JP2009070946A - Substrate treating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、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、FED(Field Emission Display;電界放出ディスプレイ)用基板、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等の基板を回転させながら基板の表面に処理液を供給して所定の表面処理を施す基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, and a magneto-optical disk. The present invention relates to a substrate processing apparatus that performs a predetermined surface treatment by supplying a processing liquid to the surface of a substrate while rotating the substrate such as a working substrate.
半導体ウエハ等の基板に対して一連の処理を施す製造プロセスにおいては、基板の表面に各種薄膜を形成するために成膜工程が実行される。この成膜工程では基板の裏面あるいは基板表面の周縁部にも成膜されることがある。しかしながら、一般的には基板において成膜が必要なのは基板表面の中央部の回路形成領域のみであり、基板の裏面あるいは基板表面の周縁部に成膜されてしまうと、次のような問題が起こることがある。すなわち、成膜工程の後工程において、基板表面の周縁部に形成された薄膜が他の装置との接触により剥がれたりすることがある。そして、剥がれた薄膜が基板表面の中央部の回路形成領域や基板処理装置に付着することが原因となって製造品の歩留まりの低下や基板処理装置自体のトラブルを引き起こすことがある。 In a manufacturing process in which a series of processes are performed on a substrate such as a semiconductor wafer, a film forming process is performed to form various thin films on the surface of the substrate. In this film forming process, a film may be formed on the back surface of the substrate or the peripheral portion of the substrate surface. However, in general, only the circuit formation region at the center of the substrate surface needs to be formed on the substrate. If the film is formed on the back surface of the substrate or the peripheral portion of the substrate surface, the following problems occur. Sometimes. That is, in a subsequent process of the film forming process, the thin film formed on the peripheral portion of the substrate surface may be peeled off by contact with another apparatus. The peeled thin film may adhere to the circuit formation region at the center of the substrate surface or the substrate processing apparatus, which may cause a decrease in the yield of manufactured products and troubles in the substrate processing apparatus itself.
そこで、基板の裏面および基板の表面周縁部に形成された薄膜を除去するために、例えば特許文献1に記載された装置が提案されている。この装置では、スピンベースから上方に突出して設けられ、基板の裏面周縁部に当接しつつ基板を支持する支持部材に対し、表面に薄膜が形成された基板が基板表面を上方に向けて水平に保持される。そして、基板の上方に配置された雰囲気遮断板(本発明の「対向部材」に相当)から雰囲気遮断板と基板表面との間に形成された間隙空間にガスを供給する。これにより、基板を支持部材に押圧させて基板をスピンベースに保持させた状態で基板を回転させる。
Therefore, in order to remove the thin film formed on the back surface of the substrate and the peripheral edge of the front surface of the substrate, for example, an apparatus described in
また、雰囲気遮断板が基板表面と対向する基板対向面に開口部を有するノズル挿入孔にノズルを挿入して、ノズルから回転している基板の表面周縁部に向けて処理液を供給する。具体的には、ノズル先端部には薬液吐出用の薬液吐出口とリンス液吐出用のリンス液吐出口とが開口しており、薬液吐出口から基板の表面周縁部に向けて薬液が吐出されることで基板の表面周縁部に付着している不要物(薄膜)がエッチング除去される。続いて、リンス液吐出口から基板の表面周縁部に向けてリンス液が吐出されることで基板の表面周縁部に残留する薬液が洗い流される。さらに、回転している基板の裏面に対して薬液およびリンス液が順に供給される。これにより、基板裏面から不要物が除去される。このようにして、基板裏面および基板表面の周縁部のみにおいて薄膜がエッチング除去される。 Further, the atmosphere blocking plate inserts a nozzle into a nozzle insertion hole having an opening on the substrate facing surface facing the substrate surface, and supplies the processing liquid from the nozzle toward the peripheral edge of the surface of the rotating substrate. Specifically, a chemical solution discharge port for discharging a chemical solution and a rinse solution discharge port for discharging a rinse solution are opened at the tip of the nozzle, and the chemical solution is discharged from the chemical solution discharge port toward the peripheral edge of the surface of the substrate. As a result, unnecessary substances (thin films) adhering to the peripheral edge of the surface of the substrate are removed by etching. Subsequently, the rinsing liquid is discharged from the rinsing liquid discharge port toward the peripheral edge of the surface of the substrate, whereby the chemical liquid remaining on the peripheral edge of the surface of the substrate is washed away. Further, a chemical solution and a rinse solution are sequentially supplied to the back surface of the rotating substrate. As a result, unnecessary materials are removed from the back surface of the substrate. In this way, the thin film is removed by etching only at the periphery of the substrate back surface and substrate surface.
ところで、上記装置のように、間隙空間にガスを供給することにより、基板を支持部材に押圧させて基板をスピンベースに保持させる方式では、基板を支持部材に均一に押圧させる観点から基板対向面に形成されたノズル挿入孔の開口部は極力小さくすることが望ましい。というのも、基板を回転させながら間隙空間にガスが供給されると、間隙空間にガスによる気流が発生する。ここで、基板対向面にノズル挿入孔の開口部が形成されていると、開口部が形成された部分において間隙空間に発生する気流が乱れ、基板の支持部材への押圧力に変動をきたすおそれがあるからである。 By the way, in the method of pressing the substrate against the support member and holding the substrate on the spin base by supplying gas to the gap space as in the above apparatus, the substrate facing surface from the viewpoint of uniformly pressing the substrate against the support member It is desirable to make the opening of the nozzle insertion hole formed as small as possible. This is because if a gas is supplied to the gap space while rotating the substrate, an air flow is generated in the gap space. Here, if the opening portion of the nozzle insertion hole is formed on the substrate facing surface, the air flow generated in the gap space is disturbed in the portion where the opening portion is formed, and the pressing force to the support member of the substrate may fluctuate. Because there is.
しかしながら、上記従来装置においては、1つのノズルに対して薬液吐出口とリンス液吐出口の2つの吐出口を開口させている。このように1つのノズルに対して複数の吐出口を開口させると、ノズル先端部の形状が大きくなる結果、該ノズル先端部に対応して形成されたノズル挿入孔の開口部が大きくなってしまう。その結果、基板を支持部材に均一に押圧させるという要請に反することとなっていた。 However, in the above-described conventional apparatus, two discharge ports, a chemical solution discharge port and a rinse liquid discharge port, are opened with respect to one nozzle. When a plurality of discharge ports are opened for one nozzle in this way, the shape of the nozzle tip is increased, resulting in an increase in the opening of the nozzle insertion hole formed corresponding to the nozzle tip. . As a result, it has been against the request to press the substrate uniformly against the support member.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の吐出口から処理液を吐出させて基板に対して所定の表面処理を行う際に、基板を支持部材に均一に押圧させることができる基板処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a substrate capable of uniformly pressing a substrate against a support member when a predetermined surface treatment is performed on the substrate by discharging treatment liquid from a plurality of discharge ports. An object is to provide a processing apparatus.
この発明は、基板を回転させながら基板の表面に処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置であって、回転自在に設けられた回転部材と、回転部材を回転させる回転手段と、基板表面に向けて前記処理液を吐出する単一の吐出口がそれぞれに開口されるとともに、互いに同一形状に形成された複数のノズルと、複数のノズルを保持する単一の保持手段と、回転部材に上方に向けて突設され、基板の裏面に当接して基板を回転部材から離間させて支持する3個以上の支持部材と、支持部材に支持された基板の表面に対向して離間配置され、しかも基板表面と対向する基板対向面に開口部を有するノズル挿入孔が複数ノズルに対応して複数個設けられた対向部材と、基板対向面と基板表面との間に形成される間隙空間にガスを供給して基板を支持部材に押圧させて回転部材に保持させる押圧手段と、保持手段を移動させて複数のノズル挿入孔の各々に複数のノズルを同時に挿入させることによって複数ノズルからの処理液の吐出を可能とする移動手段とを備えたことを特徴としている。 The present invention is a substrate processing apparatus that performs a predetermined process by supplying a processing liquid to the surface of a substrate while rotating the substrate, a rotating member that is rotatably provided, a rotating unit that rotates the rotating member, A single discharge port for discharging the processing liquid toward the substrate surface is opened in each, a plurality of nozzles formed in the same shape, a single holding means for holding the plurality of nozzles, and rotation Three or more support members projecting upward from the member and abutting against the back surface of the substrate to support the substrate apart from the rotating member, and spaced apart from the surface of the substrate supported by the support member And a gap member formed between a counter member provided with a plurality of nozzle insertion holes corresponding to a plurality of nozzles and having a plurality of nozzle insertion holes having openings on the substrate counter surface facing the substrate surface. Supply gas to the substrate By pressing the supporting member and holding it on the rotating member, and moving the holding means to simultaneously insert a plurality of nozzles into each of the plurality of nozzle insertion holes, it is possible to discharge the processing liquid from the plurality of nozzles. And a moving means.
このように構成された発明では、基板がその裏面に当接する3個以上の支持部材により支持されるとともに、間隙空間に供給されるガスによって支持部材に押圧されて回転部材に保持される。そして、回転部材が回転されると、支持部材に押圧された基板は支持部材と基板との間に発生する摩擦力によって支持部材に支持されながら回転部材とともに回転する。その状態で対向部材に形成された複数のノズル挿入孔の各々に複数のノズルが同時に挿入され、複数ノズルからの処理液の吐出が可能となる。ここで、各ノズルには単一の吐出口が開口しているのみであり、各ノズル先端部の形状をコンパクトに構成することができる。したがって、複数ノズルに対応して基板対向面に形成されるノズル挿入孔の開口部を小さくすることができる。このため、間隙空間に供給されたガスによる気流が乱れるのを低減することができる。しかも、各ノズルは互いに同一形状に形成されるとともに各ノズル挿入孔が互いに同一形状に形成されているので、各ノズルと各ノズル挿入孔との間の位置関係を一定にすることができる。このため、ノズル挿入孔および該ノズル挿入孔に挿入されたノズルが間隙空間に発生する気流に与える影響を均一にすることができる。したがって、基板を支持部材に均一に押圧させることができる。 In the invention configured as described above, the substrate is supported by three or more supporting members that are in contact with the back surface thereof, and is pressed against the supporting member by the gas supplied to the gap space and is held by the rotating member. When the rotating member is rotated, the substrate pressed by the supporting member rotates together with the rotating member while being supported by the supporting member by the frictional force generated between the supporting member and the substrate. In this state, a plurality of nozzles are simultaneously inserted into each of the plurality of nozzle insertion holes formed in the facing member, and the processing liquid can be discharged from the plurality of nozzles. Here, each nozzle has only a single discharge opening, and the shape of the tip of each nozzle can be made compact. Therefore, the opening part of the nozzle insertion hole formed in the board | substrate opposing surface corresponding to a some nozzle can be made small. For this reason, it can reduce that the air current by the gas supplied to the gap space is disturbed. In addition, since each nozzle is formed in the same shape and each nozzle insertion hole is formed in the same shape, the positional relationship between each nozzle and each nozzle insertion hole can be made constant. For this reason, the influence which the nozzle inserted in the nozzle insertion hole and the nozzle insertion hole has on the airflow generated in the gap space can be made uniform. Therefore, the substrate can be uniformly pressed against the support member.
また、複数のノズルを単一の保持手段で保持するとともに、保持手段を移動させて複数のノズル挿入孔の各々に複数のノズルを同時に挿入させているので、基板に対する各ノズルのノズル位置の調整を比較的短時間で実行することができる。すなわち、各ノズルからの処理液を基板表面の所定の領域に供給するためには、基板に対するノズルの相対位置を適切に調整する必要がある。ここで、単一の吐出口がそれぞれに開口された複数のノズルの各々を単に基板に対して位置決めする(ノズル挿入孔に挿入する)ことを考えると、互いに独立した駆動部により駆動することができる。しかしながら、このように各ノズルごとに独立に駆動する構成を採用した場合には、基板Wに対するノズル位置の調整を各ノズルごとに行う必要があり、調整に多大な時間を要するという問題があった。これに対し、この発明によれば、複数のノズルの間の相対位置関係は固定されていることから複数のノズルを1つの物体として見做して一体的に調整すれば足りる。すなわち、複数のノズル3のうちの1つに対してノズル位置を調整すれば、他のノズルのノズル位置は自ずと調整される。したがって、ノズル位置の調整時間を大幅に短縮することができる。しかも、単一の駆動機構(移動手段)によって複数のノズルを駆動することとなるため、複数のノズルの各々を独立に駆動する場合に比較して駆動構成を簡素化することができる。
In addition, a plurality of nozzles are held by a single holding means, and the holding means is moved so that a plurality of nozzles are simultaneously inserted into each of the plurality of nozzle insertion holes, so that the nozzle position of each nozzle relative to the substrate is adjusted. Can be executed in a relatively short time. That is, in order to supply the processing liquid from each nozzle to a predetermined region on the substrate surface, it is necessary to appropriately adjust the relative position of the nozzle with respect to the substrate. Here, considering that each of a plurality of nozzles each having a single discharge port is simply positioned with respect to the substrate (inserted into the nozzle insertion hole), the nozzles can be driven by mutually independent drive units. it can. However, when the configuration in which each nozzle is driven independently as described above is employed, it is necessary to adjust the nozzle position with respect to the substrate W for each nozzle, and there is a problem that much time is required for the adjustment. . On the other hand, according to the present invention, since the relative positional relationship between the plurality of nozzles is fixed, it is sufficient to consider the plurality of nozzles as one object and adjust them integrally. That is, if the nozzle position is adjusted with respect to one of the plurality of
ここで、複数のノズル挿入孔を対向部材の周縁部に形成し、保持手段に保持された複数のノズルの各々を各ノズル挿入孔に挿入させた状態で基板の表面周縁部に処理液を供給するように構成してもよい。この構成によれば、各ノズルから基板の表面周縁部に供給される処理液の供給位置の相対位置関係が一定に保たれる。このため、各ノズルごとに基板の周端面から内側に向かって処理される幅(以下「周縁処理幅」という)が複数のノズルの間で変動するのを防止することができる。つまり、複数のノズルのうちの一のノズルによる周縁処理幅と複数のノズルのうちの他のノズルによる周縁処理幅との関係を一定にすることができる。 Here, a plurality of nozzle insertion holes are formed at the peripheral edge of the opposing member, and the processing liquid is supplied to the peripheral edge of the surface of the substrate with each of the plurality of nozzles held by the holding means being inserted into the nozzle insertion holes. You may comprise. According to this configuration, the relative positional relationship between the supply positions of the processing liquid supplied from the nozzles to the peripheral edge of the surface of the substrate is kept constant. For this reason, it is possible to prevent the width (hereinafter referred to as “peripheral processing width”) that is processed inward from the peripheral end surface of the substrate for each nozzle from fluctuating among a plurality of nozzles. That is, the relationship between the peripheral processing width by one nozzle of the plurality of nozzles and the peripheral processing width by another nozzle of the plurality of nozzles can be made constant.
また、基板の表面周縁部に存在する不要物を薬液によりエッチングして該表面周縁部から除去する基板処理装置においては、複数のノズルが互いに隣接して保持手段に保持され、複数ノズルの各々に対して同一種類の薬液を処理液として供給する薬液供給手段が複数のノズルに連通され、複数のノズルの各々は薬液供給手段からの薬液を基板の表面周縁部に向けて同時に吐出するように構成してもよい。この構成によれば、複数のノズルから同時に薬液が基板の表面周縁部に局部的に供給される。このため、エッチング除去対象となっている不要物として、例えばシリコン窒化膜(SiN膜)やシリコン酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜(High―k膜)等の薬液に対して難溶性を示す薄膜が形成されている場合(エッチングレートが低くなる場合)であっても、該薄膜に対して複数ノズルから局部的に薬液が供給されるので、基板の表面周縁部から不要物を効率よくエッチング除去することができる。 Further, in a substrate processing apparatus that removes unnecessary substances existing on the peripheral edge of the substrate from the peripheral surface by etching with a chemical solution, a plurality of nozzles are held by holding means adjacent to each other. On the other hand, a chemical solution supply means for supplying the same type of chemical solution as a processing solution is communicated with a plurality of nozzles, and each of the plurality of nozzles is configured to simultaneously discharge the chemical solution from the chemical solution supply means toward the surface peripheral edge of the substrate. May be. According to this structure, a chemical | medical solution is locally supplied to the surface peripheral part of a board | substrate simultaneously from several nozzles. For this reason, it is hardly soluble in chemicals such as an insulating film (High-k film) having a relative dielectric constant higher than that of an unnecessary object to be removed by etching, for example, a silicon nitride film (SiN film) or a silicon oxide film. Even when the thin film shown is formed (when the etching rate is low), since chemicals are locally supplied to the thin film from a plurality of nozzles, unnecessary substances are efficiently removed from the peripheral edge of the surface of the substrate. Etching can be removed.
また、複数ノズルのうちの少なくとも1以上のノズルには該ノズルに対して処理液としてリンス液を供給するリンス液供給手段が連通され、ノズルは基板の表面周縁部への薬液供給後、リンス液供給手段からのリンス液を基板の表面周縁部に向けて吐出するように構成してもよい。この構成によれば、薬液供給後、複数ノズルのうちの少なくとも1以上のノズルからリンス液が供給される。このため、対向部材の中心と基板の中心とが偏心(位置ずれ)している場合であっても、基板に対する薬液供給位置とリンス液供給位置とを同一とすることができ、位置ずれによる影響を各ノズル間で考慮する必要がない。より具体的には、薬液を供給するノズル(以下「薬液ノズル」という)とリンス液を供給するノズル(以下「リンスノズル」という)とを互いに独立して駆動した場合には、対向部材の中心と基板の中心とが偏心していると、薬液ノズルがリンスノズルに対して基板の径方向内側に位置することがある。その結果、リンス液供給位置よりも基板の径方向内側に薬液が供給され、リンス液供給範囲が薬液供給範囲よりも狭くなってしまう。その結果、薬液で処理された領域のうちリンス液で処理できない領域が発生し、リンス不良を引き起こすことがあった。これに対し、この構成によれば、対向部材と基板との間の位置ずれの発生にかかわらず、基板に対する薬液供給位置とリンス液供給位置とが同一となるので、このようなリンス不良が発生するのを防止することができる。 In addition, at least one of the plurality of nozzles communicates with a rinsing liquid supply unit that supplies a rinsing liquid as a processing liquid to the nozzle. You may comprise so that the rinse liquid from a supply means may be discharged toward the surface peripheral part of a board | substrate. According to this configuration, the rinsing liquid is supplied from at least one of the plurality of nozzles after the chemical liquid is supplied. For this reason, even if the center of the opposing member and the center of the substrate are decentered (displacement), the chemical liquid supply position and the rinse liquid supply position with respect to the substrate can be made the same, and the influence of the positional deviation Need not be considered between nozzles. More specifically, when the nozzle for supplying the chemical liquid (hereinafter referred to as “chemical nozzle”) and the nozzle for supplying the rinse liquid (hereinafter referred to as “rinse nozzle”) are driven independently of each other, If the center of the substrate and the center of the substrate are eccentric, the chemical nozzle may be located radially inside the substrate with respect to the rinse nozzle. As a result, the chemical liquid is supplied radially inward of the substrate from the rinse liquid supply position, and the rinse liquid supply range becomes narrower than the chemical liquid supply range. As a result, an area that cannot be treated with the rinsing liquid occurs among the areas treated with the chemical liquid, which may cause poor rinsing. On the other hand, according to this configuration, the chemical solution supply position and the rinse liquid supply position with respect to the substrate become the same regardless of the occurrence of the positional deviation between the opposing member and the substrate, and thus such a rinse failure occurs. Can be prevented.
また、基板の表面周縁部に存在する不要物を薬液によりエッチングして該表面周縁部から除去する基板処理装置においては、保持手段はノズルを2つ互いに隣接して保持し、2つのノズルのうちの一方が薬液を基板の表面周縁部に供給する薬液ノズルであり、他方が基板の表面周縁部にリンス液を供給するリンスノズルであり、リンスノズルは基板の回転方向において薬液ノズルからの薬液の供給位置に対して下流側で薬液が供給された直後の直後位置にリンス液を供給するように構成してもよい。この構成によれば、薬液の供給位置に対して下流側で薬液が供給された直後の直後位置にリンス液が供給される。このため、エッチング除去対象となっている不要物として、例えばテトラエトキシオルソシラン(TEOS)膜等の薬液により比較的容易にエッチング除去される薄膜が形成されている場合(エッチングレートが過度に高くなる場合)であっても、表面周縁部に供給された薬液によるエッチングの径方向内側への進行を抑制することができる。その結果、周縁処理幅を正確にコントロールすることができる。また、薬液が供給された直後の直後位置にリンス液を供給することで薬液の基板の表面中央部(非処理領域)への跳ね返りを防止することができる。 Further, in the substrate processing apparatus that removes unnecessary substances present on the peripheral edge of the substrate from the peripheral edge by etching with a chemical solution, the holding means holds two nozzles adjacent to each other, and the two of the two nozzles One of these is a chemical nozzle that supplies chemical liquid to the peripheral edge of the surface of the substrate, and the other is a rinse nozzle that supplies rinsing liquid to the peripheral edge of the surface of the substrate, and the rinse nozzle is a liquid nozzle from the chemical nozzle in the rotation direction of the substrate. The rinse liquid may be supplied to a position immediately after the chemical liquid is supplied downstream from the supply position. According to this configuration, the rinse liquid is supplied to a position immediately after the chemical liquid is supplied on the downstream side with respect to the supply position of the chemical liquid. For this reason, a thin film that can be etched and removed relatively easily by a chemical such as a tetraethoxyorthosilane (TEOS) film is formed as an unnecessary object to be removed by etching (etching rate becomes excessively high). Even in this case, it is possible to suppress the progress of etching toward the inside in the radial direction by the chemical solution supplied to the peripheral edge portion of the surface. As a result, the peripheral processing width can be accurately controlled. In addition, by supplying the rinse liquid immediately after the chemical liquid is supplied, it is possible to prevent the chemical liquid from bouncing back to the center of the surface (non-treatment region) of the substrate.
また、保持手段は複数ノズルを装着する単一の保持板を有することで、複数のノズルを保持し、一体的に移動させることが容易となる。 Further, since the holding means has a single holding plate for mounting the plurality of nozzles, it becomes easy to hold the plurality of nozzles and move them integrally.
この発明によれば、複数のノズルの各々には単一の吐出口が開口しているのみであり、各ノズル先端部の形状をコンパクトに構成することができ、ノズル挿入孔の開口部を小さくすることができる。このため、間隙空間に発生する気流が乱れるのを低減することができる。しかも、各ノズルが互いに同一形状に形成されるとともに各ノズル挿入孔が互いに同一形状に形成されているので、ノズルとノズル挿入孔との間の位置関係を一定にすることができる。このため、間隙空間に発生する気流に与える影響を均一にすることができる。したがって、基板を支持部材に均一に押圧させることができる。また、複数のノズルを単一の保持手段で保持するとともに、保持手段を移動させて複数のノズル挿入孔の各々に複数のノズルを同時に挿入させているので、基板に対する各ノズルの位置決めを比較的短時間で実行することができる。しかも、単一の駆動手段(移動手段)によって複数のノズルを駆動することとなるため、複数のノズルの各々を独立に駆動する場合に比較して駆動構成を簡素化することができる。 According to the present invention, each of the plurality of nozzles has only a single discharge opening, and the shape of the tip of each nozzle can be made compact, and the opening of the nozzle insertion hole can be made small. can do. For this reason, it is possible to reduce the disturbance of the airflow generated in the gap space. In addition, since the nozzles are formed in the same shape and the nozzle insertion holes are formed in the same shape, the positional relationship between the nozzles and the nozzle insertion holes can be made constant. For this reason, the influence which it has on the airflow generated in the gap space can be made uniform. Therefore, the substrate can be uniformly pressed against the support member. In addition, the plurality of nozzles are held by a single holding means, and the holding means is moved so that the plurality of nozzles are simultaneously inserted into each of the plurality of nozzle insertion holes. It can be executed in a short time. In addition, since the plurality of nozzles are driven by a single driving means (moving means), the driving configuration can be simplified as compared with the case where each of the plurality of nozzles is driven independently.
<第1実施形態>
図1はこの発明にかかる基板処理装置の第1実施形態を示す図である。また、図2は図1の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の略円形基板Wの表面Wfの周縁部を洗浄する装置、具体的には基板Wの表面Wfの周縁部に存在する薄膜(不要物)または該周縁部および基板裏面Wbに存在する薄膜をエッチング除去する装置である。つまり、処理対象となっている基板Wには、薄膜が基板表面Wfに形成された基板や上記薄膜が表裏面Wf,Wbに形成された基板が含まれる。そこで、基板表面Wfのみに薄膜が形成されている場合には、基板表面Wfの周縁部TR(本発明の「表面周縁部」に相当)にフッ酸、塩酸等の薬液およびDIW(deionized water:脱イオン水)などのリンス液(以下、薬液およびリンス液を総称して「処理液」という)を供給して表面周縁部TRから薄膜をエッチング除去するとともに、基板裏面Wbに処理液を供給して裏面Wbを洗浄する。また、基板Wの表裏面Wf,Wbに薄膜が形成されている場合には、表面周縁部TRおよび裏面Wbに処理液を供給して表面周縁部TRおよび裏面Wbから薄膜をエッチング除去する。なお、この実施形態では、基板表面Wfとはデバイスパターンが形成されるデバイス形成面を意味している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a main control configuration of the substrate processing apparatus of FIG. This substrate processing apparatus is an apparatus for cleaning the peripheral portion of the surface Wf of a substantially circular substrate W such as a semiconductor wafer, specifically, a thin film (unnecessary material) present on the peripheral portion of the surface Wf of the substrate W or the peripheral portion and This is an apparatus for etching away a thin film existing on the substrate back surface Wb. That is, the substrate W to be processed includes a substrate in which a thin film is formed on the substrate surface Wf and a substrate in which the thin film is formed on the front and back surfaces Wf and Wb. Therefore, when a thin film is formed only on the substrate surface Wf, a chemical solution such as hydrofluoric acid and hydrochloric acid and DIW (deionized water :) are applied to the peripheral portion TR (corresponding to the “surface peripheral portion” of the present invention) of the substrate surface Wf. A rinse solution such as deionized water (hereinafter, chemical solution and rinse solution are collectively referred to as “treatment solution”) is supplied to remove the thin film from the surface peripheral portion TR by etching, and supply the treatment solution to the substrate back surface Wb. To clean the back surface Wb. When thin films are formed on the front and back surfaces Wf and Wb of the substrate W, the processing liquid is supplied to the front surface peripheral portion TR and the back surface Wb, and the thin film is etched away from the front surface peripheral portion TR and the back surface Wb. In this embodiment, the substrate surface Wf means a device forming surface on which a device pattern is formed.
この基板処理装置は、基板表面Wfを上方に向けた状態で基板Wを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック1と、スピンチャック1に保持された基板Wの下面(裏面Wb)の中央部に向けて処理液を供給する下面処理ノズル2と、基板表面Wf側からスピンチャック1に保持された基板Wの表面周縁部TRに処理液を供給する複数(この実施形態では2つ)のノズル3A,3Bと、スピンチャック1に保持された基板Wの表面Wfに対向配置された対向部材5とを備えている。
The substrate processing apparatus includes a
スピンチャック1では、中空の回転支軸11がモータを含むチャック回転機構13の回転軸に連結されており、チャック回転機構13の駆動により回転中心A0を中心に回転支軸11が回転可能となっている。この回転支軸11の上端部にはスピンベース15が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット8からの動作指令に応じてチャック回転機構13を駆動させることによりスピンベース15が回転中心A0を中心に回転する。このように、この実施形態では、チャック回転機構13が本発明の「回転手段」として、スピンベース15が本発明の「回転部材」として機能する。
In the
また、中空の回転支軸11には処理液供給管21が挿通されており、その上端に下面処理ノズル2が結合されている。処理液供給管21は薬液供給ユニット16およびDIW供給ユニット17と接続されており、薬液またはリンス液としてDIWが選択的に供給される。また、回転支軸11の内壁面と処理液供給管21の外壁面の隙間は、環状のガス供給路23を形成している。このガス供給路23はガス供給ユニット18と接続されており、基板裏面Wbと該基板裏面Wbに対向するスピンベース15の上面とに挟まれた空間に窒素ガスを供給できる。なお、この実施形態では、ガス供給ユニット18から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。
Further, a processing
図3はスピンベースを上方から見た平面図である。スピンベース15の中心部には開口が設けられている。また、スピンベース15の周縁部付近には複数個(この実施形態では6個)の第1支持ピンF1〜F6と、複数個(この実施形態では6個)の第2支持ピンS1〜S6とが本発明の「支持部材」として昇降自在に設けられている。第1支持ピンF1〜F6は回転中心A0を中心として放射状に略等角度間隔でスピンベース15から上方に向けて突設されているとともに、第2支持ピンS1〜S6が円周方向に沿って各第1支持ピンF1〜F6の間に位置するように、回転中心A0を中心として放射状に略等角度間隔でスピンベース15から上方に向けて突設されている。つまり、第1および第2支持ピンからなる一対の支持ピンが円周方向に沿って回転中心A0を中心として放射状に6対、スピンベース15の周縁部に上方に向けて設けられている。
FIG. 3 is a plan view of the spin base as viewed from above. An opening is provided at the center of the
第1支持ピンF1〜F6および第2支持ピンS1〜S6の各々は基板裏面Wbと当接することによって、スピンベース15から所定距離だけ上方に離間させた状態で基板Wを略水平姿勢で支持可能となっている。これらのうち、周方向に沿って1つ置きに配置された6個の第1支持ピンF1〜F6は第1支持ピン群を構成し、これらは連動して基板Wを支持し、または基板裏面Wbから離間してその支持を解除するように動作する。一方で、残る6個の第2支持ピンS1〜S6は第2支持ピン群を構成し、これらは連動して基板Wを支持し、または基板裏面Wbから離間してその支持を解除するように動作する。なお、基板Wを水平に支持するためには、各支持ピン群が有する支持ピンの個数は少なくとも3個以上であればよいが、各支持ピン群が有する支持ピンの個数を6個とすることで安定して基板Wを支持できる。
Each of the first support pins F1 to F6 and the second support pins S1 to S6 can support the substrate W in a substantially horizontal posture while being spaced apart from the
図4は支持ピンの構成を示す部分拡大図である。なお、第1および第2支持ピンF1〜F6,S1〜S6の各々はいずれも同一構成を有しているため、ここでは1つの支持ピンF1の構成についてのみ図面を参照しつつ説明する。支持ピンF1は、基板Wの下面に離当接可能な当接部61と、当接部61を昇降可能に支持する可動ロッド62と、この可動ロッド62を昇降させるモータ等を含む昇降駆動部63と、可動ロッド62を取り囲むように設けられ可動ロッド62と昇降駆動部63とを外部雰囲気から遮断するベローズ64とを有している。ベローズ64は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)より形成され、フッ酸等の薬液により基板Wを処理する際に、ステンレス鋼(SUS)またはアルミニウム等から形成される可動ロッド62を保護する。また、当接部61は耐薬性を考慮して、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)で形成されるのが好ましい。ベローズ64の上端部は当接部61の下面側に固着される一方、ベローズ64の下端部はスピンベース15の上面側に固着されている。
FIG. 4 is a partially enlarged view showing the structure of the support pin. Since each of the first and second support pins F1 to F6 and S1 to S6 has the same configuration, only the configuration of one support pin F1 will be described here with reference to the drawings. The support pin F1 includes an abutting portion 61 that can be separated from and abutted on the lower surface of the substrate W, a
上記した構成を有する支持ピンF1〜F6,S1〜S6では、昇降駆動部63が制御ユニット8からの駆動信号に基づき図示省略する駆動連結部を介して可動ロッド62を1〜数mmのストロークで駆動させることにより、次のように基板Wを支持する。すなわち、昇降駆動部63を駆動させない状態では、所定の高さ位置(基板処理位置)で基板Wを支持するように支持ピンF1〜F6,S1〜S6の各々はコイルばね等の付勢手段(図示せず)によって上向きに付勢されており、基板Wは支持ピンF1〜F6からなる第1支持ピン群と、支持ピンS1〜S6からなる第2支持ピン群との両方の支持ピン群により支持される。一方で、支持ピンS1〜S6を付勢力に抗して下降駆動させると、支持ピンS1〜S6の当接部61は基板裏面Wbから離間して基板Wは支持ピンF1〜F6からなる第1支持ピン群のみにより支持される。また、支持ピンF1〜F6を付勢力に抗して下降駆動させると、支持ピンF1〜F6の当接部61は基板裏面Wbから離間して基板Wは支持ピンS1〜S6からなる第2支持ピン群のみにより支持される。
In the support pins F1 to F6 and S1 to S6 having the above-described configuration, the elevating
図1に戻って説明を続ける。スピンチャック1の上方には、スピンチャック1に保持された基板Wに対向する円盤状の対向部材5が水平に配設されている。対向部材5はスピンチャック1の回転支軸11と同軸上に配置された回転支軸51の下端部に一体回転可能に取り付けられている。この回転支軸51には対向部材回転機構54が連結されており、制御ユニット8からの動作指令に応じて対向部材回転機構54のモータを駆動させることで対向部材5を回転中心A0回りに回転させる。また、制御ユニット8は対向部材回転機構54をチャック回転機構13と同期するように制御することで、スピンチャック1と同じ回転方向および同じ回転速度で対向部材5を回転駆動できる。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. Above the
また、対向部材5は対向部材昇降機構55と接続され、対向部材昇降機構55の昇降駆動用アクチュエータ(例えばエアシリンダーなど)を作動させることで、対向部材5をスピンベース15に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。例えば基板処理装置に対して基板Wが搬入出される際には、制御ユニット8はスピンチャック1から上方に十分に離れた離間位置に対向部材5を上昇させる。その一方で、基板Wに対して洗浄処理を施す際には、制御ユニット8はスピンチャック1に保持された基板Wの表面Wfのごく近傍に設定された対向位置まで対向部材5を下降させる。これにより、対向部材5の下面501(本発明の「基板対向面」に相当)と基板表面Wfとが近接した状態で対向配置される。
Further, the facing
回転支軸51の中空部には、ガス供給路57が形成されている。このガス供給路57はガス供給ユニット18と接続されており、基板表面Wfと対向部材5の下面501とに挟まれた間隙空間SPに窒素ガスを供給可能となっている。このように、この実施形態では、ガス供給ユニット18が本発明の「押圧手段」として機能する。
A
図5は対向部材の下面を見た図である。この対向部材5の下面501は基板Wの直径と同等以上の平面サイズを有している。このため、対向部材5が近接位置に配置されると基板表面全体を覆って基板表面Wf上の雰囲気を外部雰囲気から遮断可能となっている。この対向部材5の下面501には、複数のガス吐出口502が形成されている。これらのガス吐出口502はスピンチャック1に保持される基板Wの表面中央部、つまり表面周縁部TRより径方向内側の非処理領域NTR(図1)に対向する位置に、回転中心A0を中心とする円周に沿って等角度間隔に形成されている。これらのガス吐出口502は対向部材5の内部に形成されたガス流通空間503に連通しており、ガス流通空間503にガス供給路57を介して窒素ガスが供給されると、複数のガス吐出口502を介して窒素ガスが間隙空間SPに供給される。
FIG. 5 is a view of the lower surface of the opposing member. The
そして、対向部材5が近接位置に位置決めされた状態で、複数のガス吐出口502から間隙空間SPに窒素ガスが供給されると、間隙空間SPの内部圧力が高まり基板Wがその裏面Wbに当接する支持ピンF1〜F6,S1〜S6に押圧される。この押圧状態のまま制御ユニット8の動作指令に応じてスピンベース15が回転すると、基板裏面Wbと支持ピンF1〜F6,S1〜S6との間に発生する摩擦力によって基板Wが支持ピンF1〜F6,S1〜S6に支持されながらスピンベース15とともに回転する。なお、間隙空間SPに供給された窒素ガスは基板Wの径方向外側へと流れていく。
Then, when nitrogen gas is supplied to the gap space SP from the plurality of
この対向部材5の周縁部には、対向部材5を上下方向(鉛直軸方向)に貫通する2つのノズル挿入孔52A,52Bが形成され、対向部材5の下面501に2つの開口部521が形成されている。そして、これらのノズル挿入孔52A,52Bの各々にノズル3A,3Bが挿入されて該挿入状態でノズル挿入孔52A,52Bから基板Wの表面周縁部TRに向う方向に処理液を吐出することができる。ノズル挿入孔52Aとノズル挿入孔52Bとは互いに同一形状に形成されるとともに、対向部材5の中心(回転中心A0)からの距離が同一となる位置に周方向に隣接して形成されている。このため、ノズル3A,3Bがそれぞれノズル挿入孔52A,52Bに挿入された状態では、平面視でノズル3A,3Bは対向部材5の中心を中心とする所定の円周上に周方向に沿って互いに隣接して配置される。
Two nozzle insertion holes 52 </ b> A and 52 </ b> B that penetrate the opposing
図6はノズルとノズル挿入孔とを示す部分斜視図である。ここで、ノズル挿入孔52A,52Bは互いに同一構成を有しているため、ここではノズル挿入孔52Aの構成についてのみ図面を参照しつつ説明する。また、ノズル3A,3Bについても吐出可能な処理液の種類の数が異なる点を除いて同一形状に構成されているため、ノズル3Aを中心に図1、図2、図5および図6を参照しつつ説明する。
FIG. 6 is a partial perspective view showing the nozzle and the nozzle insertion hole. Here, since the
2つのノズル3A,3Bは水平方向に延びる板状のノズルアーム31(本発明の「保持板」に相当)の一方端に互いに隣接して取り付けられている。より具体的には、ノズル3A,3Bはそれぞれ、ノズル挿入孔52A,52Bに挿入させることが可能な位置に単一のノズルアーム31の一方端に装着されている。このノズルアーム31の他方端はノズル移動機構33(図2)に接続されている。さらに、ノズル移動機構33は第1および第2ノズル3A,3Bを一体的に水平方向に所定の回動軸回りに揺動させるとともに、昇降させることができる。このため、制御ユニット8からの動作指令に応じてノズル移動機構33が駆動されることで、2つのノズル3A,3Bの各々をノズル挿入孔52A,52Bに同時に挿入して表面周縁部TRに薬液またはDIWを供給可能な供給位置P31と、基板Wから離れた待機位置P32とに移動させることができる。このように、この実施形態では、ノズルアーム31が本発明の「保持手段」として、またノズル移動機構33が本発明の「移動手段」として機能する。
The two
ノズル3A(または3B)は対向部材5に設けられたノズル挿入孔52A(または52B)の形状に合わせた形状を有している。すなわち、ノズル3Aのノズル外径は必要以上にノズル挿入孔52Aの開口部521の開口径を大きくすることのないように形成される。しかも、各ノズル3A,3Bが互いに同一形状に形成されるとともに各ノズル挿入孔52A,52Bが互いに同一形状に形成されているので、ノズル3A,3Bとノズル挿入孔52A,52Bとの間の位置関係を一定にすることができる。
The
また、ノズル3Aでは、略円筒状に形成されたノズル胴部の断面積がノズル先端側と後端側で異なるように構成されている。具体的には、ノズル先端側の胴部302の断面積がノズル後端側の胴部303の断面積より小さくなるように構成されており、ノズル先端側の胴部302とノズル後端側の胴部303との間に段差面304が形成されている。すなわち、ノズル先端側の胴部302の外周面(側面)とノズル後端側の胴部303の外周面(側面)は段差面304を介して結合されている。この段差面304はノズル先端側の胴部302を取り囲むように、しかもスピンチャック1に保持された基板表面Wfに略平行に形成されている。
Further, the
また、ノズル3A,3Bの内部には液供給路301が形成されている。液供給路301の先端部(下端部)には、吐出口301aが形成されている。この吐出口301aは基板Wの径方向外側に向けて開口している。このため、液供給路301に処理液が供給されると、吐出口301aから処理液が径方向外向きに吐出される。このように、ノズル3A,3Bの先端部には、単一の吐出口301aのみが開口されており、ノズル先端部の形状がコンパクトに構成されている。
A
ノズル3Aの液供給路301は第1配管81に連通しており、この第1配管81はDIW供給ユニット17に接続されている。第1配管81には、分岐点83で分岐した第2配管85が接続されており、この第2配管85は薬液供給ユニット16に接続されている。第1配管81および第2配管85は、例えば軟質合成樹脂製のチューブで構成されている。このため、制御ユニット8の動作指令に応じて薬液供給ユニット16およびDIW供給ユニット17を作動させることで、薬液またはDIWを選択的に供給可能となっている。より具体的には、薬液供給ユニット16から薬液が液供給路301に圧送されると、ノズル3Aから薬液が径方向外向きに吐出されて表面周縁部TRに供給される。こうして供給された薬液は基板Wの径方向外側に向かって流れ、基板外に排出される。したがって、薬液の供給位置よりも径方向内側の非処理領域NTRには薬液は供給されず、基板Wの周端面から内側に向かって一定の幅(周縁エッチング幅)で薄膜がエッチング除去される。また、DIW供給ユニット17からDIWが液供給路301に圧送されると、ノズル3AからDIWが基板Wの径方向外側に向けて吐出される。これにより、表面周縁部TRに供給された薬液がDIWで洗い流される。
The
一方で、ノズル3Bの液供給路301は配管87に連通しており、この配管87は薬液供給ユニット16に接続されている。このため、制御ユニット8の動作指令に応じて薬液供給ユニット16を作動させることで、薬液が液供給路301に圧送され、ノズル3Bから径方向外向きに吐出されて表面周縁部TRに供給される。このように、この実施形態では、周方向に沿って互いに隣接して配置されたノズル3A,3Bから同時に同一種類の薬液を表面周縁部TRに局部的に供給することができる。すなわち、ノズル1本では吐出流量にも限度があるが、ノズル3A,3Bを互いに隣接して配置させることで、表面周縁部TRに対して局部的にノズル2本分の流量で薬液を供給することが可能となっている。このように、この実施形態では、薬液供給ユニット16に接続された第2配管85、配管87が本発明の「薬液供給手段」として機能する一方、DIW供給ユニット17に接続された第1配管81が本発明の「リンス液供給手段」として機能する。
On the other hand, the
また、ノズル挿入孔52A(または52B)は次のように構成されている。このノズル挿入孔52Aの内壁には、図6に示すように、ノズル3A(または3B)の段差面304と当接可能な円環状の当接面522が形成されている。そして、ノズル3A,3Bがノズル挿入孔52A,52Bに挿入されると、ノズル挿入孔52A,52Bの各々において段差面304と当接面522とが当接することで、ノズル3A,3Bが処理位置P31(図1)に位置決めされる。また、この位置決め状態でノズル3A,3Bの先端面は対向部材5の下面(基板対向面)501と面一になっている。なお、当接面522は対向部材5の下面501と略平行に、つまり基板表面Wfと略平行に形成されており、段差面304と面接触するようになっている。このため、ノズル3A,3Bを処理位置P31に位置決めする際に、ノズル3A,3Bが対向部材5に当接して位置固定され、ノズル3A,3Bを安定して位置決めすることができる。
The
また、ノズル挿入孔52A,52Bの内壁には、ガス導入口505が開口されており、ガス導入口505からノズル挿入孔52A,52Bの内部空間に窒素ガスを供給可能となっている。ガス導入口505はガス流通空間503を介してガス供給ユニット18に連通している。したがって、ガス供給ユニット18から窒素ガスが圧送されると、ノズル挿入孔52A,52Bの内部空間に窒素ガスが供給される。これにより、ノズル3A,3Bが待機位置P32に位置決めされた状態、つまり、ノズル3A,3Bがノズル挿入孔52A,52Bに未挿入の状態では、ノズル挿入孔52A,52Bの上下双方の開口から窒素ガスが噴出される。このため、ノズル挿入孔52A,52Bにノズルが未挿入の状態でも、処理液がノズル挿入孔52A,52Bの内壁に付着するのが防止される。
A
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7および図8を参照しつつ説明する。図7は図1の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。図8は薬液処理およびリンス処理の動作を示す模式図である。この装置では、未処理の基板Wが装置内に搬入されると、制御ユニット8が装置各部を制御して該基板Wに対して一連の膜除去処理(薬液処理工程+リンス工程+乾燥工程)が実行される。ここでは、基板表面Wfにシリコン窒化膜(SiN膜)やシリコン酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜(High―k膜)等の薬液に対して難溶性を示す薄膜が形成された基板Wに対して薬液として高濃度フッ酸(40%水溶液)を用いた表面処理を行う動作について説明する。つまり、基板表面Wfが薄膜形成面になっている。そこで、この実施形態では、基板表面Wfを上方に向けた状態で基板Wが装置内に搬入される。なお、基板搬入時においては、対向部材5は離間位置にあり、基板Wとの干渉を防止している。
Next, the operation of the substrate processing apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the substrate processing apparatus of FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing the operation of the chemical treatment and the rinse treatment. In this apparatus, when an unprocessed substrate W is carried into the apparatus, the
未処理の基板Wが支持ピンF1〜F6,S1〜S6に載置されると、離間位置にある対向部材5のガス吐出口502から窒素ガスを吐出させる(ステップS1)。次に、対向部材5を回転させて、ノズル挿入孔52A,52Bが所定位置となるように対向部材5を回転方向に関して位置決めする(ステップS2)。その後、対向部材5が対向位置まで降下され基板表面Wfに近接配置される(ステップS3)。これによって、間隙空間SPの内部圧力が高められ、基板Wはその下面(裏面Wb)に当接する支持ピンF1〜F6,S1〜S6に押圧されてスピンベース15に保持される。また、基板表面Wfは対向部材5の下面501に覆われて、基板周囲の外部雰囲気から確実に遮断される。なお、上記のように基板Wはすべての支持ピンF1〜F6,S1〜S6で支持してもよいし、支持ピンF1〜F6からなる第1支持ピン群のみにより支持してもよく、あるいは支持ピンS1〜S6からなる第2支持ピン群のみにより支持してもよい。
When the unprocessed substrate W is placed on the support pins F1 to F6 and S1 to S6, nitrogen gas is discharged from the
次に、対向部材5を停止させた状態で基板Wを回転させる(ステップS4)。このとき、支持ピンF1〜F6,S1〜S6に押圧された基板Wは支持ピンF1〜F6,S1〜S6と基板裏面Wbとの間に発生する摩擦力でスピンベース15に保持されながらスピンベース15とともに回転する。続いて、ノズルアーム31に装着されたノズル3A,3Bが一体的に移動され、待機位置P32から供給位置P31に位置決めされる(ステップS5)。具体的には、ノズル3A,3Bを水平方向に沿って対向部材5のノズル挿入孔52A,52Bの上方位置にそれぞれ移動させる。そして、ノズル3A,3Bを降下させてノズル挿入孔52A,52Bに同時に挿入する。
Next, the substrate W is rotated with the facing
そして、基板Wの回転速度が所定速度(例えば600rpm)に達すると、回転する基板Wの表面周縁部TRにノズル3A,3Bから薬液を連続的に供給する。これにより、図8(a)に示すように、2つのノズルA,3Bから同時に薬液が表面周縁部TRに局所的に供給される。その結果、表面周縁部TRおよび該表面周縁部TRに連なる基板端面部分から薄膜が全周にわたってエッチング除去される(ステップS6)。そして、薬液処理が完了すると、薬液の供給が停止されるとともに、ノズル3Aから薬液に代えてDIWが供給される(図8(b))。これによって、表面周縁部TRおよび基板Wの端面に対してリンス処理が実行される(ステップST7)。ノズル3Aから所定時間DIWを供給し、リンス処理が完了すると、DIWの供給が停止される。
When the rotation speed of the substrate W reaches a predetermined speed (for example, 600 rpm), the chemical solution is continuously supplied from the
リンス処理が完了した後、ノズル3A,3Bが処理位置P31から待機位置P32に位置決めされる(ステップS8)。それに続いて、スピンベース15の回転数とほぼ同一の回転数で同一方向に対向部材5を回転させる(ステップS9)。その後、下面処理ノズル2から回転する基板Wの裏面Wbに処理液が供給され、基板裏面Wbに対して裏面洗浄処理が実行される(ステップS10)。具体的には、下面処理ノズル2から基板裏面Wbの中央部に向けて処理液として薬液とリンス液とが順次供給されることにより、裏面全体と裏面Wbに連なる基板端面部分が洗浄される。
After the rinsing process is completed, the
ここで、洗浄処理中に支持ピンF1〜F6,S1〜S6を基板裏面Wbから少なくとも1回以上、離間させることで支持ピンF1〜F6,S1〜S6と基板裏面Wbの当接部分にも処理液を回り込ませて当該部分を洗浄できる。例えば、洗浄処理途中に、支持ピンF1〜F6からなる第1支持ピン群と支持ピンS1〜S6からなる第2支持ピン群との両方の支持ピン群により基板Wを支持した状態から第1支持ピン群のみにより基板Wを支持した状態に切り換え、基板Wと第2支持ピン群との間の当接部分に処理液を回り込ませる。その後、両方の支持ピン群により基板Wを支持した状態に移行させた後に、第2支持ピン群のみにより基板Wを支持した状態に切り換え、基板Wと第1支持ピン群との間の当接部分に処理液を回り込ませる。これにより、基板Wと支持ピンF1〜F6,S1〜S6との間の当接部分のすべてに処理液を回り込ませて裏面全体の洗浄処理を行うことができる。 Here, during the cleaning process, the support pins F1 to F6, S1 to S6 are separated from the substrate back surface Wb at least once, and the contact portions of the support pins F1 to F6, S1 to S6 and the substrate back surface Wb are also processed. The part can be cleaned by wrapping in the liquid. For example, during the cleaning process, the first support from the state where the substrate W is supported by both the first support pin group including the support pins F1 to F6 and the second support pin group including the support pins S1 to S6. The state is switched to a state in which the substrate W is supported only by the pin group, and the processing liquid is introduced into the contact portion between the substrate W and the second support pin group. Then, after shifting to a state in which the substrate W is supported by both the support pin groups, the substrate W is switched to a state in which the substrate W is supported only by the second support pin group, and the contact between the substrate W and the first support pin group is changed. Allow the processing solution to wrap around the part. As a result, it is possible to perform the cleaning process on the entire back surface by causing the processing liquid to wrap around all of the contact portions between the substrate W and the support pins F1 to F6 and S1 to S6.
こうして、裏面洗浄処理が完了すると、基板Wおよび対向部材5を高速(例えば1500rpm)に回転させる。これにより、基板Wの乾燥が実行される(ステップS11)。このとき、基板表面Wfへの窒素ガス供給と併せてガス供給路23からも窒素ガスを供給して基板Wの表裏面に窒素ガスを供給することで、基板Wの乾燥処理が促進される。
Thus, when the back surface cleaning process is completed, the substrate W and the opposing
基板Wの乾燥処理が終了すると、対向部材5の回転を停止させる同時に、基板Wの回転を停止させる(ステップS12)。そして、対向部材5が上昇された後(ステップS13)、ガス吐出口502からの窒素ガスの供給を停止する(ステップS14)。これにより、基板Wの支持ピンF1〜F6,S1〜S6への押圧保持が解除され、処理済の基板Wが装置から搬出される。
When the drying process of the substrate W is completed, the rotation of the opposing
以上のように、この実施形態によれば、ノズル3A,3Bの各々には単一の吐出口301aが開口しているのみであり、各ノズル3A,3Bの先端部の形状をコンパクトに構成することができる。このため、ノズル3A,3Bに対応して対向部材の下面501に形成されるノズル挿入孔52A,52Bの開口部521を小さくすることができる。これにより、間隙空間SPに供給された窒素ガスによって発生する気流が乱れるのを低減することができる。しかも、各ノズル3A,3Bが互いに同一形状に形成されるとともに各ノズル挿入孔52A,52Bが互いに同一形状に形成されているので、ノズル3A,3Bとノズル挿入孔52A,52Bとの間の位置関係を一定にすることができる。このため、ノズル挿入孔52A,52Bおよび該ノズル挿入孔52A,52Bに挿入されたノズル3A,3Bが間隙空間SPに発生する気流に与える影響を均一にすることができる。したがって、基板Wを支持ピンF1〜F6,S1〜S6に均一に押圧させることができる。
As described above, according to this embodiment, each of the
また、2つのノズル3A,3Bを単一のノズルアーム31で保持させるとともに、ノズルアーム31を駆動してノズル挿入孔52A,52Bの各々に2つのノズル3A,3Bを同時に挿入させているので、基板Wに対する各ノズルのノズル位置の調整を比較的短時間で実行することができる。すなわち、各ノズル3A,3Bからの処理液による周縁処理幅を正確かつ均一にして基板Wを処理するためには、ノズル3A,3Bの基板Wに対する相対位置を適切に調整する必要がある。ここで、単一の吐出口がそれぞれに開口された2つのノズルの各々を単に基板Wに対して位置決めする(ノズル挿入孔に挿入する)ことを考えると、互いに独立した駆動部により駆動することができる。しかしながら、このように各ノズルごとに独立に駆動する構成を採用した場合には、基板Wに対するノズル位置の調整を各ノズルごとに行う必要があり、調整に多大な時間を要するという問題があった。これに対し、この実施形態によれば、2つのノズル3A,3Bの間の相対位置関係は固定されていることから2つのノズル3A,3Bを1つの物体として見做して一体的に調整すれば足りる。すなわち、2つのノズル3A,3Bのうちの一方のノズルのノズル位置を調整すれば、他方のノズルのノズル位置は自ずと調整される。したがって、ノズル位置の調整時間を大幅に短縮することができる。しかも、単一のノズル移動機構(移動手段)によって2つのノズル3A,3Bを駆動することとなるため、2つのノズル3A,3Bの各々を独立に駆動する場合に比較して駆動構成を簡素化することができる。
In addition, the two
また、この実施形態によれば、2つのノズル3A,3Bを互いに隣接してノズルアーム31に装着し、2つのノズル3A,3Bから同時に同一種類の薬液を表面周縁部TRに向けて吐出している。このため、表面周縁部TRに対して局部的にノズル2本分の流量で薬液を供給することができる。これにより、エッチング除去対象となっている不要物として、SiN膜やHigh―k膜等の薬液に対して難溶性を示す薄膜が形成されている場合(エッチングレートが低くなる場合)であっても、該薄膜に対して2つのノズル3A,3Bから局部的に薬液が供給されるので、表面周縁部TRから不要物を効率よくエッチング除去することができる。
In addition, according to this embodiment, the two
また、この実施形態によれば、単一のノズルアーム31に装着された2つのノズル3A,3Bのうちノズル3Aから表面周縁部TRへの薬液供給後、リンス液としてDIWを表面周縁部TRに供給している。このため、2つのノズルを互いに独立に駆動した場合の次のような課題を解決することができる。
Further, according to this embodiment, after supplying the chemical liquid from the
図9は2つのノズルの各々を互いに独立に駆動した場合の課題を説明するための図である。図9(a)に示す装置では、ノズル4Aが第1駆動部により処理位置(対向部材5Aのノズル挿入孔に挿入された位置)と基板Wから離れた待機位置に駆動される一方、ノズル4Bが第2駆動部により処理位置(対向部材5Aのノズル挿入孔に挿入された位置)と基板Wから離れた待機位置に駆動される。また、ノズル4Aから薬液が基板Wの表面周縁部に供給可能とされる一方、ノズル4Bからリンス液としてDIWが基板Wの表面周縁部に供給可能とされている。
FIG. 9 is a diagram for explaining a problem when each of the two nozzles is driven independently of each other. In the apparatus shown in FIG. 9A, the
ここで、図9(a)に示すように対向部材5Aの中心と基板Wの中心とが偏心(位置ずれ)している場合には、各ノズル4A,4Bと基板Wとの間の相対位置関係が各ノズルごとに異なってしまう。その結果、ノズル4Aはノズル4Bに対して基板Wの径方向内側に位置することになる。そして、このような状態で基板Wに対して薬液およびDIWが供給されると、DIW供給位置よりも基板Wの径方向内側に薬液が供給されてしまう(図9(b))。つまり、薬液供給範囲よりもDIW供給範囲が狭くなってしまう。その結果、薬液で処理された領域のうちDIWで処理できない領域が発生し、リンス不良を引き起こすことがあった。これに対し、この実施形態によれば、対向部材5と基板Wとの間の位置ずれの発生にかかわらず、基板Wに対する薬液供給位置とリンス液供給位置とが同一となるので、このようなリンス不良が発生するのを防止することができる。
Here, when the center of the opposing
<第2実施形態>
図10はこの発明にかかる基板処理装置の第2実施形態を示す図である。この第2実施形態にかかる基板処理装置が第1実施形態と大きく相違する点は、ノズルアーム31に装着された2つのノズルの一方のノズルから薬液を表面周縁部TRに供給しながら他方のノズルからリンス液としてDIWを表面周縁部TRに供給している点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第1実施形態と同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 10 is a diagram showing a second embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. The substrate processing apparatus according to the second embodiment differs greatly from the first embodiment in that the chemical solution is supplied from one of the two nozzles mounted on the
この実施形態では、表面周縁部TRに薬液を供給するノズル3Cと表面周縁部TRにリンス液としてDIWを供給するノズル3Dとがノズルアーム31に取り付けられている。より具体的には、基板Wの周方向に沿って互いに隣接してノズルアーム31に装着されている。ノズル3Cとノズル3Dとは、吐出する処理液の種類が異なることを除いて同一形状に形成されている。そして、ノズル3C,3Dが対向部材5のノズル挿入孔52A,52Bにそれぞれ挿入された状態で、ノズル3Dは基板Wの回転方向Rにおいてノズル3Cからの薬液の供給位置P1に対して下流側で薬液が供給された直後の直後位置P2にDIWを供給することができる。これにより、図11に示すように、薬液を供給するノズル4Cとリンス液としてDIWを供給するノズル4Dとが大きく離間して配置された場合の課題を解決することができる。
In this embodiment, a
図11に示すように、ノズル4Cとノズル4Dとを互いに独立して駆動した場合には、2つのノズル4C,4Dを近接して配置することにも限度があり、2つのノズル4C,4Dの間隔は比較的大きくなってしまう。ここで、ノズル4Cから表面周縁部TRに供給された薬液は表面周縁部TRに付着し、表面周縁部TRから薄膜(不要物)をエッチング除去する。この表面周縁部TRに付着する薬液によるエッチングの進行は、ノズル4DからDIWの供給を受けて薬液が基板Wから除去(リンス処理)されるまで継続される。具体的には、基板Wの回転方向Rにおいてノズル4Cの下流側とノズル4Dの上流側との間で薄膜のエッチングが進行する。
As shown in FIG. 11, when the
しかしながら、例えばテトラエトキシオルソシラン(TEOS)膜等の薬液により比較的容易にエッチング除去される薄膜が形成されている場合(エッチングレートが過度に高くなる場合)には、表面周縁部TRに付着する薬液が基板Wから除去されるまでの間に基板Wの径方向内側に回り込み、周縁エッチング幅が拡大してしまう。その結果、周縁エッチング幅を正確にコントロールすることができなくなる場合があった。また、2つのノズル4C,4Dの間隔が比較的大きいことに起因して、表面周縁部TRに薬液が滞留する時間も長くなり、その間に薬液が基板Wの表面中央部(非処理領域NTR)に跳ね返るおそれがある。
However, when a thin film that is relatively easily etched away by a chemical solution such as a tetraethoxyorthosilane (TEOS) film is formed (when the etching rate becomes excessively high), it adheres to the surface peripheral portion TR. Before the chemical solution is removed from the substrate W, it wraps around in the radial direction of the substrate W, and the peripheral etching width is increased. As a result, it may be impossible to accurately control the peripheral etching width. Further, due to the relatively large distance between the two
これに対して、この実施形態によれば、2つのノズル3C,3Dを単一のノズルアーム31に保持させた状態で駆動している。このため、2つのノズル3C,3Dを十分に近接して配置することができ、薬液の供給位置P1に対して下流側で薬液が供給された直後の直後位置P2にDIWを供給することができる。このため、エッチング除去対象となっている不要物として、例えばTEOS膜等の薬液により比較的容易にエッチング除去される薄膜が形成されている場合であっても、表面周縁部TRに供給された薬液によるエッチングの径方向内側への進行を抑制することができる。その結果、周縁エッチング幅を正確にコントロールすることができる。また、薬液が供給された直後の直後位置P2にリンス液を供給することで薬液の非処理領域NTRへの跳ね返りを防止することができる。
On the other hand, according to this embodiment, the two
<その他>
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、基板Wの表面周縁部TRに処理液を供給して該表面周縁部TRに存在する不要物(薄膜)を除去している。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されず、基板表面Wfの所定の領域に処理液を供給して所定の表面処理を施す装置にも適用することができる。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the processing liquid is supplied to the surface peripheral portion TR of the substrate W to remove unnecessary substances (thin films) present on the surface peripheral portion TR. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to an apparatus that performs a predetermined surface treatment by supplying a processing liquid to a predetermined region of the substrate surface Wf.
また、上記実施形態では、2つのノズルをノズルアーム31に装着させているが、ノズルの個数はこれに限定されず、3つ以上のノズルをノズルアーム31に装着させてもよい。この場合、上記第1実施形態では、3つ以上のノズルのうちの少なくとも1以上のノズルがリンス液としてDIWの供給を受け、基板表面WfにDIWを供給可能となっていればよい。
In the above embodiment, two nozzles are mounted on the
この発明は、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、FED(Field Emission Display)用基板、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等の基板などを含む各種基板に処理液を供給して基板に対して所定の表面処理を施す基板処理装置に適用することができる。 The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, a substrate for magneto-optical disk, etc. The present invention can be applied to a substrate processing apparatus that supplies a processing liquid to various substrates including a substrate and performs a predetermined surface treatment on the substrate.
3A,3B…ノズル
3C…薬液ノズル(ノズル)
3D…リンスノズル(ノズル)
5…対向部材
13…チャック回転機構(回転手段)
15…スピンベース(回転部材)
18…ガス供給ユニット(押圧手段)
31…ノズルアーム(保持板、保持手段)
33…ノズル移動機構(移動手段)
52A,52B…ノズル挿入孔
81…第1配管(リンス液供給手段)
85…第2配管(薬液供給手段)
87…配管(薬液供給手段)
301a…吐出口
501…対向部材の下面(基板対向面)
521…(ノズル挿入孔の)開口部
F1〜F6…第1支持ピン(支持部材)
P1…(薬液の)供給位置
P2…直後位置
R…回転方向
S1〜S6…第2支持ピン(支持部材)
SP…間隙空間
TR…表面周縁部
W…基板
Wb…基板裏面
Wf…基板表面
3A, 3B ...
3D ... rinse nozzle (nozzle)
5 ... Opposing
15 ... Spin base (rotating member)
18 ... Gas supply unit (pressing means)
31 ... Nozzle arm (holding plate, holding means)
33 ... Nozzle moving mechanism (moving means)
52A, 52B ...
85 ... Second piping (chemical solution supply means)
87 ... Piping (chemical solution supply means)
301a: Discharge port 501: Lower surface of the opposing member (substrate facing surface)
521... (Opening of nozzle insertion hole) F1 to F6... First support pin (support member)
P1 ... (chemical solution) supply position P2 ... Immediate position R ... Rotation direction S1-S6 ... Second support pin (support member)
SP ... Gap space TR ... Front edge W ... Substrate Wb ... Substrate back Wf ... Substrate surface
Claims (6)
回転自在に設けられた回転部材と、
前記回転部材を回転させる回転手段と、
前記基板表面に向けて前記処理液を吐出する単一の吐出口がそれぞれに開口されるとともに、互いに同一形状に形成された複数のノズルと、
前記複数のノズルを保持する単一の保持手段と、
前記回転部材に上方に向けて突設され、前記基板の裏面に当接して前記基板を前記回転部材から離間させて支持する3個以上の支持部材と、
前記支持部材に支持された前記基板の表面に対向して離間配置され、しかも前記基板表面と対向する基板対向面に開口部を有するノズル挿入孔が前記複数ノズルに対応して複数個互いに同一形状に形成された対向部材と、
前記基板対向面と前記基板表面との間に形成される間隙空間にガスを供給して前記基板を前記支持部材に押圧させて前記回転部材に保持させる押圧手段と、
前記保持手段を移動させて前記複数のノズル挿入孔の各々に前記複数のノズルを同時に挿入させることによって前記複数ノズルからの処理液の吐出を可能とする移動手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。 In a substrate processing apparatus for performing a predetermined surface treatment by supplying a treatment liquid to the surface of the substrate while rotating the substrate,
A rotating member provided rotatably;
Rotating means for rotating the rotating member;
A plurality of nozzles formed in the same shape as each other, each having a single discharge port for discharging the processing liquid toward the substrate surface,
A single holding means for holding the plurality of nozzles;
Three or more support members that protrude upward from the rotating member, abut against the back surface of the substrate, and support the substrate apart from the rotating member;
A plurality of nozzle insertion holes, which are spaced apart from the surface of the substrate supported by the support member and have openings on the substrate facing surface facing the substrate surface, have the same shape corresponding to the plurality of nozzles. An opposing member formed on
A pressing means for supplying a gas to a gap space formed between the substrate facing surface and the substrate surface to press the substrate against the support member and hold the rotating member;
And a moving unit that allows the processing liquid to be discharged from the plurality of nozzles by moving the holding unit and simultaneously inserting the plurality of nozzles into each of the plurality of nozzle insertion holes. Substrate processing equipment.
前記保持手段に保持された前記複数のノズルの各々は各ノズル挿入孔に挿入された状態で前記基板の表面周縁部に前記処理液を供給する請求項1記載の基板処理装置。 The plurality of nozzle insertion holes are formed in a peripheral edge portion of the opposing member,
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of nozzles held by the holding unit is supplied to the peripheral edge of the surface of the substrate while being inserted into each nozzle insertion hole.
前記複数のノズルが互いに隣接して前記保持手段に保持され、
前記複数のノズルの各々に対して同一種類の薬液を前記処理液として供給する薬液供給手段が前記複数のノズルに連通され、前記複数のノズルの各々は前記薬液供給手段からの前記薬液を前記基板の表面周縁部に向けて同時に吐出する基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein unnecessary substances present on the surface peripheral edge of the substrate are removed from the surface peripheral edge by etching with a chemical solution,
The plurality of nozzles are held by the holding means adjacent to each other;
Chemical solution supply means for supplying the same kind of chemical solution as the processing liquid to each of the plurality of nozzles communicates with the plurality of nozzles, and each of the plurality of nozzles supplies the chemical solution from the chemical solution supply means to the substrate. The substrate processing apparatus which discharges simultaneously toward the surface peripheral part.
前記保持手段は前記ノズルを2つ互いに隣接して保持し、
前記2つのノズルのうちの一方が薬液を前記基板の表面周縁部に供給する薬液ノズルであり、他方が前記基板の表面周縁部にリンス液を供給するリンスノズルであり、
前記リンスノズルは前記基板の回転方向において前記薬液ノズルからの前記薬液の供給位置に対して下流側で前記薬液が供給された直後の直後位置に前記リンス液を供給する基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein unnecessary substances present on the surface peripheral edge of the substrate are removed from the surface peripheral edge by etching with a chemical solution,
The holding means holds the two nozzles adjacent to each other;
One of the two nozzles is a chemical nozzle that supplies a chemical to the surface peripheral edge of the substrate, and the other is a rinse nozzle that supplies a rinsing liquid to the peripheral surface of the substrate,
The substrate processing apparatus, wherein the rinse nozzle supplies the rinse liquid to a position immediately after the chemical liquid is supplied downstream of the chemical liquid supply position from the chemical liquid nozzle in the rotation direction of the substrate.
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the holding unit has a single holding plate on which the plurality of nozzles are mounted.
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