppressed.

その結果、図１（ｂ）に示すように、処理ユニットを高さ方向に多段に積み重ねて設置することが可能となり、同じ設置面積内により多くの処理ユニットを設置して並列的に処理を行うことができる。こうすることにより、この実施形態の処理ユニットを備えた基板処理システムでは、高い基板処理のスループットを得ることができる。また、処理ユニット１つ当たりの装置のフットプリントを小さくすることができる。 As a result, as shown in FIG. 1B, the processing units can be stacked and installed in the height direction, and more processing units are installed in the same installation area to perform processing in parallel. be able to. Thus, in the substrate processing system including the processing unit of this embodiment, a high substrate processing throughput can be obtained. In addition, the footprint of the apparatus per processing unit can be reduced.

図６は第１実施形態における基板処理の流れを示すフローチャートである。処理の開始前には、開閉バルブ１７１および１７３はいずれも閉じられており、スピンチャック１０１は静止している。まず、基板搬送ロボット１３により１枚の基板Ｗが処理ユニット１００内に搬入されスピンチャック１０１に載置されチャックピン１１７により保持される（ステップＳ１０１；基板保持工程）。このとき、必要に応じてヘッド昇降機構１５３を作動させてガス吐出ヘッド２００をスピンチャック１０１から離間位置に移動させれば基板の搬入をよりスムーズに行うことができるが、基板とガス吐出ヘッド２００との間に十分な距離が確保されていればガス吐出ヘッド２００の移動は不要である。後述する基板搬出時においても同様である。また、この時点で供給ノズル１２１も待機位置に移動している。 FIG. 6 is a flowchart showing the flow of substrate processing in the first embodiment. Before the start of processing, both the open / close valves 171 and 173 are closed, and the spin chuck 101 is stationary. First, a single substrate W is carried into the processing unit 100 by the substrate transfer robot 13, placed on the spin chuck 101, and held by the chuck pins 117 (step S101; substrate holding step). At this time, if the head lifting mechanism 153 is operated as necessary to move the gas discharge head 200 to the separation position from the spin chuck 101, the substrate can be carried in more smoothly. If a sufficient distance is secured between the two, the movement of the gas discharge head 200 is unnecessary. The same applies to the substrate unloading described later. At this time, the supply nozzle 121 is also moved to the standby position.

まず、スピンチャック１０１を回転させながら基板表面Ｗｆに処理液供給手段１２０を用いて所定の処理液を供給して湿式処理を実行する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。湿式処理の処理内容としては公知のものを適用することができるのでここでは説明を省略する。湿式処理としては、薬液処理の次にリンス処理が行われる。リンス処理では純水（または脱イオン水）を回転する基板表面Ｗｆに供給することで処理液である薬液を洗い流す。その後、ガス吐出ヘッド２００からアルゴンガスおよび窒素ガスを吐出させながら基板表面Ｗｆに残る純水を除去する乾燥処理を行う（気体層形成工程）。すなわち、供給ノズル１２１を待機位置に移動させ、基板Ｗを回転させたまま、開閉バルブ１７１，１７３を開き、ガス吐出ヘッド２００に設けられたガス吐出口２８３，２９３からそれぞれアルゴンガスおよび窒素ガスを吐出させる（ステップＳ１０４）。 First, wet processing is performed by supplying a predetermined processing liquid to the substrate surface Wf using the processing liquid supply means 120 while rotating the spin chuck 101 (steps S102 and S103). As the processing contents of the wet processing, known ones can be applied, and the description thereof is omitted here. As the wet process, a rinsing process is performed after the chemical process. In the rinsing process, pure water (or deionized water) is supplied to the rotating substrate surface Wf to wash away the chemical solution as the processing liquid. Thereafter, a drying process is performed to remove pure water remaining on the substrate surface Wf while discharging argon gas and nitrogen gas from the gas discharge head 200 (gas layer forming step). That is, the supply nozzle 121 is moved to the standby position, the open / close valves 171 and 173 are opened while the substrate W is rotated, and argon gas and nitrogen gas are respectively supplied from the gas discharge ports 283 and 293 provided in the gas discharge head 200. Discharge (step S104).

こうして基板Ｗの上方に２種類のガス層を形成した状態で、処理液（ここではリンス液としての純水または脱イオン水）の供給を停止し（ステップＳ１０５）、スピンチャック１０１の回転数を上げて基板Ｗを高速回転させ（ステップＳ１０６）、基板表面Ｗｆの純水を振り切ることによって基板を乾燥させる。乾燥処理の実行中においてはガス吐出ヘッド２００からアルゴンガスおよび窒素ガスを供給し続けることによって、乾燥した基板表面Ｗｆへのミスト等の付着や基板Ｗfの酸化が防止される。乾燥処理が終了するとスピンチャック１０１の回転を停止し（ステップＳ１０７）、アルゴンガスおよび窒素ガスの吐出を停止する（ステップＳ１０８）。そして、基板搬送ロボット１３が乾燥された基板Ｗをスピンチャックから取り出しユニット外へ搬出することで（ステップＳ１０９）、１枚の基板に対する処理が完了する。また上記処理を繰り返すことにより、複数の基板を順次処理することができる。 With the two gas layers thus formed above the substrate W, the supply of the processing liquid (here, pure water or deionized water as a rinsing liquid) is stopped (step S105), and the rotation speed of the spin chuck 101 is reduced. Then, the substrate W is rotated at a high speed (step S106), and the substrate is dried by shaking off pure water on the substrate surface Wf. During the drying process, by continuously supplying the argon gas and the nitrogen gas from the gas discharge head 200, adhesion of mist and the like to the dried substrate surface Wf and oxidation of the substrate Wf are prevented. When the drying process is completed, the rotation of the spin chuck 101 is stopped (step S107), and the discharge of argon gas and nitrogen gas is stopped (step S108). Then, the substrate transfer robot 13 takes out the dried substrate W from the spin chuck and carries it out of the unit (step S109), whereby the processing for one substrate is completed. Further, by repeating the above processing, a plurality of substrates can be processed sequentially.

以上のように、この実施形態では、略水平に保持した基板を回転させながら処理する処理ユニットにおいて、基板Ｗの略中央上方にガス吐出ヘッド２００を設け、その中央に基板表面Ｗfに向けて開口したガス吐出口２８３から基板の中心に向けて比重の大きなアルゴンガスを吐出することによって基板表面Ｗf近傍をアルゴンガス雰囲気に保つ。これとともに、ガス吐出口２８３を取り囲んで開口するガス吐出口２９３からより比重の小さな窒素ガスを吐出することにより、基板表面Ｗfの近傍に形成されたアルゴンガス層を窒素ガス層で覆っている。このように、比重の異なる２種類のガス層を基板上に形成した状態で処理を行うことにより、この実施形態では、基板表面Ｗfへのゴミやミスト等の付着を防止してパーティクル等の欠陥を生じることなく基板を処理することができる。また、ガス吐出ヘッド２００は基板Ｗよりも小径とすることができ、しかも大きく退避させたり回転させる必要がないので処理ユニットを小型に構成することができる。 As described above, in this embodiment, in the processing unit that performs processing while rotating the substrate held substantially horizontally, the gas discharge head 200 is provided substantially above the center of the substrate W, and the center is opened toward the substrate surface Wf. By discharging argon gas having a large specific gravity from the gas discharge port 283 toward the center of the substrate, the vicinity of the substrate surface Wf is maintained in an argon gas atmosphere. At the same time, nitrogen gas having a smaller specific gravity is discharged from a gas discharge port 293 that surrounds and opens the gas discharge port 283, thereby covering the argon gas layer formed in the vicinity of the substrate surface Wf with the nitrogen gas layer. In this embodiment, by performing processing in a state where two types of gas layers having different specific gravities are formed on the substrate in this way, in this embodiment, it is possible to prevent particles and mist from adhering to the substrate surface Wf. It is possible to process the substrate without causing any problems. Further, the gas discharge head 200 can be made smaller in diameter than the substrate W, and since it is not necessary to retract or rotate the gas discharge head 200, the processing unit can be made compact.

このように、上記実施形態では２種類の気体としてアルゴンガスおよび窒素ガスを用いた。すなわち、この実施形態では、アルゴンガスおよび窒素ガスが本発明の「第１の気体」および「第２の気体」に相当している。そして、ガス吐出ヘッド２００が本発明の「ガス吐出手段」として機能しており、ガス吐出口２８３および２９３がそれぞれ本発明の「第１の吐出口」および「第２の吐出口」に相当している。また、上記実施形態においては、スピンチャック１０１、チャック回転機構１５４が本発明の「基板保持手段」および「回転手段」として機能する一方、制御ユニット１５１が本発明の「制御手段」として機能している。さらに、この実施形態では、処理液供給ユニット１２０が本発明の「処理液供給手段」として機能している。 Thus, in the said embodiment, argon gas and nitrogen gas were used as two types of gas. That is, in this embodiment, argon gas and nitrogen gas correspond to the “first gas” and “second gas” of the present invention. The gas discharge head 200 functions as the “gas discharge means” of the present invention, and the gas discharge ports 283 and 293 correspond to the “first discharge port” and the “second discharge port” of the present invention, respectively. ing. In the above embodiment, the spin chuck 101 and the chuck rotating mechanism 154 function as “substrate holding means” and “rotating means” of the present invention, while the control unit 151 functions as “control means” of the present invention. Yes. Furthermore, in this embodiment, the processing liquid supply unit 120 functions as the “processing liquid supply means” of the present invention.

なお、「第１および第２の気体」の組み合わせは上記に限定されるものではなく、互いに比重が異なる他の気体を用いてもよい。ただし、基板表面Ｗfに近い層を形成する気体、つまり「第１の気体」は、基板表面Ｗfに化学反応を生じさせない不活性ガスであることが好ましく、本実施形態のようなアルゴンガスの他、例えば窒素ガスや他の不活性ガスで比較的分子量の大きいものを用いることができる。 The combination of “first and second gases” is not limited to the above, and other gases having different specific gravities may be used. However, the gas forming the layer close to the substrate surface Wf, that is, the “first gas” is preferably an inert gas that does not cause a chemical reaction on the substrate surface Wf. For example, nitrogen gas or other inert gas having a relatively large molecular weight can be used.

また、「第２の気体」は原理的には基板表面Ｗfに直接接しないため不活性ガスであることを必ずしも必要とせず、基板Ｗの近傍を低湿雰囲気に保つために、第１の気体より比重が小さく、かつ水蒸気および水分を含まないまたはできるだけ除去された気体であることが望ましい。このような気体としては、本実施形態のような窒素ガスの他、乾燥空気（Clean Dry Air；ＣＤＡ）など比較的分子量の小さいものを用いることができる。例えば上記実施形態における窒素ガスに代えてＣＤＡを用いることが可能である。 Further, in principle, the “second gas” does not necessarily need to be an inert gas because it does not directly contact the substrate surface Wf, and in order to keep the vicinity of the substrate W in a low-humidity atmosphere, It is desirable that the gas has a small specific gravity and does not contain water vapor and moisture or is removed as much as possible. As such a gas, in addition to the nitrogen gas as in the present embodiment, a gas having a relatively small molecular weight such as dry air (CDA) can be used. For example, CDA can be used instead of the nitrogen gas in the above embodiment.

また、第１および第２の気体としては単体のものに限らず、複数のガス種が混合されたものであってもよい。この場合において、気体に温度差がなければ、気体の平均分子量によって比重の大小を区別することが可能である。 Further, the first and second gases are not limited to a single gas, and may be a mixture of a plurality of gas species. In this case, if there is no temperature difference in the gas, it is possible to distinguish the magnitude of the specific gravity based on the average molecular weight of the gas.

また、同一組成の気体であっても、次に説明する第２実施形態のように、温度差を設けることによって比重の異なる２種類のガスを生成して用いるようにしてもよい。 Moreover, even if it is the gas of the same composition, you may make it produce | generate and use two types of gas from which specific gravity differs by providing a temperature difference like 2nd Embodiment demonstrated below.

＜第２実施形態＞
次に、本発明にかかる基板処理装置としての処理ユニットの第２実施形態について説明する。この実施形態は、本発明の「第１および第２の気体」としていずれも窒素ガスを使用し、温度差に起因する比重差によって２つのガス層を形成するようにしている点において第１実施形態と相違しており、この点を除けば基本的な装置構成は上記した第１実施形態と同じである。そこで、以下の説明においては、第１実施形態における構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴部分を重点的に説明する。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the processing unit as the substrate processing apparatus according to the present invention will be described. This embodiment is the first implementation in that nitrogen gas is used as both the “first and second gases” of the present invention, and two gas layers are formed by a specific gravity difference caused by a temperature difference. Except for this point, the basic apparatus configuration is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the following description, the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and the characteristic parts of the present embodiment will be described mainly.

図７は本発明にかかる処理ユニットの第２実施形態を示す図である。この実施形態では、装置外部に設けられて窒素ガスを供給する窒素ガス供給源ＧＳ３からの窒素ガスを常温のまま配管１７４に導入する一方、同じ窒素ガス供給源ＧＳ３から供給される窒素ガスを冷却器５００により−５０℃程度まで冷却してから配管１７２に導入している。このため、ガス吐出口２８３からは低温で比重の大きい窒素ガスが吐出される一方、ガス吐出口２９３からはより温度が高く比重の小さい窒素ガスが吐出される。これにより、第１実施形態と同様に、比重の異なるガスによる２層のガス流が基板表面Ｗf上に形成される。 FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the processing unit according to the present invention. In this embodiment, the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply source GS3 provided outside the apparatus and supplying nitrogen gas is introduced into the pipe 174 at room temperature, while the nitrogen gas supplied from the same nitrogen gas supply source GS3 is cooled. After being cooled to about −50 ° C. by the vessel 500, it is introduced into the pipe 172. Therefore, nitrogen gas having a high specific gravity is discharged from the gas discharge port 283 at a low temperature, while nitrogen gas having a higher temperature and a low specific gravity is discharged from the gas discharge port 293. As a result, as in the first embodiment, a two-layer gas flow is formed on the substrate surface Wf by gases having different specific gravities.

この第２実施形態では、上記した第１実施形態と同様に、基板表面Ｗfに沿って流れるガス層によって基板表面Ｗfの雰囲気を制御するとともに、その上部を比重の小さいガス層で覆うことにより、基板表面Ｗfの雰囲気へのゴミやミスト等の混入を抑制しこれらの基板表面への付着を防止することができる。また、ガス種として窒素のみを使用するので、高価なアルゴンガスを使用する場合よりも処理コストを低減させることが可能である。特に、同一のガス供給源からのガスに温度差を設けて使用することにより、よりコスト低減効果が大きくなる。 In the second embodiment, similarly to the first embodiment described above, the atmosphere of the substrate surface Wf is controlled by the gas layer flowing along the substrate surface Wf, and the upper portion thereof is covered with a gas layer having a low specific gravity, Mixing of dust, mist, and the like into the atmosphere of the substrate surface Wf can be suppressed, and adhesion to these substrate surfaces can be prevented. Moreover, since only nitrogen is used as the gas species, the processing cost can be reduced as compared with the case where expensive argon gas is used. In particular, by using a gas from the same gas supply source with a temperature difference, the cost reduction effect is further increased.

なお、この実施形態ではガス種として窒素を用いたが、第１実施形態と同様に、これに代えてアルゴンやＣＤＡを用いてもよい。 In this embodiment, nitrogen is used as the gas species. However, as in the first embodiment, argon or CDA may be used instead.

＜第３実施形態＞
次に、この本発明にかかる処理ユニットの第３実施形態について説明する。この第３実施形態ではガス吐出ユニットの形状が第１実施形態のものと相違しているが、この点を除けば第３実施形態の基本的な装置構成および動作は上記した第１実施形態と同じである。そこで、以下の説明においては、第１実施形態における構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴部分であるガス吐出ユニットの構造について説明する。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the processing unit according to the present invention will be described. In this third embodiment, the shape of the gas discharge unit is different from that of the first embodiment. Except for this point, the basic apparatus configuration and operation of the third embodiment are the same as those of the first embodiment. The same. Therefore, in the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and the structure of the gas discharge unit, which is a characteristic part of the present embodiment, will be described.

図８は本発明にかかる処理ユニットの第３実施形態を示す図である。より具体的には、図８（ａ）はこの実施形態におけるガス吐出ユニット３００を斜め下方から見た図であり、図８（ｂ）はガス吐出ユニット３００の側面図である。この実施形態のガス吐出ユニット３００では、ガス導入口３８１，３９１がそれぞれ図示を省略するアルゴンガス供給源および窒素ガス供給源に接続されている。そして、アルゴンガスを吐出するガス吐出口３８３の周縁が外方向に曲げられて鍔部３８４を形成している。また、ガス吐出ユニット３００の筐体外壁にも同様に鍔部３９４が設けられており、両鍔部３８４，３９４の間に水平方向外向きに開口するガス吐出口３９３が形成されている。 FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the processing unit according to the present invention. More specifically, FIG. 8A is a view of the gas discharge unit 300 in this embodiment as viewed obliquely from below, and FIG. 8B is a side view of the gas discharge unit 300. In the gas discharge unit 300 of this embodiment, the gas inlets 381 and 391 are connected to an argon gas supply source and a nitrogen gas supply source (not shown), respectively. And the periphery of the gas discharge port 383 which discharges argon gas is bent outward, and the collar part 384 is formed. Similarly, a flange portion 394 is provided on the outer wall of the casing of the gas discharge unit 300, and a gas discharge port 393 that opens outward in the horizontal direction is formed between the flange portions 384 and 394.

このため、アルゴンガスは第１実施形態と同様にガス吐出口３８３から基板表面Ｗfに向けて吐出されるが、ガス吐出口３９３からの窒素ガスは基板表面Ｗfと略平行に基板の周縁方向に向けて吐出されることとなる。このような構成によれば、ガス吐出口３８３から下向きに吐出されるアルゴンガスが基板中心に当たって周縁に向けて広がるのに対し、ガス吐出口３９３からの窒素ガスは初めから基板周縁に向けて吐出される。このため、基板中心から周縁に向けて流れるアルゴンガスの層を窒素ガス流が乱すことが抑制されており、基板Ｗ上に乱れの少ない２つのガス層を形成することができる。 Therefore, the argon gas is discharged from the gas discharge port 383 toward the substrate surface Wf as in the first embodiment, but the nitrogen gas from the gas discharge port 393 is substantially parallel to the substrate surface Wf in the peripheral direction of the substrate. It will be discharged toward. According to such a configuration, the argon gas discharged downward from the gas discharge port 383 hits the center of the substrate and spreads toward the periphery, whereas the nitrogen gas from the gas discharge port 393 is discharged from the beginning toward the substrate periphery. Is done. For this reason, it is suppressed that the nitrogen gas flow disturbs the layer of argon gas flowing from the center of the substrate toward the periphery, and two gas layers with less disturbance can be formed on the substrate W.

このような構成によっても、上記した第１実施形態と同様に、基板表面Ｗfの雰囲気へのゴミやミスト等の混入を抑制しこれらの基板表面への付着を防止することができる。また、下向きから外向きに変化する窒素ガス流の流路を確保する必要がないので、第１実施形態よりもガス吐出ヘッド３００を基板表面Ｗfに近接して配置することが可能となる。このため、基板表面Ｗf近傍の雰囲気制御をより効果的に行うことができる。 Even with such a configuration, similarly to the first embodiment described above, it is possible to suppress the entry of dust, mist, and the like into the atmosphere of the substrate surface Wf and to prevent the adhesion to the substrate surface. Further, since it is not necessary to secure a flow path for the nitrogen gas flow that changes from downward to outward, the gas discharge head 300 can be disposed closer to the substrate surface Wf than in the first embodiment. For this reason, the atmosphere control in the vicinity of the substrate surface Wf can be performed more effectively.

＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、本発明の「第１および第２の気体」として使用し得るガスの種類が上記実施形態のものに限定されないことは前記した通りである。 <Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, as described above, the types of gas that can be used as the “first and second gases” of the present invention are not limited to those of the above embodiment.

また、上記各実施形態の基板処理ユニットは、薬液処理後の基板をリンス液としての純水または脱イオン水によりリンスし乾燥させる処理を実行するものであるが、リンス後の基板表面に付着したリンス液（純水または脱イオン水）をイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol；ＩＰＡ）など水よりも表面張力の低い溶剤に置換してから乾燥させる処理ユニットに対しても本発明を適用することが可能である。この場合において、薬液、リンス液および溶剤を単一の供給ノズルから供給するようにしてもよく、それぞれ異なる処理液を吐出する複数の供給ノズルを基板周辺に配してもよい。また、これらの処理液を供給するノズルをガス吐出ヘッドと一体的に構成してもよい。 Further, the substrate processing unit of each of the above embodiments executes a process of rinsing and drying the chemical-treated substrate with pure water or deionized water as a rinsing liquid, but it adheres to the substrate surface after rinsing. The present invention can also be applied to a treatment unit in which a rinsing liquid (pure water or deionized water) is replaced with a solvent having a lower surface tension than water such as isopropyl alcohol (IPA) and then dried. is there. In this case, the chemical solution, the rinsing solution, and the solvent may be supplied from a single supply nozzle, or a plurality of supply nozzles that discharge different processing solutions may be provided around the substrate. Further, the nozzle for supplying these processing liquids may be configured integrally with the gas discharge head.

また、上記各実施形態のガス吐出ヘッド２００、３００はステンレスやアルミニウム等の金属により形成することが可能であるが、樹脂によって形成してもよい。こうすることによって、ガス吐出ヘッドの軽量化や、耐薬品性の向上を図ることができる。このような用途に適合する樹脂材料としては、ポリエーテルエーテルケトン（polyether ether ketone；ＰＥＥＫ）、塩化ビニル（polyvinyl chloride；ＰＶＣ）およびポリクロロトリフルオロエチレン（polychlorotrifluoroethylene；ＰＣＴＦＥ）などがある。 Moreover, although the gas discharge heads 200 and 300 of the above embodiments can be formed of a metal such as stainless steel or aluminum, they may be formed of a resin. By doing so, it is possible to reduce the weight of the gas discharge head and improve the chemical resistance. Examples of resin materials suitable for such applications include polyether ether ketone (PEEK), polyvinyl chloride (PVC), and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE).

また、上記各実施形態ではヘッド昇降機構１５３を設け、ガス吐出ヘッド２００または３００を上下動させることにより基板の搬入・搬出の利便性を高めるようにしているが、本発明の思想においてこのような機構は必須の構成ではない。例えば基板の搬入・搬出の際に搬基板送ロボット１３とガス吐出ヘッドとの干渉がなければ、ヘッド昇降機構を省いてガス吐出ヘッドを固定してもよい。このようにすることができれば、処理ユニットのさらなる小型化が可能となる。 In each of the above embodiments, the head elevating mechanism 153 is provided, and the gas discharge head 200 or 300 is moved up and down to enhance the convenience of loading and unloading of the substrate. The mechanism is not an essential component. For example, if there is no interference between the substrate transfer robot 13 and the gas discharge head when the substrate is carried in and out, the head discharge mechanism may be omitted and the gas discharge head may be fixed. If this can be done, the processing unit can be further reduced in size.

この発明は、上記実施形態に限定されず、基板を略水平に保持した状態で所定の処理を行う基板処理装置および基板処理方法全般に適用することが可能である。ここで、処理対象となる基板には、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、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板および光磁気ディスク用基板等が含まれる。また、基板に施す処理には、現像処理、エッチング処理、洗浄処理、リンス処理および乾燥処理等が含まれる。また、上記実施形態のように複数の処理ユニットを有する基板処理システムに限らず、１組の基板保持手段およびガス吐出手段のみを備える基板処理装置に対しても、本発明を好適に適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to a substrate processing apparatus and a substrate processing method in general that perform a predetermined process while the substrate is held substantially horizontally. Here, the substrate to be processed includes a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, and a magnetic substrate. A disk substrate and a magneto-optical disk substrate are included. The processing applied to the substrate includes development processing, etching processing, cleaning processing, rinsing processing, and drying processing. In addition, the present invention is preferably applied not only to a substrate processing system having a plurality of processing units as in the above embodiment, but also to a substrate processing apparatus having only one set of substrate holding means and gas discharge means. Can do.

この発明を好適に適用することのできる基板処理システムを示す図である。It is a figure which shows the substrate processing system which can apply this invention suitably. 本発明にかかる処理ユニットの第１実施形態を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the processing unit concerning this invention. ガス吐出ヘッドのより詳細な構造を示す図である。It is a figure which shows the more detailed structure of a gas discharge head. ガス吐出ヘッドの動作原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of operation of a gas discharge head. ガスの流速を示す図である。It is a figure which shows the flow rate of gas. 第１実施形態における基板処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the board | substrate process in 1st Embodiment. 本発明にかかる処理ユニットの第２実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the processing unit concerning this invention. 本発明にかかる処理ユニットの第３実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the processing unit concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，２，３，４，１Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，１００…処理ユニット
１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，１００ａ…処理チャンバー
１０１…スピンチャック（基板保持手段）
１２０…処理液供給ユニット（処理液供給手段）
１５１…制御ユニット（制御手段）
１５４…チャック回転機構（回転手段）
２００，３００…ガス吐出ヘッド（気体吐出手段）
２８３，３８３…ガス吐出口（第１の吐出口）
２９３…ガス吐出口（第２の吐出口） 1, 2, 3, 4, 1B, 2B, 3B, 4B, 100 ... processing unit 1a, 2a, 3a, 4a, 100a ... processing chamber 101 ... spin chuck (substrate holding means)
120 ... Processing liquid supply unit (processing liquid supply means)
151... Control unit (control means)
154 ... Chuck rotating mechanism (rotating means)
200, 300 ... Gas discharge head (gas discharge means)
283, 383 ... Gas outlet (first outlet)
293 ... Gas outlet (second outlet)

Claims

基板を略水平に保持する基板保持手段と、
前記基板に処理液を供給して湿式処理を行う処理液供給手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の中央部の上方に配置され気体を吐出する気体吐出手段と
を備え、
前記気体吐出手段は、前記基板の中央部に向けて開口する第１の吐出口と、前記第１の吐出口を取り囲むように開口する第２の吐出口とを設けられており、前記第１の吐出口から第１の気体を吐出して前記湿式処理後の前記基板表面に沿って前記第１の気体による第１の気体層を形成する一方、前記第２の吐出口から前記第１の気体より比重の小さい第２の気体を吐出して前記第１の気体の層の上層に前記第２の気体による第２の気体層を形成する
ことを特徴とする基板処理装置。 A substrate holding means for substantially horizontally holding the board,
A processing liquid supply means for supplying a processing liquid to the substrate and performing wet processing;
A gas discharge means for discharging gas disposed above a central portion of the substrate held by the substrate holding means;
The gas discharge means is provided with a first discharge port that opens toward the center of the substrate, and a second discharge port that opens so as to surround the first discharge port. the one that forms the first gas layer according to the first gas along the substrate surface, from the second outlet port of the first from the discharge port to discharge the first gas after said wet processing the substrate processing apparatus characterized by a small second gas specific gravity than gas is discharged to form a second gas layer according to the second gas in the upper layer of the first gas.

前記基板保持手段を回転駆動して前記基板を略鉛直の回転軸中心に回転させる回転手段と、
前記湿式処理後の前記基板に対し、前記気体吐出手段により前記第１および第２の気体を吐出させて前記第１の気体層および前記第２の気体層を形成した状態で、前記回転手段により前記基板を回転させて前記基板表面から前記処理液を除去し前記基板を乾燥させる乾燥処理を実行する制御手段と
を備える請求項１に記載の基板処理装置。 Rotating means for rotating the substrate holding means to rotate the substrate about a substantially vertical rotation axis;
In the state where the first gas layer and the second gas layer are formed by discharging the first gas and the second gas to the substrate after the wet processing by the gas discharging unit. Control means for performing a drying process of rotating the substrate to remove the processing liquid from the substrate surface and drying the substrate;
The substrate processing apparatus according to claim 1 comprising a.

前記気体吐出手段は、前記第２の気体として前記第１の気体より平均分子量の小さい気体を吐出する請求項１または２に記載の基板処理装置。 It said gas outlet means, a substrate processing apparatus according to claim 1 or 2 for discharging a small gas average molecular weight than the first gas as said second gas.

前記気体吐出手段は、前記第２の気体として前記第１の気体と同一組成で前記第１の気体よりも高温の気体を吐出する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。 It said gas outlet means, a substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 for discharging the hot gas than said first gas having the same composition as the first gas as said second gas.

前記気体吐出手段は、前記第１の気体として不活性ガスを吐出する請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。 It said gas outlet means, a substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 for discharging the inert gas as the first gas.

前記気体吐出手段は、前記第２の気体として水分を除去された気体を吐出する請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。 It said gas outlet means, a substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 5 for discharging the water gas which is removed as the second gas.

前記気体吐出手段は、前記第２の吐出口から吐出する前記第２の気体の流速よりも高い流速で、前記第１の吐出口から前記第１の気体を吐出する請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。 It said gas outlet means, at a higher flow rate than the flow rate of said second gas to be discharged from the second outlet port, either from the first outlet of the claims 1 to 6 for discharging said first gas A substrate processing apparatus according to claim 1.

前記第２の吐出口が、前記基板の周縁に向かって開口している請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。 Said second discharge opening, a substrate processing apparatus according to any one of claims 1 and opens towards the periphery of the substrate 7.

基板を略水平に保持する基板保持工程と、
前記基板に処理液を供給して湿式処理を行う湿式処理工程と、
前記基板の中央部上方に気体を吐出する気体吐出手段を配置し、該気体吐出手段から前記基板の中央部に向けて第１の気体を吐出して該第１の気体により前記基板表面を覆う第１の気体層を形成するとともに、前記気体吐出手段から前記第１の気体よりも比重の小さい第２の気体を吐出して前記第２の気体により前記第１の気体層を覆う第２の気体層を形成する気体層形成工程と
を備え、
前記第１および第２の気体層が形成された状態で、前記湿式処理後の前記基板に対し所定の処理を行う
ことを特徴とする基板処理方法。 A substrate holding step for holding the substrate substantially horizontally;
A wet processing step of supplying a processing liquid to the substrate and performing wet processing;
A gas discharge means for discharging gas is disposed above the center of the substrate, a first gas is discharged from the gas discharge means toward the center of the substrate, and the substrate surface is covered with the first gas. A second gas layer forming a first gas layer and discharging a second gas having a specific gravity lower than that of the first gas from the gas discharge means to cover the first gas layer with the second gas; A gas layer forming step of forming a gas layer,
A substrate processing method , comprising: performing a predetermined process on the substrate after the wet process in a state where the first and second gas layers are formed.

前記所定の処理として、処理液による湿式処理後の基板を回転させて該基板表面から前記処理液を除去し前記基板を乾燥させる乾燥処理を実行する請求項９に記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 9, wherein as the predetermined processing, a drying process is performed in which a substrate after wet processing with a processing liquid is rotated to remove the processing liquid from the substrate surface and dry the substrate.