JP2009212407A - Method and apparatus for processing substrate - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施した後、処理液で濡れた基板表面に低表面張力溶剤を供給して処理液を置換する基板処理方法および基板処理装置に関するものである。なお、処理対象となる基板には、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(電界放出ディスプレイ: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が含まれる。 The present invention provides a substrate in which a processing liquid is supplied to a substrate surface and a predetermined wet process is performed on the substrate surface, and then a low surface tension solvent is supplied to the substrate surface wetted with the processing liquid to replace the processing liquid. The present invention relates to a processing method and a substrate processing apparatus. The substrates to be processed include semiconductor wafers, glass substrates for photomasks, glass substrates for liquid crystal displays, glass substrates for plasma displays, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, and magnetic disks. And a magneto-optical disk substrate.
薬液による薬液処理および純水などのリンス液によるリンス処理が行われた後、基板表面に付着するリンス液を除去する方法の1つとして、純水よりも表面張力が低いIPA(イソプロピルアルコール:isopropyl alcohol)などの有機溶剤成分を含む液体(低表面張力溶剤)を用いた処理方法が知られている。例えば、特許文献1には、純水リンス処理後に基板の回転速度をパドル処理回転速度まで減速してから純水の供給を停止し、その後に基板にIPAなどの有機溶剤を供給して純水を置換させ、さらに基板の回転速度を大きくして有機溶剤を振り切り基板を乾燥させる技術が記載されている。
IPA (isopropyl alcohol: isopropyl alcohol: isopropyl alcohol, which has a lower surface tension than pure water) is one of the methods for removing the rinsing liquid adhering to the substrate surface after chemical liquid treatment with chemical liquid and rinse treatment with pure water or the like is performed. A treatment method using a liquid (low surface tension solvent) containing an organic solvent component such as alcohol) is known. For example, in
上記した特許文献1に記載の技術では、基板をパドル処理回転速度に維持した状態で有機溶剤の供給を行っているため、有機溶剤の供給開始時点で基板表面には多量のリンス液(純水)が残存している。すなわち、有機溶剤で置換すべき基板上のリンス液の残存量が多い。このことから、基板上のリンス液を完全に置換するために要する処理時間や必要な有機溶剤の量が多くなるという点において、上記技術には改善の余地が残されていた。
In the technique described in
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面の処理液をIPAなどの低表面張力溶剤に置換させる基板処理方法および基板処理装置において、少ない低表面張力溶剤の使用量で処理液を効率よく置換することのできる技術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. In a substrate processing method and a substrate processing apparatus for replacing a processing liquid on a substrate surface with a low surface tension solvent such as IPA, the processing liquid is used with a small amount of low surface tension solvent used. It aims at providing the technique which can be replaced efficiently.
この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、略水平状態の基板を第1速度で回転させながら処理液を用いて前記基板表面に対して湿式処理を施す湿式処理工程と、前記基板の回転速度を第2速度に減速して前記基板上に前記処理液の液膜をパドル状に形成するパドル形成工程と、前記基板の回転速度を前記第2速度よりも高くして前記基板上の液膜の厚さを減少させるパドル膜厚減少工程と、前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を前記基板表面の液膜中央部に供給して前記低表面張力溶剤により前記基板上の前記処理液を置換する置換工程と、前記置換工程後に前記低表面張力溶剤を前記基板表面から除去して該基板表面を乾燥させる乾燥工程とを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the substrate processing method according to the present invention includes a wet processing step of performing a wet processing on the substrate surface using a processing liquid while rotating a substantially horizontal substrate at a first speed, A paddle forming step of reducing the rotational speed of the substrate to a second speed to form a liquid film of the processing liquid on the substrate in a paddle shape; and the rotational speed of the substrate is made higher than the second speed to form the substrate A paddle film thickness reducing step for reducing the thickness of the upper liquid film, and a low surface tension solvent having a surface tension lower than that of the processing liquid is supplied to the liquid film central portion of the substrate surface, and the low surface tension solvent causes the A replacement step of replacing the treatment liquid on the substrate and a drying step of removing the low surface tension solvent from the substrate surface and drying the substrate surface after the replacement step are provided.
また、この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板を所定の回転軸回りに回転させる基板回転手段と、前記基板保持手段に保持された前記基板の表面に、前記基板に湿式処理を施すための処理液を供給する処理液供給手段と、前記湿式処理後の前記基板の表面中央部に、前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を供給して、前記基板上の前記処理液を前記低表面張力溶剤により置換する溶剤供給手段と、前記基板回転手段を制御して前記基板の回転速度を調整する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記湿式処理での前記基板の回転速度を第1速度に設定する一方、前記処理液供給手段からの前記処理液の供給が停止されるよりも前に、前記基板の回転速度を第2速度に減速して前記基板上に前記処理液の液膜をパドル状に形成し、その後、前記低表面張力溶剤の供給が開始されるよりも前に、前記基板の回転速度を前記第2速度よりも高い速度に変更することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus according to the present invention includes a substrate holding unit that holds a substrate in a substantially horizontal posture, and a substrate that rotates the substrate held by the substrate holding unit about a predetermined rotation axis. Rotating means, processing liquid supply means for supplying a processing liquid for performing wet processing on the substrate to the surface of the substrate held by the substrate holding means, and a central portion of the surface of the substrate after the wet processing Supplying a low surface tension solvent having a surface tension lower than that of the processing liquid, and replacing the processing liquid on the substrate with the low surface tension solvent; and controlling the substrate rotating means to control the substrate. Control means for adjusting the rotation speed of the substrate, and the control means sets the rotation speed of the substrate in the wet processing to the first speed, while the supply of the processing liquid from the processing liquid supply means is stopped. Than In addition, the rotational speed of the substrate is reduced to a second speed to form a liquid film of the treatment liquid on the substrate in a paddle shape, and then before the supply of the low surface tension solvent is started, The rotation speed of the substrate is changed to a speed higher than the second speed.
このように構成された発明では、基板の回転速度を第2速度に落としてパドル状に処理液の液膜を形成した後、基板の回転速度を第2速度よりも高めた状態で低表面張力溶剤の供給を開始している。湿式処理後に基板の回転速度をいったん第2速度まで低下させることによって基板上に処理液によるパドル状の液膜を形成し、基板表面が露出してしまうことが防止される。こうして液膜を形成した後で基板の回転速度を上げているので、低表面張力溶剤の供給開始時点では、基板の回転速度を第2速度に維持した場合よりも基板上の液膜の厚さが薄くなっている。つまり、基板上で液膜を形成する処理液の量が少なくなっている。その結果、この発明では、基板上の処理液を置換するために必要な低表面張力溶剤の量を少なくすることができる。また、置換に要する時間も短縮することができる。 In the invention configured as described above, after the substrate rotation speed is lowered to the second speed to form a liquid film of the processing liquid in a paddle shape, the surface tension is lowered with the substrate rotation speed higher than the second speed. Supply of solvent has started. By reducing the rotational speed of the substrate once to the second speed after the wet processing, a paddle-like liquid film is formed on the substrate by the processing liquid, thereby preventing the substrate surface from being exposed. Since the rotation speed of the substrate is increased after forming the liquid film in this way, the thickness of the liquid film on the substrate is higher than when the rotation speed of the substrate is maintained at the second speed at the start of supplying the low surface tension solvent. Is thinner. That is, the amount of processing liquid that forms a liquid film on the substrate is reduced. As a result, according to the present invention, the amount of the low surface tension solvent necessary for replacing the treatment liquid on the substrate can be reduced. Also, the time required for replacement can be shortened.
そして、こうして基板上に残存する液体が低表面張力溶剤に置換された後には、例えば基板の回転速度をさらに高めるなどの方法により、基板表面から低表面張力溶剤を除去することで、基板にウォーターマークやシミ等の欠陥を生じることなく基板を乾燥させることができる。また、表面にパターン形成された基板については、付着した液体の表面張力の強さに起因するパターン倒壊を防止することができる。 Then, after the liquid remaining on the substrate is replaced with the low surface tension solvent, the low surface tension solvent is removed from the substrate surface by, for example, a method of further increasing the rotation speed of the substrate. The substrate can be dried without causing defects such as marks and spots. Moreover, about the board | substrate with which pattern formation was carried out on the surface, pattern collapse resulting from the strength of the surface tension of the adhering liquid can be prevented.
上記した基板処理方法において、前記置換工程では、前記パドル形成工程において液膜に覆われていた基板表面が露出するよりも前に前記低表面張力溶剤の供給を開始することが望ましい。回転速度を高めることにより基板上の液膜の厚さは減少し、やがては液膜の連続性が途切れて基板表面が露出してしまう。このような状態となる前に低表面張力溶剤の供給を開始することで、基板表面の不均一な乾燥によるウォーターマークやシミ等の発生を防止することができる。 In the substrate processing method described above, in the replacement step, it is preferable that the supply of the low surface tension solvent is started before the surface of the substrate covered with the liquid film in the paddle formation step is exposed. By increasing the rotation speed, the thickness of the liquid film on the substrate decreases, and eventually the continuity of the liquid film is interrupted and the substrate surface is exposed. By starting the supply of the low surface tension solvent before such a state is reached, it is possible to prevent the occurrence of watermarks and spots due to uneven drying of the substrate surface.
また、前記パドル膜厚減少工程では、前記基板の回転速度を前記第1速度より低速かつ前記第2速度より高速の第3速度に変更し、前記置換工程では、前記第3速度で回転する前記基板に対し前記低表面張力溶剤を供給開始するようにしてもよい。つまり、基板の回転速度を液膜形成時の第2速度よりも高い第3速度に変更した後で、低表面張力溶剤の供給を開始するようにしてもよい。一方、基板の加速中に低表面張力溶剤を供給開始するようにしてもよい。いずれの場合においても、低表面張力溶剤の供給開始時点における基板上の液膜の厚さを減少させ処理液の残存量を少なくすることができ、結果として置換に必要な低表面張力溶剤の量および時間を低減させることができる。 In the paddle film thickness reduction step, the rotation speed of the substrate is changed to a third speed that is lower than the first speed and higher than the second speed, and in the replacement step, the rotation speed is the third speed. You may make it start supplying the said low surface tension solvent with respect to a board | substrate. That is, the supply of the low surface tension solvent may be started after the rotation speed of the substrate is changed to a third speed higher than the second speed at the time of liquid film formation. On the other hand, the supply of the low surface tension solvent may be started during the acceleration of the substrate. In any case, the thickness of the liquid film on the substrate at the start of the supply of the low surface tension solvent can be reduced to reduce the remaining amount of the processing liquid. As a result, the amount of the low surface tension solvent required for the replacement And time can be reduced.
また、前記湿式処理工程前に、前記基板表面を疎水化する疎水化処理工程を備えるとともに、前記湿式処理工程では、水を主成分とする前記処理液としてのリンス液により前記基板表面をリンスするリンス処理を行うようにしてもよい。パドル状のリンス液膜を基板上に形成し、これを低表面張力溶剤に置換して乾燥させるという処理は、表面が疎水化された基板を処理対象とする場合に特に有効である。そして、このような処理を行う際に本発明を適用することにより、少ない低表面張力溶剤の使用量で、また短い処理時間で、欠陥を発生させることなく基板を乾燥させることができる。 In addition, a hydrophobization treatment step for hydrophobizing the substrate surface is provided before the wet treatment step, and in the wet treatment step, the substrate surface is rinsed with a rinse liquid as the treatment liquid mainly containing water. A rinse process may be performed. The treatment of forming a paddle-like rinsing liquid film on a substrate, substituting it with a low surface tension solvent and drying it is particularly effective when a substrate having a hydrophobic surface is to be treated. By applying the present invention when performing such treatment, the substrate can be dried without generating defects with a small amount of use of a low surface tension solvent and in a short treatment time.
なお、本発明に用いられる「低表面張力溶剤」としては、100%の有機溶剤成分やこれと純水との混合液を用いることができる。また、低表面張力溶剤として有機溶剤成分を含む溶剤に替えて、界面活性剤を必須的に含む溶剤を用いてもよい。ここで、「有機溶剤成分」としてはアルコール系有機溶剤を用いることができる。アルコール系有機溶剤としては、安全性、価格等の観点からイソプロピルアルコール、エチルアルコールまたはメチルアルコールを用いることができるが、特にイソプロピルアルコール(IPA)が好適である。 In addition, as a “low surface tension solvent” used in the present invention, a 100% organic solvent component or a mixed solution thereof with pure water can be used. Moreover, it may replace with the solvent containing an organic solvent component as a low surface tension solvent, and may use the solvent which essentially contains surfactant. Here, an alcohol-based organic solvent can be used as the “organic solvent component”. As the alcohol-based organic solvent, isopropyl alcohol, ethyl alcohol, or methyl alcohol can be used from the viewpoints of safety, cost, and the like, and isopropyl alcohol (IPA) is particularly preferable.
この発明によれば、基板の回転速度を第2速度として基板上にパドル上の処理液の液膜を形成した後、基板の回転速度を高めて液膜の厚さを減少させてから低表面張力溶剤の供給を開始する。このため、低表面張力溶剤の供給開始時点では基板上の置換すべき処理液の残存量が少なくなっている。その結果、この発明によれば、少ない低表面張力溶剤の使用量で、また短い処理時間で、基板上の処理液を低表面張力溶剤に置換することができる。また、いったん低い回転速度で処理液によるパドル状の液膜を確実に形成してからその厚さを減少させるようにしているので、基板表面の露出を防止することができる。 According to the present invention, after the liquid film of the processing liquid on the paddle is formed on the substrate with the rotation speed of the substrate as the second speed, the rotation speed of the substrate is increased to reduce the thickness of the liquid film, and then the low surface Start supplying tension solvent. For this reason, the remaining amount of the processing liquid to be replaced on the substrate is reduced at the start of supplying the low surface tension solvent. As a result, according to the present invention, the processing liquid on the substrate can be replaced with the low surface tension solvent with a small amount of use of the low surface tension solvent and in a short processing time. In addition, since the thickness of the paddle-like liquid film formed by the processing liquid is once reliably formed at a low rotation speed, the thickness thereof is reduced, so that the substrate surface can be prevented from being exposed.
図1はこの発明にかかる基板処理装置の一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基板Wの表面Wfに付着している不要物を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、基板表面Wfに対してフッ酸などの薬液による薬液処理および純水やDIW(脱イオン水:deionized water)などのリンス液によるリンス処理を施した後、リンス液で濡れた基板表面Wfを乾燥させる装置である。なお、この実施形態では、基板表面Wfとはpoly−Si等からなるデバイスパターンが形成されたパターン形成面をいう。 FIG. 1 is a view showing an 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 a single-wafer type substrate processing apparatus used for a cleaning process for removing unnecessary substances adhering to a surface Wf of a substrate W such as a semiconductor wafer. More specifically, the substrate surface Wf was wetted with a rinsing solution after being subjected to a chemical treatment with a chemical solution such as hydrofluoric acid and a rinsing treatment with pure water or DIW (deionized water). An apparatus for drying the substrate surface Wf. In this embodiment, the substrate surface Wf means a pattern formation surface on which a device pattern made of poly-Si or the like 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の表面Wfに向けて薬液を吐出する薬液吐出ノズル3と、スピンチャック1の上方位置に配置に配置された遮断部材9とを備えている。
The substrate processing apparatus includes a
スピンチャック1は、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の駆動により回転軸J(鉛直軸)回りに回転可能となっている。これら回転支軸11、チャック回転機構13は、円筒状のケーシング2内に収容されている。回転支軸11の上端部には、円盤状のスピンベース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4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が回転軸J回りに回転する。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「基板回転手段」として機能する。また、制御ユニット4はチャック回転機構13を制御して回転速度を調整する。
The
スピンベース15の周縁部付近には、基板Wの周縁部を把持するための複数個のチャックピン17が立設されている。チャックピン17は、円形の基板Wを確実に保持するために3個以上設けてあればよく、スピンベース15の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン17のそれぞれは、基板Wの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Wの外周端面を押圧して基板Wを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン17は、基板保持部が基板Wの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Wの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。
Near the peripheral edge of the spin base 15, a plurality of chuck pins 17 for holding the peripheral edge of the substrate W are provided upright. Three or more chuck pins 17 may be provided to securely hold the circular substrate W, and are arranged at equiangular intervals along the peripheral edge of the spin base 15. Each of the chuck pins 17 includes a substrate support portion that supports the peripheral portion of the substrate W from below, and a substrate holding portion that holds the substrate W by pressing the outer peripheral end surface of the substrate W supported by the substrate support portion. Yes. Each
スピンベース15に対して基板Wが受渡しされる際には、複数個のチャックピン17を解放状態とし、基板Wに対して洗浄処理を行う際には、複数個のチャックピン17を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン17は基板Wの周縁部を把持してその基板Wをスピンベース15から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Wはその表面(パターン形成面)Wfを上方に向け、裏面Wbを下方に向けた状態で支持される。このように、この実施形態では、チャックピン17が本発明の「基板保持手段」として機能する。なお、基板保持手段としてはチャックピン17に限らず、基板裏面Wbを吸引して基板Wを支持する真空チャックを用いてもよい。
When the substrate W is delivered to the spin base 15, the plurality of chuck pins 17 are released, and when the substrate W is cleaned, the plurality of chuck pins 17 are pressed. To do. By setting the pressed state, the plurality of chuck pins 17 can grip the peripheral edge of the substrate W and hold the substrate W in a substantially horizontal posture at a predetermined interval from the spin base 15. As a result, the substrate W is supported with its front surface (pattern forming surface) Wf facing upward and the back surface Wb facing downward. Thus, in this embodiment, the
薬液吐出ノズル3は、薬液バルブ31を介して薬液供給源と接続されている。このため、制御ユニット4からの制御指令に基づいて薬液バルブ31が開閉されると、薬液供給源から薬液が薬液吐出ノズル3に向けて圧送され、薬液吐出ノズル3から薬液が吐出される。なお、薬液にはフッ酸またはBHF(バッファードフッ酸)などが用いられる。また、薬液吐出ノズル3にはノズル移動機構33(図2)が接続されており、制御ユニット4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、薬液吐出ノズル3を基板Wの回転中心の上方の吐出位置と吐出位置から側方に退避した待機位置との間で往復移動させることができる。
The chemical
遮断部材9は、板状部材90と、内部が中空に仕上げられ、板状部材90を支持する回転支軸91と、回転支軸91の中空部に挿通された内挿軸95とを有している。板状部材90は、中心部に開口部を有する円盤状の部材であって、スピンチャック1に保持された基板Wの表面Wfに対向配置されている。板状部材90は、その下面(底面)90aが基板表面Wfと略平行に対向する基板対向面となっており、その平面サイズは基板Wの直径と同等以上の大きさに形成されている。板状部材90は略円筒形状を有する回転支軸91の下端部に略水平に取り付けられ、回転支軸91は水平方向に延びるアーム92により基板Wの中心を通る回転軸J回りに回転可能に保持されている。内挿軸95の外周面と回転支軸91の内周面との間にはベアリング(図示せず)が介在して取り付けられている。アーム92には、遮断部材回転機構93と遮断部材昇降機構94が接続されている。
The blocking
遮断部材回転機構93は、制御ユニット4からの動作指令に応じて回転支軸91を回転軸J回りに回転させる。回転支軸91が回転させられると、板状部材90が回転支軸91とともに一体的に回転する。遮断部材回転機構93は、スピンチャック1に保持された基板Wの回転に応じて基板Wと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で板状部材90(下面90a)を回転させるように構成されている。
The blocking
また、遮断部材昇降機構94は、制御ユニット4からの動作指令に応じて遮断部材9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。具体的には、制御ユニット4は遮断部材昇降機構94を作動させることで、基板処理装置に対して基板Wを搬入出させる際には、スピンチャック1の上方の離間位置に遮断部材9を上昇させる。その一方で、基板Wに対して所定の処理を施す際には、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所定の対向位置(図1に示す位置)まで遮断部材9を下降させる。この実施形態では、リンス処理が開始されてから遮断部材9を離間位置から対向位置に下降させ、乾燥処理が完了するまで継続して遮断部材9を対向位置に位置させる。
Further, the blocking
図3は図1の基板処理装置に装備された遮断部材の要部を示す縦断面図である。また、図4は図3のA―A’線断面図(横断面図)である。回転支軸91の中空部に内挿された内挿軸95は、横断面が円形に形成されている。これは、内挿軸95(非回転側部材)と回転支軸91(回転側部材)との隙間の間隔を全周にわたって均等にするためであり、該隙間にシールガスを導入することで内挿軸95と回転支軸91との隙間を外部からシールされた状態としている。内挿軸95には3本の流体供給路が鉛直軸方向に延びるように形成されている。すなわち、リンス液の通路となるリンス液供給路96、リンス液に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分を有する低表面張力溶剤の通路となる溶剤供給路97および窒素ガス等の不活性ガスの通路となるガス供給路98が内挿軸95に形成されている。リンス液供給路96、溶剤供給路97およびガス供給路98はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン:polytetrafluoroethylene)からなる内挿軸95にそれぞれ、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂:polymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkylvinylether)製のチューブ96b,97b,98bを軸方向に挿入することによって形成されている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the main part of the blocking member provided in the substrate processing apparatus of FIG. 4 is a cross-sectional view (cross-sectional view) taken along the line A-A ′ of FIG. An
そして、リンス液供給路96、溶剤供給路97およびガス供給路98の下端がそれぞれ、リンス液吐出口96a、溶剤吐出口97aおよびガス吐出口98aとなってスピンチャック1に保持された基板Wの表面Wfと対向している。この実施形態では、内挿軸の直径が18〜20mmに形成されている。また、リンス液吐出口96a、溶剤吐出口97aおよびガス吐出口98aの口径がそれぞれ、4mm、1〜2mm、4mmに形成されている。このように、この実施形態では、溶剤吐出口97aの口径がリンス液吐出口96aの口径よりも小さくなっている。これにより、以下に示す不具合を防止できる。すなわち、低表面張力溶剤はリンス液(DIW)に比較して表面張力が低くなっている。このため、リンス液吐出用に形成された口径と同一口径の溶剤吐出口から低表面張力溶剤を吐出させた場合には、低表面張力溶剤の吐出停止後、低表面張力溶剤が溶剤吐出口から落下するおそれがある。一方で、溶剤吐出用に形成された口径と同一口径のリンス液吐出口からリンス液を吐出させた場合には、リンス液の吐出速度が速くなってしまう。その結果、電気的絶縁体であるリンス液(DIW)が基板表面Wfに比較的高速で衝突することにより、リンス液が直接に供給された基板表面Wfの供給部位が帯電して酸化するおそれがある。
Then, the lower ends of the rinse
これに対して、この実施形態では、低表面張力溶剤とリンス液の吐出口を個別に設けるとともに、溶剤吐出口97aの口径をリンス液吐出口96aの口径よりも小さく形成している。このため、溶剤吐出口から低表面張力溶剤が落下するのを防止するとともに、リンス液吐出口からのリンス液の吐出速度が速くなるのを抑え、基板表面Wfの帯電による酸化を抑制することができる。 In contrast, in this embodiment, the discharge port for the low surface tension solvent and the rinse liquid are provided separately, and the diameter of the solvent discharge port 97a is smaller than the diameter of the rinse liquid discharge port 96a. For this reason, it is possible to prevent the low surface tension solvent from dropping from the solvent discharge port, to suppress an increase in the discharge speed of the rinse liquid from the rinse liquid discharge port, and to suppress oxidation due to charging of the substrate surface Wf. it can.
また、この実施形態では、リンス液吐出口96aが遮断部材9の中心軸、つまり基板Wの回転軸Jから径方向外側にずれた位置に設けられている。これにより、リンス液吐出口96aから吐出されたリンス液が基板表面Wfの一点(基板Wの回転中心W0)に集中して供給されるのが回避される。その結果、基板表面Wfの帯電部位を分散させることができ、基板Wの帯電による酸化を低減することができる。その一方で、リンス液吐出口96aが回転軸Jから離れ過ぎると、基板表面Wf上の回転中心W0にリンス液を到達させることが困難となってしまう。そこで、この実施形態では、水平方向における回転軸Jからリンス液吐出口96a(吐出口中心)までの距離Lを4mm程度に設定している。ここで、基板表面Wf上の回転中心W0にリンス液(DIW)を供給し得る距離Lの上限値としては、以下に示す条件で20mmとなっている。
In this embodiment, the rinse liquid discharge port 96a is provided at a position shifted radially outward from the central axis of the blocking
DIWの流量:2L/min
基板回転数:1500rpm
基板表面の状態:表面中央部が疎水面
また、回転軸Jから溶剤吐出口97a(吐出口中心)までの距離の上限値についても、基板回転数を1500rpmに設定する限り、上記した回転軸Jからリンス液吐出口96a(吐出口中心)までの距離Lの上限値(20mm)と基本的に同じである。
Flow rate of DIW: 2L / min
Substrate rotation speed: 1500rpm
The state of the substrate surface: the center of the surface is a hydrophobic surface Also, as for the upper limit value of the distance from the rotation axis J to the solvent discharge port 97a (discharge port center), as long as the substrate rotation speed is set to 1500 rpm, the rotation axis J described above Is basically the same as the upper limit value (20 mm) of the distance L from the rinsing liquid discharge port 96a (discharge port center).
一方で、回転軸Jからガス吐出口98a(吐出口中心)までの距離については、対向位置に位置決めされた遮断部材9(板状部材90)と基板表面Wfとの間に形成される間隙空間SPに窒素ガスを供給し得る限り、特に限定されず任意である。しかしながら、後述するようにして基板表面Wf上に形成された低表面張力溶剤による溶剤層に窒素ガスを吹付けて該溶剤層を基板Wから排出させる観点からは、ガス吐出口98aは回転軸J上あるいはその近傍位置に設けることが好ましい。 On the other hand, with respect to the distance from the rotation axis J to the gas discharge port 98a (discharge port center), a gap space formed between the blocking member 9 (plate member 90) positioned at the opposing position and the substrate surface Wf. As long as nitrogen gas can be supplied to SP, it is not particularly limited and is optional. However, from the viewpoint of blowing nitrogen gas onto a solvent layer made of a low surface tension solvent formed on the substrate surface Wf as described later and discharging the solvent layer from the substrate W, the gas discharge port 98a has a rotational axis J. It is preferable to provide at the top or in the vicinity thereof.
また、回転支軸91の内壁面と内挿軸95の外壁面との間に形成される空間部分が外側ガス供給路99を構成しており、外側ガス供給路99の下端が環状の外側ガス吐出口99aとなっている。つまり、遮断部材9には、基板表面Wfの中央部に向けて窒素ガスを吐出するガス吐出口98aのほかに外側ガス吐出口99aが、リンス液吐出口96a、溶剤吐出口97aおよびガス吐出口98aに対して径方向外側に、しかもリンス液吐出口96a、溶剤吐出口97aおよびガス吐出口98aを取り囲むようにして設けられている。この外側ガス吐出口99aの開口面積はガス吐出口98aの開口面積に比較して遥かに大きく形成されている。このように、2種類のガス吐出口が遮断部材9に設けられているので、互いに流量および流速が異なる窒素ガスを各吐出口から吐出させることができる。例えば(1)基板表面Wfの周囲雰囲気を不活性ガス雰囲気に保つには、基板表面Wf上の液体を吹き飛ばすことのないように比較的大流量かつ低速で窒素ガスを供給することが望まれる。その一方で、(2)基板表面Wf上の低表面張力溶剤による溶剤層を基板表面Wfから除去する際には、基板Wの表面中央部に比較的小流量かつ高速で窒素ガスを供給することが望まれる。したがって、上記(1)の場合には、主として外側ガス吐出口99aから窒素ガスを吐出させることにより、上記(2)の場合には、主としてガス吐出口98aから窒素ガスを吐出させることにより、窒素ガスの用途に応じて適切な流量および流速で窒素ガスを基板表面Wfに向けて供給することができる。
A space portion formed between the inner wall surface of the
また、内挿軸95の先端(下端)は板状部材90の下面90aと面一になっておらず、下面90aを含む同一平面から上方側に退避している(図3)。このような構成によれば、ガス吐出口98aから吐出された窒素ガスが基板表面Wfに到達するまでに該窒素ガスを拡散させ、窒素ガスの流速をある程度減少させることができる。すなわち、ガス吐出口98aからの窒素ガスの流速が速すぎると、外側ガス吐出口99aからの窒素ガスと互いに干渉して基板表面Wf上の低表面張力溶剤による溶剤層を基板Wから排出することが困難となる。その結果、基板表面Wf上に液滴が残ってしまう。これに対して、上記構成によれば、ガス吐出口98aからの窒素ガスの流速が緩和され、基板表面Wf上の低表面張力溶剤による溶剤層を確実に基板Wから排出することができる。
Further, the tip (lower end) of the
図1に戻って説明を続ける。リンス液供給路96の上端部は、リンス液供給ユニット8に接続されている。リンス液供給ユニット8は、その一端が工場のユーティリティ等で構成されるDIW供給源(図示省略)に接続されたリンス液供給管85を備えており、リンス液供給管85の他端はリンス液バルブ83に接続されている。このような構成を有するリンス液供給ユニット8は、リンス液バルブ83が開かれることによりリンス液吐出口96aからDIWをリンス液として吐出可能となっている。この実施形態では、リンス液たるDIWが本発明の「処理液」に相当しており、リンス液供給ユニット8が本発明の「処理液供給手段」として機能している。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. The upper end portion of the rinsing
また、溶剤供給路97の上端部は、本発明の「溶剤供給手段」として機能する溶剤供給ユニット7に接続されている。溶剤供給ユニット7は、低表面張力溶剤を生成するためのキャビネット部70を備え、キャビネット部70にて生成された低表面張力溶剤を溶剤供給路97に圧送可能となっている。有機溶媒成分としては、DIW(表面張力:72mN/m)に溶解して表面張力を低下させる物質、例えばイソプロピルアルコール(表面張力:21〜23mN/m)が用いられる。なお、有機溶媒成分はイソプロピルアルコールに限定されず、エチルアルコール、メチルアルコールの各種有機溶媒成分を用いるようにしてもよい。また、有機溶媒成分は液体に限らず、各種アルコールの蒸気を有機溶媒成分としてDIWに溶解させて低表面張力溶剤を生成するようにしてもよい。
The upper end of the
キャビネット部70は、低表面張力溶剤を貯留する貯留タンク72を備えている。この貯留タンク72には貯留タンク72内にDIWを供給するためのDIW導入管73の一端が取り込まれており、その他方端が開閉バルブ73aを介してDIW供給源に接続されている。さらに、DIW導入管73の経路途中には流量計73bが介装されており、流量計73bがDIW供給源から貯留タンク72に導入されるDIWの流量を計測する。そして、制御ユニット4は、流量計73bで計測される流量に基づき、DIW導入管73を流通するDIWの流量を目標の流量(目標値)にするように、開閉バルブ73aを開閉制御する。
The
同様にして、貯留タンク72には貯留タンク72内にIPA液体を供給するためのIPA導入管74の一端が取り込まれており、その他方端が開閉バルブ74aを介してIPA供給源に接続されている。さらに、IPA導入管74の経路途中には流量計74bが介装されており、流量計74bがIPA供給源から貯留タンク72に導入されるIPA液体の流量を計測する。そして、制御ユニット4は流量計74bで計測される流量に基づき、IPA導入管74を流通するIPA液体の流量を目標の流量(目標値)にするように開閉バルブ74aを開閉制御する。
Similarly, one end of the
この実施形態では、低表面張力溶剤中のIPAの体積百分率(以下「IPA濃度」という)を調整可能となっている、つまり100%のIPAを低表面張力溶剤として供給することも、あるいはIPAとDIWを混合した混合液を低表面張力溶剤として供給することも可能となっている。なお、常に100%のIPAを低表面張力溶剤として用いる場合には、次に説明する溶剤バルブ76を介してIPAを直接供給するように構成してもよい。
In this embodiment, the volume percentage of IPA in the low surface tension solvent (hereinafter referred to as “IPA concentration”) can be adjusted, that is, 100% IPA can be supplied as the low surface tension solvent, It is also possible to supply a mixed liquid in which DIW is mixed as a low surface tension solvent. When 100% IPA is always used as the low surface tension solvent, IPA may be directly supplied via a
貯留タンク72には、その一端が溶剤供給路97に接続された溶剤供給管75の他端が挿入され、貯留タンク72に貯留されている低表面張力溶剤を溶剤バルブ76を介して溶剤供給路97に供給可能に構成されている。溶剤供給管75には、貯留タンク72に貯留されている低表面張力溶剤を溶剤供給管75に送り出す定量ポンプ77や、定量ポンプ77により溶剤供給管75に送り出される低表面張力溶剤の温度を調整する温調器78、低表面張力溶剤中の異物を除去するフィルタ79が設けられている。さらに、溶剤供給管75にはIPA濃度を監視するための濃度計80が介装されている。
The other end of the
また、溶剤供給管75には、溶剤バルブ76と濃度計80との間に溶剤循環管81の一端が分岐接続される一方、溶剤循環管81の他端が貯留タンク72に接続されている。この溶剤循環管81には循環用バルブ82が介装されている。そして、装置の稼動中は、定量ポンプ77および温調器78が常に駆動され、基板Wに低表面張力溶剤を供給しない間は、溶剤バルブ76が閉じられる一方、循環用バルブ82が開かれる。これにより、貯留タンク72から定量ポンプ77により送り出される低表面張力溶剤が溶剤循環管81を通じて貯留タンク72に戻される。つまり、基板Wに低表面張力溶剤を供給しない間は、貯留タンク72、溶剤供給管75および溶剤循環管81からなる循環経路を低表面張力溶剤が循環する。その一方で、基板Wに低表面張力溶剤を供給するタイミングになると、溶剤バルブ76が開かれる一方、循環用バルブ82が閉じられる。これにより、貯留タンク72から送り出される低表面張力溶剤が溶剤供給路97に供給される。このように、基板Wに低表面張力溶剤を供給しない間は、低表面張力溶剤を循環させておくことによって、DIWとIPAとが攪拌され、DIWとIPAとを十分に混ざり合った状態とすることができる。また、溶剤バルブ76の開成後、所定の温度に調整されるとともに、異物が除去された低表面張力溶剤を速やかに溶剤供給路97に供給することができる。
One end of a
ガス供給路98および外側ガス供給路99の上端部はそれぞれ、ガス供給ユニット18(図2)と接続されており、制御ユニット4の動作指令に応じてガス供給ユニット18からガス供給路98および外側ガス供給路99に個別に窒素ガスを圧送可能となっている。これにより、対向位置に位置決めされた遮断部材9(板状部材90)と基板表面Wfとの間に形成される間隙空間SPに窒素ガスを供給することができる。
The upper ends of the
ケーシング2の周囲には、受け部材21が固定的に取り付けられている。受け部材21には、円筒状の仕切り部材23a,23b,23cが立設されている。ケーシング2の外壁と仕切り部材23aの内壁との間の空間が第1排液槽25aを形成し、仕切り部材23aの外壁と仕切り部材23bの内壁との間の空間が第2排液槽25bを形成し、仕切り部材23bの外壁と仕切り部材23cの内壁との間の空間が第3排液槽25cを形成している。
A receiving
第1排液槽25a、第2排液槽25bおよび第3排液槽25cの底部にはそれぞれ、排出口27a,27b,27cが形成されており、各排出口は相互に異なるドレインに接続されている。例えばこの実施形態では、第1排液槽25aは使用済みの薬液を回収するための槽であり、薬液を回収して再利用するための回収ドレインに連通されている。また、第2排液槽25bは使用済みのリンス液を排液するための槽であり、廃棄処理のための廃棄ドレインに連通されている。さらに、第3排液槽25cは使用済みの低表面張力溶剤を排液するための槽であり、廃棄処理のための廃棄ドレインに連通されている。
The bottoms of the
各排液槽25a〜25cの上方にはスプラッシュガード6が設けられている。スプラッシュガード6はスピンチャック1に水平姿勢で保持されている基板Wの周囲を包囲するようにスピンチャック1の回転軸Jに対して昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード6は回転軸Jに対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック1と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された3つのガード61,62,63を備えている。3つのガード61,62,63は、最外部のガード63から最内部のガード61に向かって、順に高さが低くなるように設けられるとともに、各ガード61,62,63の上端部が鉛直方向に延びる面内に収まるように配置されている。
A
スプラッシュガード6は、ガード昇降機構65と接続され、制御ユニット4からの動作指令に応じてガード昇降機構65の昇降駆動用アクチェータ(例えばエアシリンダーなど)を作動させることで、スプラッシュガード6をスピンチャック1に対して昇降させることが可能となっている。この実施形態では、ガード昇降機構65の駆動によりスプラッシュガード6を段階的に昇降させることで、回転する基板Wから飛散する処理液を第1〜第3排液槽25a〜25cに分別して排液させることが可能となっている。
The
ガード61の上部には、断面くの字形で内方に開いた溝状の第1案内部61aが形成されている。そして、薬液処理時にスプラッシュガード6を最も高い位置(以下「第1高さ位置」という)に位置させることで、回転する基板Wから飛散する薬液が第1案内部61aで受け止められ、第1排液槽25aに案内される。具体的には、第1高さ位置として、第1案内部61aがスピンチャック1に保持された基板Wの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード6を配置させることで、回転する基板Wから飛散する薬液がガード61を介して第1排液槽25aに案内される。
On the upper part of the
また、ガード62の上部には、径方向外側から内側に向かって斜め上方に傾斜した傾斜部62aが形成されている。そして、リンス処理時にスプラッシュガード6を第1高さ位置よりも低い位置(以下「第2高さ位置」という)に位置させることで、回転する基板Wから飛散するリンス液が傾斜部62aで受け止められ、第3排液槽25bに案内される。具体的には、第2高さ位置として、傾斜部62aがスピンチャック1に保持された基板Wの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード6を配置させることで、回転する基板Wから飛散するリンス液がガード61の上端部とガード62の上端部との間を通り抜けて第2排液槽25bに案内される。
In addition, an
同様にして、ガード63の上部には、径方向外側から内側に向かって斜め上方に傾斜した傾斜部63aが形成されている。そして、置換処理時にスプラッシュガード6を第2高さ位置よりも低い位置(以下「第3高さ位置」という)に位置させることで、回転する基板Wから飛散する低表面張力溶剤が傾斜部63aで受け止められ、第2排液槽25cに案内される。具体的には、第3高さ位置として、傾斜部63aがスピンチャック1に保持された基板Wの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード6を配置させることで、回転する基板Wから飛散する低表面張力溶剤がガード62の上端部とガード63の上端部との間を通り抜けて第3排液槽25cに案内される。
Similarly, on the upper part of the
さらに、第3高さ位置よりも低い位置(以下「退避位置」という)に位置させて、スピンチャック1をスプラッシュガード6の上端部から突出させることで、基板搬送手段(図示せず)が未処理の基板Wをスピンチャック1に載置したり、処理済の基板Wをスピンチャック1から受け取ることが可能となっている。
Further, the substrate transfer means (not shown) is not moved by causing the
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5ないし図8を参照しつつ詳述する。図5は基板処理装置の動作を示すフローチャートである。図6は図1の基板処理装置の動作を示すタイミングチャートである。また、図7および図8は図1の基板処理装置の動作を示す模式図である。 Next, the operation of the substrate processing apparatus configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the substrate processing apparatus. FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the substrate processing apparatus of FIG. 7 and 8 are schematic views showing the operation of the substrate processing apparatus of FIG.
この装置では、本発明の「制御手段」として機能する制御ユニット4が、メモリ(図示省略)に記憶されているプログラムにしたがって装置各部を制御して、基板Wに対し図5に示す一連の処理を施す。すなわち、制御ユニット4はスプラッシュガード6を退避位置に位置させて、スピンチャック1をスプラッシュガード6の上端部から突出させる。そして、この状態で基板搬送手段(図示せず)により未処理の基板Wが装置内に搬入されると、基板Wに対して、薬液処理、リンス処理、パドル形成処理、パドル膜厚減少処理、第1および第2置換処理および乾燥処理の各工程を含む洗浄処理を実行する。基板表面Wfには例えばpoly−Siからなる微細パターンが形成されている。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、スピンチャック1に保持される(ステップS101)。なお、遮断部材9はスピンチャック1の上方の離間位置にあり、基板Wとの干渉を防止している。
In this apparatus, a
基板搬入後、制御ユニット4はスプラッシュガード6を第1高さ位置(図1に示す位置)に配置して、基板Wに対して薬液処理を実行する。すなわち、薬液吐出ノズル3を吐出位置に移動させるとともに、チャック回転機構13の駆動によりスピンチャック1に保持された基板Wを200〜1200rpmの範囲内で定められる所定の回転速度(例えば800rpm)で回転させる(ステップS102)。そして、薬液バルブ31を開いて薬液吐出ノズル3から基板表面Wfに薬液としてフッ酸を供給する(HF供給)。基板表面Wfに供給されたフッ酸は遠心力により広げられ、基板表面Wf全体がフッ酸により薬液処理される(ステップS103)。基板Wから振り切られたフッ酸は第1排液槽25aに案内され、適宜再利用される。
After carrying in the substrate, the
薬液処理が終了すると、薬液吐出ノズル3が待機位置に移動される。そして、スプラッシュガード6が第2高さ位置に配置され、基板Wに対して本発明の「湿式処理」としてリンス処理が実行される。すなわち、基板Wの回転速度を第1速度、例えば600rpmとし(ステップS104)、リンス液バルブ83を開いて、離間位置に位置する遮断部材9のリンス液吐出口96aからリンス液を吐出させる(ステップS105;図7(a);DIW供給)。また、リンス液の吐出と同時に遮断部材9を対向位置に向けて下降させ、該対向位置に位置決めする。このように、薬液処理後、すぐに基板表面Wfにリンス液を供給することで基板表面Wfを継続して濡れた状態としておく。これは次のような理由による。
When the chemical processing is completed, the
すなわち、薬液処理後、フッ酸が基板Wから振り切られると、基板表面Wfの乾燥がはじまる。その結果、基板表面Wfが部分的に乾燥し、基板表面Wfにシミ等が発生することがある。したがって、このような基板表面Wfの部分的な乾燥を防止するため、基板表面Wfを濡れた状態としておくことが重要となっている。また、遮断部材9のガス吐出口98aおよび外側ガス吐出口99aから窒素ガスを吐出させる。ここでは、主として外側ガス吐出口99aから窒素ガスを吐出させる。つまり、外側ガス吐出口99aから比較的大流量の窒素ガスを吐出させる一方、ガス吐出口98aから吐出させる窒素ガスの流量が微小量となるように、両吐出口から吐出させる窒素ガスの流量バランスを調整する。
That is, when hydrofluoric acid is shaken off from the substrate W after the chemical treatment, the substrate surface Wf begins to dry. As a result, the substrate surface Wf may be partially dried, and spots or the like may occur on the substrate surface Wf. Therefore, in order to prevent such partial drying of the substrate surface Wf, it is important to keep the substrate surface Wf wet. Further, nitrogen gas is discharged from the gas discharge port 98a and the outer gas discharge port 99a of the blocking
リンス液吐出口96aから基板表面Wfに供給されたリンス液は基板Wの回転に伴う遠心力により広げられ、基板表面Wf全体がリンス処理される(湿式処理工程)。つまり、基板表面Wfに残留付着するフッ酸が本発明の処理液に相当するリンス液によって洗い流され基板表面Wfから除去される。基板Wから振り切られた使用済みのリンス液は第2排液槽25bに案内され、廃棄される。また、間隙空間SPに窒素ガスが供給されることで基板表面Wfの周囲雰囲気が低酸素濃度雰囲気に保たれている。このため、リンス液の溶存酸素濃度の上昇を抑制することができる。
The rinse liquid supplied from the rinse liquid discharge port 96a to the substrate surface Wf is spread by the centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W, and the entire substrate surface Wf is rinsed (wet processing step). That is, the hydrofluoric acid remaining on the substrate surface Wf is washed away by the rinse liquid corresponding to the treatment liquid of the present invention and removed from the substrate surface Wf. The used rinsing liquid shaken off from the substrate W is guided to the
また、上記したリンス処理および後述の処理(パドル形成処理、パドル膜厚減少処理、第1および第2置換処理、乾燥処理)を実行する際には、遮断部材9の板状部材90を基板Wと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で回転させる。これにより、板状部材90の下面90aと基板表面Wfとの間に相対的な回転速度差が発生するのを防止して、間隙空間SPに巻き込み気流が発生するのを抑制することができる。このため、ミスト状のリンス液および低表面張力溶剤が間隙空間SPに侵入して基板表面Wfに付着するのを防止できる。また、板状部材90を回転させることで下面90aに付着するリンス液や低表面張力溶剤を振り切り、下面90aにリンス液や低表面張力溶剤が滞留するのを防止できる。
Further, when the above-described rinsing process and the processes described later (paddle formation process, paddle film thickness reduction process, first and second replacement processes, and drying process) are performed, the plate-
所定時間のリンス処理が終了すると、次にパドル形成処理が実行される。すなわち、制御ユニット4は、基板Wの回転速度を第1速度よりも遅い第2速度に減速する(ステップS106)。これによって、リンス液吐出口96aから吐出されるリンス液が基板表面Wfに溜められてDIW液膜がパドル状に形成される(パドル形成処理)。この実施形態では、制御ユニット4は第2速度を10rpmに設定し、9秒間だけリンス液の供給を継続させた後、リンス液バルブ83を閉じてリンス液吐出口96aからのリンス液の吐出を停止させる(ステップS107)。これによって、図7(b)に示すように、DIW液膜が形成される。なお、第2速度は10rpmに限定されるものではないが、リンス液に作用する遠心力がリンス液と基板表面Wfとの間で作用する表面張力よりも小さくなるという条件が満足する範囲で第2速度を設定する必要がある。というのも、リンス液の液膜をパドル状に形成するためには、上記条件の充足が必須だからである。
When the rinsing process for a predetermined time is completed, a paddle forming process is executed next. That is, the
そして、DIW供給停止後、パドル状DIW液膜の膜厚T1が基板Wの全面でほぼ均一になるまでの所定時間t1が経過するのを待って、制御ユニット4は基板の回転を加速させて回転速度を第2速度よりも高速の第3速度に変更する(ステップS108)。第3速度は、例えば40rpmに設定される。これによって、図7(c)に示すように、基板W上のDIW液膜の厚さは当初の膜厚T1よりも小さな値T2に変化する(パドル膜厚減少処理)。回転速度を変化させてから次に説明するIPA供給を開始するまでの時間t2については後に説明する。
After the DIW supply is stopped, the
そして、制御ユニット4はスプラッシュガード6を第3高さ位置に配置するとともに、溶剤バルブ76を開いて溶剤吐出口97aから低表面張力溶剤を吐出させる(ステップS109)。ここでは、キャビネット部70において、100%のIPAが予め準備されており、IPAが溶剤吐出口97aから基板表面Wfの表面中央部に向けて低流量、例えば100(mL/min)の流量で吐出される。このIPA供給によって、図7(d)に示すように、基板Wの表面中央部ではDIW液膜の中央部がIPAに置換されて置換領域SRが液膜に形成され、この置換領域SRは次第に外周部に向けて広がってゆく(第1置換処理)。
Then, the
IPA供給から所定時間、例えば3秒が経過すると、制御ユニット4はIPA供給を継続させたまま基板Wの回転速度を40rpmから300rpmに加速する。これによって、置換領域SRが基板Wの径方向に拡大して基板表面Wfの全面が低表面張力溶剤に置換される(第2置換処理)。この実施形態では、次に説明するように、基板Wの回転速度を2段階で加速している(ステップS110)。
When a predetermined time, for example, 3 seconds elapses from the IPA supply, the
制御ユニット4は基板Wの回転速度を0.5秒をかけて40rpmから100rpmに加速する。このように回転速度の加速によって基板表面Wf上の液膜(DIW領域+IPA領域(置換領域SR))に作用する遠心力が増大してDIWが振り切られるとともに置換領域SRが径方向に広がっていく。このとき、基板表面Wf上の液膜厚みは回転速度に対応して薄くなり、所定時間(この実施形態では1秒)経過すると、基板Wの表面外周部に存在していたDIWは全て基板Wから振り落とされるとともに、置換領域SRが基板表面Wfの全面に均一に広がって基板表面WfはIPA液膜で全面的に覆われる(図7(e))。
The
続いて、制御ユニット4は基板Wの回転速度を0.5秒をかけて100rpmから300rpmに加速する。これは、図8(a)に示すように、基板表面Wfに形成された微細パターンFPの間隙内部に残留しているリンス液(図8(a)中の「残留DIW」)をIPAに置換するために行われるものである。つまり、回転速度の加速によってIPAが基板表面Wfで大きく流動し、これによって微細パターンFPの間隙内部では残留DIWがIPAに置換される(図8(b))。これによって、基板表面Wfに付着するDIWがIPAに確実に置換される。このように第2置換処理の後半での加速度(=(300−100)/0.5)を、前半での加速度(=(100−40)/0.5)よりも高めることで残留DIWの置換効率を高めることができる。なお、基板Wから振り切られた使用済みのIPAは第3排液槽25cに案内され、廃棄される。
Subsequently, the
こうして、置換処理が完了すると、制御ユニット4はIPAの供給を停止させ(ステップS111)、チャック回転機構13の回転速度を高めて基板Wを高速回転(例えば1000rpm)させる(ステップS112)。これにより、基板表面Wfに付着するIPAが振り切られ、基板Wの乾燥処理(スピンドライ)が実行される(乾燥処理)。このとき、パターンの間隙には低表面張力溶剤が入り込んでいるので、パターン倒壊やウォーターマーク発生を防止できる。また、間隙空間SPはガス吐出口98aおよび外側ガス吐出口99aから供給される窒素ガスで満たされていることから、乾燥時間を短縮するとともに基板Wに付着する液体成分(低表面張力溶剤)への被酸化物質の溶出を低減してウォーターマークの発生をさらに効果的に抑制することができる。基板Wの乾燥処理が終了すると、制御ユニット4はチャック回転機構13を制御して基板Wの回転を停止させる。そして、スプラッシュガード6を退避位置に位置させて、スピンチャック1をスプラッシュガード6の上方から突出させる。その後、基板搬送手段が処理済の基板Wを装置から搬出して(ステップS113)、1枚の基板Wに対する一連の洗浄処理が終了する。
Thus, when the replacement process is completed, the
ここで、膜厚減少処理における基板の回転速度と回転時間との対応関係について、図9を参照して説明する。図9は基板の回転速度と基板上の液膜維持時間との関係を示す図である。より具体的には、図9は、表面にあるパターンが形成された基板を10rpmで回転させ、その表面にDIWを供給してパドル状の液膜を形成し、DIW供給の停止後に回転速度を種々に設定してパドル状の液膜がどれだけの時間維持されるかを測定した結果を示すグラフである。「液膜維持時間」は、DIW供給を停止してから、液膜が途切れて当初液膜に覆われていた基板表面の少なくとも一部が露出するまでの時間を意味している。 Here, the correspondence between the rotation speed and the rotation time of the substrate in the film thickness reduction process will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the substrate and the liquid film maintenance time on the substrate. More specifically, FIG. 9 shows that the substrate on which the pattern on the surface is formed is rotated at 10 rpm, DIW is supplied to the surface to form a paddle-like liquid film, and the rotation speed is increased after the DIW supply is stopped. It is a graph which shows the result of having measured variously and measuring how long a paddle-like liquid film is maintained. “Liquid film maintenance time” means the time from when the DIW supply is stopped to when at least a part of the substrate surface originally covered with the liquid film is exposed after the liquid film is interrupted.
図9に示すように、基板の回転速度を10rpmに保った場合には30秒以上DIW液膜が維持されていたが、回転速度の増大とともに液膜維持時間が減少し、例えば40rpmでは液膜維持時間が10秒程度である一方、70rpmでは5秒に満たなかった。また、さらに大きい回転速度ではすぐに基板の表面の一部が露出しほとんど液膜を維持することができなかった。基板表面の露出はウォーターマークやシミ等の原因となるためこれを避ける必要がある。したがって、基板の回転速度を上げてからIPA供給を開始するまでの時間t2(図6)については、加速後の回転速度、つまり第3速度における液膜維持時間よりも短くなければならず、例えば、十分な余裕を見て液膜維持時間に対し時間t2をその半分またはそれ以下とすることが好ましい。 As shown in FIG. 9, the DIW liquid film was maintained for 30 seconds or more when the rotation speed of the substrate was maintained at 10 rpm, but the liquid film maintenance time decreased with an increase in the rotation speed. While the maintenance time was about 10 seconds, it was less than 5 seconds at 70 rpm. Further, at a higher rotational speed, a part of the surface of the substrate was immediately exposed and the liquid film could hardly be maintained. Since exposure of the substrate surface causes watermarks and spots, it is necessary to avoid this. Therefore, the time t2 (FIG. 6) from when the rotation speed of the substrate is increased to when the IPA supply is started must be shorter than the rotation speed after acceleration, that is, the liquid film maintenance time at the third speed. It is preferable to set the time t2 to half or less of the liquid film maintenance time with a sufficient margin.
また、第2速度でパドル状の液膜を維持している期間においても、基板上のDIWは少しずつ流出しているので、DIWの供給を停止してから基板を加速開始するまでの時間t1も、パドルが安定する範囲においてできるだけ短くすることが好ましい。より好ましくは、これらの2つの時間t1、t2を合計した時間t3が、第3速度における液膜維持時間よりも短くなるようにするのがよい。例えば第3速度を40rpmとした場合には、DIWの供給を停止してから基板を加速開始するまでの時間t1および基板の回転速度を上げてからIPA供給を開始するまでの時間t2をそれぞれ0.5ないし3秒程度とすることができる。 Even during the period when the paddle-like liquid film is maintained at the second speed, DIW on the substrate is gradually flowing out, so the time t1 from when the DIW supply is stopped until the substrate is started to accelerate is t1. However, it is preferable to make it as short as possible within the range where the paddle is stable. More preferably, the total time t3 of these two times t1 and t2 should be shorter than the liquid film maintenance time at the third speed. For example, when the third speed is 40 rpm, the time t1 from when DIW supply is stopped until the substrate is started to be accelerated and the time t2 from when the rotation speed of the substrate is increased to when the IPA supply is started are each 0. About 5 to 3 seconds.
以上のように、この実施形態によれば、基板Wを回転させながらリンス液であるDIWを供給してリンス処理を行った後、いったん回転速度を低下させて(この実施形態では10rpm)DIWによるパドル状の液膜を形成し、その後さらに回転速度を上げてから(この実施形態では40rpm)低表面張力溶剤としてのIPAの供給を開始している。このように、回転速度をいったん低下させることで基板上にパドル状の液膜を確実に形成することができ、その後、回転速度を幾分高めることによって、基板上の液膜を維持したまま、その膜厚を減少させることができる。 As described above, according to this embodiment, after the substrate W is rotated and DIW that is the rinsing liquid is supplied to perform the rinsing process, the rotational speed is once decreased (10 rpm in this embodiment). After the paddle-like liquid film is formed and then the rotational speed is further increased (40 rpm in this embodiment), the supply of IPA as a low surface tension solvent is started. In this way, it is possible to reliably form a paddle-like liquid film on the substrate by once reducing the rotation speed, and then increasing the rotation speed somewhat while maintaining the liquid film on the substrate. The film thickness can be reduced.
そして、こうして膜厚が減少されたDIW液膜に対してIPAの供給を開始しているので、IPAの供給開始時点で基板W上に残存しIPAにより置換すべきDIWの量が少なくなっている。そのため、この実施形態では、置換に必要なIPAの使用量が少なくて済む。また、IPAがDIWよりも表面張力が低く基板W上に広がりやすく、しかもIPA供給時の回転速度がパドル形成時よりも高められていることから、より低い回転速度の場合に比べて基板W上に形成されるIPAの液膜も薄くなる。その結果、基板Wの表面Wf全体をより少ない量のIPAによって覆うことができる。このことによっても、IPAの使用量をさらに減らす効果が得られる。さらに、置換すべきDIWの量が少ないことから、置換処理に必要な処理時間も短くすることができる。 Since the supply of IPA is started to the DIW liquid film whose film thickness has been reduced in this way, the amount of DIW remaining on the substrate W at the time of starting the supply of IPA is reduced. . Therefore, in this embodiment, the amount of IPA used for replacement is small. In addition, since IPA has a lower surface tension than DIW and tends to spread on the substrate W, and the rotational speed at the time of IPA supply is higher than that at the time of paddle formation, the IPA is on the substrate W as compared with the case of a lower rotational speed. The IPA liquid film formed on the substrate becomes thinner. As a result, the entire surface Wf of the substrate W can be covered with a smaller amount of IPA. This also has the effect of further reducing the amount of IPA used. Furthermore, since the amount of DIW to be replaced is small, the processing time required for the replacement process can be shortened.
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、置換処理において基板Wの回転速度を2段階に分けて加速しているが、このことは本発明において必須ではなく、1段階であるいは3段階以上に分けて加速してもよい。 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 rotation speed of the substrate W is accelerated in two stages in the replacement process. However, this is not essential in the present invention, and the acceleration may be performed in one stage or in three stages or more. Good.
また、上記実施形態では第2速度(10rpm)で基板Wを回転させながらパドル形成した後、回転速度を第3速度(40rpm)に変更してからIPAの供給を開始している。しかしながら、本発明の主旨はパドル形成時よりも回転速度を高めた(ただし基板W上の液膜が途切れない、すなわちパドル状態を維持した)状態でIPAの供給を開始する点にあり、この点からは、例えば第2速度から加速しながらIPAの供給を開始してもよい。また、第3速度を一定期間維持することも必ずしも必要ではなく、パドル形成処理の後、置換処理における最終的な回転速度(例えば300rpm)に向けて連続的に加速してゆき、その間に、ただし基板上のDIW液膜が途切れるよりも前に、IPAの供給を開始するようにしてもよい。 In the above embodiment, after the paddle is formed while rotating the substrate W at the second speed (10 rpm), the supply of IPA is started after the rotation speed is changed to the third speed (40 rpm). However, the gist of the present invention is that the supply of IPA is started in a state where the rotational speed is higher than that at the time of paddle formation (however, the liquid film on the substrate W is not interrupted, that is, the paddle state is maintained). From, for example, the supply of IPA may be started while accelerating from the second speed. In addition, it is not always necessary to maintain the third speed for a certain period. After the paddle formation process, the third speed is continuously accelerated toward the final rotation speed (for example, 300 rpm) in the replacement process, The supply of IPA may be started before the DIW liquid film on the substrate is interrupted.
また、上記実施形態では、IPAを低表面張力溶剤として用いているが、キャビネット部70でIPAとDIWの混合液を作成し、これを低表面張力溶剤として用いてもよい。また、混合液の生成方法はこれに限定されない。例えば、DIWを遮断部材の液供給路(またはノズル)に向けて送液する送液経路上にインラインでIPA等の有機溶媒成分を混合させて混合液を生成してもよい。また、キャビネット部などの混合液生成手段は、基板処理装置内に設ける場合に限らず、基板処理装置とは別個に設けられた他の装置において生成した混合液を基板処理装置内に設けられた遮断部材を介して基板表面Wfに供給させてもよい。さらに、IPAなどの有機溶剤成分を含む溶剤に替えて界面活性剤を必須的に含む溶剤を用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although IPA is used as a low surface tension solvent, the liquid mixture of IPA and DIW may be created in the
また、上記実施形態では、リンス液としてDIWを用いているが、炭酸水(DIW+CO2)など基板表面Wfに対して化学的洗浄作用を有しない成分を含んだ液体をリンス液として用いるようにしてもよい。この場合、基板表面Wfに付着しているリンス液と同一組成の液体(炭酸水)と有機溶媒成分とを混合したものを混合液として用いてもよい。また、リンス液として炭酸水を用いる一方で、混合液は炭酸水の主成分であるDIWと有機溶媒成分とを混合したものを用いてもよい。さらに、リンス液としてDIWを用いる一方で、混合液は炭酸水と有機溶媒成分とを混合したものを用いてもよい。要は、基板表面Wfに付着している液体と主成分が同一である液体と有機溶媒成分とを混合したものを混合液として用いればよい。また、リンス液としては、DIW、炭酸水の他、水素水、希薄濃度(例えば1ppm程度)のアンモニア水、希薄濃度の塩酸なども用いることができる。 In the above embodiment, DIW is used as the rinse liquid. However, a liquid containing a component that does not have a chemical cleaning action on the substrate surface Wf such as carbonated water (DIW + CO2) may be used as the rinse liquid. Good. In this case, a mixture of a liquid (carbonated water) having the same composition as the rinse liquid adhering to the substrate surface Wf and an organic solvent component may be used as the mixed liquid. Further, while carbonated water is used as the rinse liquid, the mixed liquid may be a mixture of DIW, which is the main component of carbonated water, and an organic solvent component. Further, while DIW is used as the rinsing liquid, the mixed liquid may be a mixture of carbonated water and an organic solvent component. In short, a mixture of a liquid adhering to the substrate surface Wf, a liquid having the same main component, and an organic solvent component may be used as the mixed liquid. In addition to DIW and carbonated water, hydrogen water, dilute concentration (for example, about 1 ppm) ammonia water, dilute hydrochloric acid, and the like can be used as the rinse liquid.
また、上記実施形態では、フッ酸による薬液処理後の基板をリンスし乾燥させる処理に対して本発明を適用しているが、他の薬液によって処理された基板に対する処理に本発明を適用してもよい。ただし、本実施形態のように基板上にリンス液によるパドル状の液膜を形成して低表面張力溶剤に置換し乾燥させる処理は、特に基板の表面を疎水化する疎水化処理の後に水を主成分とするリンス液を用いてリンス処理を行う場合に有効なものであり、このような処理に本発明を適用することで特に顕著な効果を得ることが可能である。 In the above embodiment, the present invention is applied to the process of rinsing and drying the substrate after the chemical treatment with hydrofluoric acid. However, the present invention is applied to the treatment of the substrate treated with another chemical solution. Also good. However, the process of forming a paddle-like liquid film with a rinsing liquid on the substrate and replacing it with a low surface tension solvent, as in this embodiment, and drying, especially after the hydrophobization treatment for hydrophobizing the surface of the substrate. This is effective when rinsing is performed using a rinsing liquid as a main component, and by applying the present invention to such treatment, a particularly remarkable effect can be obtained.
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などを含む基板全般の表面に対して乾燥処理を施す基板処理装置および基板処理方法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 and a substrate processing method for performing a drying process on the entire surface of a substrate including the substrate.
1…スピンチャック
4…制御ユニット(制御手段)
7…溶剤供給ユニット(溶剤供給手段)
8…リンス液供給ユニット(処理液供給手段)
13…チャック回転機構(基板回転手段)
17…チャックピン(基板保持手段)
J…回転軸
SR…置換領域
Wf…基板表面
W…基板
DESCRIPTION OF
7. Solvent supply unit (solvent supply means)
8. Rinsing liquid supply unit (processing liquid supply means)
13 ... Chuck rotating mechanism (substrate rotating means)
17 ... chuck pin (substrate holding means)
J: Rotating shaft SR ... Replacement area Wf ... Substrate surface W ... Substrate
Claims (7)
前記基板の回転速度を第2速度に減速して前記基板上に前記処理液の液膜をパドル状に形成するパドル形成工程と、
前記基板の回転速度を前記第2速度よりも高くして前記基板上の液膜の厚さを減少させるパドル膜厚減少工程と、
前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を前記基板表面の液膜中央部に供給して前記低表面張力溶剤により前記基板上の前記処理液を置換する置換工程と、
前記置換工程後に前記低表面張力溶剤を前記基板表面から除去して該基板表面を乾燥させる乾燥工程と
を備えたことを特徴とする基板処理方法。 A wet processing step of performing wet processing on the surface of the substrate using a processing liquid while rotating the substrate in a substantially horizontal state at a first speed;
A paddle forming step of reducing the rotational speed of the substrate to a second speed and forming a liquid film of the processing liquid on the substrate in a paddle shape;
A paddle film thickness reduction step of reducing the thickness of the liquid film on the substrate by making the rotation speed of the substrate higher than the second speed;
A replacement step of supplying a low surface tension solvent having a surface tension lower than that of the treatment liquid to the liquid film central portion of the substrate surface and replacing the treatment liquid on the substrate with the low surface tension solvent;
A substrate processing method comprising: a drying step of removing the low surface tension solvent from the substrate surface and drying the substrate surface after the replacing step.
前記置換工程では、前記第3速度で回転する前記基板に対し前記低表面張力溶剤を供給開始する請求項1または2に記載の基板処理方法。 In the paddle film thickness reduction step, the rotation speed of the substrate is changed to a third speed that is lower than the first speed and higher than the second speed,
3. The substrate processing method according to claim 1, wherein, in the replacing step, the supply of the low surface tension solvent is started to the substrate rotating at the third speed.
前記湿式処理工程では、水を主成分とする前記処理液としてのリンス液により前記基板表面をリンスするリンス処理を行う請求項1ないし4のいずれかに記載の基板処理方法。 Before the wet processing step, comprising a hydrophobic treatment step of hydrophobizing the substrate surface,
5. The substrate processing method according to claim 1, wherein, in the wet processing step, a rinsing process for rinsing the substrate surface with a rinsing liquid as the processing liquid containing water as a main component is performed.
前記基板保持手段に保持された基板を所定の回転軸回りに回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の表面に、前記基板に湿式処理を施すための処理液を供給する処理液供給手段と、
前記湿式処理後の前記基板の表面中央部に、前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を供給して、前記基板上の前記処理液を前記低表面張力溶剤により置換する溶剤供給手段と、
前記基板回転手段を制御して前記基板の回転速度を調整する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記湿式処理での前記基板の回転速度を第1速度に設定する一方、前記処理液供給手段からの前記処理液の供給が停止されるよりも前に、前記基板の回転速度を第2速度に減速して前記基板上に前記処理液の液膜をパドル状に形成し、その後、前記低表面張力溶剤の供給が開始されるよりも前に、前記基板の回転速度を前記第2速度よりも高い速度に変更する
ことを特徴とする基板処理装置。 Substrate holding means for holding the substrate in a substantially horizontal posture;
Substrate rotating means for rotating the substrate held by the substrate holding means around a predetermined rotation axis;
Treatment liquid supply means for supplying a treatment liquid for subjecting the substrate to a wet process on the surface of the substrate held by the substrate holding means;
A solvent supply means for supplying a low surface tension solvent having a surface tension lower than that of the processing liquid to the center of the surface of the substrate after the wet processing, and replacing the processing liquid on the substrate with the low surface tension solvent. When,
Control means for controlling the substrate rotation means to adjust the rotation speed of the substrate,
The control means sets the rotation speed of the substrate in the wet processing to the first speed, while the rotation speed of the substrate before the supply of the processing liquid from the processing liquid supply means is stopped. Is reduced to a second speed to form a liquid film of the processing liquid on the substrate in a paddle shape, and then the rotation speed of the substrate is reduced before the supply of the low surface tension solvent is started. The substrate processing apparatus is characterized by changing to a speed higher than the second speed.
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