JP2008130763A - 二流体ノズル、およびそれを用いた基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二流体ノズル3は、下端が開放した断面櫛状のノズル本体16を含む。ノズル本体16の内部には、複数のDIW流路19および窒素ガス流路20が形成されており、各DIW流路19および窒素ガス流路20は、ノズル本体16の下端で、それぞれ二流体ノズル3の長手方向X1に延びるスリット状のDIW吐出口21および窒素ガス吐出口22として開口している。DIW吐出口21および窒素ガス吐出口22は、それぞれ平行となるように短手方向Y1に交互に並んで配置されている。DIW吐出口21から吐出されたDIWは、窒素ガスと混合されて液滴となり、長手方向X1および短手方向Y1に広がる帯状の液滴群となってウエハWの表面に供給される。
【選択図】図2
Description
二流体ノズルから噴射される処理液の液滴をウエハに衝突させることにより、ウエハの表面に付着している異物を、処理液の液滴の運動エネルギーにより、物理的に除去することができる。また、ウエハの上方で二流体ノズルをスキャンさせることにより、ウエハの表面全域に処理液の液滴を供給することができる(たとえば、下記特許文献1参照)。
また、回転されているウエハの表面に処理液の液滴を供給する方法では、ウエハの表面の中心部(前記表面の回転中心およびその近傍)にダメージが生じ易いという問題がある。すなわち、ウエハの回転による前記表面の各点での移動速度は、前記表面の周縁から前記回転中心に向かうにつれて小さくなっているので、前記中心部の各点に処理液の液滴が集中的に供給され、そのため、前記中心部にダメージが生じ易くなっている。
この発明によれば、スリット状の液吐出口から処理液が吐出され、前記液吐出口と隣り合うように平行に配置されたスリット状の気体吐出口から気体が吐出される。これにより、前記処理液および前記気体がケーシング外で混合されて処理液の液滴が形成され、この処理液の液滴が処理対象に向けて吐出される。
また、前記処理液供給範囲を拡大させることができるので、処理対象を回転させずに処理対象の上方で二流体ノズルをスキャンさせても、処理液の液滴を前記処理面の全域に、短時間で、かつ、均一に供給することができる。したがって、処理液による処理時間を短縮するとともに、前記処理面の一部に処理液の液滴が集中的に供給されることを抑制し、処理対象へのダメージを抑えることができる。
前記気体としては、たとえば、空気、窒素ガス、オゾンガス、水素ガス、炭酸ガスのうちの少なくとも1種以上を含む気体を用いることができる。また、これらの気体は加熱されていてもよい。加熱された気体を吐出させることにより、当該気体と混合される処理液の温度の低下を抑制したり、その温度を昇温させたりすることができる。
この発明によれば、複数のスリット状液吐出口を互いに平行となるように所定の方向に並んで配置することにより、前記処理液供給範囲を前記所定の方向に拡大させることができる。これにより、前記最大スキャン速度をさらに上げて、処理液による処理時間をさらに短縮することができる。
請求項3記載の発明は、前記複数のスリット状液吐出口から吐出される前記処理液は、互いに種類の異なる複数の処理液を含む、請求項2記載の二流体ノズルである。
前記互いに種類の異なる処理液の組合せの具体例としては、硫酸および過酸化水素水、硫酸およびオゾン水、酢酸およびオゾン水、アンモニア水および過酸化水素水、塩酸および過酸化水素水、フッ酸および過酸化水素水、フッ酸およびオゾン水などが挙げられる。
また、硫酸およびオゾン水の混合液、もしくは、酢酸およびオゾン水の混合液を処理対象に供給する場合には、前記液吐出口からのオゾン水の吐出とともに、またはオゾン水の吐出に代えて、前記気体吐出口からオゾンガスを吐出させてもよい。オゾン水よりも高濃度でオゾンを含むオゾンガスを吐出させて硫酸または酢酸と混合させることにより、高濃度でオゾンを含む硫酸または酢酸の液滴を形成することができる。これにより、オゾンによる効果をより確実に処理対象に発揮させることができる。
塩酸および過酸化水素水の混合液(HPM)を、たとえば処理対象としての基板に供給することにより、金属汚染物などの不要物を基板上から除去することができる。
フッ酸および過酸化水素水の混合液(FPM)を、たとえば処理対象としての基板に供給することにより、金属汚染物などの不要物や酸化膜を基板上から除去することができる。
請求項4記載の発明は、前記気体吐出口は、複数のスリット状気体吐出口(22)を有し、前記複数のスリット状気体吐出口は、互いに平行となるように所定の方向(Y1)に並んで配置されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の二流体ノズルである。
この発明によれば、加速手段によって、気体流路を流通する気体の流通速度が当該気体流路における気体吐出口の近傍において増加させられるので、加速された気体が前記気体吐出口から吐出される。したがって、この加速された気体と処理液とが混合されることにより形成された処理液の液滴には、前記気体の速度に応じた大きな運動エネルギーが与えられる。これにより、大きな運動エネルギーが与えられた処理液の液滴を前記処理面に衝突させて、前記処理面に付着している異物をより確実に除去することができる。
この発明によれば、前記気体流路の流路面積をしぼることにより、前記気体流路における流路面積がしぼられた部分を流通する気体の流通速度を増加させることができる。
請求項7記載の発明は、処理対象の基板(W)を保持するための基板保持手段(2)と、前記基板保持手段に保持された基板の主面に、処理液の液滴を供給するための請求項1〜6のいずれか一項に記載の二流体ノズルと、前記二流体ノズルのケーシングに前記処理液を供給するための処理液供給手段(8,25,26,35,36,39)と、前記二流体ノズルのケーシングに前記気体を供給するための気体供給手段(9)と、前記二流体ノズルと前記基板保持手段に保持された基板とを相対移動させるための相対移動手段(7,12)とを含む、基板処理装置(1,1a,1b)である。
そして、この処理液の液滴は、相対移動手段によって前記二流体ノズルと前記基板保持手段に保持された基板とを相対移動させつつ、基板保持手段に保持された基板の主面に供給される。これにより、前記主面の全域に処理液の液滴が供給され、処理液による処理が施される。
この発明によれば、前記基板を回転させずにその主面に処理液の液滴を供給しつつ、ノズル移動手段によって二流体ノズルを前記主面に沿って移動させることにより、二流体ノズルと基板とを相対移動させる。これにより、前記主面の一部に処理液の液滴が集中的に供給されるのを抑制しつつ、前記主面の全域に処理液の液滴を供給することができる。
この発明によれば、前記ノズル移動手段によって二流体ノズルを前記主面に沿って移動させるとともに、基板回転手段によって前記基板保持手段によって保持された基板をその主面に交差する軸線まわりに回転させて、二流体ノズルと基板とを相対移動させる。
また、たとえば、前記ノズル移動手段によって二流体ノズルを前記主面上で往復移動させる場合に、前記二流体ノズルの移動方向を反転させる時に、前記基板回転手段によって前記基板を所定の回転角度だけ回転させてもよい。これにより、二流体ノズルの往路と復路とで異なる角度で処理液の液滴が前記主面を走査するので、前記主面に付着している異物を確実に除去することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る基板処理装置1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1は、処理対象の基板としての半導体ウエハW(以下、単に「ウエハW」という。)に処理液(薬液、リンス液または乾燥促進剤)による処理を施すための枚葉式の処理装置であり、ウエハWを水平に保持して回転させるスピンチャック2と、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面(上面)に処理液の液滴を供給する二流体ノズル3と、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に処理液を供給する処理液ノズル4とを備えている。
また、二流体ノズル3には、二流体ノズル3を水平移動させる二流体ノズル移動機構12が前記アームを介して結合されている。この二流体ノズル移動機構12によって二流体ノズル3を水平移動させることにより、スピンチャック2に保持されたウエハWの上方に二流体ノズル3を配置したり、ウエハWの上方から二流体ノズル3を退避させたりすることができる。
一対の側板17および複数枚の仕切り板18は、それぞれ、長方形状の平板であり、ほぼ同一の大きさにされている。複数枚の仕切り板18は、一対の側板17と平行となるように並んで配置されている。また、隣接する板(側板17と仕切り板18、仕切り板18同士)の間には、所定の一定間隔が設けられており、当該隣接する板に沿って広がる空間が形成されている。この空間が、第1DIW供給管8から供給されたDIWが流通するDIW流路19、または窒素ガス供給管9から供給された窒素ガスが流通する窒素ガス流路20となっている。
DIW吐出口21および窒素ガス吐出口22のスリット長さ(長手方向X1の長さ)は、ウエハWの直径よりも長くされており、DIW吐出口21および窒素ガス吐出口22のスリット幅は、長手方向X1に亘ってほぼ一定とされている。
処理対象のウエハWは、図示しない搬送ロボットによって搬送されてきて、搬送ロボットからスピンチャック2へと受け渡される。
ウエハWがスピンチャック2に受け渡されると、制御装置24は、チャック回転駆動機構7を制御して、スピンチャック2に保持されたウエハWを所定の回転速度で回転させる。また、制御装置24は、処理液ノズル移動機構15を制御して、処理液ノズル4を、スピンチャック2に保持されたウエハWの上方に配置させる。
その後、制御装置24は、二流体ノズル移動機構12を制御して、二流体ノズル3をスピンチャック2に保持されたウエハWの上方(具体的には、ウエハWの表面における周縁部の上方)に配置させる(図4(c)参照)。そして、制御装置24は、第1DIWバルブ10および窒素ガスバルブ11を開いて、二流体ノズル3からDIWおよび窒素ガスを吐出させる。吐出されたDIWは、二流体ノズル3の近傍で窒素ガスと混合されてDIWの液滴となり、噴流となってウエハWの表面に衝突する。このとき形成されたDIWの液滴は、前述のように帯状に広がる液滴群となってウエハWの表面に供給(衝突)される。
二流体ノズル3が前記反対側の周縁部の上方にまで移動されると、制御装置24は、チャック回転駆動機構7を制御して、スピンチャック2に保持されたウエハWを所定の回転角度(たとえば、90°)だけ回転させる。そして、制御装置24は、スピンチャック2の回転が停止した状態で、再び二流体ノズル移動機構12を制御して、前記反対側の周縁部の上方から前記周縁部の上方へと、前記往路と同一路で二流体ノズル3を水平移動させる(復路)。
そして、二流体ノズル3が前記周縁部の上方まで移動されると、制御装置24は、第1DIWバルブ10および窒素ガスバルブ11を閉じるとともに、二流体ノズル3をウエハWの上方から退避させる。その後、制御装置24は、チャック回転駆動機構7を制御して、スピンチャック2に保持されたウエハWを所定の高回転速度で回転させる(図4(e)参照)。これにより、ウエハWの表面に付着しているDIWが、ウエハWの回転による遠心力を受けてウエハWの周囲に振り切られ、ウエハWの表面が乾燥する(スピンドライ処理)。
図5は、本発明の第2実施形態に係る基板処理装置1aの構成を説明するための図解図である。また、図6は、前記第2実施形態に係る二流体ノズル3aの、長手方向X1に直交する断面を図解的に示す図である。この図5および図6において、図1および図2に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した各部についての詳細な説明を省略する。
この第2実施形態に係る基板処理装置1aでは、硫酸供給管25、過酸化水素水供給管26および窒素ガス供給管9が二流体ノズル3aに接続されており、硫酸供給管25から薬液としての硫酸が、過酸化水素水供給管26から薬液としての過酸化水素水が、それぞれ、二流体ノズル3aに供給されるようになっている。すなわち、硫酸、過酸化水素水および窒素ガスが、二流体ノズル3aから同時に吐出されるようになっている。また、処理液ノズル4には、第2DIW供給管27が接続されており、この第2DIW供給管27からDIWが供給されるにようになっている。
各硫酸流路31は、ノズル本体16の上端で、硫酸導入口として開口しており、ノズル本体16の下端で、長手方向X1に延びるスリット状の硫酸吐出口33として開口している。また、各過酸化水素水流路32は、ノズル本体16の上端で、過酸化水素水導入口として開口しており、ノズル本体16の下端で、長手方向X1に延びるスリット状の過酸化水素水吐出口34として開口している。
図7は、本発明の第3実施形態に係る基板処理装置1bの構成を説明するための図解図である。この図7において、図1に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した各部についての詳細な説明を省略する。
すなわち、薬液および窒素ガスを二流体ノズル3から吐出させることにより、吐出された薬液を窒素ガスと混合させて薬液の液滴を形成し、この薬液の液滴をウエハWの表面に衝突させる。そして、薬液および窒素ガスを二流体ノズル3から吐出させつつ、二流体ノズル移動機構12によって二流体ノズル3をウエハWの表面に沿って水平移動させることにより、ウエハWの表面全域に薬液の液滴を供給して、ウエハWの表面全域に薬液処理を施すことができる。
図8は、前記第1実施形態に係る二流体ノズル3に代えて用いることができる別の二流体ノズル3bの構成を図解的に示す図である。この図8では、二流体ノズル3bの長手方向X1に直交する断面の一部を示している。また、この図8において、図2に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。以下では、その同一の参照符号を付した各部についての詳細な説明を省略する。
したがって、DIW流路19のDIW吐出口21から吐出されたDIWは、当該DIW流路19を挟む一対の窒素ガス流路20の窒素ガス吐出口22から吐出された窒素ガスによって引き寄せられて、短手方向Y1に広がるように吐出される。これにより、前記DIW供給範囲を短手方向Y1に拡大させて、より短時間でウエハWの表面全域にDIWの液滴を供給することができる。
また、前述の第2実施形態では、二流体ノズル3a,3c,3dから硫酸および過酸化水素水が吐出される例について説明したが、硫酸または過酸化水素水以外の薬液を二流体ノズル3a,3c,3dから吐出させてもよい。たとえば、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水のうちの少なくとも1種以上を含む液を二流体ノズル3a,3c,3dから吐出させてもよい。
塩酸および過酸化水素水を二流体ノズル3a,3c,3dから吐出させて混合させる場合には、原液ではなく、純水で希釈された塩酸および過酸化水素水を用いることが好ましい。
また、二流体ノズル3a,3c,3dから吐出される薬液およびリンス液を予め加熱手段によって室温以上(たとえば30℃〜150℃)に加熱した後に、二流体ノズル3a,3c,3dから吐出させてもよい。
また、前述の第1〜第3実施形態では、気体として、窒素ガスを例示したが、窒素ガスに限らず、空気、窒素ガス、オゾンガス、水素ガス、炭酸ガスのうちの少なくとも1種以上を含む気体を用いてもよい。また、これらの気体は加熱されていてもよい。
また、前述の第1〜第3実施形態では、ウエハWの裏面を真空吸着しつつ回転するバキューム型のスピンチャックが用いられている例について説明したが、複数の挟持部材によってウエハWの周端面を協働して挟持しつつ回転するメカニカル型のスピンチャックを用いてもよい。
2 スピンチャック(基板保持手段)
3,3a〜3d 二流体ノズル
7 チャック回転駆動機構(基板回転手段、相対移動手段)
8 第1DIW供給管(処理液供給手段)
9 窒素ガス供給管(気体供給手段)
12 二流体ノズル移動機構(ノズル移動手段、相対移動手段)
16 ノズル本体(ケーシング)
20 窒素ガス流路(気体流路)
21 DIW吐出口(液吐出口、複数のスリット状液吐出口)
22 窒素ガス吐出口(気体吐出口、複数のスリット状気体吐出口)
23,40 突出部(前記気体流路の流路面積をしぼる手段、加速手段)
25 硫酸供給管(処理液供給手段)
26 過酸化水素水供給管(処理液供給手段)
33 硫酸吐出口(液吐出口、複数のスリット状液吐出口)
34 過酸化水素水吐出口(液吐出口、複数のスリット状液吐出口)
35 第2薬液供給管(処理液供給手段)
36 IPA供給管(処理液供給手段)
39 処理液供給管(処理液供給手段)
Y1 短手方向(所定の方向)
W ウエハ(基板、処理対象)
Claims (9)
- 処理液および気体が導入されるケーシングと、
前記ケーシングに形成され、前記処理液を吐出するためのスリット状の液吐出口と、
前記液吐出口と平行に隣り合うように前記ケーシングに形成され、前記気体を吐出するためのスリット状の気体吐出口とを含み、
前記ケーシング外で前記処理液および前記気体を混合させて処理液の液滴を形成し、この処理液の液滴を処理対象に向けて吐出するようになっている、二流体ノズル。 - 前記液吐出口は、複数のスリット状液吐出口を有し、
前記複数のスリット状液吐出口は、互いに平行となるように所定の方向に並んで配置されている、請求項1記載の二流体ノズル。 - 前記複数のスリット状液吐出口から吐出される前記処理液は、互いに種類の異なる複数の処理液を含む、請求項2記載の二流体ノズル。
- 前記気体吐出口は、複数のスリット状気体吐出口を有し、
前記複数のスリット状気体吐出口は、互いに平行となるように所定の方向に並んで配置されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の二流体ノズル。 - 前記気体吐出口に連通され、前記気体が流通する気体流路と、
前記気体流路における前記気体吐出口の近傍において、当該気体流路を流通する気体の流通速度を増加させるための加速手段とをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の二流体ノズル。 - 前記加速手段は、前記気体吐出口の近傍において前記気体流路の流路面積をしぼる手段を含む、請求項5記載の二流体ノズル。
- 処理対象の基板を保持するための基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の主面に、処理液の液滴を供給するための請求項1〜6のいずれか一項に記載の二流体ノズルと、
前記二流体ノズルのケーシングに前記処理液を供給するための処理液供給手段と、
前記二流体ノズルのケーシングに前記気体を供給するための気体供給手段と、
前記二流体ノズルと前記基板保持手段に保持された基板とを相対移動させるための相対移動手段とを含む、基板処理装置。 - 前記相対移動手段は、前記二流体ノズルを前記基板の主面に沿って移動させるノズル移動手段を含む、請求項7記載の基板処理装置。
- 前記相対移動手段は、前記基板保持手段に保持された基板をその主面に交差する軸線まわりに回転させる基板回転手段を含む、請求項8記載の基板処理装置。
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