JP2005044872A

JP2005044872A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2005044872A
Application number: JP2003200864A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Sato; 雅伸佐藤; Masahiro Yoshida; 征弘吉田; Takeshi Okumura; 剛奥村; Takeya Morinishi; 健也森西
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-24
Also published as: JP4357225B2

Abstract

【課題】処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を回転する基板に供給して所定の処理を行う基板処理装置において、前記処理を安定して行う。
【解決手段】処理液の液滴を中心通過ノズル２Ａから基板Ｗに向けて吐出しながら基板Ｗの端縁Ｋａ、Ｆａと基板Ｗの回転中心Ｐａとの間を移動させることによって、基板全面に対して洗浄処理を実行する。また、基板Ｗに向けて液滴を吐出する中心外通過ノズル２Ｂを追加的に設け、該ノズル２Ｂを基板Ｗの端縁部Ｗｓに向けて吐出しながら、端縁部Ｗｓの基板中心に最も近い中心隣接位置Ｐｃと基板Ｗの端縁Ｋｂ、Ｆｂとの間を移動させる。このため、基板Ｗの端縁部Ｗｓに対して、中心通過ノズル２Ａからの液滴による洗浄処理のみならず、中心外通過ノズル２Ｂからの液滴による洗浄処理が加えられることとなり、基板Ｗの端縁部Ｗｓに対する洗浄処理を促進することができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、処理液と気体とを混合して生成した前記処理液の液滴を、回転する基板に供給することで、該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置に関するものである。ここで、基板としては、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、光ディスク用基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成していく工程が含まれる。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要がある。そこで、必要に応じて基板の洗浄処理が行われる（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の発明では、洗浄処理に適した処理液、つまり洗浄液と、圧縮空気とを二流体ノズルに供給し、この二流体ノズルにおいて洗浄液に空気を混合させて混合物（洗浄液の液滴）を生成している。そして、混合物を二流体ノズルから基板に向けて吐出している。一方、基板は一定速度で回転している。そして、基板面内での混合物の供給位置が基板中心と基板端縁との間を通るように二流体ノズルを往復移動させることによって基板全面にわたって混合物を吐出させ、基板表面に付着しているパーティクル（微小異物）などを離脱させて洗浄除去するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１３４２９号公報（第４頁−第５頁、図３）
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板は回転している関係上、その基板の中心部においては二流体ノズルに対する相対速度が遅く、端縁部に向かうにつれて速くなる。そのため、相対速度の遅い中心部では単位面積当たりの洗浄時間が長くなる。逆に端縁部においては、単位面積当たりの洗浄時間が短くなる。例えば、中心部で最も適した洗浄度合いとなるように設定すると、相対速度の速い基板の端縁部では十分に洗浄を行うことができず、洗浄ムラが生じて後段の基板処理工程において悪影響を与えるといった問題がある。逆に、端縁部で最も適した洗浄度合いとなるように設定すると、中心部での洗浄効果が高くなり、基板にダメージを与えるといった問題がある。
【０００４】
ここで、かかる問題を解決するために、上記特許文献１では、二流体ノズルを基板面内で移動させている間に該ノズル移動に同期して処理条件を変更させる技術が提案されている。例えば、二流体ノズルの移動速度が中心部で速くなるようにノズルの移動速度を可変制御している。また、二流体ノズルに供給する処理液や圧縮空気の流量が二流体ノズルの基板中心への移動につれて減少するように制御している。
【０００５】
しかしながら、二流体ノズルの移動に同期して種々の制御要素（移動速度、流量など）をリアルタイムで正確に制御することは困難であり、二流体ノズルからの混合物（処理液の液滴）を基板に対して安定して与えることが難しく、その結果、処理の安定性を欠く。また、制御方法が複雑となり、製造コストの増大を避けることはできない。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を回転する基板に供給して所定の処理を行う基板処理装置において、前記処理を安定して行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を、回転する基板に供給することで、該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、液滴を吐出しながら基板の端縁と基板の回転中心との間を移動自在に設けられた第１ノズルと、基板の端縁部に液滴を吐出する少なくとも１本以上の第２ノズルと、基板の端縁と基板の回転中心との間で第１ノズルを移動させる第１ノズル移動機構とを備えている。
【０００８】
このように構成された発明では、第１ノズルが処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を基板に向けて吐出しながら基板の端縁と基板の回転中心との間を移動する。これによって、基板全面に液滴が供給されて該基板に対して所定の処理が実行される。この場合、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように基板の中心部と端縁部とで処理の進行度合が相違する。より具体的には、基板の中心部に対する処理は比較的進行するのに対し、端縁部では中心部での処理進行度に比べて遅れる。そこで、この発明では、第１ノズルによる所定の処理に加えて、第２ノズルによる処理を実行している。すなわち、第２ノズルが処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を基板の端縁部に向けて吐出している。これによって、基板の端縁部に液滴が供給されて該端縁部に対して所定の処理が実行される。したがって、基板の端縁部に対して、第１ノズルからの液滴による処理のみならず、第２ノズルからの液滴による処理が加えられることとなり、基板の端縁部に対する処理が促進される。その結果、基板全面にわたって処理が均一化され、安定した基板処理が可能となる。
【０００９】
ここで、第２ノズルについては、固定配置するようにしてもよいし、第１ノズルと同様に液滴を吐出しながら移動させるように構成してもよい。例えば、後者の場合、第２ノズルを端縁部の基板中心に最も近い中心隣接位置と基板の端縁との間を移動自在に設け、第１ノズル移動機構が中心隣接位置と基板の端縁との間で第２ノズルを移動させるように構成してもよい。また、第１ノズルと第２ノズルとを共通の移動機構により移動させる代わりに、個別の移動機構により移動させるようにしてもよい。すなわち、第１ノズルについては第１ノズル移動機構により基板の端縁と基板の回転中心との間で移動させる一方、第２ノズルについては第２ノズル移動機構により中心隣接位置と基板の端縁との間で移動させる。
【００１０】
また、第１ノズルから吐出される液滴による処理条件と、第２ノズルから吐出される液滴による処理条件とについては、同一となるように設定してもよいし、互いに相違するように設定してもよい。これらの処理条件は基板の種類、サイズ、形状、ならびに処理内容などに基づき設定することができ、処理条件を適宜組み合わせることで処理の安定化を向上させることができる。
【００１１】
この処理条件には、（ｉ）ノズルと基板との位置関係、（ｉｉ）ノズルからの液滴の基板に対する角度、（ｉｉｉ）液滴の粒径、速度などが含まれ、これらを適宜変更することで、液滴による処理条件を変更して基板の種類などに適した処理を行うことができる。その結果、基板の処理をさらに安定化することができる。例えば、第１ノズルから吐出される液滴による処理条件を変更するために、
・第１ノズルと基板との間隔を調整して処理条件を変更させる間隔調整機構をさらに設けてもよいし、
・第１ノズルから吐出される液滴の基板に対する角度を調整して処理条件を変更させる角度調整機構をさらに設けてもよいし、
・第１ノズルに処理液を供給する処理液供給手段と、第１ノズルに気体を供給する気体供給手段と、第１ノズルに供給される処理液および気体のうちの少なくとも一方の流量を調整して処理条件を変更させる流量調整機構とをさらに設けてもよい。もちろん、第２ノズルから吐出される液滴による処理条件を変更可能に構成してもよい。
【００１２】
さらに、第１ノズルおよび第２ノズルの少なくとも一方を、以下のように構成された外部混合型のノズルで構成することができる。この外部混合型ノズルは、処理液が導入される処理液導入口と、気体が導入される気体導入口と、処理液導入口から導入された処理液を基板に向けて吐出する処理液吐出口と、該処理液吐出口に近接して配置され気体導入口から導入された気体を基板に向けて吐出する気体吐出口とが形成されたケーシングを有し、該ケーシング外の上記処理液吐出口の近傍で処理液吐出口から吐出される処理液と気体吐出口から吐出される気体とを混合させることによって処理液の液滴を生成し、処理液の液滴を基板に噴射する二流体ノズルである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す概略図である。また、図２は図１の平面図である。この基板処理装置１は、半導体ウエハなどの基板Ｗの表面を洗浄するためのものであり、基板Ｗをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１０と、本発明の「処理液」に相当する脱イオン水と本発明の「気体」に相当する窒素ガスとを混合させて脱イオン水の液滴を生成し、該液滴をスピンチャック１０に保持された基板Ｗに向けて吐出する２つの二流体ノズル２Ａ，２Ｂと、スピンチャック１０を取り囲むように配置されたカップ５０とを備えている。
【００１４】
スピンチャック１０は、鉛直方向に沿って配置された回転軸１１と、その回転軸１１の上端に取り付けられた円板状のスピンベース１２とを備えている。また、このスピンベース１２の上面端縁部には、スピンベース１２の周方向に適当な間隔をあけて、複数本のチャックピン１３が立設されている。そして、これらのチャックピン１３が基板Ｗの下面端縁部を支持しつつ、基板Ｗの端面（周面）に当接することで、基板Ｗをスピンベース１２から上方に離間させた状態で保持可能となっている。
【００１５】
また、スピンチャック１０の回転軸１１は回転駆動機構１４のモータ（図示省略）と連結されており、装置全体を制御するコントローラ２０によるモータ駆動に応じて回転駆動機構１４が作動するのに伴って回転する。これによって、スピンベース１２の上方でチャックピン１３により保持されている基板Ｗはスピンベース１２とともに回転軸心Ｐａ回りに回転する。このように、この実施形態では、回転軸心Ｐａが本発明の「基板の回転中心」に相当している。
【００１６】
こうして回転駆動される基板Ｗの表面に対して脱イオン水の液滴を供給すべく、２つの二流体ノズル２Ａ，２Ｂがそれぞれスピンベース１２の上方位置に配置されている。これらの二流体ノズル２Ａ，２Ｂは１本のアーム２１の先端側に固着されている。一方、アーム２１の基端部には、ノズル移動機構２３が連結されている。そして、コントローラ２０からの制御指令に応じてノズル移動機構２３が作動することでアーム２１を回転軸心Ｐｂ回りに揺動駆動する。
【００１７】
この実施形態では、図２に示すように、アーム２１の長手サイズは回転軸心Ｐａと回転軸心Ｐｂとの距離Δａｂよりも長くなっている。そして、アーム２１のうち、回転軸心ＰｂからΔａｂだけ離れた位置にノズル２Ａが固着されるとともに、アーム最先端にノズル２Ｂが固着されている。このため、ノズル移動機構２３を作動させてアーム２１を揺動させると、ノズル２Ａは同図の移動軌跡Ｔａ、つまり基板の端縁位置Ｋａから回転中心Ｐａを通って別の端縁位置Ｆｂに向かう軌跡Ｔａに沿って移動可能となっている。このように、この実施形態ではノズル２Ａが回転中心Ｐａを通過する中心通過ノズルとなっており、本発明の「第１ノズル」に相当している。また同時に、ノズル２Ｂが同図の移動軌跡Ｔｂ、つまり基板の端縁位置Ｋｂから回転中心Ｐａの外側（後述する中心隣接位置Ｐｃ）を通って別の端縁位置Ｆｂに向かう軌跡Ｔｂに沿って移動可能となっている。このように、この実施形態ではノズル２Ｂが回転中心Ｐａの外側を通過する中心外通過ノズルとなっており、本発明の「第２ノズル」に相当している。なお、この実施形態では、後述するようにノズル２Ａ，２Ｂによる洗浄処理の処理条件を相違させるために、基板Ｗからノズル２Ａまでの高さＨａ（図３参照）が基板Ｗからノズル２Ｂまでの高さＨｂ（図３参照）よりも高くなるように設定している。
【００１８】
ノズル２Ａ，２Ｂの各々は図１に示すように処理液配管２４を介して脱イオン水供給源と接続されており、脱イオン水供給源から脱イオン水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄＷａｔｅｒ；ＤＩＷ）の供給を受けている。この処理液配管２４には、開度調整が可能なバルブ２４Ｖが介装されており、コントローラ２０からの指令に応じて、二流体ノズル２Ａ，２Ｂに供給される脱イオン水の流路の開閉、および脱イオン水の流量の調節を行うことができるようになっている。また、各二流体ノズル２Ａ，２Ｂは、窒素ガス配管２５を介して窒素ガス供給源から高圧の窒素ガスの供給を受けている。この窒素ガス配管２５には開度調整が可能なバルブ２５Ｖが介装されており、コントローラ２０からの指令に応じて、二流体ノズル２Ａ，２Ｂに供給される窒素ガスの流路の開閉、および窒素ガスの流主の調節を行うことができるようになっている。なお、窒素ガス配管２５において、バルブ２５Ｖより下流側（バルブ２５Ｖと二流体ノズル２Ａ，２Ｂとの間）には、圧力計２５Ｐが介装されており、二流体ノズル２に導入される窒素ガスの圧力を測定できるようになっている。
【００１９】
このように、コントローラ２０がバルブ２４Ｖ、２５Ｖを制御することでノズル２Ａ，２Ｂに供給される脱イオン水および窒素ガスの流量を調整可能となっている。つまり、この実施形態では、処理液配管２４および窒素ガス配管２５がそれぞれ本発明の「処理液供給手段」および「気体供給手段」として機能している。また、バルブ２４Ｖ、２５Ｖが本発明の「流量調整機構」として機能している。そして、各ノズル２Ａ，２Ｂは流量調整された脱イオン水および窒素ガスの供給を受けて脱イオン水の液滴を生成し、該液滴を基板Ｗに向けて吐出可能となっている。
【００２０】
図３は図１の基板処理装置で採用された二流体ノズルの構成を示す図である。
この実施形態では、ノズル２Ａ，２Ｂとも、いわゆる外部混合型の二流体ノズルであり、その構成は同一であるため、ここでは、ノズル２Ａの構成についてのみ図３を参照しつつ説明する。
【００２１】
図３は二流体ノズルの構造を示す断面図である。この二流体ノズル２Ａは、いわゆる外部混合型のものであり、ケーシング外で脱イオン水に窒素ガスを衝突させて処理液（脱イオン水）の液滴を生成することができる。二流体ノズル２Ａは、ケーシングを構成する外筒３４と、その内部に嵌め込まれた内筒３９とを含んでおり、ほぼ円柱状の外形を有している。内筒３９と外筒３４とは、中心軸Ｑを共有する同軸状に配置されている。
【００２２】
この内筒３９の内部空間は、直線状の処理液流路４０となっている。そして、処理液流路４０では、内筒３９の一方端部（図３の上方側端部）が処理液導入口３０として開口しており、処理液配管２４と接続されている。これによって、処理液配管２４から処理液導入口３０を介して処理液流路４０に脱イオン水を導入可能となっている。また、処理液流路４０では、内筒３９の他方端部（処理液配管２４が接続されている側と反対側）が処理液吐出口４１として開口している。
このため、内筒３９により脱イオン水の流路は中心軸Ｑに沿う直線状に規制され、処理液吐出口４１から、この直線（中心軸Ｑ）に沿う方向に脱イオン水が吐出される。
【００２３】
外筒３４の内径はほぼ一定値であるのに対し、内筒３９の外径は中心軸Ｑ方向に沿う各部で変化している。より詳しくは、同図に示すように、内筒３９の中間部３９Ａが外筒３４の内径より小さな外径を有している。
【００２４】
内筒３９の一方端部および他方端部近傍には、内筒３９の外周面から張り出すように、内筒３９と一体的に形成されたフランジ３９Ｂ，３９Ｃがそれぞれ設けられている。フランジ３９Ｂ，３９Ｃは外筒３４の内径にほぼ等しい外径を有している。このため、内筒３９はフランジ３９Ｂ，３９Ｃの外周部で外筒３４の内壁に密接しているとともに、内筒３９の中間部３９Ａと外筒３４の内壁との間には、中心軸Ｑを中心とした略円筒状の間隙である円筒流路３５が形成されている。
【００２５】
外筒３４の長さ方向中間部には、円筒流路３５に連通した気体導入口３１が形成されている。外筒３４の側面において、気体導入口３１が形成された部分には、窒素ガス配管２５が接続されている。この窒素ガス配管２５の内部空間は円筒流路３５と連通しており、窒素ガス配管２５から気体導入口３１を介して円筒流路３５に窒素ガスを導入可能となっている。
【００２６】
内筒３９の処理液吐出口４１側に設けられたフランジ３９Ｂには、中心軸Ｑ方向にフランジ３９Ｂを貫通する気流方向変換流路４３が形成されている。また、外筒３４の処理液吐出口４１側の端部は、先端に向かうに従って内径が小さくなるテーパ状内壁面を有する遮蔽部３４Ａとなっている。中心軸Ｑ方向に関して、フランジ３９Ｂの端部からは短筒部３９Ｄが突出している。短筒部３９Ｄは、遮蔽部３４Ａのほぼ中心に配置されている。遮蔽部３４Ａの内径は短筒部３９Ｄの外径より大きい。このため、遮蔽部３４Ａと短筒部３９Ｄとの間に、中心軸Ｑを取り囲む略円筒状の間隙である旋回流形成流路３８が形成されている。
【００２７】
円筒流路３５、気流方向変換流路４３、および旋回流形成流路３８は連通しており、気体流路４４を形成している。旋回流形成流路３８は、処理液吐出口４１のまわりに環状の気体吐出口３６として開口している。このような構成を採用することにより、窒素ガス配管２５を介して円筒流路３５に導入された窒素ガスは、気体吐出口３６から吐出される。この気流方向変換流路４３は気体吐出口３６の近傍に形成され、また処理液吐出口４１と気体吐出口３６とは近接して形成されている。
【００２８】
このように構成された二流体ノズル２Ａは、基板洗浄時に処理液吐出口４１および気体吐出口３６がスピンチャック１０に保持された基板Ｗ側（下方）に向くようになっている。
【００２９】
図４（ａ）は内筒３９の側面図であり、図４（ｂ）は内筒３９の底面図である。なお、同図（ａ）には、フランジ３９Ｂ近傍の部分のみを示している。同図に示すように、フランジ３９Ｂはかさ状の形状を有しており、中心軸Ｑに対して側方にほぼ垂直に突出している。フランジ３９Ｂには、６つの溝４２が形成されている。各溝４２は、フランジ３９Ｂの外周面からフランジ３９Ｂの内方に向かって、中心軸Ｑにほぼ平行、かつ、中心軸Ｑを含まない平面に沿うように、互いにほぼ等角度間隔で形成されている。また、いずれの溝４２も、中心軸Ｑに沿う方向に見て、フランジ３９Ｂの外周における開口位置と中心軸Ｑとを結ぶ径方向に対して、ほぼ同じ角度で斜交しており、短筒部３９Ｄ外周の接線に沿うように形成されている（図４（ｂ）参照）。したがって、二流体ノズル２Ａにおいて、溝４２は中心軸Ｑに沿う方向に見て気体吐出口３６（旋回流形成流路３８）の接線方向に沿うように形成されている。
【００３０】
二流体ノズル２Ａにおいて、溝４２の外周側は外筒３４の内壁で塞がれており、これにより、６つの気流方向変換流路４３が形成されている。また、フランジ３９Ｂの短筒部３９Ｄ側周縁部において、溝４２の開口部は遮蔽部３４Ａで覆われている（図３参照）。一方、溝４２の内方側の部分は、中心軸Ｑに沿う方向に見て、気体吐出口３６と重なり合うように位置している。
【００３１】
このように、内部に気流方向変換流路４３が形成された二流体ノズル２Ａは、外筒３４内に、周囲に溝４２が形成された内筒３９を嵌め込むだけで得ることができる。そして、窒素ガス配管２５から円筒流路３５に窒素ガスを導入すると、窒素ガスは、円筒流路３５をその母線方向に沿って気流方向変換流路４３側へと流れ、気流方向変換流路４３へと導かれる。また、気流方向変換流路４３内を流れる窒素ガスのうち、フランジ３９Ｂの外周側を流れるものは、旋回流形成流路３８側で、遮蔽部３４Ａの内壁に沿って、フランジ３９Ｂの内方側に向かって流れる（窒素ガスが流れる方向を図４（ｂ）に矢印ｋで示す）。このとき、窒素ガスが流れる方向は、気体流路４４の母線方向から、気体流路４４（旋回流形成流路３８）の円周方向に沿う成分を有する方向へと変換される。
【００３２】
旋回流形成流路３８内では、窒素ガスは旋回流形成流路３８の円周方向に沿って自由に流れることができる。このため、気流方向変換流路４３から旋回流形成流路３８に導かれた窒素ガスは、中心軸Ｑ（処理液流路４０）のまわりを、図４（ｂ）において反時計回りに旋回するように流れ、気体吐出口３６へと導かれる。
【００３３】
この実施形態では、６つの気流方向変換流路４３が形成されていることにより、略円筒状の気体流路４４の円周上において間隔を開けて配置された６箇所から、方向が変換された気流が旋回流形成流路３８（気体吐出口３６側）へと導かれる。これにより、旋回流形成流路３８の円周方向（旋回方向）に関して均一な旋回流が形成される。
【００３４】
次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図５および図６を参照しつつ説明する。図５は図１の基板処理装置の動作を示す図である。この基板処理装置では、図示を省略する搬送手段によりチャックピン１３上に未処理の基板Ｗが搬送されてチャックピン１３に保持されると、搬送手段が基板処理装置から退避した後、コントローラ２０が装置各部を制御して洗浄処理を実行する。
【００３５】
この洗浄処理では、基板回転を開始させる。そして、バルブ２４Ｖ、２５Ｖを開いてノズル２Ａ，２Ｂに脱イオン水および窒素ガスを所定流量で供給する。これによって、各ノズル２Ａ，２Ｂで脱イオン水の液滴が生成されるとともに、該液滴が回転している基板Ｗに向けて吐出される。また、液滴を各ノズル２Ａ，２Ｂから吐出させた状態のままノズル移動機構２３によりアーム２１を回転中心Ｐｂ回りに揺動する。その結果、ノズル２Ａから吐出された液滴は図５（ａ）に示すように基板Ｗ全面に供給されて洗浄処理が行われる一方、ノズル２Ｂから吐出された液滴は同図（ｂ）に示すように基板Ｗの端縁部Ｗｓにのみ供給されて該端縁部Ｗｓに対する洗浄処理が行われる。なお、図５（ａ）および（ｂ）の斜線部分が洗浄処理部分を示している。
【００３６】
より詳しく説明すると、ノズル２Ａは移動軌跡Ｔａ（基板Ｗの端縁位置Ｋａから回転中心Ｐａを通って別の端縁位置Ｆｂに向かう軌跡）に沿って移動するため、この中心通過ノズル２Ａからの液滴は基板Ｗの全面に供給され、中心通過ノズル２Ａによる洗浄処理は基板全面に及ぶ。ここで、アーム２１の揺動速度は一定であるため、基板Ｗの中心部においては二流体ノズル２Ａに対する相対速度が遅く、端縁部に向かうにつれて速くなる。そのため、相対速度の遅い中心部では単位面積当たりの洗浄時間が長くなり、基板Ｗの中心部Ｗｃでの洗浄処理が端縁部Ｗｓよりも進行する。すなわち、例えば図６（ａ）の曲線Ｃａに示すように、ノズル２Ａからの液滴による基板Ｗからのパーティクルの除去能力は中央部で高く、端縁部に向かうにしたがって低下している。このことが、洗浄ムラが発生する主要因のひとつとなっていた。
【００３７】
一方、ノズル２Ｂは移動軌跡Ｔｂ（基板Ｗの端縁位置Ｋｂから回転中心Ｐｂの外側を通って別の端縁位置Ｆｂに向かう軌跡）に沿って移動する。つまり、中心外通過ノズル２Ｂは基板Ｗの端縁部Ｗｓのうち基板中心Ｐａに最も近い中心隣接位置Ｐｃと基板Ｗの端縁Ｋｂ、Ｆｂとの間を移動することとなる。そのため、この中心外通過ノズル２Ｂからの液滴は基板Ｗの端縁部Ｗｓに供給され、中心外通過ノズル２Ｂによる洗浄処理は端縁部Ｗｓのみに及び、基板Ｗの中心部（同図（ｂ）の空白領域Ｗｃ）には及ばない。したがって、図６（ａ）の曲線Ｃｂに示すように、ノズル２Ｂからの液滴による基板Ｗからのパーティクルの除去能力は中央部ではほぼゼロであり、端縁部Ｗｓで発現している。
【００３８】
したがって、基板Ｗの端縁部Ｗｓに対して、中心通過ノズル２Ａからの液滴による洗浄処理のみならず、中心外通過ノズル２Ｂからの液滴による洗浄処理が加えられることとなり、これらの洗浄処理の相互作用により基板Ｗの端縁部Ｗｓに対する洗浄処理が促進される。その結果、全ノズル２Ａ，２Ｂによる総合的な洗浄特性は図６（ｂ）の曲線Ｃに示すように基板Ｗ全面にわたってほぼ均一となり、安定した洗浄処理を実行することができる。
【００３９】
また、この実施形態では、ノズル２Ａ，２Ｂの移動に同期して種々の制御要素（移動速度、流量など）をリアルタイムで制御する必要はなく、洗浄処理の安定性の面で有利であるのみならず、特許文献１に記載の発明に比べて制御方法を単純化させることができ、製造コストの増大を避けることができる。
【００４０】
上記のようにして基板Ｗ全面に対する洗浄処理が完了すると、バルブ２４Ｖ、２５Ｖを閉じてノズル２Ａ，２Ｂへの脱イオン水および窒素ガスの供給を停止する。また、基板Ｗの回転速度を増大させて基板Ｗ上に残っている液滴に遠心力を作用させて基板Ｗから液滴を除去し、乾燥させる（スピン乾燥）。そして、一連の処理が完了すると、搬送手段により処理済みの基板Ｗを基板処理装置から搬出する。
【００４１】
以上のように、この実施形態では、処理液の液滴を中心通過ノズル２Ａから基板Ｗに向けて吐出しながら基板Ｗの端縁Ｋａ、Ｆａと基板Ｗの回転中心Ｐａとの間を移動させることによって、基板全面に対して洗浄処理を実行する。さらに、基板Ｗに向けて液滴を吐出する中心外通過ノズル２Ｂを追加的に設け、該ノズル２Ｂを基板Ｗの端縁部Ｗｓに向けて吐出しながら、端縁部Ｗｓの基板中心に最も近い中心隣接位置Ｐｃと基板Ｗの端縁Ｋｂ、Ｆｂとの間を移動させるように構成している。このため、基板Ｗの端縁部Ｗｓに対して、中心通過ノズル２Ａからの液滴による洗浄処理のみならず、中心外通過ノズル２Ｂからの液滴による洗浄処理が加えられることとなり、基板Ｗの端縁部Ｗｓに対する洗浄処理を促進することができる。それゆえ、基板全面にわたって洗浄処理を均一に行うことができ、安定した洗浄処理を行うことができる。
【００４２】
また、ノズル２Ａ，２Ｂが移動している最中に処理条件を変更することなく、均一な洗浄処理を行うことができるため、特許文献１に記載の発明のようにノズル移動中に処理条件を変更させる場合に比べて、ノズル２Ａ，２Ｂからの混合物（脱イオン水の液滴）を基板Ｗに対して安定して与えることができ、洗浄処理の安定性をさらに向上させる上で有利である。さらに、制御方法が単純となるため、製造コストの増大を効果的に抑制することができる。
【００４３】
さらに、基板Ｗに対して与えるダメージを抑制しながら優れた洗浄効果が得られるという作用効果もある。すなわち、従来装置のように単一のノズルで洗浄処理を実行する場合には、基板全面に対して一定の除去能力を作用させてパーティクルを基板から除去するためには、例えば図６（ａ）の曲線Ｃｓで示すように中心部に対する除去能力が高くなったとしてもノズルからの液滴を強く基板に与える必要がある。その結果、中心部でのダメージが大きくなってしまう。したがって、許容ダメージレベルが例えば同図の１点鎖線のレベルＬに設定された場合には、曲線Ｃｓの処理特性を有するノズルを用いることができない。
【００４４】
これに対し、本実施形態によれば、各ノズル２Ａ，２Ｂからの液滴による除去能力を抑えて許容ダメージレベル以下に設定したとしても、同図（ｂ）に示すように全ノズル２Ａ，２Ｂによる総合的な洗浄特性は例えば図６（ｂ）の曲線Ｃに示すように基板全面にわたって許容ダメージレベルＬの直下近傍で、しかもほぼ均一に設定することができる。したがって、基板Ｗに対してダメージを与えることなく、しかも効率的かつ均一的な洗浄処理を行うことができる。
【００４５】
なお、図６（ｂ）に示す全ノズルによる処理特性については、各ノズル２Ａ，２Ｂに対する処理条件を適宜組み合わせることにより制御することができる。例えば、上記実施形態では、基板Ｗからノズル２Ａまでの高さＨａ（図３参照）が基板Ｗからノズル２Ｂまでの高さＨｂ（図３参照）よりも高くなるように設定している。これによって、中心部での除去能力を比較的低く設定する一方、基板Ｗに対するノズル２Ｂの高さを比較的低く設定することでノズル２Ｂによる除去能力を高めて端縁部Ｗｓでの除去能力を確保している。
【００４６】
ここでは、基板Ｗに対するノズル２Ａ，２Ｂの高さＨａ、Ｈｂを調整することで各ノズル２Ａ，２Ｂによる処理条件を変更設定しているが、処理条件の設定手段はこれに限定されるものではなく、任意である。例えば特許文献１に記載されているように各ノズル２Ａ，２Ｂからの液滴の基板Ｗに対する角度を調整することによって処理条件を調整することが可能である。また、液滴の粒径、速度などを調整することによって処理条件を調整することが可能である。このように液滴の粒径、速度などを変更させる具体的な手段としては、各ノズル２Ａ，２Ｂに供給される脱イオン水および窒素ガスのうちの少なくとも一方の流量を調整して処理条件を変更させることが可能である。
【００４７】
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、上記実施形態では、１本のアーム２１に２つのノズル２Ａ，２Ｂを固着しているが、例えば図７に示すように、ノズル２Ａを移動させるためのアーム２１Ａと、ノズル２Ｂを移動させるためのアーム２１Ｂとを設け、それらのアーム２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ第１ノズル移動機構２３Ａおよび第２ノズル移動機構２３Ｂにより揺動させるように構成してもよい。この場合、各ノズル移動機構２３Ａ，２３Ｂにアームを上下方向に移動位置決めする機構（間隔調整機構）を設けてもよく、アームの上下位置決めにより処理すべき基板の種類や大きさなどに応じて基板Ｗに対するノズルの高さ位置を自動的に調整することができる。また、各ノズル移動機構２３Ａ，２３Ｂにノズルの角度を調整する機構（角度調整機構）を設けてもよく、各ノズル２Ａ，２Ｂからの液滴の基板Ｗに対する角度を調整することができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、２つのノズル２Ａ，２Ｂをアーム２１の長手方向に沿って配置しているが、これらの配置関係はこれに限定されるものではなく、任意である。また、上記実施形態では、２つのノズル２Ａ，２Ｂを用いて洗浄処理しているが、３つ以上のノズルを設けるようにしてもよい。ただし、これらのノズルのうち少なくも１つが中心通過ノズルで構成するとともに、残りのノズルが中心外通過ノズルで構成する必要がある。また、上記実施形態では、ノズル２Ｂを移動させることで端縁部Ｗｓに処理液の液滴を供給しているが、中心通過ノズル以外のノズルについては固定しても、あるいは移動させるように構成してもよい。要は、中心通過ノズル以外のノズルについては、基板Ｗの端縁部Ｗｓに処理液の液滴を供給することができるものであれば、如何なる構成のものを採用してもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、いわゆる外部混合型のノズルを用いているが、ノズル内部で処理液と気体とを混合させて処理液の液滴を生成し、基板に向けて吐出する、いわゆる内部混合型のノズルを用いてもよい。ただし、上記実施形態で外部混合型ノズルを採用している。その理由は以下のとおりである。すなわち、二流体ノズルを用いた基板洗浄の処理条件は、上記したように液滴の粒径や速度などと密接に関係しており、液滴の粒径などを適正に制御するのが望まれる。この点、外部混合型ノズルでは内部混合型ノズルに比べて液滴の粒径などの制御性に優れており、外部混合型ノズルを用いることで、より安定した処理が可能となる。また、内部混合型ノズルを用いた場合、小さな粒径の液滴を効率的に生成することが困難であり、勢い大きな粒径の液滴で洗浄処理を行うこととなる。その結果、基板に与えるダメージが大きくなってしまう。このように、外部混合型ノズルを用いることで、内部混合型ノズルを用いた場合に比べて、ダメージを抑制しながら良好な洗浄処理を行うことができる。さらに、処理が完了すると処理液および気体のノズルへの供給が停止されるが、外部混合型ノズルでは供給停止と同時にノズルからの処理液および気体の吐出が停止されて液漏れが効果的に防止される。以上のような特徴を外部混合型ノズルが有していることから、上記実施形態では外部混合型ノズルを採用している。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、「処理液」として脱イオン水を用いて「所定の処理」として洗浄処理を実行しているが、処理液の種類はこれに限定されず、例えばエッチング液を「処理液」として用いて「所定の処理」としてエッチング処理を行う基板処理装置に対して本発明を適用することができる。また、「気体」としては窒素ガスに限定されず、不活性ガスや空気などの気体成分を用いることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、第１ノズルを基板の端縁と基板の回転中心との間で移動させて第１ノズルから基板全面に液滴を供給して該基板に対して所定の処理を実行するのみならず、第２ノズルから液滴を基板の端縁部に供給して該端縁部に対して所定の処理を実行するように構成している。これによって、基板の端縁部に対して、第１ノズルからの液滴による処理のみならず、第２ノズルからの液滴による処理が加えられることとなり、基板全面にわたって処理を均一化することができ、基板を安定して処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の基板処理装置で採用された二流体ノズルの構成を示す図である。
【図４】図３の二流体ノズルの部分拡大図である。
【図５】図１の基板処理装置の動作を示す図である。
【図６】ノズルからの液滴により実行される洗浄処理の特性を示すグラフである。
【図７】本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１…基板処理装置
２Ａ…二流体ノズル（第１ノズル）
２Ｂ…二流体ノズル（第２ノズル）
２３…ノズル移動機構（第１ノズル移動機構）
２３Ａ…第１ノズル移動機構
２３Ｂ…第２ノズル移動機構
２４…処理液配管
２４Ｖ…バルブ
２５…窒素ガス配管
２５Ｖ…バルブ
Ｆａ、Ｆｂ、Ｋａ、Ｋｂ．．．端縁（位置）
Ｐａ．．．回転中心
Ｐｃ．．．中心隣接位置
Ｑ…中心軸
Ｗｓ．．．端縁部
Ｗ…基板

Claims

処理液と気体とを混合して生成した前記処理液の液滴を、回転する基板に供給することで、該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置において、
前記液滴を吐出しながら前記基板の端縁と前記基板の回転中心との間を移動自在に設けられた第１ノズルと、
前記基板の端縁部に前記液滴を吐出する少なくとも１本以上の第２ノズルと、前記基板の端縁と前記基板の回転中心との間で前記第１ノズルを移動させる第１ノズル移動機構とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
前記第２ノズルは前記端縁部の前記基板中心に最も近い中心隣接位置と前記基板の端縁との間を移動自在に設けられる一方、
前記第１ノズル移動機構は前記中心隣接位置と前記基板の端縁との間で前記第２ノズルを移動させる請求項１記載の基板処理装置。
前記第２ノズルが前記端縁部の前記基板中心に最も近い中心隣接位置と前記基板の端縁との間を移動自在に設けられた請求項１記載の基板処理装置であって、
前記中心隣接位置と前記基板の端縁との間で前記第２ノズルを移動させる第２ノズル移動機構をさらに備えている基板処理装置。
前記第１ノズルから吐出される液滴による処理条件が、前記第２ノズルから吐出される液滴による処理条件と相違している請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
前記第１ノズルから吐出される液滴による処理条件を変更可能に構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
前記第１ノズルと前記基板との間隔を調整して前記処理条件を変更させる間隔調整機構をさらに備えている請求項５記載の基板処理装置。
前記第１ノズルから吐出される液滴の前記基板に対する角度を調整して前記処理条件を変更させる角度調整機構をさらに備えている請求項５または６記載の基板処理装置。
前記第１ノズルに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記第１ノズルに前記気体を供給する気体供給手段と、
前記第１ノズルに供給される前記処理液および前記気体のうちの少なくとも一方の流量を調整して前記処理条件を変更させる流量調整機構とをさらに備えている請求項５ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
前記第２ノズルから吐出される液滴による処理条件を変更可能に構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの少なくとも一方は、前記処理液が導入される処理液導入口と、前記気体が導入される気体導入口と、前記処理液導入口から導入された処理液を前記基板に向けて吐出する処理液吐出口と、該処理液吐出口に近接して配置され前記気体導入口から導入された気体を前記基板に向けて吐出する気体吐出口とが形成されたケーシングを有し、
該ケーシング外の上記処理液吐出口の近傍で前記処理液吐出口から吐出される処理液と前記気体吐出口から吐出される気体とを混合させることによって前記処理液の液滴を生成し、前記処理液の液滴を前記基板に噴射する二流体ノズルである請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置。