JP2008128567A - 基板乾燥方法および基板乾燥装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この基板処理装置は、基板Wを保持して回転させる基板保持回転機構2と、基板Wに閃光を照射する光照射部7と、基板Wに純水、IPAおよびHFEを順に供給する処理液供給機構3と、基板Wに薬液を供給する薬液供給機構4とを備えている。基板Wは、微細な凹部が表面に形成されたものである。光照射部7は、閃光を発生するフラッシュランプ35を備えている。このフラッシュランプ35からの閃光を基板Wに向けて照射することにより、基板W表面のリンス液およびHFEが沸騰して蒸気化し、微細な凹部内の液成分が押し出される。
【選択図】図1
Description
そこで、この発明の目的は、基板表面に残留しているリンス液を短時間で排除することができ、これにより、基板処理の生産性の向上に寄与することができる基板乾燥方法および基板乾燥装置を提供することである。
この方法によれば、基板の表面にリンス液よりも沸点の低い液体が供給されることによって、閃光またはレーザ光を照射したときに、基板表面で容易に沸騰を起こさせることができる。たとえば、リンス液として純水(脱イオン水)を用いている場合に、これよりも低沸点の有機溶剤(たとえばイソプロピルアルコールその他のアルコール類、ハイドロフルオロエーテル(フッ素系溶剤)その他のエーテル類)を基板に供給することにより、基板表面での沸騰を促進でき、より効率的にリンス液を排除することができる。有機溶剤として、リンス液と混和するものを用いれば、混和後のリンス液の沸点が低くなるため、閃光またはレーザ光照射時に、容易にリンス液を沸騰させることができる。
この方法によれば、低沸点の液体がリンス液よりも比重の大きいものであるため、この低沸点の液体はリンス液よりも基板表面に近い位置に配置されることになる。この状態で、閃光またはレーザ光を基板に照射すると、基板表面の加熱に伴って、低沸点の液体が容易に沸騰し、その上のリンス液を基板外に排出することになる。こうして、基板上のリンス液を短時間で排除することができる。
請求項6記載の発明は、前記光照射工程前および/または前記光照射工程中に、基板を回転させて当該基板表面の液成分を振り切る振り切り乾燥工程をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板乾燥方法である。この方法によれば、振り切り乾燥を併用するので、より短時間に基板表面からリンス液を排除できる。また、閃光またはレーザ光の照射によって基板表面の微細な凹部から排出された液体を速やかに基板外に導くことができる。
この構成により、基板保持手段に保持された基板に向けて閃光またはレーザ光が照射されることにより、基板の表面が加熱され、基板の表面に接している液が瞬間的に沸騰して、基板の表面から排除される。これにより、たとえ基板表面に微細な凹部が形成されている場合であっても、基板表面のリンス液を短時間で排除することができる。
また、請求項12記載の発明は、前記基板保持手段に保持された基板に対して前記光照射手段から閃光またはレーザ光を照射させているときに、前記基板回転手段によって基板を回転させる制御手段(33)をさらに含む、請求項11記載の基板乾燥装置である。
請求項13記載の発明は、前記基板保持手段に保持された基板に対して前記光照射手段から閃光またはレーザ光を照射させる前および/またはその照射中に、前記基板回転手段によって、基板表面の液成分を振り切ることができる回転速度で基板を回転させる制御手段(11)をさらに含む、請求項11記載の基板乾燥装置である。この構成により、振り切り乾燥を併用するので、より短時間に基板表面からリンス液を排除できる。また、閃光またはレーザ光の照射によって基板表面の微細な凹部から排出された液体を速やかに基板外に導くことができる。
図1は、この発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置は、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板等の基板Wを処理するための装置である。この実施形態では、処理対象の基板Wは、トランジスタやキャパシタ等のデバイスが作り込まれた半導体ウエハ等の基板である。より具体的には、キャパシタ形成のためのシリンダ作製後の基板に対して薬液およびリンス液(一般的には脱イオン水)を用いたシリンダ作製後洗浄工程を行ったり、Low−k膜のパターンが形成された基板に対してポリマー除去液およびリンス液を用いたポリマー除去工程を行うとともに、その後に、基板Wの表面のリンス液の水分を残らず排除するための乾燥工程を行うために、この基板処理装置が適用される。
基板保持回転機構2は、円板形状の回転ベース11と、この回転ベース11をほぼ水平な姿勢に支持する回転軸12と、この回転軸12に回転力を与える回転駆動機構13とを備えている。さらに、回転軸12を上下動させることによって回転ベース11を上下させる昇降機構14が設けられている。回転ベース11には、基板Wの周縁部に当接して当該基板Wを把持する複数個の基板保持部材15が備えられている。この基板保持部材15によって基板Wを保持させた状態で、回転駆動機構13により回転軸12を鉛直軸線回りに回転させることにより、水平姿勢の基板Wを鉛直軸線回りに回転させることができる。また、昇降機構14によって回転軸12を上下動させることによって、基板Wを上下動させることができる。
また、薬液供給機構4は、薬液を吐出する薬液ノズル42と、この薬液ノズル42に薬液を供給する薬液供給管43と、薬液供給管43に介装された薬液バルブ44とを備えている。この構成により、薬液バルブ44を開くことによって、薬液ノズル42から基板Wに薬液を供給できる。たとえば、薬液ノズル42から供給される薬液としては、シリンダ作製後洗浄工程を行う場合においては、弗酸、フッ化アンモニウム、またはフッ素イオンを含む溶液等が用いられ、上述のポリマー除去工程を行う場合においては、フッ化アンモニウムまたはヒドロキシルアミンを含む溶液等が用いられる。
図2は、前記基板処理装置による基板処理の流れを説明するための図である。処理対象の基板Wは、基板搬送ロボット(図示せず)によって、開口49を通して処理室1内に搬入され、基板保持回転機構2に渡される(ステップS1)。基板保持回転機構2は、その基板を基板保持部材15により保持する。このとき、昇降機構14は、回転ベース11を開口49よりも低い位置(図1において実線で示す位置)に保持している。また、回転駆動機構13は、回転ベース11を回転停止状態に保持しており、バルブ24,25,26,44はいずれも閉じられている。
このステップS4とほぼ同時またはその直後に、コントローラ33は、ノズル18を基板W上に位置させ、純水バルブ24を開く(ステップS5)。これにより、基板Wの表面に純水が供給され、この純水は遠心力によって基板W全域に行き渡る。所定時間に渡って純水を供給した後、コントローラ33は、純水バルブ24を閉じて純水の供給を停止させる(ステップS6)。
ホットプレート、ヒータ、ハロゲンランプ、赤外線ランプ、RTP(ラピッド・サーマル・プロセッサ)等による熱処理を適用する場合には、効果を上げようとして大きなエネルギーを投入すると、それに伴って基板Wの温度上昇が生じ、基板W(シリコン基板やその表面に形成された酸化膜その他の機能膜)にダメージを与えたりすることがある。それだけでなく、加熱に時間を要する。
フラッシュランプ35の照射パワーとしては、照射する閃光が強すぎると薄膜55等の機能膜に影響を及ぼしたりするおそれがある。その一方で、照射する閃光が弱すぎれば、乾燥不良になるおそれがある。したがって、適切な強度で閃光を照射する必要がある。その照射強度は、たとえば、0.1〜30J/cm2、好ましくは0.5〜20J/cm2、さらに好ましくは1〜15J/cm2とすればよい。
一方、第2処理室62の内部には、基板保持回転機構2が配置されており、この基板保持回転機構2は、前述の第1の実施形態の場合と同様に、回転駆動機構13および昇降機構14によって回転および昇降される回転ベース11を備えている。
第1処理室61には、別の基板保持回転機構65が備えられている。この基板保持回転機構65は、基板Wをほぼ水平に保持して鉛直軸線回りに回転させるためのものである。基板保持回転機構65は、水平面に沿って配置された円板状の回転ベース66と、鉛直方向に沿って配置され、その上端に回転ベース66が固定された回転軸67と、回転ベース66の外周縁に沿って配置された複数の基板保持部材68とを備えている。回転軸67には、この回転軸67に回転力を与える回転駆動機構69が結合されている。
第1処理室61には、基板搬送機構63に対向する位置に基板Wを搬入/搬出するための開口71が形成されている。この開口71に関連して、開口71を開閉するシャッタ72が設けられている。第1処理室61の上部には、当該基板処理装置が配置されるクリーンルーム内の清浄空気をさらに清浄化して取り込むためのファンフィルタユニット(FFU)74が備えられている。そして、第1処理室61の底部には、当該第1処理室61内の雰囲気を排気するための排気配管75が結合されている。この構成により、基板保持回転機構65の周囲、すなわち処理中の基板Wの周囲には、第1処理室61の上方から取り入れられて排気配管75に向かって下降するダウンフローが形成されている。
さらに、コントローラ33は、薬液バルブ44を開き、他のバルブ24,25,26は閉成状板に保つ。これにより、回転状態の基板Wの表面に向けて薬液ノズル42から薬液が吐出される。この薬液は、基板W上で遠心力を受けてその全域に広がる。
所定時間にわたって処理液ノズル18から純水を供給した後に、コントローラ33は、純水バルブ24を閉じ、IPAバルブ25を開き、HFEバルブ26および薬液バルブ42は閉成状態に保持する。これにより、基板W表面の全域にIPAが供給される。
次に、コントローラ33は、所定時間にわたって処理液ノズル18からHFEを供給した後に、コントローラ33は、HFEバルブ24を閉じてHFEの供給を停止させるとともに、回転駆動機構69を制御し、回転ベース66の回転速度、すなわち基板Wの回転速度を所定の乾燥回転速度まで加速する。これによって、基板Wの表面の液成分が、遠心力によって振り切られる。ただし、この時点では、基板W表面の微細な凹部内に入り込んだ液成分までは排除されていない。そして、基板W表面の凹部内では、その底部にHFEが配置され、その上にリンス液(純水およびIPAの混合液)が配置された状態となっている。
このとき、コントローラ33は、昇降機構14を制御することにより、回転ベース11を開口49よりも下方の基板受け渡し位置(図4に実線で示す位置)に制御している。基板Wが基板保持回転機構2に受け渡されると、コントローラ33は、昇降機構14を制御して回転ベース11を上昇させる。これにより、基板保持部材15によって保持された基板Wは、透光板40の下面に接近した閃光照射位置(図4に二点鎖線で示す位置)に導かれる。この状態で、コントローラ33は、駆動回路36を制御し、フラッシュランプ35から閃光を発生させる。こうして、基板Wの表面(とくに凹部内)では、HFEおよびリンス液が沸騰して蒸気化し、液成分が排除される。
図5は、この発明の第3の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この図5において、前述の図1に示された構成に対応する部分には同一の参照符号を付して示す。
レーザ光源86は、たとえば、レーザ媒体90と、このレーザ媒体90を光励起させるための光源としてのフラッシュランプ91と、レーザ媒体90の一端側に配置された全反射ミラー92と、レーザ媒体90の集光光学系87側に配置された一部透過ミラー93とを備えている。この一部透過ミラー93から取り出されたレーザ光が集光光学系87によって集光されて光伝送路88に結合されるようになっている。光伝送路88は、光ファイバ等を含むものであり、集光光学系87からのレーザ光を照射ヘッド89へと導くライトガイドとしての機能を有している。94は、フラッシュランプ91が発生した光をレーザ媒体90に効率的に入射させるための反射部材である。また、78は、フラッシュランプ91に電力を供給する駆動回路である。
照射ヘッド89に関連して、この照射ヘッド89の先端部にガスを供給するガスノズル99が設けられている。このガスノズル99には、ガス供給源からのガスがガスバルブ100を介して供給されるようになっている。ガス供給源から供給されるガスの種類としては、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス等の不活性ガスを挙げることができる。ガスノズル99から照射ヘッド89の先端部に対して上記のようなガスを供給することにより、照射ヘッド89の先端部の雰囲気をパージすることができ、雰囲気から照射ヘッド89を保護することができ、かつ、レーザ光により基板W表面を加熱する効率を向上することができる。
この実施形態の基板処理装置では、上述の実施形態と同様に、基板保持回転機構2によって基板Wを保持して回転させる一方で、薬液供給機構4から基板Wに薬液を供給させた後、処理液供給機構3から純水、IPAおよびリンス液を順に供給させる。その後、処理液供給機構3および薬液供給機構4から基板Wに薬液および処理液が供給されていない状態とし、基板保持回転機構2で基板Wをより高速な回転速度(たとえば2500rpm)で回転させた状態で、レーザ光源86からのレーザ光を照射ヘッド89に導いて基板Wに照射させ、かつ、スキャン機構95により照射ヘッド89を基板Wの上面に沿ってスキャンさせる。これにより、基板Wの表面に対して、レーザ光照射処理を施すことができる。その結果、基板W表面の温度が瞬間的に上昇し、これに接しているHFEおよびリンス液が沸騰する。こうして、前述の第1および第2の実施形態の場合と同様に、基板W表面の液成分を短時間で排除することができる。
以上、この発明の3つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の第3の実施形態では、1つの処理室80内で基板Wに対する薬液および処理液供給処理およびレーザ照射処理を行うようにしているが、前述の第2の実施形態の例に倣って、薬液および処理液供給処理とレーザ照射処理とを別の処理室で行うようにしてもよい。
この場合に、リンス液が、IPAのみ、純水とIPA液との混合液、またはIPAとHFEとの混合液であれば、これらの液は純水よりも沸点が低いので、効率的に沸騰を起こさせることができるから、凹部56内のリンス液を確実に蒸気化して排除できる。ただし、閃光の照射によって基板W表面の純水を沸騰させて蒸気化することも可能であるので、基板WへのIPAその他の低沸点液の供給は省かれて、純水のみをリンス液としてもよい。さらにまた、純水を基板Wの表面に供給した後に、IPAを供給せずにHFEを供給しても差し支えない。また、純水の供給を省き、IPAをリンス液として基板Wの表面に供給し、その後にHFEを基板Wに供給してもよい。さらにまた、純水およびHFEの供給を省いて、IPAを基板Wの表面に供給した後に、閃光またはレーザ光の照射による乾燥処理を行ってもよい。
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。
2 基板保持回転機構
3 処理液供給機構
4 薬液供給機構
7 光照射部
11 回転ベース
12 回転軸
13 回転駆動機構
14 昇降機構
15 基板保持部材
18 処理液ノズル
19 処理液供給管
21 純水供給管
22 IPA供給管
23 HFE供給管
24 純水バルブ
25 IPAバルブ
26 HFEバルブ
35 フラッシュランプ
36 駆動回路
37 リフレクタ
38 ルーバー
40 透光板
41 光拡散板
42 薬液ノズル
43 薬液供給管
44 薬液バルブ
46 排気配管
49 開口
50 シャッタ
55 薄膜
56 凹部
57 HFE
58 リンス液
61 第1処理室
62 第2処理室
63 基板搬送機構
65 基板保持回転機構
66 回転ベース
67 回転軸
68 基板保持部材
69 回転駆動機構
71 開口
72 シャッタ
74 ファンフィルタユニット
75 排気配管
78 駆動回路
80 処理室
81 光照射部
82 開口
83 シャッタ
84 ファンフィルタユニット
85 排気配管
86 レーザ光源
87 集光光学系
88 光伝送路
89 照射ヘッド
90 レーザ媒体
91 フラッシュランプ
92 全反射ミラー
93 一部透過ミラー
94 反射部材
95 スキャン機構
96 揺動アーム
97 回転軸
98 揺動駆動機構
99 ガスノズル
100 ガスバルブ
W 基板
Claims (14)
- 表面にリンス液が残留している基板を基板保持手段で保持する工程と、
前記基板保持手段に保持されている前記基板に向けて、閃光またはレーザ光を照射して前記基板の表面を加熱し、当該基板の表面近傍の液を沸騰させる光照射工程とを含む、基板乾燥方法。 - 前記光照射工程の前に、前記基板の表面に前記リンス液よりも沸点の低い液体を供給する工程をさらに含む、請求項1記載の基板乾燥方法。
- 前記リンス液よりも沸点の低い液体が、前記リンス液よりも比重の大きな液体を含む、請求項2記載の基板乾燥方法。
- 前記リンス液よりも沸点の低い液体が、揮発性の液体である、請求項2または3記載の基板乾燥方法。
- 前記光照射工程と並行して、前記基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転工程をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板乾燥方法。
- 前記光照射工程前および/または前記光照射工程中に、基板を回転させて当該基板表面の液成分を振り切る振り切り乾燥工程をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板乾燥方法。
- 表面にリンス液が残留している基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に対向配置され、前記基板に向けて閃光またはレーザ光を照射して前記基板の表面を加熱し、当該基板の表面近傍の液を沸騰させる光照射手段とを含む、基板乾燥装置。 - 前記基板保持手段に保持されている基板の表面に前記リンス液よりも沸点の低い液体を供給する低沸点液供給手段をさらに含む、請求項7記載の基板乾燥装置。
- 前記低沸点液供給手段は、前記リンス液よりも比重の大きな液体を前記基板保持手段に保持されている基板に供給する手段を含む、請求項8記載の基板乾燥装置。
- 前記低沸点液体供給手段は、揮発性の液体を前記基板保持手段に保持されている基板に供給するものである、請求項8または9記載の基板乾燥装置。
- 前記基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転手段をさらに含む、請求項7〜10のいずれかに記載の基板乾燥装置。
- 前記基板保持手段に保持された基板に対して前記光照射手段から閃光またはレーザ光を照射させているときに、前記基板回転手段によって基板を回転させる制御手段をさらに含む、請求項11記載の基板乾燥装置。
- 前記基板保持手段に保持された基板に対して前記光照射手段から閃光またはレーザ光を照射させる前および/またはその照射中に、前記基板回転手段によって、基板表面の液成分を振り切ることができる回転速度で基板を回転させる制御手段をさらに含む、請求項11記載の基板乾燥装置。
- 第1処理室と、
この第1処理室に配置され、基板を保持して回転させることにより基板表面の液成分を振り切る基板保持回転手段と、
前記基板保持手段が配置された第2処理室と、
前記第1処理室内の前記基板保持回転手段から前記第2処理室内の前記基板保持手段へと基板を搬送する基板搬送手段とをさらに含む、請求項7〜12のいずれかに記載の基板乾燥装置。
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