JP2007180379A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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誠 小林
Yoshikazu Iida
義和 飯田
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Abstract

【課題】使用済みの各処理液が混合することを防止することができる処理液回収機構を備えた基板処理方法及び基板処理装置を提供すること。
【解決手段】被処理基板を載置する基板載置手段と、前記基板載置手段を回転駆動する回転駆動手段と、前記基板載置手段に載置された被処理基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と、前記基板載置手段に載置された被処理基板の周囲を取り囲むように配置され、前記駆動手段による被処理基板の回転に伴って飛散した処理液をその種類に応じて回収するように設けられた複数の環状処理槽を有する処理液回収手段と、前記処理液を前記複数の環状処理槽のいずれかで回収するときに当該処理中の環状処理槽からの排気を他の環状処理槽からの排気よりも多くなるように制御する排気制御手段とを備える基板処理装置。
【選択図】図1

Description

本発明は半導体ウェーハ等の各種基板に対して基板処理を行う基板処理方法及び基板処理装置に係り、特に基板を処理した後の各種処理液を回収する機構を改良した基板処理方法及び基板処理装置に関する。
従来、半導体ウェーハ、液晶表示装置用基板、記録ディスク用基板、或いはマスク用基板等の各種基板の表面処理を行う基板処理装置は、その用途に応じていわゆるバッチ式または枚葉式という2つの異なる方式の何れかに大別される。
このうち、バッチ式を採用した基板処理装置は、多数枚の被処理基板、例えば、半導体ウェーハ(以下、総称してウェーハという)をカセットにセットして、このカセットを処理槽に貯溜された処理液に浸漬して、これらのウェーハを一括して処理する装置であって、一度に大量のウェーハを処理できるという利点を有している。
また、枚葉式を採用した基板処理装置は、1枚のウェーハを載置台に載置し、この載置台を回転させながら、ウェーハ表面に処理液を滴下して、ウェーハを1枚ずつ処理する装置であって、ウェーハ1枚ずつ処理するので、複数枚のウェーハ間の相互汚染を回避することができ、しかも使用する処理液はろ過(再)調整された新液を使用できる。
このような枚葉式を採用した基板処理装置では、複数種類の洗浄液に対応して使用済の洗浄液をその種類毎に分離回収するように複数の円環状処理槽(リングカナル)を備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
図6は下記特許文献1に記載された基板処理装置の概略を示す断面図である。この基板処理装置は、鉢320から構成されており、この鉢内部のスペース321の中に、支持器301が矢印322の方向に上下することができるように収められている。このために、シャフト307を駆動するモータ323は図示されていない駆動装置によって上下に動かすことができる。
そして、鉢320の中には3本のカナル325、326、および327が上下に重ねられて備えられている。これらのリング形のカナル325、326、および327はリング形のスリット328、329、および330を通じて鉢320の内側のスペース321に向かって開口している。
さらに、鉢320の中の、カナル325、326、および327の外側にはリングスペース331が備えられており、このスペースはソケット管332を介して吸引装置に接続されている。カナル325、326、および327は開口部333、334、および335を介してリングスペース331と結合されている。
支持器301の上部では、共通の開口部342の中に、パイプ343、344、および345が開口している。パイプ344および345は容器346および347と接続されており、これらの容器の中には処理液をストックしておくことができる。
また、パイプ341はカナル327から廃棄パイプ348へ接続されている。パイプ340は3路弁349に、またパイプ339は3路弁350へ接続されている。これらの弁349または350を調整することによって、カナル325および/または326から取り出された液体をあるいはストック容器346または347の中へ送り返し、またあるいは、廃棄パイプ348へ送り出すことができる。
カナル325、326、および327の中では支持器301の上に載せられたケイ素円板311から遠心力によって飛ばされた処理液が集積され、パイプ339、340、および341を通じて運び出される。リングスペース331とソケット管332からなる吸引装置は、装置の運転の間、一定の空気が流れるようにしている。
また、枚葉式を採用した基板処理装置において、純水系の排気に薬液蒸気が入らないように排気を弱める基板処理装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。
図7は下記特許文献2に記載された基板処理装置の概略を示す側面図である。この基板処理装置は、モータ457の駆動により基板Wを保持した状態で回転するスピンチャック458と、スピンチャック458に保持された基板Wに除去液を供給するための第1ノズル441と、スピンチャック458に保持された基板Wに中間リンス液と純水とを供給するための第2ノズル442と、基板処理時に基板Wから飛散する除去液、中間リンス液および純水を捕獲するための円周状の昇降カップ451および固定カップ452とを備えている。
固定カップ452は、円周状に形成された第1凹部455と、この第1凹部455の内側において円周状に形成された第2凹部456とを備えている。第1凹部455は、昇降カップ451が除去液回収位置に配置された状態の昇降カップ451により捕獲された除去液を回収するためのものである。また、第2凹部456は、昇降カップ451が排液回収位置に配置された状態の昇降カップ451により捕獲された中間リンス液または純水を回収するためのものである。
第1凹部455は、除去液を回収するための管路461を介して除去液貯留部462と接続されている。第1凹部455により回収された除去液は、除去液貯留部462に一旦貯留された後、ポンプ464の作用により第1ノズル441に再度送液され、第1ノズル441よりスピンチャック458に保持された基板Wの表面に供給される。
第1ノズル441より除去液を吐出し、基板Wの表面に除去液を供給することにより、反応生成物の除去処理を行うとき、排気量調整弁460により昇降カップ451および固定カップ452よりなるカップ内の雰囲気の排気が弱められる。
また、第2ノズル442より中間リンス液および純水を吐出し、基板Wの表面に中間リンス液および純水を供給することにより、基板Wを洗浄するとき、基板Wの端縁から飛散する中間リンス液および純水は、昇降カップ451の側壁により捕獲され、固定カップ452における第2凹部456および排気管435を介して気液分離部465に流入した後、分離回収機構467を介して中間リンス液回収用ドレイン468または純水回収用ドレイン469にそれぞれ排出される。このときの排気量は、排気量調整弁460により通常の状態に復帰する。
特公平7−15150号公報(段落[0012]〜[0019]、図1) 特開2002−305173号公報(段落[0029]〜[0079]、図6)
上記特許文献1に記載されたリングカナルでは、排液については各薬液ごとの排液パイプにて対応しているものの、排気については各薬液に対して同じ排気口にて対応している。このため、基板処理後の薬液蒸気が全て混じり合ってしまい、配管内で薬液蒸気が反応して析出物が発生するという問題を生ずる。また、薬液蒸気の排出処理においても同一に処理することになり、種類の異なる薬液蒸気ごとに処理できないという問題がある。
また、上記特許文献2に記載されたように、除去液の薬液蒸気はシンク全体の排気口から排出されるため、排気は、純水系(中間リンス液および純水)の排気管435とシンク全体用の排気管434しかない。このため、薬液が2種類以上になった場合には、薬液蒸気の雰囲気が長く残る可能性もあり、基板に悪影響を及ぼすことがある。
そこで、本発明は上記従来技術が抱える課題を解決するためになされたものであり、使用済みの各処理液が混合することを防止することができる処理液回収機構を備えた基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明に係る基板処理方法は、載置された被処理基板を回転駆動させながら、当該被処理基板の表面に処理液を供給するステップと、
前記被処理基板の周囲を取り囲むように配置され、前記被処理基板の回転に伴って飛散した処理液をその種類に応じて回収するように設けられた複数の環状処理槽を有する処理液回収手段を用いて、前記処理液を前記複数の環状処理槽のいずれかで回収するときに当該処理中の環状処理槽からの排気を他の環状処理槽からの排気よりも多くなるように制御しながら前記処理液を回収するステップと、を備えることを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の基板処理方法に係り、前記処理液を回収するステップは、処理を行っていない前記他の環状処理槽からも、前記処理中の環状処理槽よりも少量の排気を行って排気制御することを特徴とする。
請求項3の発明に係る基板処理装置は、被処理基板を載置する基板載置手段と、前記基板載置手段を回転駆動する回転駆動手段と、前記基板載置手段に載置された被処理基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と、前記基板載置手段に載置された被処理基板の周囲を取り囲むように配置され、前記駆動手段による被処理基板の回転に伴って飛散した処理液をその種類に応じて回収するように設けられた複数の環状処理槽を有する処理液回収手段と、各基板処理槽の排気量をそれぞれ単独に制御できる排気制御手段と、を備えることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載の基板処理装置に係り、前記基板載置手段を昇降させる昇降手段と、前記基板載置手段の位置が前記各環状処理槽への導路開口部と対応するように前記昇降手段を制御する昇降制御手段とを更に備えることを特徴とする。
本発明は上記構成を備えることにより、以下に示す効果を奏する。すなわち、請求項1に記載の発明によれば、基板を処理した処理液を前記複数の環状処理槽のいずれかで回収するときに、当該処理中の環状処理槽からの排気を他の環状処理槽からの排気よりも多くなるように制御して回収するようにしたので、処理中の薬液蒸気が他の環状処理槽に入ることを防止することができる。これにより、例えば、酸性の薬液による処理とアルカリ性の薬液による処理とを行う場合に、その混入により生じる析出物を環状処理槽や排気系部材表面で発生させることなく、各種処理液の基板処理を行うことができる。
請求項2の発明によれば、処理中の環状処理槽を除いた他の環状処理槽の排気を止めずに弱いながらも排気することで、処理中ではない環状処理槽内側に付着した薬液蒸気等が、基板の回転によって起こる風によって被処理基板の回りに逆流することを防ぐことができる。
請求項3の発明によれば、排気制御手段によって処理液回収手段からの排気量を制御するようになしたので、上記請求項1の発明の効果を奏することができる基板処理装置を提供することができる。
請求項4の発明によれば、基板載置手段を昇降させる昇降手段と、基板載置手段の位置が各環状処理槽への導路開口部と対応するように昇降手段を制御する昇降制御手段とを更に備える構成にすることにより、処理中の薬液及び薬液蒸気が他の環状処理槽に入ることを防止することができようになり、種類の異なる薬液の混入により生じる析出物を環状処理槽や排気系部材表面で発生させることなく、各種処理液の基板処理を効率よく行うことが可能になる。
以下、図面を参照して、本発明の最良の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための基板処理装置を例示するものであって、本発明をこの基板処理装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。
図1〜図4は本発明の実施例に係る基板処理装置の構成をそれぞれ異なる状態で示す側面概要図である。図5は排液口および排気口の構成を示し、図1のA−A線から切断した平面図である。
本実施例の基板処理装置1は、図1に示すように、被処理対象の各種基板、例えばウェーハWが設置され、このウェーハWの表面に各種処理液による処理を行うための基板処理機構2と、使用済みの各種処理液を選択的に分別回収する処理液回収機構3とを備えて構成されている。
基板処理機構2は、ウェーハWを支持し、鉛直軸芯回りに回転する基板支持体(以下、支持体という)21と、この支持体21に接続されているシャフト22と、支持体21で保持されたウェーハWをシャフト22の軸方向に回転させる駆動装置23と、支持体21の高さを上下方向に移動させる昇降装置24と、ウェーハWの表面に処理液を滴下する噴射ノズル25とを備えている。
支持体21は、その形状が円柱状であり、その上面は平坦面26で形成され、この平坦面26の外周縁部付近にはウェーハWが載置される複数本の基板支持ピン27が設けられ、さらにこのウェーハWの回転中の水平方向への移動を阻止する移動規制ピン28がウェーハWの外周縁に接触するように設けられている。なお、これらの基板支持ピン27及び移動規制ピン28は、平坦面26上に3個以上を略等間隔に設けることが好ましい。また、ここでは基板支持ピン27及び移動規制ピン28は別部材としているが、1本のピン、例えば、基板支持部を背低にして段差を設けたピンとしてもよい。
噴射ノズル25は、その吐出口がウェーハWの処理面に向くように配設されており、処理液回収機構3の外に設置されている処理液供給装置(図示省略)に配管(図示省略)により接続され、所定の処理液を供給できるようになっている。
また、処理液回収機構3は、支持体21の周囲に、4種類の処理廃液を分離して回収するための処理カップ30と、処理カップ30の一端に着脱可能に取り付けられた案内板31とから構成されている。
処理カップ30は、上面および底面が開口した略円筒状の形状をしており、中心側から順に間隔をあけて配置された、第1のカップ30a、第2のカップ30b、第3のカップ30c、第4のカップ30d、および第5のカップ30eから構成されている。
また、各カップ30a〜30eの底部には、カップの外周側面および/または内周側面に、そのカップの外周側および/または内周側に隣接する他のカップと互いに接触する接触面を有し、その外周側面側の接触面表面には、カップの上面から底面に向けて(鉛直軸方向に)複数本の凹状溝32a〜32dが等間隔に形成されており、その空間は、開口導路として各カップで回収された処理液とその蒸気を下方へ排出する。
さらに、第1〜4のカップ30a〜30dの各底部には、その内部に使用済処理液を回収するための環状の回収槽34a〜34dが設けられており、各開口導路(凹状溝32a〜32d)を介して排出された処理液および雰囲気ガスを回収する。
そして、回収槽34a〜34dには、使用済処理液を排出する排液口35a〜35dまたはカップ内の雰囲気ガスを排出する排気口36a〜36dが所定の位置に設けられ、この排液口35a〜35dは、排液処理装置(図示省略)に配管により接続されており、排気口36a〜36dは、配管41a〜41dとそれぞれ接続された排気制御手段40a〜40dを介して排気処理装置(図示省略)に接続されている。
排液口35a〜35dおよび排気口36a〜36dは、図5に示すように、同心円上の所定位置にそれぞれ4個をほぼ等間隔に設けられている。これにより、排液および排気を均一化することができるようになる。
各4個の排気口36a〜36dは排気集積空間(図示省略)で合流させ、共通の排気制御手段40a〜40dに接続してあり、各排気制御手段40a〜40dは、各排気量を制御する排気量制御部42に接続してある。
なお、排液口35a〜35dは、回収槽34a〜34dへ流入した排液が直ちに排出されるような構造になっているのに対し、排気口36a〜36dは、回収槽34a〜34dへ排液と排気が流入するが、経路に折り返し導路を設けることにより排液の流入を防ぐ構造になっており、排気のみを排気口36a〜36dから排出される。
さらに、案内板31は、図1に示すように、上面および底面が開口した略円筒状の形状をしており、中心側から順に第1の案内板31a、第2の案内板31b、第3の案内板31c、第4の案内板31d、および第5の案内板31eから構成されている。
また、案内板31a〜31eの一端部には処理カップ30と着脱可能な結合部が設けられており、それぞれ第1〜第5のカップ30a〜30eに取り付けられている。さらに、第2〜第5の案内板31b〜31eの他端部には、各カップの廃液取り込み口37a〜37dが上下4段階の位置にそれぞれ配置されるように、上端位置から内側に向かう上り傾斜面が設けられている。そして、図1〜図4に示すように、これらの廃液取り込み口37a〜37dに対応する上下4段階の処理位置Ha〜Hdに支持体21が昇降するようになっている。
排気量制御部42は、論理演算を実行するCPUと、CPUにより実行される動作プログラムが格納されたROMと、CPU動作時にデータ等が一時的に保持されるRAMと、昇降装置24や各排気制御手段40a〜40d等と接続されるインターフェースにより構成されており、支持体21が昇降して設定される処理位置Ha〜Hdに対応する廃液取り込み口37a〜37dに応じて各排気制御手段40a〜40dの排気量を制御する。
すなわち、図1に示すように、支持体21が処理位置Haに設定されると、処理中の排気制御手段40aの排気量は多く、その他の排気制御手段40b〜40dの排気量は処理中の排気制御手段40aの排気量よりも少なく、例えば処理中の排気量を100とした場合に、他の排気量を20程度にしておく。
また、図2に示すように、支持体21が処理位置Hbに設定されると、処理中の排気制御手段40bの排気量は多く、その他の排気制御手段40a、40c、および40dの排気量は処理中の排気制御手段40bの排気量よりも少なくしておく。さらに、図3に示すように、支持体21が処理位置Hcに設定されると、処理中の排気制御手段40cの排気量は多く、その他の排気制御手段40a、40b、および40dの排気量は処理中の排気制御手段40cの排気量よりも少なくしておく。同様に、図4に示すように、支持体21が処理位置Hdに設定されると、処理中の排気制御手段40dの排気量は多く、その他の排気制御手段40a〜40cの排気量は処理中の排気制御手段40dの排気量よりも少なくしておく。
以上のように構成された基板処理装置1を用いたウェーハWの処理方法について以下に説明する。
先ず、図示しない搬送機構を用いてウェーハW1枚を支持体21の支持ピン27上に載置する。次に、駆動装置23を作動させることによりシャフト22を介して支持体21を回転させ、噴射ノズル25から回転するウェーハWの上面に処理液を滴下する。この噴射ノズル25は、図示しない移動手段によって、ウェーハWの半径方向に直線的に、あるいはウェーハWの中心を通る円弧を描くように往復運動させて処理液を噴射させる。これによって、ウェーハW上の処理液の均一化が図られる。さらに、ウェーハW表面に滴下された処理液は、遠心力によってウェーハW上で外周方向に流れ、外周端部から吹き飛ばされる。このウェーハWは、回転中に横方向へ移動しようとするが、この移動は規制ピン28によって阻止される。
ここで、図1に示すように、第1の処理液でウェーハWを処理するときは、支持体21は昇降装置24によって第1の処理位置Haに設定され、回転処理により吹き飛ばされた第1の処理液は、廃液取り込み口37aで集められて回収槽34aを介して回収される。このとき、排気量制御部42により、処理中の排気制御手段40aの排気量は多く、その他の排気制御手段40b〜40dの排気量は処理中の排気制御手段40aの排気量よりも少なく、例えば、処理中の排気を100とした場合に、他の排気を20程度になるように各排気量を制御する。
つぎに、図2に示すように、第2の処理液でウェーハWを処理するときは、支持体21は昇降装置24によって第2の処理位置Hbに設定され、回転処理により吹き飛ばされた第2の処理液は、廃液取り込み口37bで集められて回収槽34bを介して回収される。このとき、図1に示すように、排気量制御部42により、処理中の排気制御手段40bの排気量は多く、その他の排気制御手段40a、40c、および40dの排気量は処理中の排気制御手段40bの排気量よりも少なくなるように各排気量を制御する。
同様に、図3または図4に示すように、第3、第4の処理液でウェーハWを処理するときは、支持体21は昇降装置24によって第3の処理位置Hcまたは第4の処理位置Hdにそれぞれ設定され、回転処理により吹き飛ばされた第3、第4の処理液は、それぞれ廃液取り込み口37c、37dで集められて回収槽34c、34dを介して回収される。このとき、図1に示すように、排気量制御部42により、処理中の排気制御手段40cまたは40dの排気量が処理中の排気制御手段の排気量よりも多くなるように各排気量を制御する。
以上のような処理を行うことで、複数種類の薬液及び薬液蒸気を所定の処理槽に回収するときに、他の処理槽に混入することなく回収を行うことができる。さらに、排気系部材表面の析出物の発生を防止することができるため、信頼性の高い基板処理が可能となる。また、処理中以外の排気を止めずに弱いながらも排気することで、処理中ではない環状処理槽内側に付着した薬液の蒸気が被処理基板の周りに基板の回転によって起こる風による逆流することを防ぐことができる。
なお、上記の実施例では、処理中の排気を多く、その他の排気を少なくしたが、薬液蒸気が基板上においても特に問題ない成分の時など処理中の排気のみを実行するか、処理中の排気を極めて多くし、その他の排気を停止するか、その他の排気を極めて少なくしてもよい。この場合、薬液蒸気が他の回収処理槽および排出配管に流入することを確実に防止することができる。
図1は本発明の実施例に係る基板処理装置の構成を示す側面概要図である。 図2は本発明の実施例に係る基板処理装置の構成を示す他の側面概要図である。 図3は本発明の実施例に係る基板処理装置の構成を示す更に他の側面概要図である。 図4は本発明の実施例に係る基板処理装置の構成を示す更に他の側面概要図である。 図5は排液口および排気口の構成を示し、図1のA−A線から切断した平面図である。 図6は従来技術の基板処理装置を示す断面図である。 図7は従来技術の基板処理装置を示す側面図である。
符号の説明
W 被処理基板(ウェーハ)
1 基板処理装置
2 基板処理機構
3 処理液回収機構
21 (基板)支持体
22 シャフト
23 駆動装置
24 昇降装置
25 噴射ノズル
30 処理カップ
31 案内板
32 凹状溝
34 回収槽
35 排液口
36 排気口
40 排気制御手段
41 配管
42 排気量制御部

Claims (4)

  1. 載置された被処理基板を回転駆動させながら、当該被処理基板の表面に処理液を供給するステップと、
    前記被処理基板の周囲を取り囲むように配置され、前記被処理基板の回転に伴って飛散した処理液をその種類に応じて回収するように設けられた複数の環状処理槽を有する処理液回収手段を用いて、前記処理液を前記複数の環状処理槽のいずれかで回収するときに当該処理中の環状処理槽からの排気を他の環状処理槽からの排気よりも多くなるように制御しながら前記処理液を回収するステップと、
    を備えることを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記処理液を回収するステップは、処理を行っていない前記他の環状処理槽からも、前記処理中の環状処理槽よりも少量の排気を行って排気制御することを特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。
  3. 被処理基板を載置する基板載置手段と、
    前記基板載置手段を回転駆動する回転駆動手段と、
    前記基板載置手段に載置された被処理基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と、
    前記基板載置手段に載置された被処理基板の周囲を取り囲むように配置され、前記駆動手段による被処理基板の回転に伴って飛散した処理液をその種類に応じて回収するように設けられた複数の環状処理槽を有する処理液回収手段と、
    各基板処理槽の排気量をそれぞれ単独に制御できる排気制御手段と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  4. 前記基板載置手段を昇降させる昇降手段と、
    前記基板載置手段の位置が前記各環状処理槽への導路開口部と対応するように前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項3に記載の基板処理装置。
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