JP2011077145A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で処理液の帯電を防止することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】 基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持して回転す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に薬液を供給するための薬液供給路とを備えている。薬液供給路は、薬液供給ノズルに向けて送られる薬液の温度を処理に適した一定温度に調節する温度調節器２４に介装されている。温度調節器２４は、薬液流路を形成し、導電性を有する伝熱板２４２を備え、伝熱板２４２には、金属線２４２ａの一端が接続され、金属線２４２ａの他端は接地されている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、基板に対して処理液を用いた処理を施すための基板処理装置に関する。処理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などが含まれる。

従来より、基板に種々の処理を行うために、基板に処理液を供給して処理を行う基板処理装置がある。処理液としては、たとえば、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）、ＤＨＦ（希フッ酸）、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）、ポリマー除去液、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸およびアンモニア等の薬液が用いられる。処理液として薬液が用いられる場合には、配管は耐薬品性に優れた材料により形成され、たとえば耐薬品性に優れたフッ素樹脂からなるチューブにより形成されている。なお、フッ素樹脂としては、例えばＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）や、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）がある。これにより、配管が薬液により腐食されることが防止され、基板に供給される処理液が清浄に保たれるとともに、配管の長寿命化が実現される（特許文献１参照）。

特開２００６−２６９６７７号公報

しかしながら、配管がフッ素樹脂で形成されている場合、フッ素樹脂は絶縁性材料であるため、処理液がその配管内を移動すると、処理液と配管の内表面との間の摩擦により静電気が発生し、処理液が帯電する。処理液が基板処理装置内においてフッ素樹脂からなる配管を循環すると、処理液の帯電量がさらに増加する。帯電量の大きい処理液が基板に供給されると、処理対象となる基板が処理液によって帯電したり、処理液が放電して基板に損傷を与える場合がある。そこで、特許文献１の基板処理装置では、処理液の流路の一部に接地した炭素電極が設置されており、処理液が炭素電極に接触することにより処理液の帯電が防止されている。

しかしながら、炭素電極を処理液の流路に設置するためには、処理液の流路を構成する部材（たとえば配管やマニホールド）に炭素電極を挿入するための特殊な継ぎ手部材が必要であった。また、炭素電極は破損しやすい材質であるため、たとえば、配管に炭素電極が接続された状態で炭素電極が破損した場合には、配管内の薬液が外部に飛散してしまう恐れがあった。そこで、炭素電極の破損を防止するための保護構造がさらに必要となっていた。また、炭素電極を接地するためのアース線は金属材質であるため、配管内を流れる薬液雰囲気による腐食を防止するために、アース線を樹脂で覆って保護する必要があった。このように、炭素電極が配管やマニホールドに設置されることで、種々の部材が追加されることとなり、装置構成が複雑化し、装置コストの増大を招いていた。また、処理液の流路の一部に新たな部材が追加されることで、処理液を汚染する汚染源を増加させる恐れがあった。

そこで、本発明の目的は、より簡単な構成で処理液の帯電を防止することができる基板処理装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板に処理液を供給して処理を行う処理部（１）と、前記処理部の基板に処理液を供給するための処理液供給路（２）と、前記処理液供給路に設けられ、前記処理液供給路を流れる処理液を温調する温調手段（２４）とを含み、前記温調手段は、前記温調手段内における処理液流路を形成するとともに処理液に接液する接液部材（２４１、２４２）の少なくとも一部であり、導電性を有する導電性接液部材（２４２）と、前記導電性接液部材を接地する接地手段（２４２ａ）とを備えていることを特徴とする基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は、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。

この発明によれば、温調手段によって温調された処理液が処理液供給路から処理部の基板に供給される。そして、温調手段内の処理液流路は、少なくとも一部が導電性を有する導電性接液部材によって形成されており、導電性接液部材は接地されている。したがって、温調手段内を流れる処理液が導電性接液部材に接液することによって、処理液の帯電が防止される。したがって、帯電した処理液が基板に供給されることによって、基板が帯電したり、処理液が放電して基板が損傷することが防止される。また、温調手段内の処理液流路を形成する接液部材の一部が導電性接液部材とされ、導電性接液部材が接地される構成であるため、導電性接液部材を接続するための継ぎ手部材などの新たな部材を追加する必要がなく、より簡単な構成で処理液の帯電を防止することができる。

前記温調手段は、前記温調手段内における処理液流路を形成する本体（２４１）と、ペルチェ素子（２４３）と、前記本体に固定的に取り付けられて前記本体とともに前記処理液流路を形成し、前記ペルチェ素子と前記処理液流路内の処理液との間で熱を伝える伝熱部材（２４２）とを備え、前記導電性接液部材は前記伝熱部材であってもよい（請求項２）。

請求項３に係る発明は、前記温調手段は、前記ペルチェ素子の放熱を促進する放熱部材（２４４）をさらに備え、前記伝熱部材は、前記本体と前記放熱部材との間に固定的に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置である。

この発明によれば、導電性接液部材である伝熱板が本体と放熱部材との間に固定的に取り付けられているので、伝熱板が外部からの衝撃などで破損することが防止される。したがって、導電性接液部材を保護するための構造を新たに追加する必要がなく、より簡単な構成で処理液の帯電を防止することができる。

請求項４に係る発明は、前記温調手段は、前記処理液供給路が配置されている空間の雰囲気から隔離するための筐体（２４５）に収容されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。

この発明によれば、温調手段は、筐体によって処理液供給路が配置されている空間から隔離されるため、処理液供給路を流れる処理液の雰囲気が温調手段の構造に触れることがない。したがって、導電性接液部材を接地する接地手段として金属線が用いられたとしても、その金属線を処理液雰囲気から保護する構造を追加する必要がなく、より簡単な構成で処理液の帯電を防止することができる。

請求項５に係る発明は、基板に処理液を供給して処理を行う処理部（１）と、前記処理部の基板に処理液を供給するための処理液供給路（２）と、前記処理液供給路に設けられ、前記処理液供給路を流れる処理液を温調する温調手段（２４）とを含み、前記温調手段は、処理液流入配管（２４１ａ）と処理液流出配管（２４２ｂ）とを備えた枠体（２４１）と、前記枠体における開口部を覆うように対向配置された状態で前記枠体に密着固定された導電性を有する一対の伝熱板（２４２）と、前記伝熱板を接地する接地手段（２４２ａ）と、前記伝熱板の表面に密着固定されたペルチェ素子（２４３）とを備えたことを特徴とする基板処理装置である。

この発明によれば、処理液流入配管から、枠体と一対の伝熱板とで構成される空間内を流入した処理液が、導電性で接地された伝熱板に接液することで、処理液の帯電が防止される。そして、処理液が伝熱板を介してペルチェ素子により調温されることから、簡易な構成で温調を行うことができる。

本発明によれば、より簡単な構成で処理液の帯電を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る温度調節器の分解斜視図である。

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図解的に示す図である。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「基板Ｗ」という）を１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置であって、基板Ｗをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１に保持された基板Ｗに薬液を供給するための薬液供給路２とを備えている。薬液としては、たとえば、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）、ＤＨＦ（希フッ酸）、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）、ポリマー除去液、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、シュウ酸およびアンモニア等が用いられる。

スピンチャック１は、たとえば、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数本のチャックピン１３とを有しており、複数本のチャックピン１３で基板Ｗの端面を協働して挟持することにより、基板Ｗをほぼ水平な状態で保持できる構成になっている。また、スピン軸１１には、モータなどの駆動源を含む回転駆動機構１４が連結されており、チャックピン１３で基板Ｗをほぼ水平に保持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に回転力が付与されることによって、基板Ｗをほぼ水平な面内で回転させることができるようになっている。

薬液供給路２は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの中央部に薬液を供給する薬液供給ノズル２９を備えており、薬液供給ノズル２９には薬液供給配管２１を通して薬液が供給されるようになっている。薬液は、薬液タンク２２に貯留されており、この薬液タンク２２からポンプ２３によって汲み出され、薬液供給配管２１を通して薬液供給ノズル２９に向けて送られる。薬液供給配管２１には、ポンプ２３の下流側に、温度調節器２４、フィルタ２５および薬液供給バルブ２６が介装されている。温度調節器２４は、薬液供給配管２１を通して薬液供給ノズル２９に向けて送られる薬液の温度を、処理に適した所定の温度に調節するためのものであり、フィルタ２５は、その温度調節器２４によって温度調節された薬液中の異物を除去するためのものである。また、薬液供給配管２１には、フィルタ２５と薬液供給バルブ２６との間において、薬液帰還配管２７が分岐接続されている。薬液帰還配管２７の先端は、薬液タンク２２に接続されており、薬液帰還配管２７の途中部には、薬液帰還バルブ２８が介装されている。

基板処理装置の運転中は、ポンプ２３および温度調節器２４は常に駆動されており、基板Ｗの表面に薬液による処理が行われる時には、薬液帰還バルブ２８が閉じられ、薬液供給バルブ２６が開かれて、薬液タンク２２から薬液供給配管２１を流れる薬液が薬液供給ノズル２９へと供給される。一方、基板Ｗの処理が行われない時（基板Ｗの表面への薬液の供給が行われない時）には、薬液供給バルブ２６が閉じられ、薬液帰還バルブ２８が開かれて、薬液供給配管２１を流れる薬液が薬液帰還配管２７を通して薬液タンク２２に戻される。これにより、基板Ｗの処理が行われない時には、薬液タンク２２、薬液供給配管２１および薬液帰還配管２７からなる薬液循環路を薬液が循環することになる。こうして薬液を循環させることによって、薬液供給バルブ２６が開かれた後、速やかに、基板Ｗに供給すべき薬液が薬液供給ノズル２９に供給される。

次に、温度調節器２４の構成について図２を参照して説明する。図２は、温度調節器２４の分解斜視図である。温度調節器２４は、耐薬品性樹脂（たとえばフッ素樹脂）からなり、内部が薬液流路となる、略直方体形状の枠体である本体２４１と、本体２４１の表裏両面にそれぞれ対向状態に被着された平板状の伝熱板２４２と、伝熱板２４２の外側面に密着固定され、各伝熱板２４２を介して本体２４１内を流れる薬液を冷却または加熱するためのペルチェ素子２４３と、ペルチェ素子の外側面に密着固定された平板状の放熱板２４４とを備えている。本体２４１、伝熱板２４２、ペルチェ素子２４３及び放熱板２４４は、伝熱板２４２と放熱板２４４との間にペルチェ素子２４３を介装した状態でそれら全体をネジで共締めし、あるいはタイロッド等で緊結することにより、相互に密着固定されている。

本体２４１は、耐薬品性に優れたフッ素樹脂、具体的には、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）や、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）で形成されている。また、その外周側面の一面には、薬液が上流側の薬液供給配管２１から流入する薬液流入配管２４１ａ及び薬液が下流側の薬液供給配管２１へ流出する薬液流出配管２４１ｂがそれぞれ液密に接続されている。

伝熱板２４２は、耐薬品性を有し、さらに導電性を有する材料（たとえばガラス状カーボン（グラッシュカーボン））で構成されている。さらに、伝熱板２４２には、金属線２４２ａの一端が接続されている。また、金属線２４２ａの他端は接地されている。なお、金属線２４２ａは、ペルチェ素子２４３に接続された電気配線（図示せず）を通すケーブル内に組み込まれることにより接地されている。

本体２４１と伝熱板２４２とは、それらの被着面の周囲にリップシールやＯリングといったシール部材を介して密着固定されることにより、本体２４１と伝熱板２４２との間のシール性が確保される。このように、本体２４１の表裏両面に伝熱板２４２が被着されることにより、本体２４１と伝熱板２４２によって温度調節器２４内の薬液流路が形成される。

ペルチェ素子２４３の外側面に密着固定された放熱板２４４は、アルミ板で形成されており、例えば、本体２４１内の薬液が冷却される場合に、冷却配管２４４ａを通じて冷却水が導入されることによってペルチェ素子２４３の放熱を促進するものである。

また、温度調節器２４は、その全体が筐体２４５に収容されており、筐体２４５の内部は不活性ガス雰囲気に保たれている。したがって、温度調節器２４は、薬液供給路２が配置されている空間から雰囲気的に隔離されている。

薬液流入配管２４１ａから本体２４１の枠体内に流入した薬液は、薬液流路を形成している伝熱板２４２に接液する。そして、伝熱板２４２を介してペルチェ素子２４３との間で熱交換が行われて、薬液が加熱あるいは冷却されることにより所望の温度に温調される。さらに、伝熱板２４２は金属線２４２ａによって接地されているため、伝熱板２４２に薬液が接液することにより、薬液の除電が行われる。除電が行われた薬液は、本体２４１の枠体内から薬液流出配管２４１ｂを介して流出される。

次に、上述の基板処理装置における一連の基板Ｗの処理動作について説明する。基板Ｗに対する処理が開始される前に、ポンプ２３および温度調節器２４は駆動しており、薬液タンク２２、薬液供給配管２１および薬液帰還配管２７からなる薬液循環路を薬液が循環している。そして、基板Ｗが処理される際には、まず図示しない搬送ロボットによって処理対象の基板Ｗがスピンチャック１に受け渡される。次に、回転駆動機構１４が駆動されて、スピンチャック１（すなわち、基板Ｗ）が予め定める回転速度で回転する。そして、薬液帰還バルブ２８が閉じられるとともに薬液供給バルブ２６が開かれることにより、薬液供給ノズル２９から回転中の基板Ｗの上面中央に薬液が供給される。基板Ｗの上面中央に供給された薬液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面中央から周縁に向けて拡がる。これによって、基板Ｗの上面全域に薬液が行き渡り、基板Ｗの上面全域が薬液による薬液処理（たとえば、エッチング液によるエッチング処理）を受ける。このように、基板Ｗに対する処理が開始される前に、薬液タンク２２、薬液供給配管２１および薬液帰還配管２７からなる薬液循環路を薬液が循環していることによって、基板Ｗがスピンチャック１に受け渡された後、直ちに、その基板Ｗに高精度に温調された薬液が供給され、薬液による基板Ｗの表面処理が開始される。

ここで、薬液循環路を構成している薬液タンク２２、薬液供給配管２１、薬液帰還配管２７は、耐薬品性に優れたフッ素樹脂（たとえば、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）や、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体））により形成されている。したがって、薬液循環路を薬液が循環すると、薬液は配管の内表面との間の摩擦により発生した静電気により、帯電する。帯電した薬液が基板Ｗに供給されると、基板Ｗ上面の薬液の着液箇所で放電が生じて、基板Ｗの表面に形成されているデバイスパターンが破壊されたり、あるいは帯電した薬液が基板Ｗに供給されることにより、基板Ｗ自体が帯電し、次の処理プロセスに悪影響を及ぼすといった不具合が生じるおそれがある。

しかしながら、薬液が薬液循環路を循環する際に、温度調節器２４内の薬液流路を流通することにより、薬液が温度調節器２４の伝熱板２４２に接液する。これにより、薬液循環路を循環している薬液が帯電することを防止することができ、基板Ｗに薬液が供給された際に、上述のような不具合が生じることを防止することができる。

基板Ｗに対する薬液処理が所定時間だけ行われると、薬液供給バルブ２６が閉じられることにより、薬液供給ノズル２９から基板Ｗへの薬液の供給が停止される。そして、薬液帰還バルブ２８が開かれることにより、薬液が再び薬液循環路を循環する。

次に、基板Ｗの上面中央の上方に配置された純水供給ノズル（図示せず）から基板Ｗの上面中央に向けて純水が供給される。このとき、スピンチャック１による基板Ｗの回転は続けられており、純水供給ノズルから基板Ｗの上面中央に供給された純水は、基板Ｗの回転による遠心力によって、その基板Ｗの上面中央から周縁に向けて拡がる。これにより、基板Ｗの上面全域に純水が行き渡り、基板Ｗに付着した薬液を洗い流すためのリンス処理が達成される。

リンス処理が所定時間だけ続けられると、純水供給ノズルからの純水供給が停止され、基板Ｗを予め定める高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転させることにより、基板Ｗに付着している純水の液滴を遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ工程が行われる。スピンドライ工程は、基板Ｗの表面を乾燥させるのに十分な時間だけ続けられる。スピンドライ工程の終了後は、スピンチャック１の回転が止められて、図示しない搬送ロボットによって、スピンチャック１から処理後の基板Ｗが搬出されていく。

以上のように、本実施形態によれば、温度調節器２４内の薬液流路を形成する伝熱板２４２に薬液が接液することにより、薬液循環路を循環する薬液が帯電することを防止することができる。したがって、薬液供給ノズル２９から帯電した薬液が基板Ｗに供給されることを防止することができ、基板Ｗが帯電したり、基板Ｗが損傷することを防止することができる。

また、温度調節器２４内に設けられ、薬液流路を形成する導電性の伝熱板２４２を介して薬液の除電が行われるため、薬液供給路２に炭素電極のような導電性部材を新たに接続する必要がなく、継ぎ手部材や、薬液雰囲気が漏洩することを防止するためのシール機構などの部品も追加する必要がないので、装置コストの増加を抑えつつ、簡単な構成で薬液の帯電を防止することができる。また、温度調節器２４内の薬液流路を薬液が流通する際に、薬液が平板状の伝熱板２４２と接液するため、導電性部材との接液面積を大きくすることができ、効率的に薬液の除電を行うことができる。また、平板状の伝熱板２４２の本体２４１との対向面と反対側の外側面には、平板状の放熱板２４４が密着固定されているので、伝熱板２４２を保護する部材を新たに追加する必要がなく、伝熱板２４２が外部からの衝撃などによって破損することが防止される。また、温度調節器２４は筐体２４５に収容されており、薬液供給路２が配置されている空間から雰囲気的に隔離されているので、薬液雰囲気によって金属線２４２ａが腐食されるおそれもなく、金属線２４２ａの保護部材を追加する必要もない。したがって、本実施形態によれば、装置コストの増加を抑えつつ、簡単な構成で薬液の帯電を防止することができる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ スピンチャック
２ 薬液供給路
１１ スピン軸
１２ スピンベース
１３ チャックピン
１４ 回転駆動機構
２１ 薬液供給配管
２２ 薬液タンク
２３ ポンプ
２４ 温度調節器
２５ フィルタ
２６ 薬液供給バルブ
２７ 薬液帰還配管
２８ 薬液帰還バルブ
２９ 薬液供給ノズル
２４１ 本体
２４１ａ 薬液流入配管
２４１ｂ 薬液流出配管
２４２ 伝熱板
２４２ａ 金属線
２４３ ペルチェ素子
２４４ 放熱板
２４４ａ 冷却配管
２４５ 筐体

Claims (5)

1. 基板に処理液を供給して処理を行う処理部と、
   前記処理部の基板に処理液を供給するための処理液供給路と、
   前記処理液供給路に設けられ、前記処理液供給路を流れる処理液を温調する温調手段とを含み、
   前記温調手段は、前記温調手段内における処理液流路を形成するとともに処理液に接液する接液部材の少なくとも一部であり、導電性を有する導電性接液部材と、前記導電性接液部材を接地する接地手段とを備えていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記温調手段は、前記温調手段内における処理液流路を形成する本体と、ペルチェ素子と、前記本体に固定的に取り付けられて前記本体とともに前記処理液流路を形成し、前記ペルチェ素子と前記処理液流路内の処理液との間で熱を伝える伝熱部材とを備え、
   前記導電性接液部材は前記伝熱部材であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記温調手段は、前記ペルチェ素子の放熱を促進する放熱部材をさらに備え、
   前記伝熱部材は、前記本体と前記放熱部材との間に固定的に取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記温調手段は、前記処理液供給路が配置されている空間の雰囲気から隔離するための筐体に収容されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 基板に処理液を供給して処理を行う処理部と、
   前記処理部の基板に処理液を供給するための処理液供給路と、
   前記処理液供給路に設けられ、前記処理液供給路を流れる処理液を温調する温調手段とを含み、
   前記温調手段は、
   処理液流入配管と処理液流出配管とを備えた枠体と、
   前記枠体における開口部を覆うように対向配置された状態で前記枠体に密着固定された導電性を有する一対の伝熱板と、
   前記伝熱板を接地する接地手段と、
   前記伝熱板の表面に密着固定されたペルチェ素子と、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。

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