JP2012216777A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板処理装置は、基板Wを水平に保持するスピンチャックと、基板Wの上面内の噴射領域T1に吹き付けられる処理液の液滴を生成する液滴ノズル5と、基板Wを保護する保護液を基板Wの上面に向けて吐出する保護液ノズル6とを含む。保護液ノズル6は、保護液が基板Wの上面に沿って噴射領域T1の方に流れるように基板Wの上面に対して斜めに保護液を吐出し、噴射領域T1が保護液の液膜で覆われている状態で処理液の液滴を噴射領域T1に衝突させる。
【選択図】図3
Description
この発明の目的は、基板のダメージを抑制することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
この構成によれば、基板の上面に沿って流れる保護液が、噴射領域の長手方向に対して平面視で斜めの方向から噴射領域に進入する。したがって、保護液は、噴射領域を斜めに通過する。そのため、保護液が噴射領域を長手方向に通過する場合よりも、保護液が噴射領域を通過する経路が短い。噴射領域に進入した保護液は、処理液の液滴によって進行が妨げられるので、経路が長いと、経路の終端まで保護液が到達できない場合がある。つまり、噴射領域の全域に保護液が供給されない場合がある。したがって、保護液の経路を短縮することにより、噴射領域の全域に保護液を確実に供給することができる。これにより、噴射領域の全域を覆う保護液の液膜を確実に形成することができる。
この構成によれば、基板の上面中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに基板が回転している状態で、基板の上面内の狙い位置に向けて保護液ノズルから保護液が吐出される。したがって、保護液ノズルから吐出された保護液は、狙い位置との衝突によって方向転換し、基板上で広がりながら噴射領域の方へ流れる。すなわち、回転状態の基板に保護液が供給されるので、基板に供給された保護液は、基板との接触によって径方向(回転半径方向)に加速されると共に基板の回転方向に加速される。したがって、基板に供給された保護液は、狙い位置から径方向に広がりながら回転方向に流れる。
また、前記保護液が前記基板の上面に対して10〜40度の角度で前記保護液ノズルから吐出されることが好ましい。
さらに、前記方法において、前記噴射領域は、長手方向に延びる長方形状であり、前記保護液ノズルから吐出された保護液が前記長手方向に対して平面視で斜めの方向から前記噴射領域に進入するように前記保護液を前記保護液ノズルから吐出することが好ましい。
さらに、前記保護液が前記長手方向に対して平面視で25〜35度をなす方向に沿って前記保護液ノズルから吐出されることが好ましい。
さらに、前記方法は、前記基板の上面中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転工程をさらに含んでもよい。この場合に、前記基板の回転方向に関して前記噴射領域よりも上流側の狙い位置に向けて前記保護液ノズルから前記保護液を吐出することが好ましい。
さらにまた、前記方法が、前記噴射領域が前記基板の上面のいずれの領域に位置するときでも、前記保護液ノズルから吐出された保護液が一定の速度で前記噴射領域に進入するように、前記基板上での保護液の流速を制御する流速制御工程をさらに含むことが好ましい。
また、前記方法において、前記保護液ノズルから、1.6m/s以上の吐出速度で保護液を吐出することが好ましい。
図1は、この発明の第1実施形態に係る基板処理装置1の概略構成を示す模式図である。図2は、この発明の第1実施形態に係る液滴ノズル5およびこれに関連する構成の平面図である。
基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを1枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。基板処理装置1は、基板Wを水平に保持して回転させるスピンチャック2(基板保持手段、回転手段)と、スピンチャック2を取り囲む筒状のカップ3と、基板Wにリンス液を供給するリンス液ノズル4と、基板Wに処理液の液滴を衝突させる液滴ノズル5と、基板Wに保護液を供給する保護液ノズル6と、スピンチャック2などの基板処理装置1に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置7(流速制御手段)とを備えている。
保護液ノズル6は、保護液を吐出する吐出口33を有している。吐出口33は、液滴ノズル5の上端よりも下方に配置されている。吐出口33は、たとえば、円形である。吐出口33は、円形に限らず、楕円形であってもよいし、スリット状であってもよい。保護液ノズル6は、吐出口33から基板W上の狙い位置P1に向かう吐出方向D2に保護液を吐出する。狙い位置P1は、基板Wの回転方向Drに関して噴射領域T1よりも上流側の位置である。狙い位置P1は、中心角θc(図4参照)、すなわち、基板Wの上面中央部および噴射領域T1を結ぶ直線と、基板Wの上面中央部および狙い位置P1を結ぶ直線とがなす角度が、たとえば、90度以下になるように設定されている。吐出方向D2は、吐出口33から狙い位置P1に向かう方向であると共に、平面視において吐出口33から液滴ノズル5に向かう方向である。吐出方向D2は、長手方向D1に対して傾いている。平面視において長手方向D1と吐出方向D2とがなす角度θ1(図4参照)は、たとえば、25〜35度、好ましくは30度である。
未処理の基板Wは、図示しない搬送ロボットによって搬送され、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック2上に載置される。そして、制御装置7は、スピンチャック2によって基板Wを保持させる。その後、制御装置7は、スピンモータ9を制御して、スピンチャック2に保持されている基板Wを回転させる。
図7のダメージ数は、平面視において長手方向D1と吐出方向D2とがなす角度θ1を除き、同じ条件で基板Wを処理したときの測定値である。図7に示すように、角度θ1が10〜50度の範囲では、角度θ1が10度および50度のときにダメージ数が多い。図示はしないが、角度θ1が10度および50度のときには、液滴ノズル5の下面5aと基板Wの上面との間から下流側に向かって噴き出すスモークのような水しぶきが発生した。この水しぶきは、保護液が噴射領域T1の全域に供給されておらず、保護液が欠乏しているために発生したと考えられる。つまり、水しぶきの発生は、噴射領域T1の全域が保護液の液膜によって覆われていないことを示していると考えられる。一方、角度θ1が20〜40度のときには、ダメージ数が少なく、水しぶきが発生しなかった。さらに、角度θ1が25〜35度の範囲では、角度θ1が20度および40度のときよりもダメージ数が少ない。したがって、平面視において長手方向D1と吐出方向D2とがなす角度θ1は、25〜35度が好ましく、30度がさらに好ましい。
図8のダメージ数は、距離Dを除き、同じ条件で基板Wを処理したときの測定値である。図8に示すように、距離Dが5〜60mmの範囲では、距離Dが5mmおよび60mmのときに、ダメージ数が多く、水しぶきが発生した。一方、距離Dが10〜40mmのときには、ダメージ数が少なく、水しぶきが発生しなかった。さらに、距離Dが15〜25mmの範囲では、ダメージ数が一層少ない。したがって、平面視における保護液ノズル6から液滴ノズル5までの吐出方向D2への距離Dは、15〜40mmが好ましく、15〜25mmがさらに好ましく、20mmが最も好ましい。
図9のダメージ数は、角度θ2を除き、同じ条件で基板Wを処理したときの測定値である。図9に示すように、角度θ2が10〜50度の範囲では、角度θ2が50度のときに、ダメージ数が多く、水しぶきが発生した。一方、角度θ2が10〜40度のときには、ダメージ数が少なく、水しぶきが発生しなかった。さらに、角度θ2が30度のときはダメージ数が最も少ない。したがって、基板Wの上面と吐出方向D2とがなす角度θ2は、10〜40度が好ましく、30度が最も好ましい。
図10は、保護液ノズル6からの保護液の吐出速度を除き、同じ条件で基板Wを処理したときの測定値である。図10に示すように、保護液の吐出速度が0.8〜2.7m/sの範囲では、保護液の吐出速度が1.3m/s以上のときにダメージ数が少ない。さらに、保護液の吐出速度が1.6〜2.7m/sの範囲では、保護液の吐出速度が1.3m/sのときよりもダメージ数が少ない。また、図10の測定結果から、保護液の吐出速度が2.7m/sを超える範囲でも、ダメージ数は、保護液の吐出速度が1.6〜2.7m/sのときと同等と考えられる。したがって、保護液ノズル6からの保護液の吐出速度は、1.6m/s以上であることが好ましい。この場合、保護液の吐出速度の上限値は、13m/sであってもよい。すなわち、保護液の吐出速度は、基板W上での保護液の流速が、1.6m/s以上、より具体的には1.6〜13m/sになるように設定されていてもよい。
図15は、この発明の第2実施形態に係る液滴ノズル205および保護液ノズル6の模式的な側面図である。
たとえば、前述の第1実施形態では、制御装置7は、第2カバー工程において、スピンチャック2による基板Wの回転速度と、保護液ノズル6からの保護液の吐出速度とを一定に維持しながら、液滴ノズル5を軌跡X1に沿って水平に移動させる場合について説明した。しかし、制御装置7は、第2カバー工程において、液滴ノズル5を軌跡X1に沿って水平に移動させながら、基板Wの回転速度および/または保護液の吐出速度を変化させてもよい。具体的には、制御装置7は、第2カバー工程において、基板Wの回転速度を一定に維持しながら、狙い位置P1が基板Wの上面中央部に近づくほど保護液の吐出速度を増加させてもよい。また、制御装置7は、第2カバー工程において、保護液の吐出速度を一定に維持しながら、狙い位置P1が基板Wの上面中央部に近づくほど基板Wの回転速度を増加させてもよい。
また、前述の第1および第2実施形態では、基板処理装置1、201が、半導体ウエハなどの円板状の基板を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置1、201は、液晶表示装置用ガラス基板などの多角形の基板を処理する装置であってもよい。
2 スピンチャック(基板保持手段、回転手段)
3 カップ
4 リンス液ノズル
5 液滴ノズル
5a 液滴ノズルの下面(対向面)
6 保護液ノズル
7 制御装置(流速制御手段)
8 スピンベース
9 スピンモータ
10 リンス液バルブ
11 リンス液供給管
12 処理液供給管
13 処理液供給機構
14 排出バルブ
15 処理液排出管
16 圧電素子
17 配線
18 電圧印加機構
19 ノズル移動機構(ノズル移動手段)
20 ノズルアーム
21 回動機構(アーム移動手段)
22 昇降機構
23 保護液バルブ
24 流量調整バルブ
25 保護液供給管
26 本体
27 カバー
28 シール
29 供給口
30 排出口
31 処理液流通路
32 噴射口
32a 噴射口
32b 噴射口
33 吐出口
201 基板処理装置
205 液滴ノズル
234 処理液吐出口
235 気体吐出口
C1 回転中心
D 距離
D1 長手方向
D2 吐出方向
D3 斜めの方向
Dr 回転方向
L 列
L1 回転軸線
Pc 中心位置
Pe 周縁位置
P1 狙い位置
T1 噴射領域
T201 噴射領域
W 基板
X1 軌跡
θc 中心角
θ1 角度
θ2 角度
Claims (20)
- 基板を水平に保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段によって保持された基板の上面内の噴射領域に吹き付けられる処理液の液滴を生成する液滴ノズルと、
前記基板を保護する保護液が前記基板保持手段に保持された基板の上面に沿って前記噴射領域の方に流れるように前記基板の上面に対して斜めに保護液を吐出し、前記噴射領域が保護液の液膜で覆われている状態で処理液の液滴を前記噴射領域に衝突させる保護液ノズルとを含む、基板処理装置。 - 前記噴射領域は、長手方向に延びる長方形状であり、
前記保護液ノズルは、前記保護液ノズルから吐出された保護液が前記長手方向に対して平面視で斜めの方向から前記噴射領域に進入するように保護液を吐出する、請求項1記載の基板処理装置。 - 前記基板の上面中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させる回転手段をさらに含み、
前記保護液ノズルは、前記回転手段による前記基板の回転方向に関して前記噴射領域よりも上流側の狙い位置に向けて保護液を吐出する、請求項1または2記載の基板処理装置。 - 前記基板の上面中央部と前記基板の上面周縁部との間で前記噴射領域が移動するように、前記液滴ノズルと前記保護液ノズルとの位置関係を一定に保ちながら前記液滴ノズルおよび保護液ノズルを移動させるノズル移動手段をさらに含む、請求項3記載の基板処理装置。
- 前記ノズル移動手段は、前記液滴ノズルおよび保護液ノズルを保持するノズルアームと、前記ノズルアームを移動させるアーム移動手段とを含む、請求項4記載の基板処理装置。
- 前記噴射領域が前記基板の上面のいずれの領域に位置するときでも、前記保護液ノズルから吐出された保護液が一定の速度で前記噴射領域に進入するように、前記基板上での保護液の流速を制御する流速制御手段をさらに含む、請求項4または5記載の基板処理装置。
- 前記流速制御手段は、前記基板の回転速度を制御する回転速度制御手段と、前記保護液ノズルからの保護液の吐出速度を制御する吐出速度制御手段とを含む、請求項6記載の基板処理装置。
- 前記液滴ノズルは、処理液の液滴を噴射する噴射口が形成されており、前記噴射領域に対向する対向面を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記保護液ノズルは、1.6m/s以上の吐出速度で保護液を吐出する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 基板を水平に保持する基板保持工程と、
前記保持された基板の上面内の噴射領域に、液滴ノズルから処理液の液滴を吹き付ける液滴供給工程と、
保護液ノズルから前記基板の上面に対して斜めに保護液を吐出し、前記保持された基板の上面に沿って前記噴射領域の方に向かう前記保護液の流れを前記基板の上面に形成して、前記噴射領域が前記保護液の液膜で覆われている状態で前記処理液の液滴を前記噴射領域に衝突させる工程とを含む、基板処理方法。 - 前記保護液が前記基板の上面で三角形状に広がる、請求項10記載の基板処理方法。
- 前記保護液が前記基板の上面に対して10〜40度の角度で前記保護液ノズルから吐出される、請求項10または11に記載の基板処理方法。
- 前記噴射領域は、長手方向に延びる長方形状であり、
前記保護液ノズルから吐出された保護液が前記長手方向に対して平面視で斜めの方向から前記噴射領域に進入するように前記保護液を前記保護液ノズルから吐出する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記保護液が前記基板の上面において前記噴射領域を通過する経路が、前記噴射領域の長手方向の長さよりも短い、請求項13記載の基板処理方法。
- 前記保護液が前記長手方向に対して平面視で25〜35度をなす方向に沿って前記保護液ノズルから吐出される、請求項13または14に記載の基板処理方法。
- 前記基板の上面中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転工程をさらに含み、
前記基板の回転方向に関して前記噴射領域よりも上流側の狙い位置に向けて前記保護液ノズルから前記保護液を吐出する、請求項10〜15のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記基板の上面中央部と前記基板の上面周縁部との間で前記噴射領域が移動するように、前記液滴ノズルと前記保護液ノズルとの位置関係を一定に保ちながら前記液滴ノズルおよび保護液ノズルを移動させるノズル移動工程をさらに含む、請求項16記載の基板処理方法。
- 前記噴射領域が前記基板の上面のいずれの領域に位置するときでも、前記保護液ノズルから吐出された保護液が一定の速度で前記噴射領域に進入するように、前記基板上での保護液の流速を制御する流速制御工程をさらに含む、請求項17記載の基板処理方法。
- 前記液滴ノズルは、処理液の液滴を噴射する噴射口が形成されており、前記噴射領域に対向する対向面を含み、
前記保護液ノズルから吐出されて前記基板の上面を広がる保護液が、前記対向面と前記基板の上面との間に進入する、請求項10〜18のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記保護液ノズルから、1.6m/s以上の吐出速度で保護液を吐出する、請求項10〜19のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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