JP2007005391A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板から飛散する薬液を受けるための受け部材における薬液の滞留を防止することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】スピンチャック１のスピンベース５の側面に、洗浄液を噴射口からスプレー状に噴射する洗浄液ノズル４が設けられている。この洗浄液ノズル４は、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０において薬液が付着する領域に洗浄液が供給されるように、その噴射口を水平方向外方に向けた状態で取り付けられている。ウエハＷに対する薬液の供給開始に先立って、洗浄液ノズル４からの洗浄液の吐出が開始される。ウエハＷに対して薬液が供給されている間も、洗浄液ノズル４からの洗浄液の吐出が続けられ、その薬液の供給が停止された後に、洗浄液ノズル４からの洗浄液の吐出が停止される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、基板を回転させつつ、その基板に薬液を供給することにより、基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置の製造工程に用いられる基板処理装置には、基板を１枚ずつ処理する枚葉型のものがある。この枚葉型の基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転するスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板に薬液を供給する薬液ノズルとを備えている。そして、スピンチャックを回転させつつ、そのスピンチャックとともに回転する基板に薬液ノズルから薬液を供給することにより、基板に対する薬液を用いた処理が達成される。

スピンチャックは、たとえば、有底筒状のカップ内に配置され、そのカップの側壁によって周囲が取り囲まれている。これにより、基板の周縁から側方に飛散する薬液をカップの側壁の内面で受け止めることができ、カップより外方への薬液の飛散を防止することができる。
特開平１０−１７２９５０号公報

ところが、このような構成では、カップの内面上に薬液が滞留し、その薬液が基板に汚染などの悪影響を与えるおそれがある。たとえば、カップの内面上に滞留した薬液が気化し、その気化した薬液を含む雰囲気が基板の近傍を漂うことにより、基板に悪影響を与えるおそれがある。また、カップの側壁の内面で薬液を受け止めたときに、カップの側壁の内面に滞留している薬液が飛散し、これが基板上に着地することにより、基板に悪影響を与えるおそれがある。

そこで、この発明の目的は、基板から飛散する薬液を受けるための受け部材における薬液の滞留を防止することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持して、その基板とともに回転する回転部材（５）と、前記回転部材に保持された基板に薬液を供給するための薬液供給手段（２）と、前記回転部材の周囲を取り囲むように設けられ、上記回転部材とともに回転している基板から飛散する薬液を受けるための受け部材（３）と、前記回転部材に設けられ、前記受け部材の前記回転部材との対向面（２０）に洗浄液を供給する洗浄液供給手段（４）と、基板に薬液が供給されている間、前記対向面に洗浄液が供給されるように、前記薬液供給手段による薬液の供給および前記洗浄液供給手段による洗浄液の供給を制御する制御手段（２１）とを含むことを特徴とする、基板処理装置である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、基板に供給される薬液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の周縁から側方へ飛散し、受け部材の回転部材との対向面に受けられる。基板に薬液が供給されている間、受け部材の回転部材との対向面に洗浄液が供給されるので、その対向面に受けられる薬液は、洗浄液に押し流され、対向面を伝って流下する。そのため、受け部材の回転部材との対向面に薬液が滞留することを防止することができ、その薬液の滞留に起因する種々の不具合（たとえば、受け部材の回転部材との対向面に滞留した薬液が気化し、その気化した薬液を含む雰囲気が基板の近傍を漂うことにより、基板が悪影響を受けること。受け部材の回転部材との対向面で薬液を受けたときに、その対向面に滞留している薬液が飛散し、これが基板上に着地することにより、基板が悪影響を受けること。）の発生を回避することができる。

また、薬液が高粘質のもの（たとえば、高濃度硫酸）であっても、受け部材の回転部材との対向面に受けられた薬液に洗浄液が混ざることにより、薬液の粘度が低下するので、その薬液を速やかに流下させることができる。そのため、受け部材の回転部材との対向面に薬液が滞留することを防止することができる。
請求項２記載の発明は、前記洗浄液供給手段は、前記対向面に向けて洗浄液をスプレー状に噴射するスプレーノズル（４）を備えていることを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置である。

この構成によれば、洗浄液がスプレー状に噴射されるので、受け部材の回転部材との対向面に洗浄液をむらなく供給することができる。そのため、受け部材の回転部材との対向面における薬液の滞留を確実に防止することができる。
請求項３記載の発明は、前記制御手段は、前記薬液供給手段による薬液の供給開始前に、前記洗浄液供給手段による洗浄液の供給を開始させることを特徴とする、請求項１または２記載の基板処理装置である。

この構成によれば、薬液の供給開始に先立って、洗浄液の供給が開始されるので、基板から飛散する薬液が受け部材の回転部材との対向面に受けられる前に、その対向面に洗浄液の被膜を形成しておくことができる。これにより、受け部材の回転部材との対向面に薬液が直接付着することを防止することができ、その対向面上における薬液の滞留をより効果的に防止することができる。

請求項４記載の発明は、前記制御手段は、前記薬液供給手段による薬液の供給停止後に、前記洗浄液供給手段による洗浄液の供給を停止させることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、薬液の供給停止後も、受け部材の回転部材との対向面に対する洗浄液の供給が続けられるので、その対向面上における薬液の滞留をより確実に防止することができる。

請求項５記載の発明は、基板（Ｗ）を保持して、その基板とともに回転する回転部材（５）と、前記回転部材に保持された基板に薬液を供給するための薬液供給手段（２）と、前記回転部材の周囲を取り囲むように設けられ、上記回転部材とともに回転している基板から飛散する薬液を受けるための受け部材（３）と、前記回転部材に設けられ、前記受け部材の前記回転部材との対向面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段（４）とを備える基板処理装置における基板処理方法であって、前記回転部材に基板を保持させて、その基板を前記回転部材とともに回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程中に、前記薬液供給手段によって基板に薬液を供給する薬液供給工程と、前記薬液供給工程と並行して、前記洗浄液供給手段によって前記対向面に洗浄液を供給する受け部材洗浄工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。

この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面に薬液を供給して、その表面に対して薬液による処理を施すための枚葉型の装置である。この基板処理装置は、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック１と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に薬液を供給するための薬液ノズル２と、ウエハＷから飛散する薬液を受け取るための受け部材３と、受け部材３の内面（スピンチャック１との対向面）に洗浄液を供給するための複数個の洗浄液ノズル４とを備えている。

スピンチャック１は、図示しないモータの回転駆動力によりほぼ鉛直な軸線まわりに回転される円盤状のスピンベース５と、このスピンベース５の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で挟持するための複数個の挟持部材６とを備えている。これにより、スピンチャック１は、複数個の挟持部材６によってウエハＷを挟持した状態で、スピンベース５を回転させることにより、そのウエハＷを、ほぼ水平な姿勢を保ったまま、スピンベース５とともに回転させることができる。

また、スピンチャック１の内部には、スピンチャック１の回転軸線に沿って延び、スピンベース５内で分岐して、各分岐部分が後述する洗浄液ノズル４に接続された洗浄液供給路７が形成されている。この洗浄液供給路７には、洗浄液配管８が接続されており、洗浄液供給源からの洗浄液が洗浄液配管８を通して供給されるようになっている。洗浄液配管８の途中部には、洗浄液配管８を開閉するための洗浄液バルブ９が介装されている。

薬液ノズル２には、薬液供給源からの薬液が薬液バルブ１０を介して供給されるようになっている。薬液供給源から薬液ノズル２に供給される薬液としては、たとえば、ＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）などのレジスト剥離液を例示することができる。
また、薬液ノズル２は、スピンチャック１の上方に設けられたアーム１１の先端に取り付けられている。アーム１１は、受け部材３の側方でほぼ鉛直に延びた支持軸１２に支持されており、この支持軸１２の上端部からほぼ水平に延びている。支持軸１２は、その中心軸線まわりに回転可能に設けられていて、支持軸１２を回転させることにより、薬液ノズル２をスピンチャック１に保持されたウエハＷの上方に配置したり、受け部材３の外側に設定された待機位置に配置したりすることができる。また、支持軸１２を所定の角度範囲内で往復回転させることにより、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上方でアーム１１を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、薬液ノズル２からの薬液の供給位置をスキャン（移動）させることができる。

受け部材３は、スピンチャック１を収容する有底円筒形状のカップ１３と、このカップ１３に対して昇降可能に設けられたガード１４とを備えている。
カップ１３には、スピンチャック１の周囲を取り囲むように、円環状の集液溝１５が形成されている。すなわち、カップ１３の側壁は、スピンチャック１を取り囲む円筒状の内側壁１６とこの内側壁１６を取り囲む円筒状の外側壁１７とを有する２重同心円筒状に形成されており、その内側壁１６と外側壁１７との間に、円環状の集液溝１５が形成されている。

ガード１４は、カップ１３の中心軸線（ウエハＷの回転軸線）に対してほぼ回転対称な形状に形成されている。このガード１４は、平面視円環状の円環板部１８と、この円環板部１８の外周縁から下方に延びる円筒状の円筒側壁１９とを一体的に備えている。円筒側壁１９の内面２０は、下方ほどカップ１３の中心軸線から遠ざかるように傾斜する傾斜面に形成されている。そして、このガード１４は、円筒側壁１９の内面２０がスピンチャック１に保持されたウエハＷの端面に対向する処理時位置（図１に実線で示す位置）と、円環板部１８がスピンチャック１によるウエハＷの保持位置よりも下方に配置される搬入出位置（図１に仮想線で示す位置）との間で昇降可能に設けられている。

洗浄液ノズル４は、洗浄液を噴射口からスプレー状に噴射（吐出）するスプレーノズルであり、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０において薬液が付着する領域に洗浄液が供給されるように、その噴射口を水平方向外方に向けた状態で、スピンベース５の側面に取り付けられている。この洗浄液ノズル４には、洗浄液配管８から洗浄液供給路７に流入する洗浄液が洗浄液供給路７を通して供給される。洗浄液ノズル４に供給される洗浄液としては、たとえば、純水を例示することができる。

また、この基板処理装置には、マイクロコンピュータを含む制御部２１が備えられている。制御部２１は、予め定められたプログラムに従って、洗浄液バルブ９および薬液バルブ１０の開閉を制御するとともに、スピンチャック１に備えられるモータやガード１４を昇降させるための駆動源などを制御する。
図２は、薬液ノズル２からの薬液の吐出およびその停止のタイミングと、洗浄液ノズル４からの洗浄液の吐出およびその停止のタイミングを示す図である。ウエハＷの処理に際しては、図示しない搬送ロボットによって、ウエハＷがスピンチャック１に受け渡される。このとき、スピンチャック１（スピンベース５）は、静止している。また、搬送ロボットからスピンチャック１へのウエハＷの受け渡しが阻害されないように、ガード１４は、円環板部１８がスピンチャック１によるウエハＷの保持位置よりも下方に配置される搬入出位置に下げられている。

スピンチャック１にウエハＷが受け渡されると、搬入出位置に下げられているガード１４が、その搬入出位置から円筒側壁１９の内面２０がスピンチャック１に保持されたウエハＷの端面に対向する処理時位置に上昇される。また、スピンベース５の回転が開始されて、ウエハＷの回転が開始される。
ウエハＷの回転開始後、まず、洗浄液バルブ９が開かれて、洗浄液ノズル４からの洗浄液の吐出が開始される。洗浄液ノズル４から吐出される洗浄液は、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に供給される。洗浄液ノズル４は、スピンベース５に設けられているので、そのスピンベース５の回転に伴って、スピンベース５およびウエハＷの回転軸線を中心に回転する。これにより、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０における洗浄液の供給位置が周方向に移動し、その内面２０の全周にわたって洗浄液が供給される。

洗浄液の供給開始から予め定める時間（Ｔ１−Ｔ２）が経過すると、次に、ウエハＷの上方に薬液ノズル２が移動されて、薬液バルブ１０が開かれることにより、薬液ノズル２からウエハＷの表面への薬液の供給（吐出）が開始される。ウエハＷの表面に供給された薬液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面上を流れ、ウエハＷの周縁から側方へと飛散する。これにより、ウエハＷの表面全域に薬液が行き渡り、ウエハＷの表面に対して薬液による処理が施されていく。

ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散する薬液は、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に受け止められる。この薬液の供給中も、洗浄液ノズル４からガード１４の円筒側壁１９の内面２０への洗浄液の供給が続けられている。これにより、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に受け止められる薬液は、洗浄液に押し流されて、その内面２０を伝って流下する。そして、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０の下端縁からカップ１３の集液溝１５内に流れ落ち、集液溝１５に接続された排出配管（図示せず）を通して排出される。

なお、ウエハＷに対する薬液の供給が行われている間、薬液ノズル２を静止させていてもよいし、ウエハＷの上方でアーム１１を揺動させることにより、薬液ノズル２を往復移動させて、ウエハＷの表面における薬液の供給位置をスキャンさせてもよい。
ウエハＷに対する薬液の供給が予め定める時間（Ｔ２−Ｔ３）にわたって続けられると、薬液バルブ１０が閉じられて、薬液ノズル２からの薬液の吐出が停止される。その後、予め定める時間（Ｔ３−Ｔ４）が経過すると、洗浄液バルブ９が閉じられて、洗浄液ノズル４からの洗浄液の吐出が停止される。

また、薬液ノズル２からの薬液の吐出が停止され、ウエハＷに対する薬液による処理が終了された後も、ウエハＷの回転は継続される。そして、その回転しているウエハＷに対して、図示しないリンス液ノズルからリンス液（たとえば、純水）が供給されて、ウエハＷに付着した薬液を洗い流すためのリンス処理が行われる。このリンス処理は、たとえば、薬液バルブ１０が閉じられた後であって、洗浄液バルブ９が閉じられる前に開始される。リンス処理の後は、ウエハＷが高速回転されて、ウエハＷに付着している純水を振り切って乾燥させるスピンドライ処理が行われる。スピンドライ処理が終了すると、ウエハＷ（スピンチャック１）の回転が停止されて、搬送ロボットにより、スピンチャック１から処理済みのウエハＷが搬出されていく。これに先立って、ガード１４は、搬入出位置に下げられている。

以上のように、ウエハＷに薬液が供給されている間、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に洗浄液が供給されるので、その内面２０に受けられる薬液は、洗浄液に押し流されて、内面２０を伝って流下する。そのため、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に薬液が滞留することを防止することができ、その薬液の滞留に起因する種々の不具合（たとえば、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に滞留した薬液が気化し、その気化した薬液を含む雰囲気がウエハＷの近傍を漂うことにより、ウエハＷが悪影響を受けること。ガード１４の円筒側壁１９の内面２０で薬液を受けたときに、その内面２０に滞留している薬液が飛散し、これがウエハＷ上に着地することにより、ウエハＷが悪影響を受けること。）の発生を回避することができる。

また、薬液が高粘質のもの（たとえば、高濃度硫酸）であっても、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に受けられた薬液に洗浄液が混ざることにより、薬液の粘度が低下するので、その薬液をガード１４の円筒側壁１９の内面２０上から速やかに流下させることができる。
さらにまた、洗浄液ノズル４として、洗浄液をスプレー状に噴射するスプレーノズルが用いられているので、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に洗浄液をむらなく供給することができる。そのため、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０における薬液の滞留を確実に防止することができる。

また、薬液の供給開始に先立って、洗浄液の供給が開始されるので、ウエハＷから飛散する薬液がガード１４の円筒側壁１９の内面２０に受けられる前に、その内面２０に洗浄液の被膜を形成しておくことができる。これにより、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に薬液が直接付着することを防止することができ、その内面２０上における薬液の滞留をより効果的に防止することができる。

さらに、薬液の供給停止後も、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０に対する洗浄液の供給が続けられるので、その内面２０上における薬液の滞留をより確実に防止することができる。
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、スピンチャック１としては、ウエハＷの下面を真空吸着する吸着ベースを備え、その吸着ベースにウエハＷの裏面を吸着させて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持した状態で、吸着ベースをほぼ鉛直な軸線まわりに回転させることにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢を保ったまま回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。この場合、洗浄液ノズル４は、吸着ベースに設けられるとよい。

また、複数個の洗浄液ノズル４が備えられているとしたが、１個の洗浄液ノズル４によって、ガード１４の円筒側壁１９の内面２０において薬液が付着する領域に洗浄液をむらなく供給することができれば、洗浄液ノズル４の個数は１個であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。 薬液ノズルからの薬液の吐出およびその停止のタイミングと、洗浄液ノズルからの洗浄液の吐出およびその停止のタイミングを示す図である。

符号の説明

１ スピンチャック
２ 薬液ノズル
３ 受け部材
４ 洗浄液ノズル
５ スピンベース
２１ 制御部
Ｗ ウエハ

Claims (5)

1. 基板を保持して、その基板とともに回転する回転部材と、
   前記回転部材に保持された基板に薬液を供給するための薬液供給手段と、
   前記回転部材の周囲を取り囲むように設けられ、上記回転部材とともに回転している基板から飛散する薬液を受けるための受け部材と、
   前記回転部材に設けられ、前記受け部材の前記回転部材との対向面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
   基板に薬液が供給されている間、前記対向面に洗浄液が供給されるように、前記薬液供給手段による薬液の供給および前記洗浄液供給手段による洗浄液の供給を制御する制御手段とを含むことを特徴とする、基板処理装置。
2. 前記洗浄液供給手段は、前記対向面に向けて洗浄液をスプレー状に噴射するスプレーノズルを備えていることを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記制御手段は、前記薬液供給手段による薬液の供給開始前に、前記洗浄液供給手段による洗浄液の供給を開始させることを特徴とする、請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記制御手段は、前記薬液供給手段による薬液の供給停止後に、前記洗浄液供給手段による洗浄液の供給を停止させることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 基板を保持して、その基板とともに回転する回転部材と、前記回転部材に保持された基板に薬液を供給するための薬液供給手段と、前記回転部材の周囲を取り囲むように設けられ、上記回転部材とともに回転している基板から飛散する薬液を受けるための受け部材と、前記回転部材に設けられ、前記受け部材の前記回転部材との対向面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを備える基板処理装置における基板処理方法であって、
   前記回転部材に基板を保持させて、その基板を前記回転部材とともに回転させる基板回転工程と、
   前記基板回転工程中に、前記薬液供給手段によって基板に薬液を供給する薬液供給工程と、
   前記薬液供給工程と並行して、前記洗浄液供給手段によって前記対向面に洗浄液を供給する受け部材洗浄工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。

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