JP2009272548A - Substrate treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板に処理流体を用いた処理を施す基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、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、フォトマスク用基板等が含まれる。 The present invention relates to a substrate processing apparatus that performs processing using a processing fluid on a substrate. Examples of substrates to be processed include semiconductor wafers, liquid crystal display substrates, glass substrates for plasma displays, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, A photomask substrate or the like is included.
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板に対して処理液を用いた処理が行われる。
たとえば、基板を1枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が用いられることがある。枚葉式の基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板の表面に処理液を供給するノズルとを備えている。スピンチャックによって基板が回転されつつ、その回転している基板の表面に対してノズルから処理液が供給されることにより、基板の表面に処理液を用いた処理が施される。
In the manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a process using a processing liquid is performed on a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display panel.
For example, a single-wafer type substrate processing apparatus that processes substrates one by one may be used. The single-wafer type substrate processing apparatus includes a spin chuck that horizontally holds and rotates a substrate, and a nozzle that supplies a processing liquid to the surface of the substrate held by the spin chuck. While the substrate is rotated by the spin chuck, the processing liquid is supplied from the nozzle to the surface of the rotating substrate, whereby the surface of the substrate is processed using the processing liquid.
このような枚葉式の基板処理装置の中には、ノズルに対して、所定の高温に加熱された処理液が供給されるものがある。ノズルに高温の処理液が供給される構成は、たとえば、本願出願人の先願に係る下記特許文献1に開示されている。
下記特許文献1に開示された装置では、図4に示すように、処理に用いられる処理液は、タンク101に貯留されている。処理室100内に配置された処理液ノズル102には、タンク101から延びた処理液供給配管103が接続されている。処理液供給配管103の途中部には、タンク101側から順に、ポンプ104、温度調節ユニット105、フィルタ106および処理液バルブ107が介装されている。温度調節ユニット105は、タンク101から処理液ノズル102に向けて送られる処理液の温度を、所定の高温に加熱するためのものである。フィルタ106は、処理液ノズル102に向けて送られる高温の処理液中の異物を除去するためのものである。また、処理液供給配管103には、フィルタ106と処理液バルブ107との間の分岐接続部分Kにおいて、帰還路108が分岐接続されている。帰還路108の先端は、タンク101に接続されており、帰還路108の途中部には、帰還バルブ109が介装されている。
Among such single-wafer type substrate processing apparatuses, there are those in which a processing liquid heated to a predetermined high temperature is supplied to a nozzle. A configuration in which a high-temperature processing liquid is supplied to the nozzle is disclosed in, for example, the following Patent Document 1 according to the prior application of the present applicant.
In the apparatus disclosed in Patent Document 1 below, as shown in FIG. 4, the processing liquid used for processing is stored in a
装置の運転中は、ポンプ104および温度調節ユニット105が常に駆動されており、処理室100内で高温の処理液による処理を基板の表面に施すべき時には、帰還バルブ109が閉じられ、処理液バルブ107が開かれて、処理液供給配管103を流通する高温の処理液が処理液ノズル102へと供給される。一方、基板の処理を行わない時(基板の表面に高温の処理液の供給を行わない時)には、処理液バルブ107が閉じられ、帰還バルブ109が開かれて、処理液供給配管103を流通する高温の処理液が分岐接続部分Kから帰還路108を通してタンク101に帰還される。これにより、ウエハWの処理を行わない時には、タンク101、処理液供給配管103および帰還路108からなる循環路を高温の処理液が循環している。こうして高温の処理液を循環させておくことによって、処理液バルブ107の開成後速やかに、所定の高温に加熱された処理液を処理液ノズル102に供給することができる。
処理液バルブ107が閉じられている間、処理液供給配管103における処理液バルブ107より下流側(処理液ノズル102側)には処理液が流入しないから、処理液バルブ107と処理液ノズル102の先端との間に処理液が残った状態になる。この状態で放置されると、処理液バルブ107と処理液ノズル102との間に残った処理液の液温が時間の経過に伴って低下し、次の基板の処理時に、その温度低下した処理液が基板に供給されてしまう。
While the
そこで、温度低下した処理液が次の基板の処理に用いられるのを防止するために、処理対象の基板への処理液の供給に先立って、処理液バルブ107を開いて、処理液バルブ107と処理液ノズル102との間に残っている処理液を、処理液ノズル102から基板の存在していない空間に向けて吐出させるプリディスペンスが行われる。プリディスペンスによって処理液ノズル102から吐出される温度低下した処理液は、その化学的性質が変質していて、基板の処理に再利用できないために廃棄せざるを得ない。
Therefore, in order to prevent the processing liquid whose temperature has been lowered from being used for processing the next substrate, the
しかしながら、このプリディスペンスが行われると、プリディスペンスに要する時間分だけ処理のスループットが低下し、また、プリディスペンスで廃棄される分だけ処理液の消費量が増大する。
そこで、この発明の目的は、プリディスペンスに要する時間の短縮、および加熱または冷却される第1流体の消費量の低減を図ることができる基板処理装置を提供することである。
However, when this pre-dispensing is performed, the processing throughput is reduced by the time required for the pre-dispensing, and the consumption of the processing liquid is increased by the amount discarded by the pre-dispensing.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus that can shorten the time required for pre-dispensing and reduce the consumption of the first fluid to be heated or cooled.
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板(W)に第1流体を吐出するためのノズル(4)と、加熱または冷却された前記第1流体が流通する第1配管(22)と、前記第1配管内に挿通されるとともに、前記第1配管の管壁を貫通して前記ノズルに接続されており、加熱または冷却された前記第1流体が流通する第2配管(14)とを含む、基板処理装置である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that a nozzle (4) for discharging a first fluid to a substrate (W) and a first pipe through which the heated or cooled first fluid flows. (22) and a second pipe that is inserted into the first pipe and is connected to the nozzle through the pipe wall of the first pipe and through which the heated or cooled first fluid flows. (14).
なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、第1配管および第2配管は、第1配管内に第2配管が挿通されることにより二重配管構造を形成している。第1配管には、加熱または冷却された第1流体が流通する。これにより、第2配管は、第1配管と二重配管構造をなす部分において、第1配管を流通する第1流体により加熱または冷却される。そのため、第2配管内で第1流体が滞留しても、第2配管における第1配管と二重配管構造をなす部分では、その滞留する第1流体の温度が流通時の温度(第1配管を流通する第1流体の温度)に保たれる。そして、第2配管は、処理室内において第1配管の管壁を貫通し、その先端がノズルに接続されている。そのため、第2配管が外気に露出しているのは、第2配管における第1配管の管壁を貫通した部分とノズルとの間の比較的短い配管長の部分であり、この部分においてのみ、第2配管内で第1流体が滞留したときに第1流体の温度が変化する。したがって、第1流体の滞留による温度変化を生じるのは、少量の第1流体であるので、次の基板の処理の開始に際しては、プリディスペンスが必要でないか、プリディスペンスを行うとしても、その少量の第1流体を廃棄すればよい。よって、プリディスペンスに要する時間の短縮および第1流体の消費量の低減を図ることができる。
The numbers in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
According to this configuration, the first pipe and the second pipe form a double pipe structure by inserting the second pipe into the first pipe. A heated or cooled first fluid flows through the first pipe. As a result, the second pipe is heated or cooled by the first fluid flowing through the first pipe in a portion forming a double pipe structure with the first pipe. Therefore, even if the first fluid stays in the second pipe, in the portion of the second pipe that forms a double pipe structure with the first pipe, the temperature of the staying first fluid is the temperature at the time of circulation (first pipe). The temperature of the first fluid flowing through the fluid). And the 2nd piping penetrates the pipe wall of the 1st piping in a processing room, and the tip is connected to the nozzle. Therefore, the second pipe is exposed to the outside air in a portion of the second pipe having a relatively short pipe length between the nozzle and the portion of the second pipe penetrating the pipe wall of the first pipe. When the first fluid stays in the second pipe, the temperature of the first fluid changes. Therefore, since it is a small amount of the first fluid that causes the temperature change due to the retention of the first fluid, it is not necessary to pre-dispense at the start of the processing of the next substrate, or even if pre-dispensing is performed, the small amount thereof. The first fluid may be discarded. Therefore, it is possible to shorten the time required for pre-dispensing and reduce the consumption of the first fluid.
前記第1配管は、往路管(33)と、復路管(34)と、前記往路管および前記復路管とを接続する配管継手(31)とを備えていてもよい。この場合、前記第2配管は、前記配管継手の壁を貫通して前記ノズルに接続されてもよい。
請求項2に記載の発明は、前記ノズルに接続されており、前記第1流体と種類の異なる第2流体が流通する第3配管(15)をさらに含み、前記ノズルは、前記第1流体と前記第2流体との混合流体を吐出する、請求項1に記載の基板処理装置である。
The first pipe may include an outward pipe (33), a return pipe (34), and a pipe joint (31) that connects the forward pipe and the return pipe. In this case, the second pipe may be connected to the nozzle through the wall of the pipe joint.
The invention according to claim 2 further includes a third pipe (15) connected to the nozzle and through which a second fluid of a different type from the first fluid flows, wherein the nozzle is connected to the first fluid. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a mixed fluid with the second fluid is discharged.
この構成によれば、ノズル内で第1流体と第2流体とが混合され、その混合流体がノズルから吐出される。したがって、混合直後の新鮮な混合流体を、ノズルから吐出させることができる。
請求項3に記載のように、前記第1流体は、硫酸であり、前記第2流体は、過酸化水素水であってもよい。この構成によれば、ノズルの内部において、硫酸と過酸化水素水とが混合されて硫酸と過酸化水素水とが反応し、多量のペルオキソ一硫酸(H2SO5)を含む硫酸過酸化水素水(SPM)が作成される。そして、基板の表面にノズルの吐出口を向けることにより、その作成直後の硫酸過酸化水素水、つまりペルオキソ一硫酸の減衰がほとんど生じていない硫酸過酸化水素水を基板の表面に供給することができる。これにより、ペルオキソ一硫酸の強酸化力により、基板の表面からレジストを良好に除去することができる。
According to this configuration, the first fluid and the second fluid are mixed in the nozzle, and the mixed fluid is discharged from the nozzle. Therefore, the fresh mixed fluid immediately after mixing can be discharged from the nozzle.
The first fluid may be sulfuric acid, and the second fluid may be hydrogen peroxide solution. According to this configuration, sulfuric acid and hydrogen peroxide solution are mixed in the nozzle so that the sulfuric acid and the hydrogen peroxide solution react with each other, and the hydrogen peroxide sulfate containing a large amount of peroxomonosulfuric acid (H 2 SO 5 ). Water (SPM) is created. Then, by directing the nozzle outlet to the surface of the substrate, it is possible to supply the sulfuric acid hydrogen peroxide solution immediately after its creation, that is, the sulfuric acid hydrogen peroxide solution in which peroxomonosulfuric acid is hardly attenuated to the surface of the substrate. it can. Thereby, the resist can be satisfactorily removed from the surface of the substrate by the strong oxidizing power of peroxomonosulfuric acid.
請求項4記載の発明は、前記第1流体を貯留するタンク(13)と、前記第1配管の途中部に介装されて、前記第1配管を流通する第1流体を加熱または冷却して、当該第1流体の温度を調節するための温度調節ユニット(24)とをさらに含み、前記第1配管は、上流端および下流端が前記タンクに接続され、前記タンクとともに前記第1流体の循環路を構成し、前記第2配管は、上流端が前記第1配管の途中部に分岐接続されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the tank (13) that stores the first fluid and the first fluid that is interposed in the middle of the first pipe and flows through the first pipe is heated or cooled. And a temperature adjusting unit (24) for adjusting the temperature of the first fluid, wherein the first pipe has an upstream end and a downstream end connected to the tank, and the first fluid is circulated together with the tank. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a path is configured, and the second pipe has an upstream end branched and connected to an intermediate portion of the first pipe.
この構成によれば、タンクおよび第1配管によって構成される循環路を、第1流体が循環する。この循環路において、第1流体は、温度調節ユニットにより加熱または冷却される。そして、第2配管は、第1配管の途中部に分岐接続されている。したがって、第1配管を流通する加熱または冷却された第1流体を、第2配管に供給することができ、第2配管を通してノズルに供給することができる。 According to this structure, the 1st fluid circulates through the circulation path comprised by a tank and 1st piping. In this circulation path, the first fluid is heated or cooled by the temperature adjustment unit. The second pipe is branched and connected to the middle part of the first pipe. Therefore, the heated or cooled first fluid flowing through the first pipe can be supplied to the second pipe, and can be supplied to the nozzle through the second pipe.
そのため、第2配管に供給される第1流体を加熱または冷却するために、それ専用の温度調節ユニットを設ける必要がない。したがって、第2配管に供給される第1流体の加熱または冷却専用の温度調節ユニットを設ける構成と比較して、装置のコストダウンを図ることもできる。
請求項5記載の発明は、前記第1流体の流通先を、前記第1配管における前記第2配管の分岐接続部分(J)よりも下流側の下流側部分(27)と前記第2配管とに切り替えるための切替機構(26,28)をさらに含む、請求項4に記載の基板処理装置である。
Therefore, it is not necessary to provide a dedicated temperature adjustment unit for heating or cooling the first fluid supplied to the second pipe. Therefore, the cost of the apparatus can be reduced as compared with a configuration in which a temperature adjustment unit dedicated to heating or cooling the first fluid supplied to the second pipe is provided.
The invention according to claim 5 is characterized in that the flow destination of the first fluid is the downstream side portion (27) downstream of the branch connection portion (J) of the second piping in the first piping and the second piping. The substrate processing apparatus according to
この構成によれば、切替機構によって、第1流体の流通先が第1配管における第2配管の分岐接続部分よりも下流側の下流側部分(以下、この項において単に「下流側部分」という。)と第2配管とに切り替えられる。第1流体の流通先が下流側部分であるときには、循環路を第1流体が循環し、第1流体は第2配管に供給されない。一方、第1流体の流通先が第2配管であるときには、第1流体が第2配管に供給され、ノズルから第1流体が吐出される。 According to this configuration, the switching mechanism causes the flow destination of the first fluid to be a downstream portion on the downstream side of the branch connection portion of the second piping in the first piping (hereinafter, simply referred to as “downstream portion” in this section). ) And the second pipe. When the distribution destination of the first fluid is the downstream portion, the first fluid circulates in the circulation path, and the first fluid is not supplied to the second pipe. On the other hand, when the distribution destination of the first fluid is the second pipe, the first fluid is supplied to the second pipe, and the first fluid is discharged from the nozzle.
請求項6記載の発明は、前記切替機構は、前記下流側部分に介装された第1バルブ(26)と、前記第2配管に介装された第2バルブ(28)とを含む、請求項5に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第1バルブを閉じ、第2バルブを開くことにより、第1流体の流通先を第2配管とすることができる。一方、第1バルブを開き、第2バルブを閉じることにより、第1流体の流通先を下流側部分とすることができる。
The invention according to claim 6 is characterized in that the switching mechanism includes a first valve (26) interposed in the downstream portion and a second valve (28) interposed in the second pipe. Item 6. The substrate processing apparatus according to Item 5.
According to this configuration, by closing the first valve and opening the second valve, the distribution destination of the first fluid can be the second pipe. On the other hand, by opening the first valve and closing the second valve, the flow destination of the first fluid can be the downstream portion.
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を概念的に示す断面図である。この基板処理装置は、基板の一例である半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)Wを1枚ずつ処理する枚葉式の装置であって、ウエハWの表面に不純物を注入するイオン注入処理後に、そのウエハWの表面から不要になったレジストを除去するためのレジスト除去処理を実施するための処理室1と、この処理室1と別置され、処理室1に処理液(硫酸および過酸化水素水)を供給するための処理液キャビネット2とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view conceptually showing the structure of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus is a single-wafer type apparatus that processes semiconductor wafers (hereinafter simply referred to as “wafers”) W, which is an example of a substrate, one by one, and implants impurities into the surface of the wafer W. After the processing, a processing chamber 1 for performing a resist removing process for removing unnecessary resist from the surface of the wafer W is separated from the processing chamber 1, and a processing liquid (sulfuric acid and And a treatment liquid cabinet 2 for supplying (hydrogen peroxide solution).
処理室1は、隔壁で区画されており、その内部に、ウエハWをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック3と、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面(上面)に向けて、SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture:硫酸過酸化水素水混合液)を吐出するための硫酸過水ノズル4と、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面の中央部にリンス液としてのDIW(脱イオン化された水)を供給するためのDIWノズル5と、スピンチャック3の周囲を取り囲み、ウエハWから流下または飛散するSPMやDIWを受け取るための容器状のカップ6とが収容されている。カップ6の底部には、SPMおよびDIWを廃液するためのカップ内廃液配管18が接続されている。カップ内廃液配管18の先端は、廃液設備(図示せず)に接続されている。カップ内廃液配管18の途中部には、カップ内廃液配管18内を流通するSPMを冷却するための図示しない冷却ユニットが介装されており、この冷却ユニットにより、廃液が高温になることが防止されている。
The processing chamber 1 is partitioned by a partition wall, and a
スピンチャック3は、モータ7と、このモータ7の回転駆動力によって鉛直軸線まわりに回転される円盤状のスピンベース8と、スピンベース8の周縁部の複数箇所にほぼ等間隔で設けられ、ウエハWをほぼ水平な姿勢で挟持するための複数個の挟持部材9とを備えている。これにより、スピンチャック3は、複数個の挟持部材9によってウエハWを挟持した状態で、モータ7の回転駆動力によってスピンベース8を回転させることにより、そのウエハWを、ほぼ水平な姿勢を保った状態で、スピンベース8とともに鉛直軸線まわりに回転させることができる。
The
なお、スピンチャック3としては、このような構成のものに限らず、たとえば、真空吸着式のバキュームチャックが採用されてもよい。このバキュームチャックは、ウエハWの下面を真空吸着することにより、ウエハWをほぼ水平な姿勢で保持することができる。そして、バキュームチャックは、ウエハWを保持した状態で、ほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、ウエハWをほぼ水平な姿勢を保ったまま回転させることができる
硫酸過水ノズル4は、スピンチャック3の上方でほぼ水平に延びるノズルアーム10の先端部に取り付けられている。ノズルアーム10の基端部は、カップ6の側方においてほぼ鉛直に延びるアーム支持軸11の上端部に支持されている。アーム支持軸11には、モータ(図示せず)を含むノズル駆動機構12が結合されている。ノズル駆動機構12からアーム支持軸11に回転力を入力して、アーム支持軸11を回動させることにより、スピンチャック3の上方でノズルアーム10を揺動させることができる。
The
硫酸過水ノズル4には、処理液キャビネット2に収容された硫酸タンク13に溜められた第1流体としての硫酸(たとえば96〜98wt%の濃硫酸)が供給される硫酸供給配管(第2配管)14と、処理液キャビネット2に収容された過酸化水素水供給源(たとえば過酸化水素水タンク)からの第2流体としての過酸化水素水が供給される過酸化水素水供給配管(第3配管)15とが接続されている。過酸化水素水供給配管15の途中部には、過酸化水素水供給配管15を開閉するための過酸化水素水バルブ16が介装されている。
A sulfuric acid supply pipe (second pipe) to which sulfuric acid (for example, 96-98 wt% concentrated sulfuric acid) as a first fluid stored in a
硫酸供給配管14に供給される硫酸は、処理液キャビネット2内において、レジスト除去処理に適した所定の高温(約180℃)に加熱されている。一方、過酸化水素水供給配管15に供給される過酸化水素水は、常温(約25℃)の液温を有している。硫酸供給配管14に供給される硫酸と、過酸化水素水供給配管15に供給される過酸化水素水との流量比(重量比)はたとえば1:0.25となっている。
The sulfuric acid supplied to the sulfuric
DIWノズル5には、DIWバルブ17を介して、約60℃以上に加熱されたDIW(温水)が供給されるようになっている。
硫酸過水ノズル4の退避位置(図1に破線で図示)には、有底容器からなるプリディスペンスポッド20がその開口を上方に向けた状態で配置されている。プリディスペンスの際には、硫酸過水ノズル4を退避位置に位置させた状態で、硫酸過水ノズル4からプリディスペンスポッド20に向けて硫酸を吐出させることにより、硫酸供給配管14に残って温度低下した硫酸を排除する。硫酸過水ノズル4から吐出された硫酸は、プリディスペンスポッド20により受け止められる。プリディスペンスポッド20の底部には、プリディスペンス用廃液配管21が接続されており、このプリディスペンス用廃液配管21は、廃液を処理するための廃液設備へと延びている。プリディスペンスポッド20により受け止められた硫酸は、プリディスペンス用廃液配管21を通って廃液設備へと供給される。
The DIW nozzle 5 is supplied with DIW (hot water) heated to about 60 ° C. or more via a
At the retreat position of the sulfuric acid / hydrogen peroxide nozzle 4 (shown by a broken line in FIG. 1), a
処理液キャビネット2は隔壁で区画されており、その内部には、硫酸過水ノズル4に供給すべき硫酸を溜めておくための硫酸タンク13が収容されている。硫酸タンク13には、硫酸が循環する循環配管(第1配管)22の上流端および下流端が接続されている。循環配管22は、硫酸タンク13から、処理室1内のノズルアーム10における硫酸過水ノズル4の近接位置を経由して、硫酸タンク13へと再び戻っている。この循環配管22は、硫酸タンク13と処理室1内に配置された第1配管継手30とを接続する第1循環配管32と、第1配管継手30とノズルアーム10内における硫酸過水ノズル4に近接して配置された第2配管継手31とを接続する第2循環配管(往路管)33と、第2配管継手31と硫酸タンク13とを接続する第3循環配管(復路管)34とを備えている。
The treatment liquid cabinet 2 is partitioned by a partition, and a
第1循環配管32の途中部には、硫酸タンク13側から順に、硫酸タンク13に溜められている硫酸を汲み出すためのポンプ23と、このポンプ23の作用により循環配管22中を流通する硫酸を、レジスト除去処理に適した所定の高温(たとえば180℃)に加熱するための温度調節ユニット24と、循環配管22中を流通する硫酸中に含まれている比較的小さな異物を捕捉して除去するためのフィルタ25と、循環配管22中を流通する硫酸を、硫酸タンク13へと戻すために循環配管22を開閉するための帰還バルブ(第1バルブ)26とが介装されている。硫酸供給配管14の上流端は、循環配管22のフィルタ25と帰還バルブ26との間に分岐して接続されている。すなわち、循環配管22における硫酸供給配管14の分岐接続部分(以下、「分岐接続部分」という)Jよりも下流側の下流側部分(以下、「下流側部分」という)27に帰還バルブ26が介装されている。
In the middle of the
第3循環配管34は、ノズルアーム10内を、先端部から基端部まで延びている。また、第3循環配管34の上流端は、ノズルアーム10内の第2配管継手31に接続され、第3循環配管34の下流端は、処理液キャビネット2内の硫酸タンク13に接続されている。
硫酸供給配管14は、第1配管継手30および第2配管継手31を通って、その下流端が硫酸過水ノズル4に接続されている。具体的には、硫酸供給配管14は、処理室1内において、ノズルアーム10内を当該ノズルアーム10の沿う方向に沿って、当該ノズルアーム10の基端部から先端部まで延びている。また、処理液キャビネット2内において、硫酸供給配管14の途中部に、分岐接続部分Jと第1配管継手30との間に、硫酸供給配管14を開閉するための硫酸バルブ(第2バルブ)28が介装されている。
The
The sulfuric
第1および第2配管継手30,31の間において、循環配管22および硫酸供給配管14は、循環配管22内に硫酸供給配管14が挿通されることにより二重配管構造を形成している。硫酸供給配管14における循環配管22(第2循環配管33)と二重配管構造をなす部分(以下、「二重配管部分」という)14aと、第2循環配管33とは、処理室1内において、ノズルアーム10内を、当該ノズルアーム10の沿う方向に沿って、当該ノズルアーム10の基端部から先端部まで延びている。
Between the first and second pipe joints 30 and 31, the
第1配管継手30は、第1循環配管32と第2循環配管33とを液密状態で接続している。第1配管継手30は、耐薬液性および耐熱性に優れたPFA(perfluoro−alkylvinyl−ether−tetrafluoro−ethlene−copolymer)を用いて形成されている。
図2は、図1の切断面線II−IIから見た二重配管構造の断面図である。第1および第2配管継手30,31の間において、円筒状の第2循環配管33(循環配管22)の内部に、円筒状の硫酸供給配管14(二重配管部分14a)が同軸に挿通されている。硫酸供給配管14が二重配管構造の内管をなしており、第2循環配管33が二重配管構造の外管をなしている。したがって、第2循環配管33において、第2循環配管33の管壁と硫酸供給配管14の管壁とによって、硫酸が流通する流路が区画されている。この第2循環配管33中の硫酸は、硫酸供給配管14の管壁を介して、硫酸供給配管14中の硫酸と熱交換することができる。
The first pipe joint 30 connects the
FIG. 2 is a cross-sectional view of the double piping structure as seen from the section line II-II in FIG. Between the first and second pipe joints 30, 31, the cylindrical sulfuric acid supply pipe 14 (
図3は、ノズルアーム10および硫酸過水ノズル4の構成を示す図解的な断面図である。第2配管継手31は、PFAを用いて形成されており、第2循環配管33と第3循環配管34とを液密状態で接続している。この第2配管継手31内には、硫酸が流通するための継手内流路60がほぼU字状に形成されている。この継手内流路60は、第2配管継手31の上面の2箇所に開口して、導入口61および導出口62を形成している。導入口61には、第2循環配管33の下流端が接続されている。導出口62には、第3循環配管34の上流端が接続されている。このため、第2循環配管33から導入口61に導入された硫酸は、第2配管継手31の継手内流路60を流通して、導入口61から第3循環配管34へと導出される。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing configurations of the
硫酸供給配管14は、第2循環配管33内を挿通して第2配管継手31に達するとともに、この第2配管継手31内で継手内流路60を区画する第2配管継手31の壁を貫通して、その下流端が硫酸過水ノズル4に接続されている。そのため、硫酸供給配管14が外気に露出しているのは、第2配管継手31と硫酸過水ノズル4とを接続する硫酸供給配管14の接続部分(以下「接続部分」という)14bである。第2配管継手31が硫酸過水ノズル4に近接して配置されているために、接続部分14bの配管長は比較的短い。
The sulfuric
硫酸過水ノズル4は、SPMを連続流の状態で吐出する、いわゆるストレートノズルの構成を有している。硫酸過水ノズル4は、ケーシング36を備え、このケーシング36の先端にSPMを外部空間37に向けて吐出するための吐出口38を有している。
より具体的に説明すると、ケーシング36は、円筒形状の第1円筒管39と、第1円筒管39よりも小径でかつ第1円筒管39と同軸の円筒形状の第2円筒管40と、第1円筒管39の上流側端部に接続されて、過酸化水素水を導入するための過酸化水素水導入管42と、第1円筒管39に第2円筒管40を液密状態で接続するための第3配管継手43と、第1円筒管39に供給配管14を液密状態で接続するための第4配管継手44とを備えている。第3配管継手43および第4配管継手44は、PTFE(poly tetra-fluoro ethylene)を用いて形成されている。
The sulfuric acid /
More specifically, the
第1円筒管39は、たとえば、PFAを用いて形成されている。第1円筒管39の内部には第1混合室45が形成されている。第1混合室45では、次に述べる硫酸導入路41からの硫酸と、過酸化水素水導入管42からの過酸化水素水とが混合される。
第2円筒管40は、たとえばPFAを用いて形成されている。第2円筒管40の内部には、第1混合室45に連通し、第1混合室45からのSPMが混合されつつ流通する第2混合室46が形成されている。その第2混合室46の先端が、吐出口38として開口している。第2円筒管40の内径が第1円筒管39の内径よりも小径にされているので、第2混合室46の流路断面は、第1混合室45の流路断面よりも小面積となっている。
The first
The second
第4配管継手44には、第1混合室45に連通し、第1円筒管39の上流端(図3に示す上端)から、第1円筒管39が延びる方向に延びる円筒状の硫酸導入室52と、第1円筒管39が延びる方向とほぼ直交する方向に延びた硫酸導入路41とが形成されている。硫酸導入路41は、硫酸導入室52の上流側端部付近の内壁に開口して連通口48を形成している。硫酸導入路41はまた、第4配管継手44の外周面に開口して、硫酸を導入するための硫酸ポート49を形成している。硫酸導入路41の硫酸ポート49には、硫酸供給配管14の下流端が接続されている。
The fourth pipe joint 44 communicates with the
過酸化水素水導入管42は、第1円筒管39が延びる方向に沿って延びている。第4配管継手44には、過酸化水素水導入管42の内外面(図3で示す上下面)を貫通して形成されている。過酸化水素水導入管42の下流端は、硫酸導入路41の連通口48よりも下流側で開口して開口50を形成している。過酸化水素水導入管42の反対側の後端は、過酸化水素水を導入するための過酸化水素水ポート51を形成している。過酸化水素水導入管42の過酸化水素水ポート51に過酸化水素水供給配管15の下流端が接続されている。
The hydrogen peroxide
この過酸化水素水導入管42は、第1円筒管39(ケーシング36)に対し、第1円筒管39が延びる方向(流通方向)に沿ってスライド可能に取り付けられている。これにより、開口50の位置を、第1円筒管39が延びる方向に関して調整することができる。
装置運転中は、ポンプ23および温度調節ユニット24が常に駆動されており、レジスト除去処理を行わない時(ウエハWの表面への硫酸の供給を行わない時)には、帰還バルブ26が開かれるとともに硫酸バルブ28が閉じられている。これにより、循環配管22における分岐接続部分Jよりも上流側の上流側部分29を流通する硫酸の流通先を、下流側部分27とすることができる。これにより、レジスト除去処理を行わないときには、硫酸タンク13および循環配管22からなる循環路を硫酸が循環し、硫酸は硫酸供給配管14に供給されない。こうして硫酸を循環させておくことによって、硫酸を所定の高温(たとえば180℃)に加熱して、その加熱された硫酸を硫酸タンク13に溜めておくことができる。このとき、循環配管22には、加熱された硫酸が流通する。これにより、硫酸供給配管14は、内管14aにおいて、循環配管22を流通する硫酸により加熱される。そのため、硫酸供給配管14内で硫酸が滞留しても、二重配管部分14aでは、その滞留する硫酸の温度が流通時の高温(たとえば180℃)に保たれる。
The hydrogen peroxide
During the operation of the apparatus, the
そして、帰還バルブ26が閉じられるとともに硫酸バルブ28が開かれることにより、循環配管22における分岐接続部分Jよりも上流側の上流側部分29を流通する硫酸の流通先を、硫酸供給配管14とすることができる。つまり、循環配管22を流通する高温の硫酸を、硫酸供給配管14に供給することができ、硫酸供給配管14を通して硫酸過水ノズル4に供給することができる。
Then, when the
レジスト除去処理に際しては、搬送ロボット(図示せず)によって、処理室1にイオン注入処理後のウエハWが搬入されてくる。このウエハWの表面にはレジストが存在している。
ウエハWは、その表面を上方に向けて、スピンチャック3に保持される。ウエハWがスピンチャック3に保持されると、モータ7が駆動されて、スピンチャック3の回転が開始される。スピンチャック3の回転に伴って、スピンチャック3に保持されたウエハWも回転される。ウエハWの回転速度は、たとえば1000rpm程度に設定されている。
In the resist removal process, the wafer W after the ion implantation process is carried into the processing chamber 1 by a transfer robot (not shown). A resist is present on the surface of the wafer W.
The wafer W is held by the
ウエハWの回転開始後、ノズル駆動機構12が制御されて、硫酸過水ノズル4がスピンチャック3の側方に設定された待機位置からスピンチャック3に保持されているウエハWの上方に移動される。
また、長時間にわたって硫酸過水処理が行われていないときは、硫酸供給配管14の接続部分14bに残った硫酸が温度低下しているおそれがある。このため、硫酸過水処理の開始に際して、硫酸バルブ28が開かれるとともに帰還バルブ26が閉じられて、退避位置に位置する硫酸過水ノズル4からプリディスペンスポッド20に向けて接続部分14bに残っていた少量の硫酸が吐出される(プリディスペンス)。プリディスペンスポッド20に流入した硫酸は、プリディスペンス用廃液配管21を通って廃液設備へと導かれる。予め設定されたプリディスペンス時間が終了すると、硫酸バルブ28が閉じられるとともに帰還バルブ26が開かれて、硫酸過水ノズル4からの硫酸の吐出が停止されて、プリディスペンスが終了する。
After the rotation of the wafer W is started, the
Further, when the sulfuric acid / hydrogen peroxide treatment is not performed for a long time, the temperature of the sulfuric acid remaining in the connecting
硫酸供給配管14内で硫酸が滞留したときに硫酸の温度が低下するのは、外気に露出している接続部分14bにおいてのみである。この接続部分14bの配管長が比較的短いので、硫酸の滞留による温度低下を生じるのは少量の硫酸である。したがって、プリディスペンスの際には、その少量の硫酸を廃棄すればよい。このため、プリディスペンス時間は、比較的短く設定されている。
The sulfuric acid temperature decreases only when the sulfuric acid stays in the sulfuric
プリディスペンス時間が経過すると、硫酸バルブ28が閉じられるとともに帰還バルブ26が開かれて、硫酸過水ノズル4からの硫酸の吐出が停止される。その後、ノズル駆動機構12が制御されて、硫酸過水ノズル4が、スピンチャック3の側方に設定された待機位置からスピンチャック3に保持されているウエハWの上方に移動される。
硫酸過水ノズル4がウエハWの上方に到達すると、帰還バルブ26が閉じられるとともに、硫酸バルブ28および過酸化水素水バルブ16が開かれる。硫酸バルブ28および過酸化水素水バルブ16が開かれると、硫酸および過酸化水素水が硫酸過水ノズル4に流入する。
When the pre-dispensing time has elapsed, the
When the sulfuric acid /
具体的には、帰還バルブ26が閉じられるとともに硫酸バルブ28が開かれると、循環配管22を流通する高温の硫酸が、硫酸供給配管14を通して、硫酸ポート49に付与される。この高温の硫酸は、硫酸導入路41を通して、連通口48から第1混合室45へと供給される。
過酸化水素水バルブ16が開かれると、図示しない過酸化水素水供給源からの過酸化水素水が、過酸化水素水供給配管15を通して、過酸化水素水ポート51に付与される。この過酸化水素水は、過酸化水素水導入管42を通して、開口50から第1混合室45へと供給される。
Specifically, when the
When the hydrogen
前述のように、硫酸供給配管14に供給される硫酸と、過酸化水素水供給配管15に供給される過酸化水素水との流量比が1:0.25であるため、第1混合室45には比較的大流量の硫酸と、比較的小流量の過酸化水素水とが供給される。
開口50が連通口48よりも下流側に位置している。このため、第1混合室45を流通する比較的大流量の硫酸に、比較的小流量の過酸化水素水が流入されるようになる。過酸化水素水導入管42が、第1円筒管39と同方向に延びているため、開口50からの過酸化水素水は、第1混合室45における硫酸の流れ方向に沿って流入される。硫酸の流れ方向に沿って流入した過酸化水素水は、硫酸と広範囲で接触する。そのため、硫酸と過酸化水素水との混合が促進される。また、硫酸の流れ方向に沿って過酸化水素水が流入されるために、第1混合室45内の硫酸の流れを阻害することなく、硫酸と過酸化水素水とをスムーズに混合させることができる。
As described above, since the flow rate ratio between the sulfuric acid supplied to the sulfuric
The
第1混合室45では、硫酸と過酸化水素水との混合時に沸騰が生じる。そのため、第1混合室45はその流路断面が比較的大きくされている。すなわち、沸騰に伴う大きな気泡は第1混合室45内で生じ、第2混合室46に大きな気泡が持ち込まれることがほとんどない。
硫酸過水ノズル4の内部に流入した硫酸および過酸化水素水が、混合されることによって、硫酸と過酸化水素水とが反応し、多量のペルオキソ一硫酸(H2SO5)を含む約190〜200℃のSPMが作成される。このSPMが硫酸過水ノズル4から回転中のウエハWの表面に向けて吐出される(硫酸過水処理)。その作成直後のSPM、つまりペルオキソ一硫酸の減衰がほとんど生じていないSPMがウエハの表面に供給される。
In the
The sulfuric acid and the hydrogen peroxide solution that have flowed into the sulfuric acid /
この硫酸過水処理では、ノズル駆動機構12が制御されて、ノズルアーム10が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、硫酸過水ノズル4からのSPMが導かれるウエハWの表面上の供給位置は、ウエハWの回転中心からウエハWの周縁部に至る範囲内を、ウエハWの回転方向と交差する円弧状の軌跡を描きつつ往復移動する。また、ウエハWの表面に供給されたSPMは、ウエハWの表面の全域に拡がる。したがって、ウエハWの表面の全域に、SPMがむらなく供給される。SPMがウエハWの表面に供給されると、レジストにSPMに含まれるペルオキソ一硫酸の強酸化力が作用し、ウエハWの表面から、レジストが除去される。SPM供給位置の往復移動が所定回数行われると、硫酸バルブ28および過酸化水素水バルブ16が閉じられ、ウエハWへのSPMの供給が停止されて、硫酸過水ノズル4がスピンチャック3の側方の退避位置に戻される。
In this sulfuric acid / hydrogen peroxide treatment, the
次に、ウエハWの回転が継続されたまま、DIWバルブ17が開かれる。これにより、回転中のウエハWの表面の中央部に向けてDIWノズル5から約60℃以上に加熱されたDIWが吐出される(リンス処理)。ウエハWの表面上に供給されたDIWは、ウエハWの表面の全域に拡がり、ウエハWの表面に付着している硫酸がDIWによって洗い流される。約60℃以上に加熱されたDIWを用いてSPMが洗い流されるので、硫黄成分を含めてSPMを、ウエハWの表面から除去することができる。
Next, the
この温水リンス処理の開始から所定時間が経過すると、モータ7が駆動されて、ウエハWの回転速度が所定の高回転速度(たとえば、1500〜2500rpm)に上げられて、ウエハWに付着しているDIWが完全に除去される(スピンドライ処理)。
以上のようにこの実施形態によれば、循環配管22および硫酸供給配管14は、循環配管22内に硫酸供給配管14が挿通されることにより二重配管構造を形成している。循環配管22には、加熱された硫酸が流通する。これにより、硫酸供給配管14は、内管14aにおいて、循環配管22を流通する硫酸により加熱される。そのため、硫酸供給配管14内で硫酸が滞留しても、二重配管部分14aでは、その滞留する硫酸の温度が流通時の高温に保たれる。そして、硫酸供給配管14は、処理室1内において循環配管22の管壁を貫通し、その先端が硫酸過水ノズル4に接続されている。そのため、硫酸供給配管14が外気に露出しているのは、比較的短い配管長の接続部分14bであり、この接続部分14bにおいてのみ、硫酸供給配管14内で硫酸が滞留したときに硫酸の温度が低下する。したがって、硫酸の滞留による温度低下を生じるのは、少量の硫酸であるので、次のウエハWの処理の開始に際してプリディスペンスを行うとしても、その少量の硫酸を廃棄すればよい。よって、プリディスペンスに要する時間の短縮および硫酸の消費量の低減を図ることができる。
When a predetermined time elapses from the start of the hot water rinsing process, the
As described above, according to this embodiment, the
また、硫酸タンク13および循環配管22によって構成される循環路を、硫酸が循環する。この循環路において、硫酸は、温度調節ユニット24により加熱される。そして、硫酸供給配管14は、循環配管22の途中部に分岐接続されている。したがって、循環配管22を流通する加熱された硫酸を、硫酸供給配管14に供給することができ、硫酸供給配管14を通して硫酸過水ノズル4に供給することができる。
Further, sulfuric acid circulates in a circulation path constituted by the
そのため、硫酸供給配管14に供給される硫酸を加熱するために、それ専用の温度調節ユニットを設ける必要がない。したがって、硫酸供給配管14に供給される硫酸の加熱専用の温度調節ユニットを設ける構成と比較して、基板処理装置のコストダウンを図ることもできる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
Therefore, it is not necessary to provide a dedicated temperature control unit for heating the sulfuric acid supplied to the sulfuric
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
前述の説明では、硫酸供給配管14が第2配管継手31の壁を貫通して、硫酸過水ノズル4に接続された構成を例に挙げて説明したが、硫酸供給配管14を、循環配管22の管壁を貫通させて、硫酸過水ノズル4に接続させる構成であってもよい。
また、プリディスペンスの際に硫酸過水ノズル4から、硫酸だけでなく、硫酸および過酸化水素水の混合液であるSPMを吐出させる構成であってもよい。とくに構造上、硫酸だけを硫酸過水ノズル4から吐出させることが困難である場合には、硫酸過水ノズル4からSPMが吐出されることにより、プリディスペンスが行われる。
In the above description, the configuration in which the sulfuric
In addition, not only sulfuric acid but also SPM that is a mixed liquid of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution may be discharged from the sulfuric acid /
さらに、レジスト除去処理だけでなく、ウエハWに対してその他の洗浄処理を施す基板処理装置にも、本発明を適用することができる。この場合、第1配管および第2配管を流通する第1流体として、SC1(アンモニア過酸化水素水混合液)、SC2(塩酸過酸化水素水混合液)、フッ酸、バファードフッ酸(Buffered HF:フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液)および燐酸などの薬液や、純水、炭酸水および磁気水などのリンス液を例示することができる。むろん、第1流体は、液体に限らず、フッ素蒸気やオゾンガスなどの処理ガスや、窒素ガスを含む不活性ガスなどの乾燥ガスなどの気体が含まれるのは言うまでもない。 Furthermore, the present invention can be applied not only to the resist removal process but also to a substrate processing apparatus that performs other cleaning processes on the wafer W. In this case, SC1 (ammonia hydrogen peroxide solution mixture), SC2 (hydrochloric acid hydrogen peroxide solution mixture), hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid (Buffered HF) are used as the first fluid flowing through the first pipe and the second pipe. Examples thereof include chemical solutions such as acid and ammonium fluoride) and phosphoric acid, and rinsing liquids such as pure water, carbonated water, and magnetic water. Needless to say, the first fluid is not limited to liquid, but may include gas such as processing gas such as fluorine vapor and ozone gas, and dry gas such as inert gas including nitrogen gas.
また、第1流体として薬液を用いる場合には、プリディスペンスによって処理液供給配管から排出された処理液を再利用する構成が基板処理装置に採用されていてもよい。この場合、プリディスペンスポッド20の底部には、液回収管が接続されており、この液回収管は、薬液を回収して再度ウエハWの処理に利用するための回収機構へと延びるようになっていてもよい。
Moreover, when using a chemical | medical solution as a 1st fluid, the structure which reuses the process liquid discharged | emitted from the process liquid supply piping by pre-dispensing may be employ | adopted for the substrate processing apparatus. In this case, a liquid recovery pipe is connected to the bottom of the
さらに、第1および第2配管を流通する第1流体が、加熱ではなく、冷却されていてもよい。この場合、第2配管中の第1流体が、第1配管中の第1流体によって所定の低温に保温される。
さらにまた、接続部分14bの配管長が短く、第1流体の滞留により温度変化を生じる第1流体が少量である場合には、プリディスペンスを省略することもできる。この場合に、プリディスペンスに要する時間の短縮および第1流体の消費量の低減を、より一層図ることができる。
Furthermore, the 1st fluid which distribute | circulates 1st and 2nd piping may be cooled instead of heating. In this case, the first fluid in the second pipe is kept at a predetermined low temperature by the first fluid in the first pipe.
Furthermore, when the pipe length of the
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
1 処理室
4 硫酸過水ノズル(ノズル)
13 硫酸タンク(タンク)
14 硫酸供給配管(第2配管)
15 過酸化水素水供給配管(第3配管)
22 循環配管(第1配管)
24 温度調節ユニット
26 帰還バルブ(第1バルブ)
27 下流側部分
28 硫酸バルブ(第2バルブ)
31 第2配管継手
33 第2循環配管(往路管)
34 第3循環配管(復路管)
J 分岐接続部分
W ウエハ(基板)
1
13 Sulfuric acid tank (tank)
14 Sulfuric acid supply piping (second piping)
15 Hydrogen peroxide water supply pipe (third pipe)
22 Circulation piping (first piping)
24
27
31 Second piping joint 33 Second circulation piping (outward piping)
34 Third circulation pipe (return pipe)
J Branch connection W Wafer (substrate)
Claims (6)
加熱または冷却された前記第1流体が流通する第1配管と、
前記第1配管内に挿通されるとともに、前記第1配管の管壁を貫通して前記ノズルに接続されており、加熱または冷却された前記第1流体が流通する第2配管とを含む、基板処理装置。 A nozzle for discharging the first fluid to the substrate;
A first pipe through which the heated or cooled first fluid flows;
And a second pipe that is inserted into the first pipe and is connected to the nozzle through the pipe wall of the first pipe and through which the heated or cooled first fluid flows. Processing equipment.
前記ノズルは、前記第1流体と前記第2流体との混合流体を吐出する、請求項1に記載の基板処理装置。 A third pipe connected to the nozzle and through which a second fluid of a different type from the first fluid flows;
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the nozzle discharges a mixed fluid of the first fluid and the second fluid.
前記第2流体は、過酸化水素水である、請求項2に記載の基板処理装置。 The first fluid is sulfuric acid;
The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the second fluid is a hydrogen peroxide solution.
前記第1配管の途中部に介装されて、前記第1配管を流通する第1流体を加熱または冷却して、当該第1流体の温度を調節するための温度調節ユニットとをさらに含み、
前記第1配管は、上流端および下流端が前記タンクに接続され、前記タンクとともに前記第1流体の循環路を構成し、
前記第2配管は、上流端が前記第1配管の途中部に分岐接続されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。 A tank for storing the first fluid;
A temperature adjusting unit interposed in the middle of the first pipe for heating or cooling the first fluid flowing through the first pipe to adjust the temperature of the first fluid;
The first pipe has an upstream end and a downstream end connected to the tank, and constitutes a circulation path of the first fluid together with the tank.
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein an upstream end of the second pipe is branched and connected to a middle portion of the first pipe.
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