JP6429314B2 - 基板処理システム - Google Patents
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Description
枚葉式の基板処理装置は、隔壁により区画された処理室内に、基板を保持して回転させる基板保持ユニットと、基板保持ユニットに保持されている基板の表面に処理流体を供給するためのノズルとを備えている。ノズルからの処理流体が基板の表面に供給されることにより、処理室内の雰囲気が処理流体を含む。処理流体を含む雰囲気を排気するために、処理室の下部領域には排気口が形成されている。
また、特許文献1では、基板処理装置と複数の排気処理設備との間に排気切換器が配置されている。排気切換器は、集合排気管を通る排気が導入される排気導入室を有している。排気導入室には、3つの個別排気管が接続されている。排気導入室の内部の排気の導出先を、基板処理装置で使用している薬液の種類に応じて、3つの個別排気管の間で切り換える。
しかしながら、排液配管に逆止弁を設けるのは適当ではない。すなわち、逆止弁を用いる場合、逆止弁のクラッキング圧を超える大きな力で液体を送液する必要があるが、負圧の排気導入室の内部から洗浄液を排液する排液配管では、そのような大きな力を洗浄液に与えることはできないから、洗浄液が逆止弁を通過できず、その結果、排液配管からの洗浄液の排液を妨げるおそれがある。そのため、排液配管に逆止弁を設ける方策は採用し難い。
この構成によれば、封液の液量が所定量未満であることが検出された場合に排液バルブを閉じる。排液バルブの閉成により、それ以降の、排液配管の内部における外気の逆流を阻止できる。これにより、排気導入室の内部に外気が進入することを、より効果的に抑制できる。
この構成によれば、液封トラップに封入されている液体は、排液配管の底部から、計測用配管に流入する。計測用配管における液体の液位は、排液配管における液体の液位と等しいので、計測用液位センサを用いて計測用配管における液体の液位を検出することにより、液封トラップに封入されている液体の液量を正確に検出できる。
この構成によれば、光学センサにより、計測用配管の透明の管壁を透過して、液体の液位が光学的に検出される。これにより、液封トラップに封入されている液体の液量を、光学センサという簡便なセンサを用いて良好に検出できる。
請求項5に記載の発明は、前記複数の前記排気処理装置に対応して設けられ、排気導入室の内部の排気を、対応する排気処理装置に導出するための排気導出配管をさらに含み、各排気導出配管には、当該排気導出配管を開閉するための排気バルブが設けられており、前記排気バルブは弁体を有しており、前記液体供給部は、前記排気バルブの弁体を洗浄するために前記弁体に液体を供給するバルブ洗浄ユニットを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理システムである。
請求項6に記載の発明は、前記液体供給部は、前記排気導入室の隔壁を洗浄するために、当該隔壁に液体を供給する隔壁洗浄ユニットを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理システム。
請求項7に記載の発明は、前記封液量センサは、前記液封トラップの前記封液の液位を検出する封液位センサを含み、前記封液位センサは、前記封液体の液位が、前記所定量の前記液量に対応する下限液位に到達しているか否かを検出する第1の封液位センサと、前記液体の液位が、前記下限液位よりも高い所定の基準液位に到達しているか否かを検出する第2の封液位センサとを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理システムである。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理システムに含まれる基板処理装置1を水平方向に見た図である。
基板処理システムは、複数種類の処理流体を用いて基板Wを処理する基板処理装置1と、3つの排気処理装置45〜47と、基板処理装置1から排出される排気の導出先を、基板処理装置1で使用している処理流体の種類に応じて、3つの排気処理装置(酸排気処理装置45、アルカリ排気処理装置46および溶剤排気処理装置47)の間で切り替える排気切替装置2とを含む。基板処理装置1はクリーンルームに設置されており、一方、排気切替装置2は、サブファブ(sub-fab)と呼ばれる、クリーンルームの階下スペース(たとえば地下階)に設置されている。
基板処理装置1は、チャンバ3内に、基板Wを保持して回転させるスピンチャック4と、スピンチャック4に保持されている基板Wに酸性薬液の一例のフッ酸(希フッ酸:DHF)を供給するための酸性薬液供給ユニット5と、スピンチャック4に保持されている基板Wの表面に、アルカリ性薬液としてのSC1(ammonia-hydrogen peroxide mixture:アンモニア過酸化水素水)を供給するためのアルカリ性薬液供給ユニット6と、スピンチャック4に保持されている基板Wの表面に、低表面張力を有する有機溶剤の一例としてのイソプロピルアルコール(isopropyl alcohol:IPA)液を供給するための有機溶剤供給ユニット7と、スピンチャック4に保持されている基板Wの表面に、リンス液を供給するためのリンス液供給ユニット8と、スピンチャック4の周囲を取り囲む筒状の処理カップ9と、基板処理装置1および排気切替装置2に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置10とを含む。
スピンベース15の上面には、その周縁部に複数個(3個以上。たとえば6個)の挟持部材16が配置されている。複数個の挟持部材16は、スピンベース15の上面周縁部において、基板Wの外周形状に対応する円周上で適当な間隔を空けて配置されている。
酸性薬液供給ユニット5は、フッ酸(酸性薬液)を基板Wの表面に向けて吐出する酸性薬液ノズル17と、酸性薬液ノズル17にフッ酸を供給する酸性薬液配管18と、酸性薬液配管18から酸性薬液ノズル17へのフッ酸の供給および供給停止を切り替える酸性薬液バルブ19とを含む。酸性薬液ノズル17は、酸性薬液ノズル17の吐出口が静止された状態でフッ酸を吐出する固定ノズルである。酸性薬液バルブ19が開かれると、酸性薬液配管18から酸性薬液ノズル17に供給されたフッ酸が、酸性薬液ノズル17から基板Wの上面中央部に向けて吐出される。酸性薬液供給ユニット5は、酸性薬液ノズル17を移動させることにより、基板Wの上面に対するフッ酸の着液位置を基板Wの面内で走査させる酸性薬液ノズル移動装置を備えていてもよい。
図2は、この発明の一実施形態に係る基板処理システムに含まれる排気切替装置2を水平方向に見た図である。図3は、図2の切断面線III-IIIから見た断面図である。図4は、排気切替装置2の第1の排気導出配管62の要部を示す断面図である。
排気導入室60は、平面視矩形の箱状の隔壁69によって区画されており、装置筐体59の上部に設けられている。隔壁69は、水平な天壁70と、平面視矩形の側壁71と、底壁72とを有している。底壁72は、平面視で中央部が最も低くなるように構成されており、当該最低部位に排液口73が形成されている。底壁72は、排液口73に向かうに従って下方に傾斜する4つの傾斜面を組み合わせて形成されている。排気導入室60の内部には洗浄液が供給されるのであるが、傾斜面からなる底壁72に受けられた洗浄液は、排液口73との高低差のために、自重により排液口73に向けて流れる。
第1の排気導出口74には第1の排気導出配管62が接続されており、第2の排気導出口75には第2の排気導入配管63が接続されている。第3の排気導出口76には、第3の排気導入配管64が接続されている。
ところで、排気導入室60には、酸排気、アルカリ排気および溶剤排気という3種類の薬液雰囲気が流通するために、排気導入室60の隔壁69の内壁などに、その薬液雰囲気中に含まれる微小な液滴などが付着する。特に、排気バルブ79,86,89の弁体81付近では風速が大きくなることにより、付着する液滴の量が増加する。さらに、付着した異なる種類の薬液が排気導入室60内部で接触すると、薬液同士が反応し、結晶が発生する場合もある。そのため、排気切替装置2では、排気導入室60の隔壁69の内壁および排気バルブ79,86,89の弁体81を、洗浄液を用いて洗浄可能な構成を採用している。
排液配管66の途中部には、液体(封液SL(図6参照))が封入された液封トラップ65が設けられている。液封トラップ65は、排液配管66の内部を外気が逆流して、負圧の排気導入室60の内部に進入するのを防止するために設けられている。
排液配管66は、複数の配管および管継手を組み合わせて構成されている。液封トラップ65は、たとえばP型の管状トラップに構成されており、流通方向の途中部に底部92を有している。液封トラップ65には排気導入室60の洗浄に用いられた洗浄液(液体)が排液口73から流れ込み、液封トラップ65はその洗浄液を封液SLとして保持する。
封液位センサ68は、所定の下限液位DP(図6参照)の高さ位置に配置されている。封液位センサ68は、計測用配管93の封液SLの液位が、下限液位DP(図6参照)に達しているか否かを検出する。第1の封液位センサ68は、たとえば、反射型または透過型の光学センサであり、計測用配管93の透明の管壁を透過して封液SLの有無を光学的に検出する。第1の封液位センサ68はオンオフセンサであり、封液SLを検出したときにはオン信号を出力し、封液SLを検出しない状態ではオフ信号を出力する。以上により、液封トラップ65の封液SLの液量を、光学センサという簡便なセンサを用いて良好に検出できる。
この実施形態では、下限液位DPは、図6に示すように、計測用配管93の下端よりもやや上位に設定されている。すなわち、計測用配管93の封液SLの液位が下限液位DPに丁度達している場合には、液封トラップ65は近々破封するものの、液封トラップ65は未だ破封していない。
導出室洗浄ユニット67は、排気バルブ79,86,89を洗浄するためのバルブ洗浄ユニット96と、排気導入室60の隔壁69を洗浄するための隔壁洗浄ユニット97とを含む。
隔壁洗浄ユニット97は、排気導入室60の内部に配置された隔壁洗浄ノズル102を備えている。隔壁洗浄ノズル102は、ノズル体103と、ノズル体103の外周部に等間隔に配置された複数の横向きの噴射口104とを含む。平面視長方形の隔壁69の広範囲に洗浄液を吹き付けることができるように、この実施形態では、図3に示すように、隔壁洗浄ノズル102は、排気導入室60の長手方向に沿って一対並んで設けられている。一対の隔壁洗浄ノズル102には、第2の洗浄液バルブ105を介して、洗浄液供給源からの洗浄液が供給されるようになっている。第2の洗浄液バルブ105が開かれると、各隔壁洗浄ノズル102の複数の噴射口104から、洗浄液の噴流が横方向かつ放射状に噴射される。噴射された洗浄液の噴流は側壁71に吹き付けられ、側壁71に付着している結晶や液滴が洗浄液によって洗い流される。
基板処理システムの運転中は、排気処理装置45〜47および排気切替装置2が常時作動しており、そのため、排気導入室60の内部が常に負圧に維持されており、排気ダクト40の内部が強制的に排気されている。また、基板処理の開始時には、たとえば、第2および第3の排気バルブ86,89が閉じられ、かつ第1の排気バルブ79が開かれた状態に設定されている。これにより、排気切替装置2(排気導入室60内)の排気の導出先を、酸排気処理装置45に設定することができる。
次いで、制御装置10は、スピンモータ13によって基板Wの回転を開始させる(ステップS2)。基板Wは予め定める液処理速度まで上昇させられ、その液処理速度に維持される。
基板Wの回転速度が液処理速度に達すると、次いで、制御装置10は、フッ酸(酸性薬液)を基板Wに供給するフッ酸工程を行う(ステップS3)。フッ酸工程(S3)では、制御装置10は、酸性薬液バルブ19を開いて、酸性薬液ノズル17の吐出口からフッ酸を吐出する。酸性薬液ノズル17から吐出されたフッ酸は、基板Wの上面に着液した後、基板Wの回転による遠心力を受けて、基板Wの上面を外方に向けて流れる。これにより、基板Wの上面の全域にフッ酸が行き渡り、基板Wの上面の全域にフッ酸を用いた処理が施される。基板Wの上面に供給されたフッ酸は、基板Wの周縁部から基板Wの側方に向けて飛散し、第2のガード35の内壁に受け止められ、第2のカップ32に案内された後、第2のカップ32の底部を介して回収または排液(たとえば回収)される。また、前述のように、酸性薬液供給ユニット5が酸性薬液ノズル移動装置を備える場合には、酸性薬液ノズル17を移動させることにより、基板Wの上面に対するフッ酸の着液位置を基板Wの面内で走査させるようにしてもよい。
次いで、制御装置10は、ガード昇降機構を制御して、第1のガード34を基板Wの周端面に対向させる。この状態で、リンス液を基板Wに供給するリンス工程(ステップS4)が行われる。具体的には、制御装置10は、リンス液バルブ28を開いて、基板Wの上面中央部に向けてリンス液ノズル26からリンス液を吐出させる。基板Wの上面中央部に着液したリンス液は、基板Wの回転による遠心力を受けて基板Wの上面を基板Wの周縁部に向けて流れる。これにより、基板Wの上面の全域においてフッ酸が洗い流される。基板Wの上面に供給されたリンス液は、基板Wの周縁部から基板Wの側方に向けて飛散し、第1のガード34の内壁に受け止められ、第1のカップ31に案内された後、第1のカップ31の底部を介して排液される。
次いで、制御装置10は、ガード昇降機構を制御して、第3のガード36を基板Wの周端面に対向させる。また、排気切替装置2の第1の排気バルブ79を閉じながら、第2の排気バルブ86を開く、これにより、第1および第3の排気バルブ79,89が閉じられ、かつ第2の排気バルブ86が開かれた状態に切り換えられる。すなわち、排気切替装置2(排気導入室60内)の排気の導出先が、酸排気処理装置45からアルカリ排気処理装置46に切り換えられる。
次いで、制御装置10は、ガード昇降機構を制御して、第1のガード34を基板Wの周端面に対向させる。この状態で、リンス液を基板Wに供給するリンス工程(ステップS6)が行われる。具体的には、制御装置10は、リンス液バルブ28を開いて、基板Wの上面中央部に向けてリンス液ノズル26からリンス液を吐出させる。基板Wの上面中央部に着液したリンス液は、基板Wの回転による遠心力を受けて基板Wの上面を基板Wの周縁部に向けて流れる。これにより、基板Wの上面の全域においてSC1が洗い流される。基板Wの上面に供給されたリンス液は、基板Wの周縁部から基板Wの側方に向けて飛散し、第1のガード34の内壁に受け止められ、第1のカップ31に案内された後、第1のカップ31の底部を介して排液される。
次いで、制御装置10は、ガード昇降機構を制御して、第4のガード36を基板Wの周端面に対向させる。また、排気切替装置2の第2の排気バルブ86を閉じながら、第3の排気バルブ89を開く、これにより、第1および第2の排気バルブ79,86が閉じられ、かつ第3の排気バルブ89が開かれた状態に切り換えられる。すなわち、排気切替装置2(排気導入室60内)の排気の導出先が、アルカリ排気処理装置46から溶剤排気処理装置47に切り換えられる。次いで、IPAに置換するIPA置換工程(ステップS7)が実行される。
導入室洗浄処理では、制御装置10が、第1および第2の洗浄液バルブ101,105を開くことにより、バルブ洗浄用ノズル98〜100から洗浄液が吐出されると共に、隔壁洗浄ノズル102から洗浄液が吐出される。
次に、排気切替装置2の液封トラップ65の封液SLの液位の自動調整について説明を行う。排気切替装置2の運転中においては、封液SLの液位の監視および調整が常時行われている。
排気切替装置2の運転中において、制御装置10は、第1の封液位センサ68の検出出力がオンであるか否か、すなわち封液SLの液位が所定の下限液位DP以上であるか否かを監視している(ステップS11)。第1の封液位センサ68の検出出力がオンであるとき(ステップS11でYES)、すなわち検出液位が所定の下限液位DP以上であるとき、第1および第2の洗浄液バルブ101,105が開かれている場合には(ステップS12でYES)第1および第2の洗浄液バルブ101,105を閉じる(ステップS13)。そして、制御装置10は、排液バルブ90が閉じられている場合には(ステップS14でYES)排液バルブ90を開き(ステップS15)、排液バルブ90が既に開かれている場合には(ステップS14でNO)排液バルブ90をその開状態のまま維持する。その後、図8の処理は、そのままリターンされる。
その後、封液SLの液位が、それまでの下限液位DP以上ある状態から下限液位DP未満に低下したとき、制御装置10は、直ちに、排液バルブ90を閉じると共に、バルブ洗浄用ノズル98〜100および隔壁洗浄ノズル102から排気導入室60の内部への洗浄液の供給を開始する。
また、バルブ洗浄ユニット96や隔壁洗浄ユニット97(導出室洗浄ユニット67)を用いて、排気導入室60の内部に洗浄液を供給するので、排気導入室60の内部への液体供給用の供給装置を他に設ける場合と比較してコストダウンを図ることができる。
図9に示すように、第1の封液位センサ68に加え、下限液位DPよりも高い所定の基準液位SPに到達しているか否かを検出する第2の封液位センサ200を設けてもよい。第2の封液位センサ200は、たとえば、第1の封液位センサ68と同様に光学センサである。封液位センサ68,200により、液封トラップの封液の液位が基準液位SPおよび下限液位DPに達しているか否かを、それぞれを検出できる。
また、第1および第2の封液位センサ68,200として、光学センサを採用したが、磁気センサ(近接スイッチ)を封液位センサとして用いることもできる。この場合、磁気センサとして、高周波発振型、磁気型、静電容量型等を採用できる。また、封液位センサ68,200が、計測用配管93の封液SLの液位ではなく、排液配管66の封液SLの液位を直接計測する構成であってもよい。
また、排気導入室60の内部に液体を供給する液体供給部は、バルブ洗浄ユニット96と、隔壁洗浄ユニット97との双方ではなく、これらの洗浄ユニット96,97の一方のみを備える構成であってもよい。
また、有機溶剤供給ユニット7が供給する有機溶剤としてIPAを例示したが、有機溶剤供給ユニットが供給する有機溶剤は、メタノール、エタノール、HFE(ハイドロフロロエーテル)およびアセトンなどを例示することができる。また、有機溶剤としては、単体成分のみからなる場合だけでなく、他の成分と混合した液体であってもよい。たとえば、IPAとアセトンの混合液であってもよいし、IPAとメタノールとの混合液であってもよい。
また、基板処理装置1が複数種の処理液を用いて基板Wを処理する場合に限られず、処理流体として処理ガスを用いることができるのは、いうまでもない。
ある。
2 排気切替装置
3 チャンバ
10 制御装置
45 酸排気処理装置
46 アルカリ排気処理装置
47 溶剤排気処理装置
60 排気導入室
62 第1の排気導出配管
63 第2の排気導出配管
64 第3の排気導出配管
65 液封トラップ
66 排液配管
68 第1の封液位センサ(計測用液位センサ)
69 隔壁
79 第1の排気バルブ
81 弁体
86 第2の排気バルブ
89 第3の排気バルブ
90 排液バルブ
93 計測用配管
94 底部
96 バルブ洗浄ユニット
97 隔壁洗浄ユニット
200 第2の封液位センサ
DP 下限液位
SP 基準液位
W 基板
Claims (7)
- 基板の処理のために複数種の処理流体が内部で使用されるチャンバを有する基板処理装置と、前記チャンバからの排気が導入される排気導入室を有し、前記排気導入室内の排気の導出先を複数の排気処理装置の間で切り替える排気切替装置とを含む基板処理システムであって、
前記排気導入室の内部からの液体を排液するための排液配管であって、その途中部に、液体が封入された液封トラップが設けられている排液配管と、
前記排気導入室の内部に液体を供給するための液体供給部と、
前記液封トラップの封液の液量を検出する封液量センサと、
前記封液量センサによって検出される前記液量が所定量未満である場合に、前記液封トラップに液体を供給するために、前記液体供給部を制御して前記排気導入室の内部に液体を供給する制御装置とを含む、基板処理システム。 - 前記排液配管において、前記液封トラップの下流側には、当該排液配管を開閉する排液バルブが設けられており、
前記制御装置は、前記封液量センサによって検出される前記液量が所定量未満である場合に前記排液バルブを閉じる、請求項1に記載の基板処理システム。 - 前記排液配管の前記液封トラップから分岐して、前記排液配管の底部よりも上方に延び、前記液封トラップの前記封液が流入可能な構成の計測用配管をさらに含み、
前記封液量センサは、前記計測用配管における前記封液の液位を検出する計測用液位センサを含む、請求項1または2に記載の基板処理システム。 - 前記計測用液位センサは、前記計測用配管の管壁の外側から、当該計測用配管の前記封液の液位を光学的に検出する光学センサを含み、
前記計測用配管の管壁のうち少なくとも前記光学センサに対向する部分は、透明材料を用いて形成されている、請求項3に記載の基板処理システム。 - 前記複数の排気処理装置に対応して設けられ、前記排気導入室の内部の排気を、対応する排気処理装置に導出するための排気導出配管をさらに含み、
各排気導出配管には、当該排気導出配管を開閉するための排気バルブが設けられており、前記排気バルブは弁体を有しており、
前記液体供給部は、前記排気バルブの前記弁体を洗浄するために当該弁体に液体を供給するバルブ洗浄ユニットを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理システム。 - 前記液体供給部は、前記排気導入室の隔壁を洗浄するために、当該隔壁に液体を供給する隔壁洗浄ユニットを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理システム。
- 前記封液量センサは、前記液封トラップの前記封液の液位を検出する封液位センサを含み、
前記封液位センサは、
前記所定量の前記液量に対応する下限液位に到達しているか否かを検出する第1の封液位センサと、
前記液体の液位が、前記下限液位よりも高い所定の基準液位に到達しているか否かを検出する第2の封液位センサとを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理システム。
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