JP2004022776A - Device and method for treating substrate - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を回転処理する工程を有する基板処理方法と、その方法の実施に使用する基板処理装置とに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、基板の洗浄方法としてはディップ法が主流であった。この方法では、基板を洗浄液槽,リンス槽,及び乾燥槽に順次浸漬してゆく。LSI用フォトマスク等のようにサイズの小さな基板であれば、複数の基板を一度に同じ槽に浸漬できる。従って、スループットの高いバッチ処理を行える。一方ディップ法では、サイズの大きな基板を洗浄しようとする場合、該サイズに応じた大型の槽が必要となる。そして、これに伴って基板の洗浄に使用する薬液も大量となる。特に近年、液晶表示装置用フォトマスク等の基板はさらに大型化する傾向にある。従って、そのような大型の基板をディップ法で洗浄するのは困難になってきた。
【0003】
そこで、ディップ法に代えて枚葉式のスピン洗浄法が用いられている。この方法では、上下1対のカップ状体等によって処理室を構成する。処理室内では、基板の回転処理が行われる。即ち、まず処理室内において水平に保持した基板を回転させながら、該基板に対し、処理液として洗浄液を噴射する(洗浄工程)。次いで、噴射する処理液をリンス液に切り替える(リンス工程)。次いで、リンス液の供給を停止して、所定の期間基板を高速回転し続ける(回転乾燥工程)。
【0004】
スピン洗浄法では、ディップ法のように薬液槽を必要としないから、装置を小型化できる。また基板を処理液に浸すのではなく、洗浄液を該基板に噴射するから、使用する処理液が少なくて済む。また回転乾燥工程では、基板を高速回転させることで、該基板に付着した処理液を遠心力で振り切ることができる。しかも処理空間内に気流が生じるから、その気流によって基板を効率的に乾燥できる。その結果、基板の洗浄時間が短くて済む。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板を回転処理する場合には、該回転処理が行われる処理室内の気流に起因する問題が生じやすい。特にスピン洗浄法では基板上にウォータマークが発生し易い。ウォータマーク発生のメカニズムは次の如くと考えられる。乾燥工程において基板から振り切られた処理液は、ミスト化して処理室内を浮遊する。このミストには、基板から洗い流されたパーティクルが含まれることもある。処理室内には、気流が発生しているから、該気流によってミストが基板に再付着する。ミストの最付着は、処理室内に乱流が発生する場合に深刻化する。そして、再付着したミストが乾燥するとウォータマークとして現れるのである。ウォータマークは、基板上に形成されているパターンの質を低下させるばかりでなく、パーティクルの発生原因となる。従って、ウォータマークが発生した場合には、基板を再度洗浄しなおす必要がある。
【0006】
ところで、回転処理の対象である基板のサイズが世代と共に変遷することがある。既述のように、液晶表示装置用フォトマスクであれば、大型化する傾向にある。また、例えば液晶パネルの製造では、異種サイズの基板を取り扱う。そこで、サイズの異なる基板を同一の装置を用いて処理できれば、クリーンルームのフットプリントを小さくできる等の観点から便利である。ところが、基板のサイズを変更した場合には、処理室内の気流が変化してしまう。そうすると、該気流の変化に起因して前述のようなウォータマークの問題を誘発することになる。つまり、ウォータマークの問題は、異種サイズの基板を同一の装置を用いて回転処理しようとする場合に特に深刻化するのである。
【0007】
本発明の目的は、同一の装置を用いながら、異種サイズの基板を適切に回転処理する技術を提供することにある。特に本発明の目的は、同一の装置を用いながら異種サイズの基板を、ウォータマークを発生させることなくスピン洗浄処理する技術を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様は、基板の回転処理が行われる処理室と、この処理室内で、前記基板を水平に保持する基板保持手段と、この基板保持手段によって保持された基板を回転させる回転手段と、を備え、前記回転手段によって基板を回転させるときに、前記処理室内における少なくとも前記基板上面の略全領域にわたって整流が構成される基板処理装置であって、前記基板保持手段によってサイズの異なる前記基板を保持できるようにし、この基板保持手段によってサイズの異なる基板が保持されたときに、該サイズの異なる基板上面の略全領域にわたっても整流を構成するために、前記処理室内における気流の流れを制御できるようにした基板処理装置である。
【0009】
基板としては、透光性基板や半導体基板等が挙げられる。透光性基板には、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマ表示装置用ガラス基板、光ディスク用基板、若しくは磁気ディスク用基板等の母材基板、又はフォトマスクブランク等の素材基板、又はフォトマスク、カラーフィルター、若しくは薄膜トランジスタアレイ等のデバイス基板等がある。半導体基板には、シリコンウエハ等がある。一実施形態では、異種サイズを扱う液晶表示用基板とその製造に用いられるフォトマスク用基板とが好適に用いられる。
【0010】
回転処理としては、少なくとも回転乾燥処理が挙げられる。回転乾燥処理を含む一連のスピン洗浄処理を同一の処理室内で行う場合は、該一連のスピン洗浄処理全体が回転処理に該当する。また回転処理としては、レジスト液等のスピンコート処理も挙げられる。本発明をスピンコート処理に適用した場合には、処理室内の乱流に起因する塗布ムラ等を回避できるようになる。
【0011】
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記処理室は、この処理室の外から前記基板上面の略中央部分へ外気を導入するための開口部を有し、少なくとも前記開口部の大きさによって、前記処理室内における気流の流れを制御できるようにした基板処理装置である。
【0012】
本発明の具体的態様によれば、第2の態様において、前記処理室は、前記開口部を有する冶具と、この冶具と共に当該処理室を構成する処理室本体とを有してなり、前記冶具は前記処理室本体に対して着脱可能とされていて、該冶具を着け替えることによって前記開口部の大きさを変更できるようにした基板処理装置が提供される。この場合において、前記冶具は、前記開口部から前記基板上面に向かって延在する筒状部を有するのが好ましい。
【0013】
本発明の別の具体的態様によれば、第2の態様において、前記開口部の開口面積を拡縮可能とする拡縮機構を有し、該拡縮機構によって前記開口面積を拡縮することで前記開口部の大きさを変更できるようにした基板処理装置が提供される。
この場合において、前記拡縮機構は、自動制御されるものであってもよいし、或いは人手によって開口面積を拡縮するように構成されたものであってもよい。
【0014】
前記拡縮機構を自動制御されるものとする場合には、前記基板のサイズ別に、そのサイズを有する基板上面の略全領域にわたって整流を構成できるような前記開口部の大きさを特定する開口部情報を記憶する記憶手段と、処理しようとする基板の少なくともサイズを表す基板情報を取得する基板情報取得手段と、この基板情報取得手段によって取得された基板情報が表す基板のサイズに対応した開口部情報を前記記憶手段から取得し、前記開口部の大きさを該取得した開口部情報によって特定される大きさとするよう前記拡縮機構を制御する制御手段と、を備えた基板処理装置が提供される。
【0015】
本発明の第3の態様は、第2の態様による基板処理装置における基板処理方法であって、前記基板のサイズに応じて、前記開口部の大きさを変更する工程を有する基板処理方法である。
【0016】
本発明の第4の態様は、第2の態様による基板処理装置における基板処理方法であって、予め前記基板のサイズ毎に、そのサイズを有する基板上面の略全領域にわたって整流を構成できるような前記開口部の大きさを含む前記処理室の構成条件を定めておく構成条件決定工程と、定めた前記各構成条件のうち、処理しようとする当該基板のサイズに対応した構成条件を設定する構成条件設定工程と、設定した前記構成条件下で当該基板を回転処理する回転処理工程と、を有する基板処理方法である。具体的態様において、前記回転処理とは、前記基板の洗浄後の乾燥処理(回転乾燥処理)である。
【0017】
前記構成条件決定工程で構成条件を一旦定めた後は、処理の度に該構成条件決定工程を行う必要はない。予め定められた、前記基板のサイズ毎の該サイズを有する基板上面の略全領域にわたって整流を構成できるような前記開口部の大きさを含む前記処理室の構成条件のうち、処理しようとする当該基板のサイズに対応した構成条件を設定し、設定した前記構成条件下で当該基板を回転処理すればよい。
【0018】
本発明の具体的態様において前記処理室を前記冶具と前記処理室本体とで構成する場合は、前記構成条件決定工程で定めた各構成条件の設定を、前記冶具の付け替えによって行うようにした基板処理方法が提供される。
即ち、前記構成条件決定工程で定めた各構成条件を満足させる前記冶具を、前記各基板のサイズと対応付けて予め準備しておく冶具準備工程を有し、前記構成条件設定工程では、前記予め準備しておいた冶具のうち、前記処理しようとする基板のサイズに対応した冶具を選択し、該選択した冶具を前記処理室本体に着けることにより前記構成条件を設定する基板処理方法が提供される。この場合において、前記構成条件には前記冶具の筒状部の長さが含まれていてもよい。
【0019】
本発明の別の具体的態様において前記開口部の開口面積を拡縮可能とする拡縮機構を有する場合には、前記構成条件設定工程では、前記拡縮機構を用いて前記開口部の大きさを変更する開口面積拡縮工程を含んで前記構成条件を設定する基板処理方法が提供される。
【0020】
なお本発明によれば、上記何れかの基板処理方法を用いて得られた基板も提供される。また本発明によれば、上記何れかの基板処理方法を用いて基板の処理を行う工程を有するフォトマスクの製造方法も提供される。
【0021】
【発明の実施の形態】
〔第1の実施の形態〕
図1は、実施の形態による枚葉式スピン洗浄装置の全体構成を示す。このスピン洗浄装置1は大略、LD/ULD部2と、スピン洗浄処理部3とからなる。LD/ULD部2は、基板をセットするローダ(LD)部と、処理部3においてスピン洗浄処理された基板が取り出されるアンローダ(ULD)部とを同一のユニットで兼ねている。これにより、スピン洗浄装置がクリーンルームを占めるスペースを小さくできる。
【0022】
図2は、スピン洗浄処理部3の主要部構成を示す。スピン洗浄処理部3は、基板Wのスピン洗浄処理が行われる処理室4と、この処理室4内で基板Wを水平に保持するチャック5と、このチャック5によって保持された基板Wを回転させるモータ6とを備える。チャック5とモータ6とは鉛直方向に延在する回転軸7で繋がれている。モータ6が回転軸7を介してチャック5を回転駆動することにより、該チャック5によって保持された基板Wも回転する。
【0023】
チャック5及び回転軸7を含んで本発明の基板保持手段が構成されている。該基板保持手段ではサイズの異なる基板Wを保持できる。具体的には、チャック5がサイズの異なる基板Wを保持できるように構成されている。即ちチャック5は、回転軸7に繋がれた円盤状のテーブルと、このテーブルから上方に突出して基板Wの外周縁と係合する少なくとも3つの係合爪とを有する。少なくとも3つの係合爪は、基板Wを水平に保持できるように配されている。各係合爪を基板Wの半径方向に移動可能とすることにより、同一のチャック5によってサイズの異なる基板Wを保持できる。
【0024】
なお係合爪を基板Wの半径方向に移動可能とせずに、予め用意した複数種のチャックを選択的に用いることによっても、基板保持手段でサイズの異なる基板Wを保持できるようになる。即ちこの場合、一つのチャックは特定サイズの基板のみを保持するが、各チャックが保持する基板のサイズは異なる。また回転軸7に対してチャックを取替え可能とする。そうすれば、必要に応じてチャックを取り替えることにより、処理室4内でサイズの異なる基板Wを保持できる。
【0025】
処理室4は、チャック5によって保持された基板Wを囲い込む処理室本体8と、この処理室本体8に対して着脱可能な冶具9とを有してなる。処理室本体8は、基板Wを囲い込むように組み合わされた上下一対のすり鉢状カップ10,11によって構成されている。図3は、各カップ10,11の上面図及び正面図を示す。
【0026】
上方のカップ10には、冶具9を着脱可能に取り付ける係合部10aが形成されている。また上方のカップ10は、下方に向かって傾斜するテ−パ面10bを有する。このテ−パ面10bは基板Wの端面を全周にわたって取り囲む位置に配置される(図2参照)。
【0027】
一方、下方のカップ11には、回転軸7が貫通する回転軸貫通孔11a(図3(b)参照)や、処理室4内の気体及び/又は処理済み液等を排出するための排気孔11b等が形成されている。
【0028】
冶具9は、処理室4の外から該処理室4内における基板W上面の略中央部分へ外気を導入するための開口部12と、この開口部12から基板W上面に向かって鉛直下方に延在する筒状部13を有する。筒状部13の下端は整流供給口13aとなっている。該整流供給口13aは基板W上面の略中央部分に臨んでいる。
また開口部12の周囲には、筒状部13の上端からフランジ状に張り出した鍔部14が形成されている。この鍔部14の周縁部分が上方のカップ10における係合部10aと着脱可能に係合する。
【0029】
従って、鍔部14の外径が一定であれば、開口部12の大きさ(口径)や筒状部13の長さ等を適宜設計変更しても、その設計変更した冶具9も同一のカップ10に着脱可能に係合させることができる。そこで開口部12の口径及び/又は筒状部13の長さが異なる冶具9を予め複数用意しておけば、処理室本体8に対して冶具9を適時着け替えることにより、処理室4の構成条件たる開口部12の口径及び筒状部13の長さを変更できる。
【0030】
また図示はしないが、開口部12の上方には、このスピン洗浄装置内の空気を清浄に保つためのフィルタ部が設けられている。フィルタとしてはHEPAフィルタを用いている。
【0031】
スピン洗浄装置の作用は次の通りである。
まず処理しようとする基板WをLD/ULD部2にセットする。セットされた基板Wは、図示せぬ移載機構によって処理部3へ搬送されると共にチャック5へ移載される。チャック5によって基板Wが保持された後、図示せぬノズルが基板Wに向かって伸びてくる。その後、ノズルから基板Wに対して洗浄液を供給しながら、モータ6によって基板Wを低速で回転させる(洗浄工程)。
なお洗浄液としては、硫酸等の酸性液や、アンモニア・過酸化水素混合液等のアルカリ性液を用いることができる。
【0032】
基板Wを回転させることにより、処理室4内において気流が発生する。発生した気流は、下方のカップ11に形成された排気口11bから処理室4の外に流出する。これにより処理室4内が負圧となる。すると開口部12から外気が導入される。導入された外気は、筒状部13内を流れる過程で整流となり、該整流は整流供給口13aから基板W上面の略中央部に至る。そして、そこから基板Wの周縁に向かって流れる(図4参照)。このようにして処理室4内では、基板W上面の全領域にわたって整流が構成される。なお基板W上面の全領域にわたって整流が構成されるのは、後述するように、開口部12の口径や筒状部13の長さと云った処理室4の構成条件を最適化したことによる。
【0033】
ところで、上方のすり鉢状カップ10におけるテ−パ面10bは基板Wの端面と対向する位置に配置されている。従って、基板Wの遠心力によって吹飛ばされた処理液、及び基板W上面に沿う整流によって運ばれるミストMは、テ−パ面10bに衝突して下方に落とされ、排気口11bから排出される。このようにして、ミストMが整流に運ばれてスムーズに排気されるから、処理室4内にミストが充満するのを防止できる。その結果、ウォータマークの発生を抑制できる。
【0034】
次いで、洗浄液の供給を停止した後、ノズルから基板Wに対してリンス液を供給しながら、モータ6によって基板Wを中速で回転させる(リンス工程)。
なおリンス液としては、純水を用いることができる。
【0035】
次いで、リンス液の供給を停止した後、モータ6によって基板Wを高速回転させることにより該基板Wを乾燥させる(回転乾燥工程)。基板W上面に沿って該基板Wの周縁に向かう整流が構成されるから、処理室4内の残留ミストMが基板Wに再付着することはない。
なお上記各工程において、モータ6の回転数は適宜に制御される。
【0036】
次いで、乾燥した基板Wは、図示せぬ搬送手段によって再びLD/ULD部2へ戻され、搬出される。
【0037】
以下、上記のスピン洗浄装置を用いた基板処理方法について説明する。
〔構成条件決定工程〕
予めサイズの異なる基板W毎に、その基板W上面の略全領域にわたって整流を構成できるような処理室4の構成条件を定めておく。具体的な構成条件の決定方法としては、特定サイズの基板Wをチャック5に保持した後、実際に様々な構成条件を暫定的に設定してみて、該設定した構成条件下において基板W上面の略全領域にわたって整流が構成できるか否かをみる。なお基板W上面の全領域にわたって整流が構成できた場合には、回転乾燥工程後に基板W上にウォ−タマークが発生しない。従って、そのことによっても基板W上面の全領域にわたって整流が構成できたことを確認できる。
【0038】
ところで処理室4内における気流の流れを決定付ける当該処理室4の構成条件としては、開口部12の口径や筒状部13の長さ以外にも、カップ10,11の形状やテーパ面10bの傾斜角など無数に考えられる。そこで開口部12の口径及び筒状部13の長さ以外の構成条件は予め最適化し固定しておく。そして開口部12の口径及び/又は筒状部13の長さのみを変更しながら、各サイズの基板W上面に整流を構成できるような構成条件を求める。これにより、開口部12の口径及び/又は筒状部13の長さのみの変更によって、異種サイズの基板W上面の略全領域にわたって整流を構成できるようになる。
【0039】
なお構成条件たる開口部12の口径及び/又は筒状部13の長さは、同じサイズの基板に対しても、その基板の回転数や、処理室4内に導入される外気の流速などに応じて複数定めてもよい。
【0040】
開口部12の絶対的な口径は、基板Wの回転に伴って開口部12から導入される外気の量をINとし、排気口11bから排気される処理済みガスの量をOUTとした場合、IN<OUTとなるように決定するのが好ましい。なおIN≧OUTの場合には、円滑な排気がなされていないから、処理室4内にミストが充満してウォータマークが発生し易くなる。
【0041】
基板Wの処理空間の大きさに対する開口部12の口径の大きさの割合(開口率)は、処理室内の気流の流れを決定付ける重要なパラメータである。以下に両者の関係について説明する。
【0042】
開口部12の開口率が大きい程、基板W上面の中央部分から周縁に向かう気流の流速が小さくなる。そして開口率が大き過ぎた場合には、図5に示すように、基板W上面の周縁部分に乱流域が構成されしまう。
そのメカニズムは次の如くである。即ち、基板W上面の中央部分から周縁に向かう気流の流速が小さくなり過ぎると、基板Wの回転によって振り切られてテ−パ面10bに衝突した処理液Mが、該気流に逆らって基板W上面の周縁部分に再付着する。このような処理液の跳ね返りに起因して、基板W上面の周縁部分にミストを含む乱流域が構成される。
【0043】
一方、開口部12の開口率が小さい程、基板W上面の中央部分から周縁に向かう気流の流速が大きくなる。この場合、基板Wの乾燥時間を短縮することはできる。しかしながら単に開口部12の開口率を小さくするだけでは、図6に示すように、基板W上面の周縁部分に乱流域が構成されしまう場合がある。
そのメカニズムは次の如くである。即ち、基板W上面の中央部分から周縁に向かう気流の流速が大きくなり過ぎると、テ−パ面10bに衝突した気流の跳ね返りも大きくなる。そうするとテ−パ面10bに衝突した気流が再び基板W上面の周縁部分まで戻る。その結果、基板W上面の周縁部分に乱流域が構成される。
【0044】
以上のように、開口率が大き過ぎると、処理室4内に導入される気流が基板Wの周縁部分で失速し、該周縁部分で乱流域が発生する。一方、開口率が小さ過ぎると、テ−パ面に衝突した気流の跳ね返りが大きくなって基板Wの周縁部分に乱流域が発生する。そこで、両者の兼ね合いを考慮した最適な開口率を設定することにより、図4に示すように、基板W上面の全領域にわたって整流が構成される。
【0045】
〔冶具準備工程〕
次に、上記構成条件決定工程で定めた各構成条件(開口部の口径及び筒状部の長さ)を満足する冶具を、基板Wのサイズと対応付けて予め複数準備する。
【0046】
〔構成条件設定工程〕
しかる後、スピン洗浄処理を行うが、適切な処理を行うべく処理に先立って、いまから処理する基板Wのサイズに対応した構成条件を設定する。つまり、基板のサイズに応じて、開口部12の口径及び/又は筒状部13の長さを変更する。予め冶具準備工程で複数の冶具9を準備しておいたから、それら複数の冶具9のうち、当該処理しようとする基板Wのサイズに対応した冶具9を選択し、該選択した冶具9を処理室本体8に付け替えるだけで、開口部12の口径及び/又は筒状部13の長さを容易に変更できる。
【0047】
〔基板回転処理工程〕
次いで、設定した構成条件下で当該基板Wを回転処理する。この基板回転処理工程におけるスピン洗浄装置の作用は、前述した通りである。
【0048】
実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
(1)チャック5によってサイズの異なる基板Wを保持できるようにし、このチャック5によってサイズの異なる基板が保持されたときに、該サイズの異なる基板上面の略全領域にわたっても整流を構成するために、処理室4内における気流の流れを制御できるようにしたから、同一の当該装置を用いながら異種サイズの基板を、ウォータマークを発生させることなくスピン洗浄処理できるようになる。
【0049】
(2)開口部12の口径及び/又は筒状部13の長さのみの変更によって処理室4内における気流の流れを制御できるようにし、且つ開口部12の口径及び/又は筒状部13の長さの変更を冶具9の付け替えによって行うようにしたから、容易にウォータマークの発生を防止できる。
【0050】
(3)冶具9の付け替えを人手によって行えるようにしたから、構成簡素にして安価なスピン洗浄装置を実現できる。
【0051】
(4)処理室4内における気流の流れの制御を、開口部12の口径及び筒状部13の長さ以外の構成条件を固定したままで行えるから、既存の装置に最小限の改造を加えるだけで本発明のスピン洗浄装置を容易かつ安価に実現できる。
【0052】
(5)冶具9は筒状部13を有するから、該筒状部13内を流下する整流を基板Wの近傍まで保ったまま供給できる。これにより、基板上方から乱流域を容易になくすことができる。また、該筒状部13の長さを適宜に設計変更するだけで、基板W上面と整流供給口13aとの距離を容易に調節できる。また該距離の調節を冶具9の付け替えで行うから、基板Wと整流供給口13aとを相対昇降させる昇降機構を具備する場合よりもはるかに簡素な構成で済む。
【0053】
尚、前述したフィルタ部において、処理室4内に取り込む気流の風速を制御するようにしてもよい。例えば、HEPAフィルタを使用する場合は、該風速を一定にすることで信頼性(再現性)を向上できる。
【0054】
またスピン洗浄処理の過程で、開口部12からチッソ等の不活性ガスを強制的に供給するようにしてもよい。
【0055】
また前記冶具準備工程で予め準備した複数の冶具を収容するマガジン等の冶具収容部と、この冶具収容部と係合部10aとの間で冶具の受け渡しを行う工具交換手段と、を設けて自動的に冶具の交換が行われるようにしたスピン洗浄装置も実現できる。
【0056】
〔第2の実施の形態〕
図7は、第2の実施の形態によるスピン洗浄装置の主要部構成を示す。このスピン洗浄装置は、拡縮機構20、記憶部21、入力部22、及び制御部23を備えて構成されている。
【0057】
拡縮機構20は、処理室4に形成された開口部の開口面積を拡縮するための機構である。その機構は特に限定されず、公知のものを用いてよい。
記憶部21には、基板のサイズを表すサイズ情報と、そのサイズを有する基板上面の略全領域にわたって整流を構成できるような開口部の口径を特定する口径情報とが対応付けられたテーブル21aが格納されている。
入力部22は、処理しようとする基板のサイズ情報を入力するための入力ボタン等を有する。
制御部23は、入力部22で入力されたサイズ情報に対応する口径情報をテーブル21aから取得し、処理室4における開口部の口径を、該取得した口径情報によって特定される径とするよう拡縮機構を制御する。
【0058】
以上の構成とすることにより、冶具の交換によらずに、開口部12の口径を自動で迅速に変更できるようになる。
【0059】
【発明の効果】
本発明によれば、同一の装置を用いながら異種サイズの基板を適切に回転処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態による基板処理装置の全体構成を示す図。
【図2】実施の形態による基板処理装置の主要部構成を示す図。
【図3】処理室を構成する各カップの上面図及び正面図。
【図4】実施の形態における処理室内の気流の流れを説明するための図。
【図5】比較例における処理室内の気流の流れを説明するための図。
【図6】別の比較例における処理室内の気流の流れを説明するための図。
【図7】別の実施の形態による基板処理装置の主要部構成を示す図。
【符号の説明】
4…処理室、5…チャック、6…モータ、7…回転軸、8…処理室本体、9…冶具、12…開口部、13…筒状部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing method having a step of rotating a substrate, and a substrate processing apparatus used for carrying out the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a dip method has been the mainstream as a method of cleaning a substrate. In this method, the substrate is sequentially immersed in a cleaning liquid tank, a rinsing tank, and a drying tank. If the substrate is small, such as a photomask for LSI, a plurality of substrates can be immersed in the same tank at once. Therefore, batch processing with high throughput can be performed. On the other hand, in the dip method, when cleaning a large-sized substrate, a large-sized tank corresponding to the size is required. Accordingly, a large amount of chemical solution is used for cleaning the substrate. Particularly in recent years, substrates such as photomasks for liquid crystal display devices have tended to become larger. Therefore, it has become difficult to clean such a large substrate by a dip method.
[0003]
Therefore, a single wafer spin cleaning method is used instead of the dipping method. In this method, a processing chamber is constituted by a pair of upper and lower cup-shaped members. In the processing chamber, the substrate is rotated. That is, first, a cleaning liquid is sprayed as a processing liquid onto the substrate while the substrate held horizontally in the processing chamber is rotated (cleaning step). Next, the processing liquid to be sprayed is switched to a rinsing liquid (rinsing step). Next, the supply of the rinsing liquid is stopped, and the substrate is continuously rotated at a high speed for a predetermined period (rotation drying step).
[0004]
Since the spin cleaning method does not require a chemical solution tank unlike the dip method, the apparatus can be downsized. Further, since the cleaning liquid is sprayed on the substrate instead of immersing the substrate in the processing liquid, the processing liquid to be used can be reduced. In the rotation drying step, the processing liquid attached to the substrate can be shaken off by centrifugal force by rotating the substrate at a high speed. Moreover, since an air flow is generated in the processing space, the substrate can be efficiently dried by the air flow. As a result, the substrate cleaning time can be reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a substrate is subjected to a rotation process, a problem due to an airflow in a processing chamber in which the rotation process is performed is likely to occur. In particular, in the spin cleaning method, a watermark is easily generated on the substrate. The mechanism of generation of the watermark is considered as follows. The processing liquid shaken off from the substrate in the drying step is turned into mist and floats in the processing chamber. The mist may include particles washed from the substrate. Since an airflow is generated in the processing chamber, the mist adheres to the substrate by the airflow. Mist re-attachment becomes more serious when turbulence occurs in the processing chamber. Then, when the re-adhered mist dries, it appears as a watermark. The watermark not only degrades the quality of the pattern formed on the substrate, but also causes the generation of particles. Therefore, when a watermark is generated, it is necessary to wash the substrate again.
[0006]
By the way, the size of the substrate to be subjected to the rotation process may change with the generation. As described above, a photomask for a liquid crystal display device tends to be larger. For example, in the manufacture of a liquid crystal panel, substrates of different sizes are handled. Therefore, if substrates having different sizes can be processed using the same apparatus, it is convenient from the viewpoint of reducing the footprint of the clean room. However, when the size of the substrate is changed, the airflow in the processing chamber changes. Then, the above-mentioned problem of the watermark is induced due to the change in the airflow. In other words, the problem of the watermark becomes particularly serious when the substrates of different sizes are to be rotated using the same apparatus.
[0007]
An object of the present invention is to provide a technique for appropriately rotating substrates of different sizes while using the same apparatus. In particular, it is an object of the present invention to provide a technique for spin-cleaning substrates of different sizes without generating a watermark while using the same apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a processing chamber in which a substrate rotation process is performed, substrate holding means for horizontally holding the substrate in the processing chamber, and rotation for rotating the substrate held by the substrate holding means. Means for rectifying at least substantially the entire area of the upper surface of the substrate in the processing chamber when the substrate is rotated by the rotating means, wherein the substrate holding means has different sizes. In order to enable the substrate to be held, and when the substrates having different sizes are held by the substrate holding means, rectification is formed even over substantially the entire area of the upper surface of the substrate having the different size. Is a substrate processing apparatus capable of controlling the substrate processing.
[0009]
Examples of the substrate include a light-transmitting substrate and a semiconductor substrate. As the translucent substrate, a base material substrate such as a glass substrate for a photomask, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a plasma display device, a substrate for an optical disk, or a substrate for a magnetic disk, or a material substrate such as a photomask blank Or a device substrate such as a photomask, a color filter, or a thin film transistor array. The semiconductor substrate includes a silicon wafer and the like. In one embodiment, a liquid crystal display substrate handling different sizes and a photomask substrate used for manufacturing the same are preferably used.
[0010]
The rotation processing includes at least a rotation drying processing. When a series of spin cleaning processes including a spin drying process are performed in the same processing chamber, the entire spin cleaning process corresponds to a spin process. In addition, as the rotation processing, a spin coating processing of a resist solution or the like may be mentioned. When the present invention is applied to spin coating, it is possible to avoid coating unevenness or the like due to turbulence in the processing chamber.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the processing chamber has an opening for introducing outside air from outside the processing chamber to a substantially central portion of the upper surface of the substrate, and at least the opening A substrate processing apparatus which can control a flow of an airflow in the processing chamber depending on the size of the substrate.
[0012]
According to a specific aspect of the present invention, in the second aspect, the processing chamber includes a jig having the opening and a processing chamber main body that forms the processing chamber together with the jig. There is provided a substrate processing apparatus which is detachable with respect to the processing chamber main body and which can change the size of the opening by changing the jig. In this case, the jig preferably has a tubular portion extending from the opening toward the upper surface of the substrate.
[0013]
According to another specific aspect of the present invention, in the second aspect, there is provided an enlarging / reducing mechanism capable of enlarging / reducing an opening area of the opening, and the opening area is enlarged / reduced by the enlarging / reducing mechanism. A substrate processing apparatus capable of changing the size of a substrate is provided.
In this case, the expansion and contraction mechanism may be automatically controlled, or may be configured to expand and contract the opening area manually.
[0014]
In the case where the enlargement / reduction mechanism is to be automatically controlled, the opening information for specifying the size of the opening such that rectification can be formed over substantially the entire region of the upper surface of the substrate having the size according to the size of the substrate. , A substrate information acquisition unit for acquiring substrate information representing at least the size of a substrate to be processed, and opening information corresponding to the size of the substrate represented by the substrate information acquired by the substrate information acquisition unit And a control unit for controlling the enlargement / reduction mechanism so that the size of the opening is a size specified by the obtained opening information.
[0015]
A third aspect of the present invention is a substrate processing method in the substrate processing apparatus according to the second aspect, including a step of changing a size of the opening according to a size of the substrate. .
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method in the substrate processing apparatus according to the second aspect, wherein rectification can be configured over substantially the entire area of the upper surface of the substrate having the size in advance for each size of the substrate. A configuration condition determining step of determining the configuration conditions of the processing chamber including the size of the opening, and a configuration of setting the configuration conditions corresponding to the size of the substrate to be processed among the determined configuration conditions A substrate processing method comprising: a condition setting step; and a rotation processing step of performing a rotation processing on the substrate under the set configuration conditions. In a specific aspect, the rotation processing is a drying processing (rotation drying processing) after cleaning the substrate.
[0017]
After the configuration conditions are once determined in the configuration condition determination step, it is not necessary to perform the configuration condition determination step each time processing is performed. Of the processing conditions of the processing chamber including the size of the opening that can be configured to be rectified over substantially the entire area of the substrate upper surface having a predetermined size for each size of the substrate, A configuration condition corresponding to the size of the substrate may be set, and the substrate may be rotated under the set configuration condition.
[0018]
In a specific embodiment of the present invention, when the processing chamber is configured by the jig and the processing chamber main body, the setting of each configuration condition determined in the configuration condition determining step is performed by replacing the jig. A processing method is provided.
That is, the method includes a jig preparation step of preparing the jig that satisfies the respective configuration conditions determined in the configuration condition determination step in association with the size of each of the substrates, and in the configuration condition setting step, A substrate processing method is provided in which a jig corresponding to the size of a substrate to be processed is selected from the prepared jigs, and the selected jig is attached to the processing chamber body to set the configuration conditions. You. In this case, the configuration condition may include the length of the cylindrical portion of the jig.
[0019]
In another specific aspect of the present invention, in the case where a scaling mechanism that allows the opening area of the opening to be scaled is provided, in the configuration condition setting step, the size of the opening is changed using the scaling mechanism. There is provided a substrate processing method for setting the configuration conditions including an opening area scaling step.
[0020]
According to the present invention, there is also provided a substrate obtained by using any one of the substrate processing methods described above. Further, according to the present invention, there is also provided a method of manufacturing a photomask including a step of processing a substrate using any one of the substrate processing methods described above.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an overall configuration of a single-wafer spin cleaning apparatus according to an embodiment. The
[0022]
FIG. 2 shows a main configuration of the
[0023]
The substrate holding means of the present invention includes the
[0024]
It is to be noted that the substrate holding means can also hold substrates W of different sizes by selectively using a plurality of types of chucks prepared in advance without making the engagement claws movable in the radial direction of the substrate W. That is, in this case, one chuck holds only a substrate of a specific size, but the size of the substrate held by each chuck is different. Further, the chuck can be replaced with respect to the rotating shaft 7. Then, the substrates W having different sizes can be held in the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
On the other hand, the
[0028]
The
A
[0029]
Therefore, if the outer diameter of the
[0030]
Although not shown, a filter section for keeping the air in the spin cleaning device clean is provided above the
[0031]
The operation of the spin cleaning device is as follows.
First, a substrate W to be processed is set in the LD /
As the cleaning liquid, an acidic liquid such as sulfuric acid or an alkaline liquid such as a mixed liquid of ammonia and hydrogen peroxide can be used.
[0032]
By rotating the substrate W, an airflow is generated in the
[0033]
Incidentally, the
[0034]
Next, after the supply of the cleaning liquid is stopped, the substrate W is rotated at a medium speed by the
Note that pure water can be used as the rinsing liquid.
[0035]
Next, after the supply of the rinsing liquid is stopped, the substrate W is dried by rotating the substrate W at a high speed by the motor 6 (rotary drying step). Since rectification is performed along the upper surface of the substrate W toward the periphery of the substrate W, the residual mist M in the
In each of the above steps, the rotation speed of the
[0036]
Next, the dried substrate W is returned to the LD /
[0037]
Hereinafter, a substrate processing method using the above spin cleaning apparatus will be described.
(Construction condition determination step)
For each substrate W having a different size, the configuration conditions of the
[0038]
By the way, the configuration conditions of the
[0039]
Note that the diameter of the
[0040]
The absolute diameter of the
[0041]
The ratio of the size of the
[0042]
As the aperture ratio of the
The mechanism is as follows. That is, when the flow velocity of the airflow from the central portion of the upper surface of the substrate W toward the peripheral edge becomes too small, the processing liquid M which is shaken off by the rotation of the substrate W and collides with the
[0043]
On the other hand, as the aperture ratio of the
The mechanism is as follows. That is, if the flow velocity of the airflow from the central portion of the upper surface of the substrate W toward the peripheral edge becomes too large, the rebound of the airflow colliding with the
[0044]
As described above, when the aperture ratio is too large, the airflow introduced into the
[0045]
[Jig preparation process]
Next, a plurality of jigs that satisfy the respective configuration conditions (the diameter of the opening and the length of the cylindrical portion) determined in the configuration condition determination step are prepared in advance in association with the size of the substrate W.
[0046]
(Configuration condition setting process)
Thereafter, a spin cleaning process is performed. Prior to the process, a configuration condition corresponding to the size of the substrate W to be processed is set prior to the process. That is, the diameter of the
[0047]
(Substrate rotation processing step)
Next, the substrate W is rotated under the set configuration conditions. The operation of the spin cleaning device in the substrate rotation process is as described above.
[0048]
According to the embodiment, the following effects can be obtained.
(1) To make it possible to hold substrates W of different sizes by the
[0049]
(2) The air flow in the
[0050]
(3) Since the replacement of the
[0051]
(4) Since the flow of the airflow in the
[0052]
(5) Since the
[0053]
In the above-described filter unit, the wind speed of the airflow taken into the
[0054]
Also, in the process of the spin cleaning process, an inert gas such as nitrogen may be forcibly supplied from the
[0055]
Also, a jig accommodating portion such as a magazine for accommodating a plurality of jigs prepared in advance in the jig preparing step, and a tool exchanging means for transferring a jig between the jig accommodating portion and the engaging
[0056]
[Second embodiment]
FIG. 7 shows a main configuration of a spin cleaning apparatus according to the second embodiment. The spin cleaning device includes an enlargement / reduction mechanism 20, a
[0057]
The expansion and contraction mechanism 20 is a mechanism for expanding and reducing the opening area of the opening formed in the
The
The
The
[0058]
With the above configuration, the diameter of the
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention, substrates of different sizes can be appropriately rotated while using the same apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a main part of the substrate processing apparatus according to the embodiment.
FIG. 3 is a top view and a front view of each cup constituting a processing chamber.
FIG. 4 is a diagram illustrating a flow of an airflow in a processing chamber in the embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining an airflow in a processing chamber in a comparative example.
FIG. 6 is a diagram for explaining the flow of airflow in a processing chamber in another comparative example.
FIG. 7 is a diagram showing a main part configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
4 processing chamber, 5 chuck, 6 motor, 7 rotating shaft, 8 processing chamber body, 9 jig, 12 opening, 13 cylindrical part.
Claims (5)
この処理室内で、前記基板を水平に保持する基板保持手段と、
この基板保持手段によって保持された基板を回転させる回転手段と、を備え、
前記回転手段によって基板を回転させるときに、前記処理室内における少なくとも前記基板上面の略全領域にわたって整流が構成される基板処理装置であって、
前記基板保持手段によってサイズの異なる前記基板を保持できるようにし、
この基板保持手段によってサイズの異なる基板が保持されたときに、該サイズの異なる基板上面の略全領域にわたっても整流を構成するために、前記処理室内における気流の流れを制御できるようにした基板処理装置。A processing chamber in which substrate rotation processing is performed;
Substrate holding means for holding the substrate horizontally in the processing chamber;
Rotating means for rotating the substrate held by the substrate holding means,
When rotating the substrate by the rotating means, a substrate processing apparatus configured to rectify at least over substantially the entire area of the upper surface of the substrate in the processing chamber,
The substrate holding means can hold the different size of the substrate,
When a substrate having a different size is held by the substrate holding means, rectification is also formed over substantially the entire area of the upper surface of the substrate having the different size, so that the flow of air in the processing chamber can be controlled. apparatus.
少なくとも前記開口部の大きさによって、前記処理室内における気流の流れを制御できるようにした請求項1記載の基板処理装置。The processing chamber has an opening for introducing outside air from outside the processing chamber to a substantially central portion of the upper surface of the substrate,
2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a flow of an airflow in the processing chamber can be controlled at least by a size of the opening.
予め定められた、前記基板のサイズ毎の該サイズを有する基板上面の略全領域にわたって整流を構成できるような前記開口部の大きさを含む前記処理室の構成条件のうち、処理しようとする当該基板のサイズに対応した構成条件を設定し、設定した前記構成条件下で当該基板を回転処理する回転処理工程を有する基板処理方法。A substrate processing method using the substrate processing apparatus according to claim 2,
Of the processing conditions of the processing chamber including the size of the opening that can be configured to be rectified over substantially the entire area of the substrate upper surface having a predetermined size for each size of the substrate, A substrate processing method comprising: setting a configuration condition corresponding to a size of a substrate; and performing a rotation process on the substrate under the set configuration condition.
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