JP2013030612A - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents
Substrate processing apparatus and substrate processing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013030612A JP2013030612A JP2011165596A JP2011165596A JP2013030612A JP 2013030612 A JP2013030612 A JP 2013030612A JP 2011165596 A JP2011165596 A JP 2011165596A JP 2011165596 A JP2011165596 A JP 2011165596A JP 2013030612 A JP2013030612 A JP 2013030612A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- gas discharge
- nozzle
- cooling gas
- discharge port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、基板に形成した液膜を冷却し凝固させるプロセスを含む処理を実行する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for executing processing including a process of cooling and solidifying a liquid film formed on a substrate.
従来より、例えば基板表面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去する目的で、基板表面に液膜を形成しこれを冷却して凝固させる技術がある。例えば本願出願人が先に開示した特許文献1に記載の技術においては、基板表面に形成した液膜に対し、低温の冷却ガスを吐出するノズルを走査移動させることで該液膜を凍結させ、これをリンス液で洗い流すことによって、凍結膜とともに基板に付着したパーティクル等の汚染物質を除去している。 Conventionally, for the purpose of removing contaminants such as particles adhering to the substrate surface, for example, there is a technique of forming a liquid film on the substrate surface and cooling and solidifying it. For example, in the technique described in Patent Document 1 previously disclosed by the applicant of the present application, the liquid film is frozen by moving a nozzle that discharges a low-temperature cooling gas to the liquid film formed on the substrate surface, By washing away this with a rinsing liquid, contaminants such as particles adhering to the substrate together with the frozen film are removed.
この種の技術においては、基板から離れた退避位置に冷却ガス吐出ノズルを待機させておき、液膜を凍結させる処理を実行する際に、これを基板上方へ移動させてくる。このとき、待機中にノズルに付着した霜が基板上に落下してウォーターマークを生じさせたり、霜に含まれる汚染物質により基板が汚染されたりすることがあった。霜の発生は主に、低温のガスに触れて冷やされたノズル内部に高湿度の周囲雰囲気が入り込むことが原因となっている。従来の技術においては、このような問題に関しては十分な考慮がなされていなかった。 In this type of technology, the cooling gas discharge nozzle is made to stand by at a retreat position away from the substrate, and when the process of freezing the liquid film is performed, the nozzle is moved above the substrate. At this time, the frost adhered to the nozzle during the standby may fall on the substrate to generate a watermark, or the substrate may be contaminated by a contaminant contained in the frost. The generation of frost is mainly caused by a high humidity ambient atmosphere entering the inside of the nozzle that has been cooled by contact with a low temperature gas. In the prior art, sufficient consideration has not been given to such a problem.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板に形成した液膜を冷却し凝固させる基板処理装置および基板処理方法において、ノズルに霜が付着するのを抑制し、霜に起因する基板の汚染を防止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, and in a substrate processing apparatus and a substrate processing method for cooling and solidifying a liquid film formed on a substrate, it is possible to suppress frost from adhering to a nozzle, and An object is to provide a technique capable of preventing contamination.
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、表面に液膜が形成された基板を略水平に保持する基板保持手段と、前記液膜を構成する液体の凝固点よりも低温にした冷却ガスを、下向きに開口するガス吐出口から吐出する冷却ガス吐出ノズルと、前記冷却ガス吐出ノズルを前記基板保持手段に保持された前記基板に対して相対移動させることにより、前記冷却ガス吐出ノズルを前記基板の表面に沿って走査移動させるとともに、前記冷却ガス吐出ノズルを前記基板の上方から外れた退避位置に位置決め可能な移動手段と、前記退避位置に位置決めされた前記冷却ガス吐出ノズルの前記ガス吐出口の下方に配置され、上面が前記ガス吐出口の開口よりも大きなノズル対向面となった整流部材とを備え、前記冷却ガス吐出ノズルが前記退避位置に位置決めされた状態で、前記ガス吐出口から所定量の前記冷却ガスを吐出させるとともに、前記整流部材の前記ノズル対向面を前記ガス吐出口に臨ませて近接配置することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the substrate processing apparatus according to the present invention has a substrate holding means for holding a substrate having a liquid film formed on the surface thereof substantially horizontally and a temperature lower than a freezing point of the liquid constituting the liquid film. A cooling gas discharge nozzle that discharges the cooling gas from a gas discharge port that opens downward, and the cooling gas discharge nozzle is moved relative to the substrate held by the substrate holding means to thereby move the cooling gas discharge nozzle. Is moved along the surface of the substrate, and the cooling gas discharge nozzle can be positioned at a retracted position away from above the substrate, and the cooling gas discharge nozzle positioned at the retracted position is A rectifying member that is disposed below the gas discharge port and whose upper surface is a nozzle facing surface that is larger than the opening of the gas discharge port, the cooling gas discharge nozzle A predetermined amount of the cooling gas is discharged from the gas discharge port while being positioned at the retreat position, and the nozzle facing surface of the rectifying member is disposed close to the gas discharge port. Yes.
また、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、基板の表面に液膜を形成する工程と、下向きに開口するガス吐出口を有する冷却ガス吐出ノズルを、前記基板の上方から外れた退避位置から前記液膜が形成された前記基板の上方まで移動させる工程と、前記冷却ガス吐出ノズルを前記基板表面に沿って相対的に走査移動させながら、前記ガス吐出口から前記液膜を構成する液体の凝固点よりも低温にした冷却ガスを供給して前記液膜を凝固させる工程と、凝固した前記液膜の凝固体を融解して除去する工程とを備え、前記ガス吐出ノズルを前記基板の上方に移動させる前に、前記ガス吐出口から前記冷却ガスを吐出させながら、上面が前記ガス吐出口の開口よりも大きなノズル対向面となった整流部材の前記ノズル対向面を前記退避位置にある前記冷却ガス吐出ノズルの前記ガス吐出口に臨ませて近接配置する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 step of forming a liquid film on the surface of the substrate and a cooling gas discharge nozzle having a gas discharge port that opens downward from above the substrate. Moving the liquid film from the retracted position to above the substrate on which the liquid film is formed, and moving the cooling gas discharge nozzle relatively along the substrate surface while moving the liquid film from the gas discharge port. Supplying a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film to solidify the liquid film; and melting and removing the solidified body of the solidified liquid film, the gas discharge nozzle comprising: The nozzle facing surface of the rectifying member whose upper surface becomes a nozzle facing surface larger than the opening of the gas discharge port while discharging the cooling gas from the gas discharge port before moving the substrate upward. Is characterized in that arranged close to face the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle is in said retracted position.
本願発明者らの知見によれば、ガス吐出口から吐出された低温の冷却ガスは、比重が大きいため、鉛直下方へ向かう下降気流を形成する。これに伴ってガス吐出口の周囲で気流の渦が生じて周囲の雰囲気を巻き込むことで、冷却ガス吐出ノズルの内部に霜が生じる。特に冷却ガスの流量が小さい場合にこの傾向が顕著である。また、冷却ガスの吐出が完全に停止された場合でも、ノズル周辺の冷やされた気体が下降気流を形成するため、同じような問題を生じる。 According to the knowledge of the inventors of the present application, the low-temperature cooling gas discharged from the gas discharge port has a large specific gravity, and thus forms a downward air flow that goes vertically downward. Along with this, a vortex of the airflow is generated around the gas discharge port and the surrounding atmosphere is entrained, so that frost is generated inside the cooling gas discharge nozzle. This tendency is particularly remarkable when the flow rate of the cooling gas is small. In addition, even when the discharge of the cooling gas is completely stopped, the cooled gas around the nozzle forms a descending airflow, which causes the same problem.
そこで、上記のように構成された発明では、退避位置においては冷却ガス吐出ノズルのガス吐出口に整流部材が近接対向配置され、この状態でガス吐出口からは冷却ガスが吐出される。こうすることで、次のような作用効果を得られる。すなわち、冷却ガス吐出ノズルが退避位置にあるときにもある程度の冷却ガスを吐出させておくことで、ノズル内から外へ向かう気流を生成させ、これにより外部からの雰囲気の侵入を規制することができる。このとき、下向きに開口するガス吐出口の下方に該開口よりも大きな整流部材のノズル対向面が対向配置されることで、ガス吐出口から下方へ向かう気流は、ガス吐出口の周縁とノズル対向面との隙間から周囲へ広がる外向きの方向に変更される。そして、ガス吐出口の下方はノズル対向面によって覆われる。 Therefore, in the invention configured as described above, the rectifying member is disposed in close proximity to the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle in the retracted position, and the cooling gas is discharged from the gas discharge port in this state. By doing so, the following effects can be obtained. That is, by discharging a certain amount of cooling gas even when the cooling gas discharge nozzle is in the retracted position, it is possible to generate an air flow from the inside of the nozzle to the outside, thereby restricting the intrusion of the atmosphere from the outside. it can. At this time, since the nozzle facing surface of the rectifying member larger than the opening is opposed to the lower side of the gas discharge port that opens downward, the airflow flowing downward from the gas discharge port is opposed to the peripheral edge of the gas discharge port and the nozzle. It is changed to the outward direction spreading from the gap to the surface to the surroundings. The lower part of the gas discharge port is covered with the nozzle facing surface.
このように、ガス吐出口の周縁から外向きに吹き出す気流を形成することにより、周囲の高湿度雰囲気がガス吐出口から冷却ガス吐出ノズルの内部に入り込むことが抑制される。これによって、ノズル内での霜の発生を防止することができる。特に、ノズル対向面をガス吐出口に近接させた状態で冷却ガスを吐出させることで、ノズル内の気圧が上昇するとともに隙間から吹き出すガスの流速が高まり、ノズル内部への周囲雰囲気の侵入防止効果をより高めることが可能となる。 In this way, by forming an air flow that blows outward from the peripheral edge of the gas discharge port, the surrounding high-humidity atmosphere is prevented from entering the inside of the cooling gas discharge nozzle from the gas discharge port. Thereby, generation | occurrence | production of the frost in a nozzle can be prevented. In particular, by discharging the cooling gas with the nozzle facing surface close to the gas discharge port, the pressure inside the nozzle rises and the flow rate of the gas blown out from the gap increases, thereby preventing the surrounding atmosphere from entering the nozzle. Can be further increased.
すなわち、本発明の構成によれば、高湿度の周囲雰囲気が冷却ガス吐出ノズルの内部へ侵入するのを効果的に抑制することでノズル内部への霜の付着を防止し、処理対象となる基板に霜が落下して基板を汚染するのを未然に防止することが可能である。 That is, according to the configuration of the present invention, it is possible to effectively prevent the ambient atmosphere of high humidity from entering the inside of the cooling gas discharge nozzle, thereby preventing the frost from adhering to the inside of the nozzle, and the substrate to be processed. It is possible to prevent the frost from falling and contaminating the substrate.
この発明にかかる基板処理装置では、例えば、退避位置に位置決めされた冷却ガス吐出ノズルのガス吐出口とノズル対向面との間隔が、基板表面に対し走査移動される冷却ガス吐出ノズルのガス吐出口と基板表面との間隔よりも小さくなるようにしてもよい。あるいは例えば、退避位置に位置決めされた冷却ガス吐出ノズルのガス吐出口の周縁部とノズル対向面とで形成されるスリット状の開口の面積が、ガス吐出口の開口面積よりも小さくなるようにしてもよい。これらの構成によれば、走査移動時と同等のガス流量であっても退避位置にある冷却ガス吐出ノズルのガス吐出口からのガス流速は走査移動時と同等以上である。このため、ノズル内への周囲雰囲気の侵入を確実に防止し、ノズル内への霜の付着を防止することができる。また、走査移動時と同じガス流速を得るのに必要なガス流量が少なくなるため、ノズル内への周囲雰囲気の侵入を防止するのに必要なガス使用量を低減することができる。 In the substrate processing apparatus according to the present invention, for example, the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle in which the distance between the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle positioned at the retracted position and the nozzle facing surface is scanned and moved with respect to the substrate surface. And the distance between the substrate surface and the substrate surface may be smaller. Alternatively, for example, the area of the slit-shaped opening formed by the peripheral edge of the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle positioned at the retracted position and the nozzle facing surface is made smaller than the opening area of the gas discharge port. Also good. According to these configurations, the gas flow rate from the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle in the retracted position is equal to or higher than that during the scanning movement even if the gas flow rate is the same as that during the scanning movement. Therefore, it is possible to reliably prevent the ambient atmosphere from entering the nozzle and prevent frost from adhering to the nozzle. Further, since the gas flow rate necessary to obtain the same gas flow rate as that during the scanning movement is reduced, it is possible to reduce the amount of gas used necessary to prevent the ambient atmosphere from entering the nozzle.
この発明においては例えば、冷却ガス吐出ノズルが退避位置に位置決めされた状態におけるガス吐出口からの冷却ガスの吐出量が、基板表面に対し走査移動される冷却ガス吐出ノズルのガス吐出口からの冷却ガスの吐出量よりも少なくなるようにしてもよく、こうすることで、ノズル内への周囲雰囲気の侵入を防止しつつガスの消費量を抑えることができる。 In the present invention, for example, the amount of cooling gas discharged from the gas discharge port in a state where the cooling gas discharge nozzle is positioned at the retracted position is cooled from the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle scanned and moved with respect to the substrate surface. The gas discharge amount may be smaller than this, and by doing so, the gas consumption amount can be suppressed while preventing the ambient atmosphere from entering the nozzle.
これらの基板処理装置においては、例えば、ガス吐出口の開口面およびノズル対向面がいずれも水平な平面であるようにしてもよい。前記のように低温のガスは下降気流を生じさせるが、ガス吐出口の開口面およびノズル対向面がいずれも水平面であれば、これらの隙間から吹き出されるガスの方向が水平方向に等方的となり、周囲雰囲気の遮断効果も等方的に生じるので、ノズル内への周囲雰囲気の侵入を確実に防止することができる。 In these substrate processing apparatuses, for example, the opening surface of the gas discharge port and the nozzle facing surface may both be horizontal planes. As described above, the low-temperature gas generates a downward airflow, but if the opening surface of the gas discharge port and the nozzle facing surface are both horizontal surfaces, the direction of the gas blown from these gaps is isotropic in the horizontal direction. Thus, the effect of blocking the ambient atmosphere isotropically generated, so that it is possible to reliably prevent the ambient atmosphere from entering the nozzle.
また、例えば、冷却ガス吐出ノズルの下端外周部が外側に延伸されてガス吐出口を取り囲むフランジ部となっており、整流部材のノズル対向面がフランジ部の平面サイズよりも大きくなるようにしてもよい。このように冷却ガス吐出ノズルの下端を外側に延びるフランジ状とすることで、基板上でガス吐出口から吐出された冷却ガスは、フランジ部下面と基板表面との間隙空間に沿って流れる。これにより、冷却ガスを散逸させることなく長時間にわたり基板表面に触れさせることができる。また、狭い間隙空間に冷却ガスを流すことにより、ガスの流速を高めることができる。これらにより、冷却ガスから基板上の液膜への熱伝達率を高くすることができ、基板および液膜をより短時間で効率よく低温まで冷却することができる。 Further, for example, the outer peripheral portion of the lower end of the cooling gas discharge nozzle is extended to the outside so as to surround the gas discharge port, and the nozzle facing surface of the rectifying member is made larger than the plane size of the flange portion. Good. Thus, by making the lower end of the cooling gas discharge nozzle into a flange shape extending outward, the cooling gas discharged from the gas discharge port on the substrate flows along the gap space between the lower surface of the flange portion and the substrate surface. Thus, the substrate surface can be touched for a long time without dissipating the cooling gas. Further, the flow rate of the gas can be increased by flowing the cooling gas through the narrow gap space. Accordingly, the heat transfer rate from the cooling gas to the liquid film on the substrate can be increased, and the substrate and the liquid film can be efficiently cooled to a low temperature in a shorter time.
このとき、冷却ガス吐出ノズルが退避位置にある状態で整流部材のノズル対向面をフランジ部の下面に対向させておくことによってフランジ部が予め冷やされるので、冷却ガス吐出ノズルが基板上に配置されると直ちに基板上の液膜を冷却することができる。 At this time, since the flange portion is cooled in advance by keeping the nozzle facing surface of the rectifying member facing the lower surface of the flange portion while the cooling gas discharge nozzle is in the retracted position, the cooling gas discharge nozzle is disposed on the substrate. As a result, the liquid film on the substrate can be immediately cooled.
この発明によれば、退避位置にある冷却ガス吐出ノズルのガス吐出口から冷却ガスを吐出させるとともに、ガス吐出口の下方に整流部材を近接対向配置することで、気流の方向をガス吐出口から外側へ向かう方向に制御することができる。ガス吐出口の下方には整流部材が配置されるので、ガス吐出口の周囲および下方からノズル内に周囲雰囲気が侵入することが抑制され、ノズル内への霜の付着およびこれに起因する基板の汚染を確実に防止することができる。 According to the present invention, the cooling gas is discharged from the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle in the retracted position, and the rectifying member is disposed in close proximity to and below the gas discharge port, thereby changing the direction of the airflow from the gas discharge port. It can be controlled in the direction toward the outside. Since the flow straightening member is disposed below the gas discharge port, the ambient atmosphere is prevented from entering the nozzle from around and below the gas discharge port. Contamination can be reliably prevented.
<第1実施形態>
図1はこの発明にかかる基板処理装置の第1実施形態を示す図である。また、図2は図1の基板処理装置の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に付着しているパーティクル等の汚染物質を除去するための基板洗浄処理を実行可能な枚葉式の基板洗浄装置としての基板処理装置である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the substrate processing apparatus of FIG. This substrate processing apparatus is a substrate processing apparatus as a single wafer cleaning apparatus capable of executing a substrate cleaning process for removing contaminants such as particles adhering to the surface Wf of a substrate W such as a semiconductor wafer. .
この基板処理装置は、基板Wに対して洗浄処理を施す処理空間をその内部に有する処理チャンバー1を備え、処理チャンバー1内の処理空間SPに、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2と、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに向けて液膜を冷却し凍結させるための冷却ガスを吐出する冷却ガスノズル3と、基板表面Wfに処理液の液滴を供給する二流体ノズル5と、スピンチャック2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6と、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに対向配置された遮断部材9とが設けられている。処理液としては、薬液または純水やDIW(deionized water;脱イオン水)等の洗浄液などが用いられる。
The substrate processing apparatus includes a processing chamber 1 having a processing space for cleaning the substrate W therein, and the substrate W is placed in the processing space SP in the processing chamber 1 with the substrate surface Wf facing upward. A spin chuck 2 that rotates while being held in a substantially horizontal posture, a cooling
スピンチャック2は、回転支軸21がモータを含むチャック回転機構22の回転軸に連結されており、チャック回転機構22の駆動により回転中心A0を中心に回転可能となっている。回転支軸21の上端部には、円盤状のスピンベース23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(図2)からの動作指令に応じてチャック回転機構22を駆動させることによりスピンベース23が回転中心A0を中心に回転する。
The spin chuck 2 has a
スピンベース23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24が立設されている。チャックピン24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23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24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24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 periphery of the
そして、スピンベース23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24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24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24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23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保持される。
When the substrate W is delivered to the
スピンチャック2の外方には、第1の回動モータ31が設けられている。第1の回動モータ31には、第1の回動軸33が接続されている。また、第1の回動軸33には、第1のアーム35が水平方向に延びるように連結され、第1のアーム35の先端に冷却ガスノズル3が取り付けられている。そして、制御ユニット4からの動作指令に応じて第1の回動モータ31が駆動されることで、第1のアーム35を第1の回動軸33回りに揺動させることができる。
A
冷却ガスノズル3はガス供給部64(図2)と接続されており、制御ユニット4からの動作指令に応じてガス供給部64から冷却ガスが冷却ガスノズル3に供給される。より具体的には、ガス供給部64に設けられた窒素ガス貯留部641から供給される窒素ガスが熱交換器642によりDIWの凝固点よりも低い温度まで冷やされる。こうして冷やされた窒素ガスが冷却ガスとして、熱交換器642から第1のアーム35内を経て冷却ガスノズル3まで配設された供給経路643に沿って冷却ガスノズル3に供給される。冷却ガスノズル3が基板表面Wfに対向配置されると、冷却ガスノズル3下面に設けられた吐出口30から基板表面Wfに向けて局部的に冷却ガスが吐出される。冷却ガスノズル3から冷却ガスを吐出させた状態で、制御ユニット4が基板Wを回転させながら該冷却ガスノズル3を基板の回転中心から外周部に向けて移動させることで、冷却ガスを基板表面Wfの全面にわたって供給できる。このとき、後述するように基板表面WfにDIWによる液膜が予め形成されていると、該液膜の全体を凍結させて基板表面Wfの全面にDIWの凍結膜を生成可能となっている。
The cooling
第1の回動モータ31は、図1に点線で示すように、冷却ガスノズル3を基板Wの上方よりも外側に設定された退避位置へ位置決めすることができる。退避位置に位置決めされる冷却ガスノズル3の直下には、上面が水平な平面となった整流部材37が設けられている。冷却ガスノズル3および整流部材37の構造とその機能については後に詳述する。
The
また、スピンチャック2の外方に第2の回動モータ51が設けられている。第2の回動モータ51には、第2の回動軸53が接続され、第2の回動軸53には、第2のアーム55が連結されている。また、第2のアーム55の先端に二流体ノズル5が取り付けられている。そして、制御ユニット4からの動作指令に応じて第2の回動モータ51が駆動されることで、二流体ノズル5を第2の回動軸53回りに揺動させることができる。この二流体ノズルは、処理液としてのDIWと窒素ガスとを空中(ノズル外部)で衝突させてDIWの液滴を生成する、いわゆる外部混合型の二流体ノズルである。
A
また、スピンチャック2の外方には、第3の回動モータ67が設けられている。第3の回動モータ67には、第3の回動軸68が接続されている。また、第3の回動軸68には、第3のアーム69が水平方向に延びるように連結され、第3のアーム69の先端に薬液吐出ノズル6が取り付けられている。そして、制御ユニット4からの動作指令に応じて第3の回動モータ67が駆動されることで、薬液吐出ノズル6を基板Wの回転中心A0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。薬液吐出ノズル6は薬液供給部61と接続されており、制御ユニット4からの動作指令に応じてSC1溶液(アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液)等の薬液が薬液吐出ノズル6に圧送される。
A
なお、冷却ガスノズル3、二流体ノズル5および薬液吐出ノズル6ならびにこれらに付随するアームやその回動機構としては、例えば前記した特許文献1(特開2008−071875号公報)に記載されたものと同一構造のものを用いることができる。そこで、本明細書ではこれらの構成についてのより詳しい説明は省略する。
The cooling
スピンチャック2の上方には、中心部に開口を有する円盤状の遮断部材9が設けられている。遮断部材9は、その下面(底面)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。遮断部材9は略円筒形状を有する支持軸91の下端部に略水平に取り付けられ、支持軸91は水平方向に延びるアーム92により基板Wの中心を通る鉛直軸回りに回転可能に保持されている。また、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。
A disc-shaped blocking member 9 having an opening at the center is provided above the spin chuck 2. The blocking member 9 has a lower surface (bottom surface) that faces the substrate surface Wf and is substantially parallel to the substrate surface Wf. The planar size of the blocking member 9 is equal to or greater than the diameter of the substrate W. The blocking member 9 is attached substantially horizontally to a lower end portion of a
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支持軸91を基板Wの中心を通る鉛直軸回りに回転させる。また、遮断部材回転機構93は、スピンチャック2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遮断部材9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23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2の上方の離間位置(図1に示す位置)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2に保持された基板Wの表面Wfのごく近傍に設定された対向位置まで遮断部材9を下降させる。
Further, the blocking
支持軸91は中空に仕上げられ、その内部に遮断部材9の開口に連通したガス供給路95が挿通されている。ガス供給路95は、ガス供給部64と接続されており、窒素ガス貯留部641から熱交換器を通さずに供給される窒素ガスが乾燥ガスとして供給される。この実施形態では、基板Wに対する洗浄処理後の乾燥処理時に、ガス供給路95から遮断部材9と基板表面Wfとの間に形成される空間に窒素ガスを供給する。また、ガス供給路95の内部には、遮断部材9の開口に連通した液供給管96が挿通されており、液供給管96の下端にノズル97が結合されている。液供給管96には適宜の処理液が通送されて、基板Wの表面Wfに処理液を供給する。
The
DIW供給部62はDIW貯留部621を有しており、熱交換器622はDIW貯留部621から供給されるDIWをその凝固点近傍温度まで冷却する。すなわち、DIW供給部62はDIW貯留部621から供給される常温のDIW、または熱交換器622により凝固点近傍温度まで冷却された低温のDIWを供給可能となっている。
The
スピンチャック2の回転支軸21は中空軸からなる。回転支軸21の内部には、基板Wの裏面Wbに処理液を供給するための処理液供給管25が挿通されている。そして、回転支軸21の内壁面と処理液供給管25の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路29を形成している。処理液供給管25およびガス供給路29は、スピンチャック2に保持された基板Wの下面(裏面Wb)に近接する位置まで延びており、その先端には基板Wの下面中央部に向けて処理液およびガスを吐出する下面ノズル27が設けられている。
The
処理液供給管25は薬液供給部61およびDIW供給部62と接続されており、薬液供給部61から供給されるSC1溶液等の薬液またはDIW供給部62から供給されるDIWなどの各種の液体が選択的に供給される。一方、ガス供給路29はガス供給部64と接続されており、スピンベース23と基板裏面Wbとの間に形成される空間にガス供給部64からの窒素ガスを供給することができる。
The treatment
また、スピンチャック2の周囲を取り囲むようにスプラッシュガード20が設けられており、スピンベース23の回転により回転する基板から飛散する処理液を受け止めて図示しない排液回収部へ案内する。
Further, a
図3は冷却ガスノズルおよび整流部材の詳細構造を示す図である。より具体的には、図3(a)は退避位置における冷却ガスノズル3と整流部材37との外観および配置を示す図であり、図3(b)は冷却ガスノズル3の内部構造を示す断面図である。また、図3(c)は退避位置における冷却ガスノズル3と整流部材37とを下方から見た図であり、図3(d)は比較例として示す、整流部材を設けない構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed structure of the cooling gas nozzle and the rectifying member. More specifically, FIG. 3A is a view showing the appearance and arrangement of the cooling
図3(a)および図3(b)に示すように、冷却ガスノズル3のノズル筐体301および第1のアーム35の内部は中空となっており、筒状の中空部分が冷却ガスを通送させるガス供給経路643として機能している。ノズル筐体301の下部においてガス供給経路643は拡径され、通送されてきた冷却ガスの流速を低下させるバッファ空間304がノズル筐体301内に形成されている。ノズル筐体301の下面にはガス吐出口30が下向きに開口しており、バッファ空間304と連通している。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the inside of the
第1のアーム35から冷却ガスノズル3に通送されてきた冷却ガスは、ノズル筐体301下端のガス吐出口30から吐出される。詳しくは後述するが、冷却ガスノズル3が基板上部に配置された状態では、吐出された冷却ガスは基板表面の液膜に向けて供給される。このとき、冷却ガスがいったんバッファ空間304に案内されることにより、冷却ガスが勢いよく噴射されて基板表面Wfに形成された液膜を吹き飛ばすという問題が回避される。
The cooling gas sent from the
一方、基板上方から側方へ外れた退避位置では、図3(b)に示すように、ガス吐出口30の直下に、該ガス吐出口30の開口を下方から覆うべく上面(ノズル対向面)37aが平面となった整流部材37が近接配置されている。図3(c)に示すように、整流部材37はガス吐出口30の開口の平面サイズより大きく作られており、水平方向には該開口の全体を覆うように、かつ鉛直方向には微小な隙間を空けてガス吐出口30の直下に配置される。
On the other hand, at the retracted position deviated from the upper side to the side of the substrate, as shown in FIG. 3B, an upper surface (nozzle facing surface) is provided directly below the
退避位置においても所定量の冷却ガスがアイドリング用としてガス吐出口30から吐出されており、不使用時の供給経路643およびノズル内部の温度上昇を抑制して、必要時には速やかに低温の冷却ガスを吐出できるようにしている。このとき、図3(b)に実線矢印で示すように、ガス吐出口30から下向きに吐出された冷却ガスは整流部材37のノズル対向面37aに当たってその方向が変えられ、ノズル下端とノズル対向面37aとで形成されるスリット状の隙間を通って外側へ流れる。この隙間の開口面積を小さくすることによりガスの流速が高くなり、ガスはより勢いよく隙間から吹き出すことになる。
Even in the retracted position, a predetermined amount of cooling gas is discharged from the
処理液を使用する処理チャンバー1内の雰囲気は高湿度であり、冷却ガスノズル3の周囲雰囲気には符号Vで模式的に示すように水蒸気やそれが凝結してなるミストが多く含まれる。このような水蒸気等Vがノズル内に入り込むと、冷却ガスに触れて、あるいは冷却ガスにより冷やされたノズル内壁に触れて凍結し霜となってノズル内に付着する場合がある。このような霜が、冷却ガスノズル3が基板W上に移動されたときに基板上に落下することがあり、特に霜がパーティクル等の汚染物質を含んでいた場合、基板を汚染してしまう。
The atmosphere in the processing chamber 1 in which the processing liquid is used is high humidity, and the atmosphere around the cooling
上記したように、この実施形態では、退避位置にある冷却ガスノズル3のガス吐出口30を覆うように整流部材37を近接配置した状態で、冷却ガスの吐出を行う。これによりガス吐出口30と整流部材37との隙間から外向きに吹き出す気流が形成されるため、高湿度の周囲雰囲気がノズル内に侵入して霜を発生させることが防止される。
As described above, in this embodiment, the cooling gas is discharged in a state where the rectifying
これに対し、整流部材を設けない図3(d)に示す比較例では、吐出される冷却ガスの比重が大きいためダウンフローとなり、しかも冷却ガスが自由空間に放出されて周囲雰囲気と混じり合う際に渦が生じるため、同図に破線矢印で示したように、特にガス吐出口30の側方から水蒸気等Vを含んだ周囲雰囲気がノズル内に入り込み、ノズル内で霜を生じて上記のような問題を引き起こすおそれがある。退避位置で冷却ガスを停止させる場合にも、ノズル周辺で冷やされた周囲雰囲気によるダウンフローが生じるため同様の問題が起こり得る。本実施形態の構成ではこのような問題が回避されている。
On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 3D in which the rectifying member is not provided, when the specific gravity of the discharged cooling gas is large, downflow occurs, and when the cooling gas is released into the free space and mixed with the surrounding atmosphere. As shown by the broken line arrows in the drawing, the ambient atmosphere containing water vapor or the like V enters the nozzle from the side of the
なお、ガス吐出口30から下向きに吐出された冷却ガスが整流部材37によってその方向を変更され、整流部材37の上面に沿って放射状に等方的に流れるためには、ガス吐出口30の開口面を含む平面、および整流部材37の上面(ノズル対向面37a)を含む平面がそれぞれ水平面であることが好ましい。
In order for the cooling gas discharged downward from the
上記のように構成された基板処理装置では、処理チャンバー1内の処理空間SPに搬入された基板Wがスピンチャック2によって保持され、必要に応じて所定の薬液処理が実行される。また、基板Wに対して、その表面Wfに液膜を形成してこれを凍結させた後、凍結膜とともに付着物を除去する凍結洗浄処理が行われる。上記構成の装置における凍結洗浄処理の基本的な原理については特許文献1(特開2008−071875号公報)に記載されているので詳しい説明は省略する。 In the substrate processing apparatus configured as described above, the substrate W carried into the processing space SP in the processing chamber 1 is held by the spin chuck 2, and a predetermined chemical processing is performed as necessary. In addition, after the liquid film is formed on the surface Wf of the substrate W and frozen, the substrate W is subjected to a freeze cleaning process for removing adhering substances together with the frozen film. Since the basic principle of the freeze cleaning process in the apparatus having the above-described configuration is described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-071875), detailed description thereof is omitted.
図4はこの実施形態における凍結洗浄処理の態様を示すフローチャートである。また、図5は図4の処理における動作を模式的に示す図である。この装置では、未処理の基板Wが装置内に搬入されると、制御ユニット4が装置各部を制御して該基板Wに対して一連の洗浄処理が実行される。ここでは、予め基板Wが表面Wfを上方に向けた状態で処理チャンバー1内に搬入されてスピンチャック2に保持され、遮断部材9がその下面を基板上面に近接対向配置されているものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing an aspect of the freeze cleaning process in this embodiment. FIG. 5 is a diagram schematically showing the operation in the process of FIG. In this apparatus, when an unprocessed substrate W is carried into the apparatus, the
このとき、退避位置に位置決めした冷却ガスノズル3から予め少量の冷却ガスを吐出させてアイドリングを行っておく(ステップS101)。これにより、待機状態のガス供給経路の温度上昇を最小限に抑えることができる。なお、アイドリング時の冷却ガスは供給経路の温度維持を目的とするので、このとき吐出口から吐出されるガスの温度が、液膜を構成する液体の凝固点以下である必要は必ずしもない。また、本実施形態では退避位置の冷却ガスノズル3に整流部材37を近接配置することでノズル内への周囲雰囲気の侵入が抑制されているので、ガス流量も比較的少なくて済み、処理全体におけるガス使用量を低減することができる。
At this time, idling is performed by discharging a small amount of cooling gas in advance from the cooling
続いて、制御ユニット4がチャック回転機構22を駆動させてスピンチャック2を回転させるとともに、ノズル97から常温のDIWを基板表面Wfに供給する。基板表面に供給されたDIWには、基板Wの回転に伴う遠心力が作用し、基板Wの径方向外向きに均一に広げられ、その一部が基板外に振り切られる。これによって、基板表面Wfの全面にわたって液膜の厚みを均一にコントロールして、基板表面Wfの全体に所定の厚みを有する液膜(水膜)が形成される(ステップS102)。なお、液膜形成に際して、上記のように基板表面Wfに供給されたDIWの一部を振り切ることは必須の要件ではない。例えば、基板Wの回転を停止させた状態あるいは基板Wを比較的低速で回転させた状態で基板WからDIWを振り切ることなく基板表面Wfに液膜を形成してもよい。
Subsequently, the
液膜形成が終了すると、制御ユニット4は遮断部材9を離間位置に退避させる。この状態では、図5(a)に示すように、基板Wの表面Wfに所定厚さのパドル状液膜LPが形成されている。ここで、パドル状の液膜LPは、例えば薬液吐出ノズル6から供給されるSC1液によって形成されてもよい。前記したように、このとき冷却ガスノズル3は基板上方から側方へ離間した退避位置(図5(a)に示す位置)でアイドリング状態にあり、吐出口30から吐出される少量の冷却ガスは整流部材37との隙間から側方へ流れている。
When the liquid film formation is completed, the
続いて、冷却ガスノズル3を退避位置から基板の回転中心AOの上方に移動させる(ステップS103)。そして、図5(b)に示すように、回転する基板Wの表面Wfに向けて冷却ガスノズル3からアイドリング時よりも多量の冷却ガスを吐出させながら、冷却ガスノズル3を徐々に基板Wの端縁位置に向けてスキャン移動させていく(ステップS104)。
Subsequently, the cooling
これにより、基板表面Wfの表面領域に形成された液膜LPが冷やされて部分的に凍結し、図5(c)に示すように、凍結した領域(凍結領域FR)が基板表面Wfの中央部に形成される。そして、方向Dn1へのノズル3のスキャンによって凍結領域FRは基板表面Wfの中央部から周縁部へと広げられ、図5(d)に示すように、最終的には基板表面Wfの液膜全面が凍結する。液膜全体が凍結すると、冷却ガスノズル3を退避位置まで退避させる。このとき冷却ガスノズル3からの冷却ガス吐出量を低下させてアイドリング状態に戻しておく(ステップS105)。
Thereby, the liquid film LP formed in the surface region of the substrate surface Wf is cooled and partially frozen, and the frozen region (frozen region FR) is the center of the substrate surface Wf as shown in FIG. Formed in the part. Then, the frozen region FR is expanded from the central portion to the peripheral portion of the substrate surface Wf by the scanning of the
ここで、基板に供給する冷却ガスとしては、例えば−150℃、50L/minの窒素ガスを用いることができる。また、凍結後の液膜の目標到達温度としては、例えば−30℃とすることができる。冷却ガスのスキャンが終了すると、遮断部材9を再び基板表面Wfに近接配置し(ステップS106)、さらに遮断部材9に設けられたノズル97から基板表面Wfの凍結した液膜に向けて常温のDIWを供給してリンス処理を行う(ステップS107)。
Here, as the cooling gas supplied to the substrate, for example, nitrogen gas of −150 ° C. and 50 L / min can be used. Moreover, as target temperature of the liquid film after freezing, it can be set to -30 degreeC, for example. When the scan of the cooling gas is completed, the blocking member 9 is again placed close to the substrate surface Wf (step S106), and the DIW at room temperature is directed from the
ここまでの処理が実行された時点では、基板Wが遮断部材9とスピンベース23との間に挟まれながら回転する状態で、基板Wの表面にDIWが供給されている。ここで、基板表面Wfに常温のDIWを供給するのに代えて、二流体ノズル5からDIWの液滴を供給するようにしてもよい。続いて基板へのDIWの供給を停止し、基板を高速回転により乾燥させるスピン乾燥処理を行う(ステップS108)。すなわち、遮断部材9に設けられたノズル97およびスピンベース23に設けられた下面ノズル27から窒素ガスを吐出させながら基板Wを高速度で回転させることにより、基板Wに残留するDIWを振り切り基板Wを乾燥させる。このときに供給される窒素ガスは乾燥ガスとしての作用をするものであり、熱交換器を通さない常温のガスである。こうして乾燥処理が終了すると、処理済みの基板Wを搬出することによって1枚の基板に対する処理が完了する。
At the time when the processes so far are executed, DIW is supplied to the surface of the substrate W in a state where the substrate W rotates while being sandwiched between the blocking member 9 and the
上記処理によって得られる洗浄効果について説明する。上記のようにして液膜を凍結させると、基板表面Wfとパーティクルの間に入り込んだ液膜の体積が増加(摂氏0℃の水が摂氏0℃の氷になると、その体積はおよそ1.1倍に増加する)し、パーティクルが微小距離だけ基板表面Wfから離れる。その結果、基板表面Wfとパーティクルとの間の付着力が低減され、さらにはパーティクルが基板表面Wfから脱離することとなる。このとき、基板表面Wfに微細パターンが形成されている場合であっても、液膜の体積膨張によってパターンに加わる圧力はあらゆる方向に等しく、つまりパターンに加えられる力が相殺される。そのため、パターンの剥離や倒壊を防止しながら、パーティクルのみを基板表面Wfから剥離させることができる。そして、新たに供給するDIWによって凍結した液膜を除去することにより、パーティクル等についても基板表面Wfから取り除くことができる。 The cleaning effect obtained by the above treatment will be described. When the liquid film is frozen as described above, the volume of the liquid film entering between the substrate surface Wf and the particles increases (when water at 0 ° C. becomes ice at 0 ° C., the volume is about 1.1. The particles are separated from the substrate surface Wf by a minute distance. As a result, the adhesion force between the substrate surface Wf and the particles is reduced, and further, the particles are detached from the substrate surface Wf. At this time, even if a fine pattern is formed on the substrate surface Wf, the pressure applied to the pattern by the volume expansion of the liquid film is equal in all directions, that is, the force applied to the pattern is canceled out. Therefore, it is possible to peel only the particles from the substrate surface Wf while preventing the pattern from peeling or collapsing. Then, by removing the liquid film frozen by newly supplied DIW, particles and the like can also be removed from the substrate surface Wf.
図6はこの凍結洗浄処理における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。処理開始当初においては、冷却ガスノズル3は供給経路643を低温に維持できる程度の低流量で冷却ガスを吐出しており、その位置は退避位置である。冷却ガスノズル3から吐出される低流量の冷却ガスはガス吐出口30と整流部材37との隙間から処理空間SPへ放出されている。この状態が保たれた図6において符号Aで示す期間中に、外部から基板Wが搬入されスピンベース23に保持させる。
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of each part of the apparatus in this freeze cleaning process. At the beginning of the process, the cooling
その後の時刻T1からT2までの期間Bにおいて、基板表面Wfに液膜が形成される。このとき、冷却ガスノズル3からの冷却ガスの流量を増大させておく。冷却ガス流量を増大させておくことで、後のスキャン動作において十分に低温が維持された冷却ガスを吐出させることができる。
In a subsequent period B from time T1 to T2, a liquid film is formed on the substrate surface Wf. At this time, the flow rate of the cooling gas from the cooling
時刻T2に冷却ガスノズル3の移動が開始され、時刻T3までの期間Cにおいて、冷却ガスノズル3は退避位置から基板Wの回転中心AOの上方まで移送される。そして、基板中心から周縁に向けた冷却ガスノズル3のスキャンが行われる(期間D)。時刻T4において冷却ガスノズル3が基板周縁の上方に達すると、冷却ガスの流量は再び低流量とされ、冷却ガスノズル3は退避位置に戻される(期間E)。またこの期間に遮断部材9の基板近接位置への下降が行われる。
The movement of the cooling
ノズル移動が終了する時刻T5から続くT6までの期間Fにおいてリンス処理が行われるとともに、時刻T7までの期間Gにスピン乾燥処理が行われる。その後の期間Hにおいて、処理後の基板の搬出が行われる。これらの期間中、退避位置に位置決めした冷却ガスノズル3から少量の冷却ガスを吐出しアイドリング状態としておくことで、ガス供給経路の温度上昇を抑制することができる。
The rinsing process is performed in a period F from time T5 when nozzle movement ends to the subsequent T6, and the spin drying process is performed in period G until time T7. In the subsequent period H, the processed substrate is unloaded. During these periods, a small amount of the cooling gas is discharged from the cooling
なお、ガス吐出口30と整流部材37のノズル対向面37aとの隙間から吹き出されるガスの流速を高めるためには、ノズル内と自由空間とを連通させるスリット状の隙間の開口面積を小さくすることが望ましい。本実施形態においてこの開口面積は、ガス吐出口30の周長に、ガス吐出口30とこれに対向する面との間隔を乗じたものとして定義することができる。
In order to increase the flow rate of the gas blown from the gap between the
例えば、冷却ガスノズル3が基板上に配置された状態におけるガス吐出口30と基板表面Wf(より厳密にはその上の液膜LPの表面)との隙間の開口面積よりも、退避位置におけるガス吐出口30と整流部材37との隙間の開口面積の方が小さくなるようにすれば、同じガス流速を得るのに必要なガス流量は待機状態の方が少なくて済む。これにより、装置全体としてのガス消費量を抑えることができる。
For example, the gas discharge at the retreat position is larger than the opening area of the gap between the
具体的には、図5(a)において符号G1で示す、冷却ガスノズル3下端と整流部材37上面との間隔が、図5(b)において符号G2で示す、基板上における冷却ガスノズル3下端と液膜LP上面との間隔よりも小さくなるようにすればよいこととなる。
More specifically, the distance between the lower end of the cooling
以上のように、この実施形態では、退避位置に位置決めした冷却ガスノズル3のガス吐出口30から所定量の冷却ガスを吐出させるアイドリングを行うことにより、待機状態における冷却ガスノズル3およびガス供給経路643の温度上昇を抑制している。これにより、基板W上へ移動された冷却ガスノズル3から十分に冷やされた冷却ガスを直ちに吐出させることができ、基板上の液膜LPの凍結を短時間にて行うことができる。
As described above, in this embodiment, by performing idling for discharging a predetermined amount of cooling gas from the
このとき、単にガス吐出口30から処理空間SP内にガスを放出させるのではなく、ガス吐出口30に整流部材37を近接配置させ、ガス吐出口30と整流部材37との隙間から側方へ吹き出す気流を生じさせる。こうすることによって、低ガス流量であっても、高湿度の周囲雰囲気がノズル内に入り込むのを効果的に阻止することができ、ノズル内に霜が生じるのを未然に防止することができる。これにより、基板上への霜の落下による基板の汚染を防止することが可能である。
At this time, instead of simply discharging the gas from the
以上説明したように、この実施形態においては、スピンチャック2が本発明の「基板保持手段」として機能しており、冷却ガスノズル3が本発明の「冷却ガス吐出ノズル」として機能している。そのうち吐出口30が本発明の「ガス吐出口」に相当している。また、整流部材37が本発明の「整流部材」として機能している。また、この実施形態では、冷却ガスノズル3を装着したアーム35を回動させる第1の回動モータ31が、本発明の「移動手段」として機能している。
As described above, in this embodiment, the spin chuck 2 functions as the “substrate holding unit” of the present invention, and the cooling
<第2実施形態>
図7はこの発明にかかる基板処理装置の第2実施形態の主要部を示す図である。より具体的には、図7(a)は第2実施形態の冷却ガスノズル32の外観を示す図であり、図7(b)はその内部構造を示す縦断面図である。なお、この実施形態にかかる基板処理装置の基本的な構成は第1実施形態と同様であるので、ここでは相違する部分について主に説明する。また、第1実施形態と同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、この実施形態では、冷却ガスノズル32のノズル筐体321の外周部はその下端部が外方向に大きく延伸されて、基板対向部として機能する平板状のフランジ322となっている。ガス吐出口320はフランジ下面322aの略中央部に開口している。
Second Embodiment
FIG. 7 is a view showing a main part of a second embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. More specifically, FIG. 7A is a view showing the appearance of the cooling
この実施形態においても、退避位置にある冷却ガスノズル32の下方に整流部材38が配置されアイドリングが行われる。整流部材38は、冷却ガスノズル32のフランジ322よりも大きな平面サイズを有し、フランジ322の下面322aのほぼ全体を下方から覆うように、冷却ガスノズル32に対し近接対向配置される。
Also in this embodiment, the rectifying
したがって、図7(b)に点線矢印で示すように、冷却ガスノズル32を支持するアーム35内から冷却ガスノズル32に連通して設けられたガス供給経路643を通送される冷却ガスはガス吐出口320から吐出された後、フランジ下面322aと整流部材38の上面38aとの間隙空間を通って外部へ放出される。このような構成によれば、第1実施形態と同様に、高湿度の周囲雰囲気がノズル内へ侵入することで生じる霜の発生を防止し、霜に起因する基板の汚染を防止することができる。
Therefore, as indicated by a dotted arrow in FIG. 7B, the cooling gas fed from the
ここで、単にノズル内への周囲雰囲気の侵入を防止するという観点からは、整流部材38はガス吐出口320よりも大きく形成されてガス吐出口320を覆うように設けられればよい。一方、この実施形態では、整流部材38はさらに大きく、冷却ガスノズル32下端のフランジ322と同等またはこれより大きく作られて、フランジ下面322a全体を覆うように構成されている。そのため、アイドリング時においては、ガス吐出口320から吐出された冷却ガスはフランジ下面322aに触れることでこれを冷却しつつ外部へ向けて流れることになる。
Here, from the viewpoint of simply preventing the ambient atmosphere from entering the nozzle, the rectifying
一方、冷却ガスノズル32が基板Wの上部に配置されると、フランジ322の下面322aが、スピンチャック2に保持された基板表面と近接対向する基板対向面となる。ガス吐出口320から吐出された冷却ガスは基板対向面322aと基板表面(より厳密には、基板表面に形成された液膜の表面)とで挟まれた間隙空間を基板表面に沿って流通することになる。このため、吐出された冷却ガスは比較的長い時間にわたって基板上の液膜と触れることになる。また、基板対向面322aと基板表面とが近接対向しているため、基板表面に沿って流れる冷却ガスの流速が比較的高くなる。さらに、間隙空間に冷却ガスよりも高温の外部雰囲気が入り込んでくることが抑制され、冷却ガスと周囲雰囲気との混合に起因するガス温度の上昇が抑えられている。
On the other hand, when the cooling
これらのことから、本実施形態の構成では、冷却ガスから基板表面に形成された液膜への熱伝達率がより高くなり、基板および液膜をより短時間で効率よく冷却することができる。すなわち、冷却ガスの流量や処理時間が同じであれば基板および液膜をより低温まで冷却することができ、基板および液膜の到達温度が同じであれば冷却ガスの流量や処理時間をより少なくすることが可能である。 For these reasons, in the configuration of the present embodiment, the heat transfer rate from the cooling gas to the liquid film formed on the substrate surface becomes higher, and the substrate and the liquid film can be efficiently cooled in a shorter time. That is, if the flow rate and processing time of the cooling gas are the same, the substrate and the liquid film can be cooled to a lower temperature, and if the ultimate temperature of the substrate and liquid film is the same, the flow rate and the processing time of the cooling gas are reduced. Is possible.
そして、この実施形態では、アイドリング時においてガス吐出口320から吐出される冷却ガスによりフランジ322を予め冷却している。このため、フランジ322の基板対向面322aと液膜表面とで挟まれた間隙空間に供給された冷却ガスの熱がフランジ322に奪われることが抑制されており、冷却ガスにより基板および液膜を効率よく短時間で冷却することが可能である。
In this embodiment, the
フランジ322のサイズについて、液膜の冷却効率の点からは大きい方がよいが、これに伴い処理チャンバー1や装置全体のサイズも大きくなってしまうので、例えば基板の表面積の1/2程度の面積とすることが好ましい。例えば直径300mmの基板Wを処理する系においては、フランジ32の1辺を150mmないし200mm程度とすることができる。なお、この実施形態では、供給経路643の断面形状およびガス吐出口320の開口形状が矩形であり、これに伴ってフランジ322の形状も矩形であるが、これらの形状は矩形のものに限定されず、例えば円形、長円形や他の多角形であってもよい。また、これらの形状が互いに異なっていても何ら問題ない。
The size of the
<その他>
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、DIWによって本発明の「液膜」を形成しているが、液膜を構成する液体はこれに限定されない。例えば、炭酸水、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を用いたり、DIWに少量の界面活性剤を加えたものを用いてもよい。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the “liquid film” of the present invention is formed by DIW, but the liquid constituting the liquid film is not limited to this. For example, carbonated water, hydrogen water, dilute ammonia water (for example, about 1 ppm), dilute hydrochloric acid or the like, or DIW added with a small amount of surfactant may be used.
また、上記実施形態では、冷却ガスノズルが退避位置にあるときにはアイドリングを行うようにしているが、処理時間を短縮するためにノズルを予め冷却しておくという観点からは、少なくとも基板上の液膜の凍結を開始する直前の一定期間アイドリングを行っておけばよく、常時アイドリングを行うことを必須とするものではない。 In the above embodiment, idling is performed when the cooling gas nozzle is in the retracted position. However, in order to reduce the processing time, at least the liquid film on the substrate is to be cooled in advance. It is only necessary to perform idling for a certain period immediately before the start of freezing, and it is not essential to perform idling at all times.
また、上記実施形態では、冷却ガスとして液膜を構成する液体(DIW)の凝固点よりも低温にした窒素ガスを用いているが、冷却ガスは窒素ガスに限定されない。例えば、アルゴンガスのような希ガスや他の不活性ガス、乾燥空気等を用いてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although nitrogen gas made into temperature lower than the freezing point of the liquid (DIW) which comprises a liquid film is used as cooling gas, cooling gas is not limited to nitrogen gas. For example, a rare gas such as argon gas, other inert gas, dry air, or the like may be used.
また、上記実施形態の基板処理装置は、DIW貯留部621および窒素ガス貯留部641をいずれも装置内部に内蔵しているが、処理液およびガスの供給源については装置の外部に設けられてもよく、例えば工場内に既設の処理液やガスの供給源を利用するようにしてもよい。また、これらを冷却するための既設設備がある場合には、該設備によって冷却された液体やガスを利用するようにしてもよい。
Further, the substrate processing apparatus of the above embodiment incorporates the
また、上記実施形態の基板処理装置は、基板Wの上方に近接配置される遮断部材9を有するものであるが、本発明は遮断部材を有しない装置にも適用可能である。また、この実施形態の装置は基板Wをその周縁部に当接するチャックピン24によって保持するものであるが、基板の保持方法はこれに限定されるものではなく、他の方法で基板を保持する装置にも、本発明を適用することが可能である。 Moreover, although the substrate processing apparatus of the said embodiment has the shielding member 9 arrange | positioned close to the upper direction of the board | substrate W, this invention is applicable also to the apparatus which does not have a shielding member. In the apparatus of this embodiment, the substrate W is held by the chuck pins 24 that come into contact with the peripheral edge thereof. However, the substrate holding method is not limited to this, and the substrate is held by another method. The present invention can also be applied to an apparatus.
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形成された液膜を凍結させる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 freezing a liquid film formed on the entire surface of a substrate including the substrate.
2 スピンチャック(基板保持手段)
3,32 冷却ガスノズル(冷却ガス吐出ノズル)
30,320 ガス吐出口
31 第1の回動モータ(移動手段)
37,38 整流部材
W 基板
2 Spin chuck (substrate holding means)
3,32 Cooling gas nozzle (cooling gas discharge nozzle)
30, 320
37,38 Rectifying member W substrate
Claims (7)
前記液膜を構成する液体の凝固点よりも低温にした冷却ガスを、下向きに開口するガス吐出口から吐出する冷却ガス吐出ノズルと、
前記冷却ガス吐出ノズルを前記基板保持手段に保持された前記基板に対して相対移動させることにより、前記冷却ガス吐出ノズルを前記基板の表面に沿って走査移動させるとともに、前記冷却ガス吐出ノズルを前記基板の上方から外れた退避位置に位置決め可能な移動手段と、
前記退避位置に位置決めされた前記冷却ガス吐出ノズルの前記ガス吐出口の下方に配置され、上面が前記ガス吐出口の開口よりも大きなノズル対向面となった整流部材と
を備え、
前記冷却ガス吐出ノズルが前記退避位置に位置決めされた状態で、前記ガス吐出口から所定量の前記冷却ガスを吐出させるとともに、前記整流部材の前記ノズル対向面を前記ガス吐出口に臨ませて近接配置する
ことを特徴とする基板処理装置。 Substrate holding means for holding the substrate having a liquid film formed on the surface thereof substantially horizontally;
A cooling gas discharge nozzle that discharges a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film from a gas discharge port that opens downward;
The cooling gas discharge nozzle is scanned and moved along the surface of the substrate by moving the cooling gas discharge nozzle relative to the substrate held by the substrate holding means, and the cooling gas discharge nozzle is A moving means that can be positioned at a retracted position deviated from above the substrate;
A rectifying member that is disposed below the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle positioned at the retreat position, and whose upper surface is a nozzle facing surface larger than the opening of the gas discharge port,
With the cooling gas discharge nozzle positioned at the retracted position, a predetermined amount of the cooling gas is discharged from the gas discharge port, and the nozzle facing surface of the rectifying member faces the gas discharge port and is close to the gas discharge port. A substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus is arranged.
下向きに開口するガス吐出口を有する冷却ガス吐出ノズルを、前記基板の上方から外れた退避位置から前記液膜が形成された前記基板の上方まで移動させる工程と、
前記冷却ガス吐出ノズルを前記基板表面に沿って相対的に走査移動させながら、前記ガス吐出口から前記液膜を構成する液体の凝固点よりも低温にした冷却ガスを供給して前記液膜を凝固させる工程と、
凝固した前記液膜の凝固体を融解して除去する工程と
を備え、
前記ガス吐出ノズルを前記基板の上方に移動させる前に、前記ガス吐出口から前記冷却ガスを吐出させながら、上面が前記ガス吐出口の開口よりも大きなノズル対向面となった整流部材の前記ノズル対向面を前記退避位置にある前記冷却ガス吐出ノズルの前記ガス吐出口に臨ませて近接配置する
ことを特徴とする基板処理方法。 Forming a liquid film on the surface of the substrate;
A step of moving a cooling gas discharge nozzle having a gas discharge port that opens downward from a retracted position off the upper side of the substrate to an upper side of the substrate on which the liquid film is formed;
The liquid film is solidified by supplying a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film from the gas discharge port while relatively moving the cooling gas discharge nozzle along the substrate surface. A process of
Melting and removing the solidified solidified body of the liquid film,
Before moving the gas discharge nozzle above the substrate, while discharging the cooling gas from the gas discharge port, the nozzle of the rectifying member whose upper surface is a nozzle facing surface larger than the opening of the gas discharge port A substrate processing method characterized in that an opposing surface is arranged close to the gas discharge port of the cooling gas discharge nozzle in the retracted position.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011165596A JP5798828B2 (en) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011165596A JP5798828B2 (en) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013030612A true JP2013030612A (en) | 2013-02-07 |
JP5798828B2 JP5798828B2 (en) | 2015-10-21 |
Family
ID=47787381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011165596A Active JP5798828B2 (en) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5798828B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019044129A1 (en) * | 2017-09-04 | 2019-03-07 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate processing device and substrate processing method |
US10586693B2 (en) | 2013-07-16 | 2020-03-10 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
US10840083B2 (en) | 2016-09-26 | 2020-11-17 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Substrate cleaning method, method for creating substrate cleaning recipe, and device for creating substrate cleaning recipe |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10585359B2 (en) * | 2016-07-29 | 2020-03-10 | Asml Holding N.V. | Membrane assembly and particle trap |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004273801A (en) * | 2003-03-10 | 2004-09-30 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Substrate treatment equipment and method therefor |
JP2007073785A (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Seiko Epson Corp | Substrate-cleaning apparatus and manufacturing method of semiconductor device |
JP2009254965A (en) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Substrate treatment method and substrate treatment device |
JP2010269201A (en) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Panasonic Corp | Coating device |
JP2012204559A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Substrate processing device and substrate processing method |
-
2011
- 2011-07-28 JP JP2011165596A patent/JP5798828B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004273801A (en) * | 2003-03-10 | 2004-09-30 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Substrate treatment equipment and method therefor |
JP2007073785A (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Seiko Epson Corp | Substrate-cleaning apparatus and manufacturing method of semiconductor device |
JP2009254965A (en) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Substrate treatment method and substrate treatment device |
JP2010269201A (en) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Panasonic Corp | Coating device |
JP2012204559A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Substrate processing device and substrate processing method |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10586693B2 (en) | 2013-07-16 | 2020-03-10 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
US10840083B2 (en) | 2016-09-26 | 2020-11-17 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Substrate cleaning method, method for creating substrate cleaning recipe, and device for creating substrate cleaning recipe |
WO2019044129A1 (en) * | 2017-09-04 | 2019-03-07 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate processing device and substrate processing method |
JP2019046986A (en) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate processing device and substrate processing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5798828B2 (en) | 2015-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100877276B1 (en) | Substrate processing apparatus, liquid film freezing method and substrate processing method | |
JP5243165B2 (en) | Substrate cleaning method and substrate cleaning apparatus | |
JP4895774B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP5385628B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
TW201617137A (en) | Processing apparatus, nozzle, and dicing apparatus | |
JP2008135557A (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP2017135201A (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP2008028008A (en) | Device, system, and method for substrate treatment | |
JP2015023048A (en) | Substrate processing device and substrate processing method | |
JP5798828B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP4767204B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
WO2018179945A1 (en) | Substrate processing device and substrate processing method | |
JP2016134433A (en) | Dicing machine | |
JP5315271B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP2011204712A (en) | Substrate treatment method and substrate treatment apparatus | |
JP5808926B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP4781253B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP2008130951A (en) | Substrate treatment apparatus and substrate treatment method | |
JP5912325B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP2016093871A (en) | Processing device and nozzle | |
TWI700740B (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP2015185756A (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
JP2016093870A (en) | Processing device | |
JP4877783B2 (en) | Back surface cleaning apparatus, substrate processing apparatus, and back surface cleaning method | |
TWI735012B (en) | Substrate processing method and substrate processing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140625 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150811 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150818 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150824 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5798828 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |