JP5426141B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、基板の汚染を抑制または防止することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
この発明によれば、気体吐出ノズルの気体吐出口から気体を放射状に吐出させることにより、気体吐出ノズルを中心として放射状に広がる気体の流れを形成することができる。また、気体吐出ノズルが基板の中央部近傍に位置するように配置されているので、基板に沿って広がる気体の流れを形成して、この気体の流れによって基板を覆うことができる。これにより、基板に向かって飛散してくるパーティクルなどの異物や処理液のミストから基板を保護して、当該異物や処理液のミストが基板に付着することを抑制または防止することができる。したがって、パーティクルなどの異物や処理液のミストにより基板が汚染されることを抑制または防止することができる。しかも、気体吐出ノズルは、基板よりも小さい柱状であるので、基板処理装置の大型化を抑制しつつ、基板の汚染を抑制または防止することができる。
さらに、気体吐出口がスリット状に形成されているので、気体吐出口から気体を勢いよく吐出(噴射)させることができる。これにより、気体吐出ノズルから離れた位置でも気体の流れを維持することができ、気体吐出ノズルから離れた位置でも基板を確実に保護することができる。また、気体吐出口が環状に形成されているので、気体吐出口から気体を吐出させることにより、気体吐出ノズルを中心として放射状に広がる気体の流れを容易に形成することができる。たとえば、前記気体吐出ノズルが柱状に形成されている場合には、前記スリット状の気体吐出口は、気体吐出ノズルの側面に開口していてもよい。
また、請求項3に記載の発明のように、前記基板処理装置は、前記第1の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上面を前記第1の気体吐出口から吐出された気体によって覆う被覆工程を実施すると共に、前記第2の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上方の雰囲気を前記第2の気体吐出口から吐出された気体に置換する雰囲気置換工程を前記被覆工程と並行して実施してもよい。
また、請求項4に記載の発明のように、前記基板処理装置は、前記第1の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上面を前記第1の気体吐出口から吐出された気体によって覆う被覆工程を開始し、その後、前記第2の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上方の雰囲気を前記第2の気体吐出口から吐出された気体の雰囲気に置換する雰囲気置換工程を開始してもよい。
また、請求項5に記載の発明のように、前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給される気体は、不活性ガス、乾燥空気およびクリーンエアのいずれかであってもよい。
また、請求項6に記載の発明のように、前記基板処理装置は、前記基板の上面に処理液の液膜を形成する液膜形成手段(4、5、21、121)をさらに含んでいてもよい。
また、請求項7に記載の発明のように、前前記第2の気体吐出口から吐出される気体を前記第2の気体吐出口に導く気体供給流路であって、上流端の開口面積が下流端の開口面積よりも狭い気体供給流路が、前記気体吐出ノズルに形成されていてもよい。
請求項8に記載の発明は、基板保持手段によって基板を保持する基板保持工程と、前記基板の上面にリンス液の液膜を形成する液膜形成工程と、前記液膜形成工程で形成された前記リンス液の液膜をIPA液の液膜に置換するIPA置換工程と、前記基板の中央部近傍に位置するように配置され、前記基板上面の中央部に対向した、前記基板よりも小さい柱状の気体吐出ノズルの外表面の一部である外周面で環状に開口するスリット状の第1の気体吐出口から前記基板の周縁部に向けて前記基板に沿って気体を放射状に吐出することにより、前記基板の周縁部に向かって放射状に広がる基板を覆うための気体の流れを形成し、前記基板上面および当該基板上面に形成された前記液膜を、気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給され前記第1の気体吐出口から吐出された気体で被覆する被覆工程と、前記被覆工程と並行して、前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給された気体を、前記基板に対向する前記気体吐出ノズルの下面で開口する第2の気体吐出口から前記基板の中心部に向けて吐出することにより、前記基板および液膜の上方の雰囲気を前記第2の気体吐出口から吐出された気体により置換するパージ工程と、を含む、基板処理方法である。
請求項9に記載の発明のように、前記第1の気体吐出口からは斜め下方向または水平方向に気体が吐出されてもよい。
また、請求項10に記載の発明のように、前記パージ工程において、気体は、前記基板上の前記IPAの液膜が部分的に排除されて前記基板の上面が部分的に露出しない圧力で、前記第2の気体吐出口から前記基板の中心部に向けて吐出されてもよい。
また、請求項11に記載の発明のように、前記基板処理方法は、前記基板を回転させて前記基板上の液体を排除することにより、前記被覆工程およびパージ工程と並行して前記基板を乾燥させる乾燥工程をさらに含んでいてもよい。
また、請求項12に記載の発明のように、前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給される気体は、不活性ガス、乾燥空気およびクリーンエアのいずれかであってもよい。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。
この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Wを1枚ずつ処理する枚葉型の装置であり、各種の処理を基板Wに対して施すことができる。基板処理装置は、インデクサブロックB1と、インデクサブロックB1に結合された処理ブロックB2とを備えている。
キャリアCに収容された未処理の基板Wは、インデクサロボットIRによって保持され、搬出される。そして、インデクサロボットIRからセンターロボットCRに未処理の基板Wが受け渡され、センターロボットCRによって、何れかの処理ユニット1に未処理の基板Wが搬入される。センターロボットCRは、インデクサロボットIRから受け渡される基板Wを複数の処理ユニット1に順次搬入していく。
各処理ユニット1は、図示しない隔壁で区画された処理室2内に、1枚の基板Wを水平に保持して回転させるスピンチャック3(基板保持手段)と、スピンチャック3に保持された基板Wの上面に処理液としての薬液を供給するための薬液ノズル4と、スピンチャック3に保持された基板Wの上面に処理液としてのリンス液を供給するためのリンス液ノズル5と、基板W上で気体を吐出する気体吐出ノズル6とを備えている。
薬液ノズル4は、吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック3よりも上方に配置されている。薬液ノズル4には、薬液バルブ12が介装された薬液供給管13を介して図示しない薬液供給源からの薬液が供給される。薬液ノズル4は、薬液供給源から供給される薬液をスピンチャック3に保持された基板Wの上面に向けて吐出することができる。これにより、基板Wの上面に薬液を供給することができる。
図3は、気体吐出ノズル6の図解的な縦断面図であり、図4は、気体吐出ノズル6の図解的な底面図である。以下では、図3および図4を参照して、気体吐出ノズル6の構成について具体的に説明する。
下方部材29は、平面視円環状をなす板状の部材であり、上方部材28と同軸になるように、上方部材28の下端部に連結されている。下方部材29の内径は、周壁部30の下端部の内径とほぼ同じ大きさにされており、下方部材29の内周面は、その全周にわたって周壁部30の下端部の内周面に段差なく連なっている。また、下方部材29の下面は、外方に向かって(下方部材29の中心軸線から離れるに従って)一定の傾斜角度で緩やかに下方に傾斜する傾斜面にされている。
また、張り出し部40は、上方部材28の上端部の内方に位置しており、その外径は、上方部材28の上端部の内径(周壁部30の上端部の内径)よりもやや小さくされている。張り出し部40の外周面には、その周方向に延びる環状溝が形成されており、この環状溝に封止部材としてのOリング43が収容されている。上方部材28と張り出し部40との間は、Oリング43によって封止されている。
中心貫通孔44の上端部には、雌ねじが形成されており、この雌ねじにねじ込まれた第2継ぎ手46を介して第2気体供給管20が円柱状部材36に接続されている。また、中心貫通孔44の下端は、円柱状部材36の下面中央部に位置する開口となっている。第2気体供給管20から中心貫通孔44に供給された窒素ガスは、中心貫通孔44の下端から下方に向けて吐出される。
気体吐出口55から窒素ガスを吐出させることにより、気体吐出ノズル6を中心としてほぼ水平な方向に放射状に広がる窒素ガスの流れ(気流)を形成することができる。また、気体吐出口55から吐出された窒素ガスは、層状となって広がっていくので、気体吐出口55の幅に対応するほぼ一定の厚みを持った窒素ガスの流れ(気体の幕)が気体吐出ノズル6の周囲に形成される。したがって、気体吐出ノズル6を基板Wの上面中央部に近接させた状態で、気体吐出口55から窒素ガスを吐出させることにより、基板Wの上面に沿う窒素ガスの流れを形成して、基板Wの上面を窒素ガスの流れ(気体の幕)によって覆うことができる。
未処理の基板Wは、図示しない搬送ロボットによって処理室2に搬入され、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック3に渡される。基板Wが処理室2に搬入されるとき、気体吐出ノズル6などの処理室2内の構成は、スピンチャック3の上方から退避されており、搬送ロボットや基板Wに衝突しないようにされている。
次に、基板W上の純水の液膜をIPAに置換させるIPA置換処理が行われる(ステップS4)。具体的には、制御部11によりリンス液バルブ14が閉じられた後、ノズル揺動機構24が制御されて、気体吐出ノズル6がスピンチャック3に保持された基板Wの上方に配置される。このとき気体吐出ノズル6は、上方位置(図2に示す位置)に配置されている。
処理液ノズル21から吐出されたIPAは、基板Wの上面中央部に着液した後、基板Wの回転による遠心力を受けて加速しながら基板W上を外方に向かって移動していく。そのため、基板W上に保持された純水の液膜は、次々と供給されるIPAによって外方に押し流されていき、基板W上の純水の液膜は基板Wの上面中央部から外方に向けて徐々にIPAに置換されていく。そして、基板W上から純水が排出され、基板W上の液体が純水からIPAに置換される。これにより、基板W上にIPAの液膜が形成される。
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、スピンチャック3に保持された基板Wの上面周縁部に向かう斜め下方の方向に気体吐出口55から窒素ガスが放射状に吐出されるようになっている場合について説明したが、これに限らない。具体的には、たとえば、図9に示すように、複数の挟持部材9の周囲に向かう斜め下方の方向に気体吐出口55から窒素ガスが放射状に吐出されるようになっていてもよいし、図10に示すように、水平方向に気体吐出口55から窒素ガスが放射状に吐出されるようになっていてもよい。
6 気体吐出ノズル
9 挟持部材
10 モータ
18 第1気体供給管
55 気体吐出口
W 基板
Claims (12)
- 基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の中央部近傍に位置するように配置された、基板よりも小さい柱状の気体吐出ノズルと、
前記気体吐出ノズルに気体を供給する気体供給手段とを含み、
前記気体吐出ノズルの外表面の一部である外周面で環状に開口するスリット状の第1の気体吐出口が前記気体吐出ノズルに形成されており、前記気体供給手段から供給された気体を吐出する第2の気体吐出口が前記基板保持手段に保持された基板に対向する前記気体吐出ノズルの下面に形成されており、前記気体吐出ノズルは、前記第1の気体吐出口から前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に向けて基板に沿って気体を放射状に吐出することにより、基板を覆うための気体の流れを形成する、基板処理装置。 - 前記第1の気体吐出口からは斜め下方向または水平方向に気体が吐出される、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記第1の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上面を前記第1の気体吐出口から吐出された気体によって覆う被覆工程を実施すると共に、前記第2の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上方の雰囲気を前記第2の気体吐出口から吐出された気体に置換する雰囲気置換工程を前記被覆工程と並行して実施する、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記第1の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上面を前記第1の気体吐出口から吐出された気体によって覆う被覆工程を開始し、その後、前記第2の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上方の雰囲気を前記第2の気体吐出口から吐出された気体の雰囲気に置換する雰囲気置換工程を開始する、請求項3に記載の基板処理装置。
- 前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給される気体は、不活性ガス、乾燥空気およびクリーンエアのいずれかである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板の上面に処理液の液膜を形成する液膜形成手段をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記第2の気体吐出口から吐出される気体を前記第2の気体吐出口に導く気体供給流路であって、上流端の開口面積が下流端の開口面積よりも狭い気体供給流路が、前記気体吐出ノズルに形成されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 基板保持手段によって基板を保持する基板保持工程と、
前記基板の上面にリンス液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜形成工程で形成された前記リンス液の液膜をIPA液の液膜に置換するIPA置換工程と、
前記基板の中央部近傍に位置するように配置され、前記基板上面の中央部に対向した、前記基板よりも小さい柱状の気体吐出ノズルの外表面の一部である外周面で環状に開口するスリット状の第1の気体吐出口から前記基板の周縁部に向けて前記基板に沿って気体を放射状に吐出することにより、前記基板の周縁部に向かって放射状に広がる基板を覆うための気体の流れを形成し、前記基板上面および当該基板上面に形成された前記液膜を、気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給され前記第1の気体吐出口から吐出された気体で被覆する被覆工程と、
前記被覆工程と並行して、前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給された気体を、前記基板に対向する前記気体吐出ノズルの下面で開口する第2の気体吐出口から前記基板の中心部に向けて吐出することにより、前記基板および液膜の上方の雰囲気を前記第2の気体吐出口から吐出された気体により置換するパージ工程と、を含む、基板処理方法。 - 前記第1の気体吐出口からは斜め下方向または水平方向に気体が吐出される、請求項8に記載の基板処理方法。
- 前記パージ工程において、気体は、前記基板上の前記IPAの液膜が部分的に排除されて前記基板の上面が部分的に露出しない圧力で、前記第2の気体吐出口から前記基板の中心部に向けて吐出される、請求項9に記載の基板処理方法。
- 前記基板を回転させて前記基板上の液体を排除することにより、前記被覆工程およびパージ工程と並行して前記基板を乾燥させる乾燥工程をさらに含む、請求項8〜10のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給される気体は、不活性ガス、乾燥空気およびクリーンエアのいずれかである、請求項8〜11のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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