JP2015070023A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<1−1.構成>
基板処理システム100の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、基板処理システム100を模式的に示す概略平面図である。
インデクサセル110は、装置外から受け取った未処理の基板9を処理セル120に渡すとともに、処理セル120から受け取った処理済みの基板9を装置外に搬出するためのセルである。インデクサセル110は、複数のキャリアCを載置するキャリアステージ111と、各キャリアCに対する基板9の搬出入を行う基板搬送装置(移載ロボット)IRと、を備える。
処理セル120は、基板9に処理を行うためのセルである。処理セル120は、複数の基板処理装置1と、当該複数の基板処理装置1に対する基板9の搬出入を行う基板搬送装置(搬送ロボットCR)と、を備える。ここでは、複数個(例えば、3個)の基板処理装置1が鉛直方向に積層されて、1個の基板処理装置群10を構成している。そして、複数個(図示の例では、4個)の基板処理装置群10が、搬送ロボットCRを取り囲むようにクラスタ状(房状)に設置される。
制御部130は、移載ロボットIR、搬送ロボットCR、および、一群の基板処理装置1の各々を制御する。制御部130のハードウエアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様のものを採用できる。すなわち、制御部130は、例えば、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAM、制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスク、等を備えている。制御部130において、プログラムに記述された手順に従って主制御部としてのCPUが演算処理を行うことにより、基板処理システム100の各部を制御する各種の機能部が実現される。もっとも、制御部130において実現される一部あるいは全部の機能部は、専用の論理回路などでハードウエア的に実現されてもよい。
基板処理システム100の全体動作について、引き続き図1を参照しながら説明する。基板処理システム100においては、制御部130が、基板9の搬送手順および処理条件等を記述したレシピにしたがって、基板処理システム100が備える各部を制御することによって、以下に説明する一連の動作が実行される。
次に、基板処理装置1にて処理対象とされる基板9について、図2を参照しながら説明する。図2は、基板9の周縁部付近を示す断面図である。
基板処理装置1の構成について、図3〜図5を参照しながら説明する。図3は、基板処理装置1の概略斜視図であり、ガード部材60を構成する半円弧部材61,62、カップ31、および、周縁部用処理ヘッド51が、各々の待避位置に配置されている状態が示されている。図4も、基板処理装置1の概略斜視図であるが、ここでは、ガード部材60、カップ31、および、周縁部用処理ヘッド51が、各々の処理位置に配置されている状態が示されている。図5は、基板処理装置1の構成を説明するための模式図である。
スピンチャック2は、基板9を、その表面91を上に向けた状態で、略水平姿勢に保持する基板保持部であって、当該基板9を、その表面91の中心を通る鉛直な回転軸のまわりで回転させる。
飛散防止部3は、スピンベース21に保持されて回転される基板9から飛散する処理液等を受け止める。
表面保護部4は、スピンベース21上に保持された基板9の表面91の中央付近に対して、ガス(カバーガス)を供給して、デバイス領域90を、表面周縁部911等に供給された処理液の雰囲気等から保護する。
周縁処理部5は、スピンベース21上に保持された基板9の表面周縁部911に対する処理を行う。周縁処理部5については、後に具体的に説明する。
基板処理装置1においては、スピンベース21上に保持された基板9の表面周縁部911に向けて、周縁部用処理ヘッド51から処理液が吐出されるときに、表面周縁部911に供給された処理液の一部が基板9から飛散し、当該飛散した処理液の一部が、外部に配置された部材で跳ね返されるなどして、基板9に再付着する虞がある。液跳ね抑制部6は、基板9から飛散した処理液が、基板9に再付着することを抑制するための部材である。
加熱処理部7は、スピンベース21上に保持された基板9の裏面92に対して、スチーム(水蒸気)、特に好ましくは、過熱スチーム(過熱水蒸気)を供給して、基板9を加熱する。
裏面処理部8は、スピンベース21上に保持された基板9の裏面92に対する処理を行う。具体的には、裏面処理部8は、スピンベース21上に保持された基板9の裏面92に処理液を供給する。
<4−1.全体構成>
周縁処理部5の全体構成について、引き続き図3〜図5を参照しながら説明する。
次に、周縁部用処理ヘッド51について図5、図6を参照しながら説明する。図6は、周縁部用処理ヘッド51の斜視図である。なお、説明の便宜上、図6においては、ガード部材60およびカップ31は、図示省略されている。
<i.吐出ノズル501a〜501d>
周縁部用処理ヘッド51は、表面周縁部911に向けて流体を吐出する複数個(ここでは、4個)の吐出ノズル501a〜501dを備える。周縁部用処理ヘッド51が備える一群の吐出ノズル501a〜501dには、表面周縁部911に向けて処理液を吐出する1以上(ここでは、3個)の吐出ノズル(以下「処理液ノズル」ともいう)501a,501b,501cと、表面周縁部911に向けてガス(ここでは、窒素ガス)を吐出する吐出ノズル(以下「ガスノズル」ともいう)501dと、が含まれる。特に、この周縁部用処理ヘッド51は、処理液ノズル501a,501b,501cとして、薬液を吐出する2個の吐出ノズル(以下「薬液ノズル」ともいう)501a,501bと、リンス液を吐出する吐出ノズル(以下「リンス液ノズル」ともいう)501cと、を備える。特に、この周縁部用処理ヘッド51は、薬液ノズル501a,501bとして、酸性の薬液を吐出する吐出ノズル(以下「第1薬液ノズル」ともいう)501aと、アルカリ性の薬液を吐出する吐出ノズル(以下「第2薬液ノズル」ともいう)501bと、を備える。
周縁部用処理ヘッド51には、これが備える一群の吐出ノズル501a〜501dの各々に定められた流体(具体的には、定められた処理液、あるいは、ガス)を供給する配管系である流体供給部55が、接続されている。
次に、周縁部用処理ヘッド51が備える一群の吐出ノズル501a〜501dの各々の具体的な構成について、図7を参照しながら説明する。一群の吐出ノズル501a〜501dの各々は、ほぼ同様の構成を備えており、以下、これらの吐出ノズル501a〜501dを区別しない場合は、単に「吐出ノズル501」と示す。図7は、吐出ノズル501の先端付近の構成を模式的に示す側断面図である。
<i.吸引管502a,502b>
再び図5、図6を参照する。周縁部用処理ヘッド51は、表面周縁部911上の余分な処理液を吸引する吸引管502a,502bを備える。ただし、ここでいう、「余分な処理液」とは、表面周縁部911に供給された処理液のうち、所期の領域に対して所期の処理を行うのに必要十分な量の処理液を差し引いた余りの処理液を指す。つまり、吸引管502a,502bは、表面周縁部911上の処理液のうち、処理に必要十分な量の処理液を残しつつ、余分な処理液だけを、吸引する。
周縁部用処理ヘッド51には、これが備える複数の吸引管502a,502bの各々の中空空間に負圧(吸引圧)を形成する配管系である吸引圧形成部56が、接続されている。
次に、周縁部用処理ヘッド51が備える各吸引管502a,502bの具体的な構成について、図8を参照しながら説明する。各吸引管502a,502bは、ほぼ同様の構成を備えており、以下、各吸引管502a,502bを区別しない場合は、単に「吸引管502」と示す。図8は、吸引管502の先端付近の構成を模式的に示す側断面図である。
周縁部用処理ヘッド51は、上述したアーム52に固定される支持部500を備える。支持部500は、複数の吐出ノズル501a〜501dと複数の吸引管502a,502bとを、一体的に支持する。これら一体的に支持される複数の吐出ノズル501a〜501dおよび複数の吸引管502a,502bのレイアウトについて、図6を参照しながら説明する。
支持部500は、上方から見て、表面周縁部911に沿う弧状に湾曲した部材であり、一群の吐出ノズル501a〜501dは、弧状に湾曲した支持部500の延在方向に沿って、配列されている。したがって、周縁部用処理ヘッド51が処理位置に配置された状態において、一群の吐出ノズル501a〜501dが、基板9の表面周縁部911に沿って並んだ状態となる。このとき、基板9の回転方向AR9に沿って、上流側から、ガスノズル501d、第1薬液ノズル501a、リンス液ノズル501c、第2薬液ノズル501bの順で並べられている。
第1吸引管502aは、これが対応する処理液ノズルである第1薬液ノズル501aの近傍であって、第1薬液ノズル501aよりも基板9の回転方向AR9の下流側に配置される。また、第2吸引管502bは、これが対応する処理液ノズルである第2薬液ノズル501bの近傍であって、第2薬液ノズル501bよりも基板9の回転方向AR9の下流側に配置される。ただし、ここでいう「近傍」とは、基板9の中心(すなわち、スピンベース21の回転軸A)から見て、第1吸引管502aと第1薬液ノズル501aとがなす角度(あるいは、第2吸引管502bと第2薬液ノズル501bとがなす角度)が、10°以下、特に好ましくは5°以下であることを意味する。
いま、周縁部用処理ヘッド51が備える複数の吐出ノズル501a〜501dの各々から流体が吐出されて基板9上に到達する到達位置を、当該吐出ノズル501a〜501dの「目標吐出位置」とよぶことにする。また、周縁部用処理ヘッド51が備える複数の吸引管502a,502bの各々が処理液(具体的には、当該吸引管502a,502bと対応付けられた処理液ノズル501a,501bから吐出される処理液)を吸引する基板9上の位置を、当該吸引管502a,502bの「目標吸引位置」とよぶことにする。以下において、複数の吐出ノズル501a〜501dの各々の目標吐出位置Qa〜Qdおよび複数の吸引管502a,502bの各々の目標吸引位置Ra,Rbについて、図9〜図11を参照しながら説明する。図9は、目標吐出位置Qa〜Qdおよび目標吸引位置Ra,Rbの配置例を模式的に示す図である。図10、図11は、周縁部用処理ヘッド51を、基板9の回転方向AR9の下流側から見た図である。ただし、図10では、周縁部用処理ヘッド51から薬液とガスとが吐出されている状態が示されており、図11では、周縁部用処理ヘッド51からリンス液とガスとが吐出されている状態が示されている。
次に、基板処理装置1の動作について説明する。基板処理装置1においては、制御部130の制御下で、以下に説明する一連の処理が実行される。もっとも、以下に説明するのは、基板処理装置1にて実行可能な処理の一例に過ぎない。
前処理(ステップS1)について、図13、図14を参照しながら説明する。図13は、前処理の流れを示す図である。図14は、前処理を説明するための図であり、前処理における各処理工程を実行している状態の基板処理装置1の一部要素が、模式的に示されている。
前処理(ステップS1)が終了すると、続いて、表面周縁処理(ステップS2)が行われる。表面周縁処理について、図15、図16を参照しながら説明する。図15は、表面周縁処理の流れを示す図である。図16は、表面周縁処理を説明するための図であり、表面周縁処理における各処理工程を実行している状態の基板処理装置1の一部要素が、模式的に示されている。
<i.薬液処理>
まず、基板9の表面周縁部911に対して、SC−1による薬液処理が行われる(ステップS201)。具体的には、まず、周縁部用処理ヘッド51が、待避位置から処理位置に移動される。そして、処理位置に配置された周縁部用処理ヘッド51の第2薬液ノズル501bから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、SC−1が吐出される。このときのSC−1の吐出流量は、例えば、20(mL/min)以上かつ50(mL/min)以下である。SC−1が吐出開始されてから所定時間(例えば、20秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのSC−1の吐出が停止される。
続いて、リンス処理が行われる(ステップS202)。具体的には、処理位置に配置されている周縁部用処理ヘッド51のリンス液ノズル501cから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、リンス液が吐出される。リンス液が吐出開始されてから所定時間(例えば、5秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのリンス液の吐出が停止される。このリンス処理によって、表面周縁部911に付着している処理液(ここでは、SC−1)が、すすぎ流される。
続いて、液振り切り処理が行われる(ステップS203)。液振り切り処理は、表面周縁部911に残存している処理液(ここでは、ステップS202のリンス処理において基板9から振り切られずに、表面周縁部911に残存しているリンス液)を、基板9の端面93側に寄せて、端面93から基板9の外に振り切る処理である。端面93側に寄せられた処理液は、端面93およびその付近の非水平な面領域部分に保持された状態となるところ、非水平な面領域部分に保持された処理液は液切れを起こしにくいため、このような処理液は、まとまって、基板9の外に振り切られる。つまり、表面周縁部911に残存している処理液を、基板9の端面93側に寄せてから基板9の外に振り切ることによって、表面周縁部911に液残りをほとんど生じさせることなく、当該残存している処理液の大部分を基板9から除去することができる。
<i.薬液処理>
次に、基板9の表面周縁部911に対して、SC−2による薬液処理が行われる(ステップS204)。具体的には、処理位置に配置されている周縁部用処理ヘッド51の第1薬液ノズル501aから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、SC−2が吐出される。SC−2が吐出開始されてから所定時間(例えば、20秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのSC−2の吐出が停止される。
続いて、液振り切り処理が行われる(ステップS205)。液振り切り処理の具体的な流れは、ステップS203にて説明したとおりである。すなわち、まず、表面周縁部911に向けての流体の吐出が停止された状態で、基板9が定められた時間だけ回転され(液寄せ工程)、その後、処理位置に配置されている周縁部用処理ヘッド51のガスノズル501dから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、ガスが吐出される(吹き飛ばし工程)。周縁部用処理ヘッド51からのガスの吐出が開始されてから所定時間(例えば、15秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのガスの吐出が停止される。
続いて、リンス処理が行われる(ステップS206)。リンス処理の具体的な流れは、ステップS202の処理と同様である。すなわち、処理位置に配置されている周縁部用処理ヘッド51のリンス液ノズル501cから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、リンス液が吐出される。リンス液が吐出開始されてから所定時間(例えば、5秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのリンス液の吐出が停止される。
続いて、液振り切り処理が行われる(ステップS207)。液振り切り処理の具体的な流れは、ステップS203にて説明したとおりである。すなわち、まず、表面周縁部911に向けての流体の吐出が停止された状態で、基板9が定められた時間だけ回転され(液寄せ工程)、その後、処理位置に配置されている周縁部用処理ヘッド51のガスノズル501dから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、ガスが吐出される(吹き飛ばし工程)。周縁部用処理ヘッド51からのガスの吐出が開始されてから所定時間(例えば、15秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのガスの吐出が停止される。
<i.薬液処理>
次に、基板9の表面周縁部911に対して、DHFによる薬液処理が行われる(ステップS208)。具体的には、処理位置に配置されている周縁部用処理ヘッド51の第1薬液ノズル501aから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、DHFが吐出される。このときのDHFの吐出流量は、例えば、20(mL/min)以上かつ50(mL/min)以下である。DHFが吐出開始されてから所定時間(例えば、10秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのDHFの吐出が停止される。
続いて、リンス処理が行われる(ステップS209)。リンス処理の具体的な流れは、ステップS202の処理と同様である。すなわち、処理位置に配置されている周縁部用処理ヘッド51のリンス液ノズル501cから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、リンス液が吐出される。リンス液が吐出開始されてから所定時間(例えば、5秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのリンス液の吐出が停止される。
続いて、液振り切り処理が行われる(ステップS210)。液振り切り処理の具体的な流れは、ステップS203にて説明したとおりである。すなわち、まず、表面周縁部911に向けての流体の吐出が停止された状態で、基板9が定められた時間だけ回転され(液寄せ工程)、その後、処理位置に配置されている周縁部用処理ヘッド51のガスノズル501dから、回転される基板9の表面周縁部911に向けて、ガスが吐出される(吹き飛ばし工程)。周縁部用処理ヘッド51からのガスの吐出が開始されてから所定時間(例えば、5秒)が経過すると、周縁部用処理ヘッド51からのガスの吐出が停止される。
表面周縁処理(ステップS2)が終了すると、続いて、処理面切り替え処理(ステップS3)が行われる。処理面切り替え処理では、裏面処理(ステップS4)に備えて、スピンベース21の回転速度(すなわち、基板9の回転速度)が低減される(図17、図18参照)。すなわち、スピンベース21の回転速度が、表面周縁処理時の回転速度(ここでは、600rpm)から、これより小さい回転速度(低速の回転速度)(例えば、20rpm)に切り替えられる。
処理面切り替え処理(ステップS3)が終了すると、続いて、裏面処理(ステップS4)が行われる。裏面処理について、図17、図18を参照しながら説明する。図17は、ステップS2〜ステップS4の流れを示す図である。図18は、裏面処理等を説明するための図であり、裏面処理における各処理工程を実行している状態の基板処理装置1の一部要素が、模式的に示されている。
裏面処理(ステップS4)が終了すると、続いて、乾燥処理(ステップS5)が行われる。乾燥処理においては、基板9に向けての処理液の吐出が停止された状態で、スピンベース21の回転速度(すなわち、基板9の回転速度)が、裏面処理の実行時の低速の回転速度から、比較的高速の、乾燥時の回転速度に上げられる。これによって、基板9の裏面92に付着しているリンス液が徐々に振り切られてゆき、最終的に、基板9が乾燥される。ただし、上述したとおり、乾燥処理が行われる間も、基板9の表面91には、カバーガスノズル41からカバーガスが供給され続けており、これによって、デバイス領域90が処理液の雰囲気等から保護されている。
上記の実施の形態においては、各吸引管502a,502bに、処理液ノズル(具体的には、当該吸引管502a,502bと対応付けられた処理液ノズルであり、上記の実施の形態においては、各薬液ノズル501a,501b)から表面周縁部911上に供給された余分な処理液を吸引させることによって、当該余分な処理液を表面周縁部から除去できる。その結果、表面周縁部911上の余分な処理液が基板9の中心側に広がることを抑制できる。すなわち、表面周縁部911における処理液が作用する領域の内縁位置が、所期の位置よりも基板9の中心側にずれこんでしまうことを、抑制できる。また、基板9の中心側に広がってしまった処理液がデバイス領域90に進入してデバイスパターンに不具合を生じさせる、といった事態も、回避できる。
別の形態に係る周縁部用処理ヘッド51aについて、図19を参照しながら説明する。図19は、周縁部用処理ヘッド51aの斜視図である。なお、図中、上記の実施の形態において説明した構成と同じ構成については同じ符号が付されている。また、以下の説明において、上記の実施の形態において説明した構成と同じ構成については、説明を省略するとともに、同じ符号を付して示す。
上記の実施の形態においては、周縁部用処理ヘッド51は、2個の吸引管502a,502bを備え、各吸引管502a,502bは各薬液ノズル501a,501bと対応付けられていたが、周縁部用処理ヘッド51は、リンス液ノズル501cと対応付けられる吸引管をさらに備えてもよい。もっとも、周縁部用処理ヘッド51は、必ずしも2個以上の吸引管を備える必要はなく、各々がいずれかの処理液ノズル501a,501b,501bと対応する、少なくとも1個の吸引管を備えればよい。また、1個の処理液ノズルと対応する吸引管を複数個設けてもよい。
130 制御部
1 基板処理装置
2 スピンチャック
3 飛散防止部
4 表面保護部
5 周縁処理部
6 液跳ね抑制部
7 加熱処理部
8 裏面処理部
51 周縁部用処理ヘッド
55 流体供給部
56 吸引圧形成部
501 吐出ノズル
501a 第1薬液ノズル
501b 第2薬液ノズル
501c リンス液ノズル
501d ガスノズル
511 ノズル本体部
512 吐出面
513 導入流路部
514 吐出流路部
5141 鉛直流路部分
5142 傾斜流路部分
515 吐出口
502 吸引管
502a 第1吸引管
501b 第2吸引管
521 吸引口
5211 吸引口の内側端
5212 吸引口の外側端
9 基板
90 デバイス領域
91 基板の表面
911 基板の表面周縁部
92 基板の裏面
93 基板の端面
Qa,Qb,Qc,Qd 目標吐出位置
Ra,Rb 目標吸引位置
Claims (10)
- 基板を水平姿勢に保持しつつ、当該基板を、その面内の中心を通る鉛直な回転軸のまわりで回転させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持される基板の表面周縁部に対する処理を行う周縁部用処理ヘッドと、
を備え、
前記周縁部用処理ヘッドが、
前記表面周縁部に向けて、処理液を吐出する処理液ノズルと、
前記処理液ノズルと対応付けられ、前記表面周縁部上の余分な前記処理液を吸引する吸引管と、
を備える、基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置であって、
前記周縁部用処理ヘッドが、
前記処理液ノズルと前記吸引管とを一体的に支持する支持部、
を備える、
基板処理装置。 - 請求項1または2に記載の基板処理装置であって、
前記周縁部用処理ヘッドにおいて、
前記吸引管が、前記処理液ノズルの近傍であって、前記処理液ノズルよりも前記基板の回転方向の下流側に配置される、
基板処理装置。 - 請求項1または2に記載の基板処理装置であって、
前記周縁部用処理ヘッドにおいて、
前記吸引管が、前記処理液ノズルの近傍であって、前記処理液ノズルよりも前記基板の回転方向の上流側に配置される、
基板処理装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記吸引管が、その先端に開口した吸引口が、前記表面周縁部と対向するような吸引位置に配置された状態において、前記吸引口における前記基板の中心側の端が、前記表面周縁部における前記処理液を作用させるべき領域の内縁位置よりも、基板の端面側にある、
基板処理装置。 - 請求項1から5のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記吸引管が、その先端に開口した吸引口が、前記表面周縁部と対向するような吸引位置に配置された状態において、前記吸引口における前記基板の端面側の端が、前記基板の端面よりも内側にある、
基板処理装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記処理液ノズルが、前記基板上の第1の位置に向けて前記処理液を吐出し、
前記吸引管が、前記第1の位置よりも基板の端面側の第2の位置から前記処理液を吸引する、
基板処理装置。 - 請求項1から7のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記周縁部用処理ヘッドが、
前記表面周縁部に向けて、ガスを吐出するガスノズル、
を備える、
基板処理装置。 - 請求項1から8のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記周縁部用処理ヘッドを制御する制御部、
を備え、
前記制御部が、
回転される基板の表面周縁部に向けて、前記処理液ノズルから処理液を吐出させつつ、前記表面周縁部上の余分な前記処理液を前記吸引管に吸引させる、
基板処理装置。 - a)基板を水平姿勢に保持しつつ、当該基板を、その面内の中心を通る鉛直な回転軸のまわりで回転させる工程と、
b)回転される前記基板の表面周縁部に向けて、処理液を吐出する工程と、
c)前記b)工程と並行して、前記表面周縁部上の余分な前記処理液を吸引する工程と、
を備える、基板処理方法。
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