JP2017092387A - 液処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板下面への処理液の回り込みを抑制すること。
【解決手段】実施形態に係る液処理装置は、回転プレートと、支持部材と、供給部とを備える。回転プレートは、回転可能である。支持部材は、回転プレートに設けられ、基板の下面周縁部を支持する。供給部は、支持部材によって支持された基板の上面に処理液を供給する。また、支持部材は、接触部と、外周部とを備える。接触部は、基板の周方向に沿って延在し、基板の下面周縁部に接触する。外周部は、接触部よりも基板の径方向外側に接触部から連続して位置し、接触部よりも低く形成される。
【選択図】図9

Description

開示の実施形態は、液処理装置に関する。
従来、半導体ウェハやガラス基板等の基板に対して液処理を行う液処理装置として、枚葉式の液処理装置が知られている。枚葉式の液処理装置は、たとえば、基板の外周部を保持して回転する基板保持部と、基板保持部に保持される基板に対して処理液を供給する供給部とを備える。
このような液処理装置においては、ウェハの上面に供給された処理液の下面への回り込みを低減することが望まれている。
ここで、特許文献1には、ウェハの中心に向かって傾斜し、かつ、ウェハの周方向に沿って延在する傾斜面を有する支持部材を備えた液処理装置が記載されている。ウェハは、支持部材の傾斜面に支持され、ウェハの周縁部と支持部材の傾斜面とがウェハの周方向に沿って接することで、ウェハの下面への処理液の回り込みが抑制される。
特開2013−58607号公報
しかしながら、上述した従来技術では、支持部材の傾斜面とウェハとの間に処理液が残存しやすいことが、ウェハの下面への処理液の回り込みの原因になることがあった。
実施形態の一態様は、基板下面への処理液の回り込みを抑制することができる液処理装置を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る液処理装置は、回転プレートと、支持部材と、供給部とを備える。回転プレートは、回転可能である。支持部材は、回転プレートに設けられ、基板の下面周縁部を支持する。供給部は、支持部材によって支持された基板の上面に処理液を供給する。また、支持部材は、接触部と、外周部とを備える。接触部は、基板の周方向に沿って延在し、基板の下面周縁部に接触する。外周部は、接触部よりも基板の径方向外側に接触部から連続して位置し、接触部よりも低く形成される。
実施形態の一態様によれば、基板下面への処理液の回り込みを抑制することができる。
図1は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図2は、処理ユニットの構成を説明するための図である。 図3は、把持機構の動作説明図である。 図4は、把持機構の動作説明図である。 図5は、支持部材の配置を説明するための図である。 図6は、支持部材の構成を説明するための図である。 図7は、支持部材の構成を説明するための図である。 図8は、従来における支持部材の構成を説明するための図である。 図9は、図7におけるA−A線に沿った一部断面図である。 図10は、図7におけるB−B線に沿った一部断面図である。 図11は、第1の変形例に係る支持部材の構成を説明するための図である。 図12は、第2の変形例に係る支持部材の構成を説明するための図である。 図13は、第3の変形例に係る支持部材の構成を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する液処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を規定し、Z軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図1に示すように、基板処理システム1は、搬入出ステーション2と、処理ステーション3とを備える。搬入出ステーション2と処理ステーション3とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション2は、キャリア載置部11と、搬送部12とを備える。キャリア載置部11には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ(以下ウェハW)を水平状態で収容する複数のキャリアCが載置される。
搬送部12は、キャリア載置部11に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置13と、受渡部14とを備える。基板搬送装置13は、ウェハWを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置13は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアCと受渡部14との間でウェハWの搬送を行う。
処理ステーション3は、搬送部12に隣接して設けられる。処理ステーション3は、搬送部15と、複数の処理ユニット16とを備える。複数の処理ユニット16は、搬送部15の両側に並べて設けられる。
搬送部15は、内部に基板搬送装置17を備える。基板搬送装置17は、ウェハWを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置17は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部14と処理ユニット16との間でウェハWの搬送を行う。
処理ユニット16は、基板搬送装置17によって搬送されるウェハWに対して所定の基板処理を行う。
また、基板処理システム1は、制御装置4を備える。制御装置4は、たとえばコンピュータであり、制御部18と記憶部19とを備える。記憶部19には、基板処理システム1において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部18は、記憶部19に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム1の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置4の記憶部19にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルディスク(MO)、メモリカードなどがある。
上記のように構成された基板処理システム1では、まず、搬入出ステーション2の基板搬送装置13が、キャリア載置部11に載置されたキャリアCからウェハWを取り出し、取り出したウェハWを受渡部14に載置する。受渡部14に載置されたウェハWは、処理ステーション3の基板搬送装置17によって受渡部14から取り出されて、処理ユニット16へ搬入される。
処理ユニット16へ搬入されたウェハWは、処理ユニット16によって処理された後、基板搬送装置17によって処理ユニット16から搬出されて、受渡部14に載置される。そして、受渡部14に載置された処理済のウェハWは、基板搬送装置13によってキャリア載置部11のキャリアCへ戻される。
次に、処理ユニット16の構成について図2を参照して説明する。図2は、処理ユニット16の構成を説明するための図である。
図2に示すように、処理ユニット16は、ほぼ方形の筐体21と、筐体21内のほぼ中央部に設けられ、上面が開口する略円筒形状のカップ部22と、カップ部22の内側に配置され、ウェハWを保持するとともに回転することができるウェハ保持回転部23と、ウェハ保持回転部23に保持されるウェハWに対して処理液を供給するとともにウェハWの上面に接してウェハWの上面を洗浄するブラシ24とを備える。
筐体21には、基板搬送装置17(図1参照)によりウェハWを筐体21に搬入出するための搬送口21aが形成されている。搬送口21aには、図示しないシャッタが設けられ、搬入出時にはシャッタが開き、処理時にはシャッタは閉じ搬送口21aは閉じられている。
カップ部22は、図示しない昇降機構により、筐体21内において図2中に破線で示す上方位置と、実線で示す下方位置との間で上下動可能である。ウェハWの搬入出時には、カップ部22は下方位置に位置することにより、ウェハWの搬入出を干渉することがなく、ウェハWの処理時には、カップ部22は上方位置に位置することにより、ウェハWに対して供給される処理液を受け、図示しないドレインから処理液を排出する。
ウェハ保持回転部23は、筐体21の下方に配置されるモータMに接続されて回転する回転シャフト23Sと、下面のほぼ中央部において回転シャフト23Sに取り付けられる回転プレート23Pとを有している。
回転シャフト23Sには、その中央部を貫通する導管23Cが形成されている。導管23Cは、バルブ等の流量調整機構25を介してN2ガス供給源26に接続される。ウェハ保持回転部23の回転プレート23Pと、ウェハ保持回転部23により保持されるウェハWとの間には空間が形成されており、導管23Cを通ったN2ガスは、導管23Cの上端からこの空間へ流れ出て、外周に向かって流れる。ウェハ保持回転部23およびウェハWが回転すると、回転プレート23PとウェハWとの間の空間がウェハW上方の空間よりも陰圧になる。そうすると、ウェハWの中心部が撓んで、ウェハWの上面の平坦性が悪化し、液処理の均一性もまた悪化するおそれがある。しかし、その空間にN2ガスを供給しているため、ウェハWの中心部の撓みを抑制することが可能となる。また、回転プレート23PとウェハWとの間の空間からN2ガスが吹き出すため、ウェハWの上面に供給される処理液が下面に付着するのを低減する効果が得られる。
ブラシ24は、水平面内で回動可能で上下動可能なアーム24Aにより支持されている。アーム24A内には、ウェハWに対して供給される処理液が流れる導管24Cが形成されている。アーム24Aが回動し下降し、ブラシ24がウェハWの上面に接すると同時に(又は僅かに前に)、所定の処理液供給源からの処理液(例えば脱イオン水)が、導管24C内を流れて、ブラシ24の基端に設けられた開口24BからウェハWの上面に供給される。これにより、ブラシ24はウェハWの上面に接することにより、ウェハWの上面を洗浄するとともに、ブラシ24により除去されたパーティクルや残留物等を処理液により洗い流すことができる。
なお、ここでは、処理ユニット16がブラシ24を備えることとしたが、処理ユニット16は、ウェハWの上面に処理液を吐出するノズルを備えていてもよい。
回転プレート23Pは、略円板形状を有する部材である。回転プレート23Pの下部周縁には、ウェハWの周縁部を押さえることによりウェハWを把持する複数(図2では2つのみを図示)の把持機構23Gが設けられる。
各把持機構23Gは、回動軸23Tにより回動可能なレバー部材23Lと、レバー部材23Lが矢印d1で示す方向に回動することによってウェハWの周縁部に接触可能な把持部23Aとを有している。各レバー部材23Lの遠端部の下方には、レバー部材23Lの遠端部を上下動させるロッド部材43が設けられている。ロッド部材43はアーム42に取り付けられ、アーム42は昇降機構41により上下動する。
ここで、把持機構23Gの動作について図3および図4を参照して説明する。図3および図4は、把持機構23Gの動作説明図である。なお、図3は、把持機構23GによりウェハWを把持する前の様子を示しており、図4は、把持機構23GによりウェハWが把持された後の様子を示している。
図3に示すように、ウェハWを把持する前において、アーム42は、昇降機構41(図2参照)によって上方に移動しており、ロッド部材43が把持機構23Gのレバー部材23Lの遠端を上方へ押し上げている。このため、レバー部材23Lの他端(回動軸23Tにより支持される端部)に設けられた把持部23Aは外方に傾いている。
一方、図4に示すように、アーム42が下方に移動すると、レバー部材23Lは、回転プレート23Pの下面に設けられた付勢部材23Bと自重とにより、回動軸23Tを中心に回動する。これに伴って把持部23AがウェハWの周縁部に押しつけられる。3つの把持機構23Gの把持部23AがウェハWの周縁部を押しつけることにより、ウェハWが把持される。この状態で、モータM(図2参照)が回転すると、回転プレート23Pと、これに取り付けられた把持機構23Gとが回転し、回転プレート23P上で把持機構23Gに把持されたウェハWが回転する。
上記のように構成された処理ユニット16は、ウェハWの上面に供給された処理液の下面への回り込みを抑制するための支持部材をさらに備える。以下では、かかる支持部材の構成について具体的に説明する。
図5は、支持部材の配置を説明するための図である。また、図6および図7は、支持部材50の構成を説明するための図である。なお、図5には、処理ユニット16を上方から見た場合における回転プレート23P、把持機構23Gおよび支持部材50を模式的に示している。また、図6および図7は、支持部材50の斜視図および平面図である。
図5に示すように、回転プレート23Pの上面外周部には、ウェハWの周方向に沿って延在する複数の支持部材50が設けられている。本実施形態において支持部材50は、3つの把持機構23Gの両側にそれぞれ1つずつ、合計6つ設けられる。具体的には、回転プレート23Pの外周部には、ウェハWよりも外方に延在する複数の延在部27が形成されており、各支持部材50は、かかる延在部27に載置されるとともに、例えばネジなどによって延在部27に取り付けられる。
なお、図5に示すように、回転プレート23Pの外周縁部には、複数(ここでは、3つ)の切欠部C1が形成されている。切欠部C1は、基板搬送装置17(図1参照)に設けられた図示しないウェハ保持爪に対応して設けられ、ウェハ保持爪が回転プレート23Pを上下に通り抜けるのを許容する。また、回転プレート23Pの中央部には、N2ガスを吐出するための吐出口28が形成されている。
図6および図7に示すように、支持部材50は、接触部51と、外周部52と、内周部53と、ガイドピン60とを備える。
接触部51は、ウェハWの下面周縁部に接触する部位であり、ウェハWの周方向に沿って延在する。
ウェハWは、下面外周部が支持部材50の接触部51に接することにより支持部材50に支持される。このとき、ウェハWの下面周縁部と支持部材50の接触部51とがウェハWの周方向に沿って接することで、ウェハWの上面に供給された処理液がウェハWの下面側へ回り込むことを抑制することができる。なお、ウェハWは、支持部材50に支持された後、把持機構23Gによって把持される。
外周部52は、接触部51よりもウェハWの径方向外側に接触部51から連続して位置する部位であり、接触部51よりも低く形成される。かかる外周部52は、平坦部54と、接触部51と平坦部54との間に位置してこれらを連接する連接部55とを有する。
内周部53は、接触部51よりもウェハWの径方向内側に位置する部位であり、接触部51よりも低く形成される。かかる内周部53の上面は、ウェハWの中心に向かって下り傾斜する傾斜面となっている。
ガイドピン60は、外周部52における平坦部54上に設けられる。ガイドピン60の上面は、接触部51に支持されたウェハWよりも高く、かかる上面には、ウェハWの中心に向かって下り傾斜する傾斜面61が形成されている。基板搬送装置17(図1参照)から支持部材50へウェハWが載置される際にウェハWの周縁部が傾斜面61に接すると、ウェハWの周縁部が傾斜面61を滑り落ちるように案内されてウェハWが移動する。これにより、ウェハWが位置決めされて支持部材50の接触部51に支持される。
図8は、従来における支持部材の構成を説明するための図である。また、図9は、図7におけるA−A線に沿った一部断面図であり、図10は、図7におけるB−B線に沿った一部断面図である。
図8に示すように、従来の支持部材50Xは、傾斜面50XaにウェハWを支持する。このため、支持部材50Xの傾斜面50XaとウェハWとの間に処理液Lが残存しやすく、残存した処理液Lがたとえば毛細管現象等によってウェハWの下面へ回り込むおそれがあった(図8の矢印d2参照)。
これに対し、本実施形態に係る支持部材50は、図9に示すように、ウェハWの下面周縁部に接触する接触部51よりも外周側が、接触部51より低く形成される。言い換えれば、接触部51は、支持部材50の構造のなかで最も高い位置にある。このため、従来の支持部材50Xのように、傾斜面50XaとウェハWとの間に処理液Lが溜まることがない。したがって、従来の支持部材50Xと比較して、処理液LのウェハW下面への回り込みを抑制することができる。
また、図9に示すように、外周部52における連接部55は、接触部51と連接する部分に、外側に膨らんだ曲面状の傾斜面551を有する。かかる形状とすることにより、たとえば、連接部55を接触部51と同一高さで水平に延在させた場合と比較して、連接部55とウェハWとの間に処理液を溜まりにくくすることができる。また、連接部55の傾斜面551がたとえば平面状に形成される場合と比較して、ウェハWの下面周縁部を損傷させにくくすることができる。なお、連接部55の平坦部54側には、垂直面552が形成されている。
ここでは、外周部52における平坦部54の上面541が、水平面であるものとするが、平坦部54の上面は、ウェハWの径方向外側に向かって下り傾斜する傾斜面であってもよい。平坦部54の上面を傾斜面とすることで、ウェハWの上面から落下した処理液を支持部材50から効率よく排出することができる。
また、支持部材50における内周部53の上面531は傾斜面となっている。このため、たとえば、内周部53の上面531を水平面とした場合と比較して、ウェハWの径方向における支持部材50とウェハWとの接触幅を小さく抑えることができる。これにより、ウェハWの下面がデバイス面である場合であっても、かかるデバイス面に支持部材50が接触しにくいため、デバイス面を損傷させにくい。また、導管23C(図2参照)から供給されるN2ガスを接触部51の近傍まで効率よく行き渡らせることができる。
また、図10に示すように、支持部材50は、連接部55とガイドピン60との間に隙間Dを有する。このため、ガイドピン60と連接部55との間に処理液が溜まりにくく、ウェハWの下面周縁部への処理液の回り込みがさらに抑制される。
なお、支持部材50の下部には、回転プレート23Pの延在部27(図5参照)に支持部材50を取り付けるための複数の取付部56が設けられる。取付部56は、略円筒形状の部位であり、たとえば、支持部材50の中央部と両端部とにそれぞれ設けられる。取付部56は、回転プレート23Pの延在部27に設けられた図示しない取付穴に挿通される。また、取付部56には、支持部材50を延在部27にネジ止めするためのネジ穴561が形成される。
上述したように、本実施形態に係る処理ユニット16(「液処理装置」の一例に相当)は、回転プレート23Pと、支持部材50と、ブラシ24(「供給部」の一例に相当)とを備える。回転プレート23Pは、回転可能である。支持部材50は、回転プレート23Pに設けられ、ウェハWの下面周縁部を支持する。ブラシ24は、支持部材50によって支持されたウェハWの上面に処理液を供給する。また、支持部材50は、接触部51と、外周部52とを備える。接触部51は、ウェハWの周方向に沿って延在し、ウェハWの下面周縁部に接触する。外周部52は、接触部51よりもウェハWの径方向外側に接触部から連続して位置し、接触部51よりも低く形成される。
したがって、本実施形態に係る処理ユニット16によれば、ウェハWの下面への処理液の回り込みを抑制することができる。
ところで、支持部材50の上面は、疎水化処理または親水化処理が施されてもよい。かかる場合の変形例について図11および図12を参照して説明する。図11は、第1の変形例に係る支持部材の構成を説明するための図であり、図12は、第2の変形例に係る支持部材の構成を説明するための図である。
図11に示すように、第1の変形例に係る支持部材50Aは、外周部52の上面、すなわち、平坦部54の上面541A、連接部55の傾斜面551Aおよび垂直面552Aが親水性を有し、接触部51の上面および内周部53の上面531Aが疎水性を有する。
このように、接触部51の上面および内周部53の上面531Aを疎水性とすることで、接触部51に処理液が残存しにくくなり、ウェハWの下面への処理液の回り込みが抑制される。また、外周部52の上面を親水性とすることで、支持部材50Aから処理液を効率よく排出することができるため、これによっても、ウェハWの下面への処理液の回り込みを抑制することができる。
接触部51の上面および内周部53の上面531Aは、たとえば、疎水性のコーティング剤によりコーティングしたり、疎水性のテープを貼ったりすることによって疎水化することができる。同様に、外周部52の上面も、親水性のコーティング剤によりコーティングしたり、親水性のテープを貼ったりすることによって親水化することができる。
なお、疎水化の方法は上記に限らず、例えば、接触部51の上面および内周部53の上面531Aを研摩加工したり、プラズマ処理による表面改質を施したりすることにより実現しても良い。また、親水化の方法も、外周部52に細かい凹凸を設ける加工を行ったり、プラズマ処理による表面改質を施したりすることにより実現しても良い。
図12に示すように、第2の変形例に係る支持部材50Bは、平坦部54の上面541Bが親水性を有し、接触部51の上面、連接部55の傾斜面551Bおよび垂直面552B並びに内周部53の上面531Bが疎水性を有する。
このように、連接部55も疎水性とすることで、連接部55にも処理液が残存しにくくなるため、ウェハWの下面への処理液の回り込みをさらに抑制することができる。
なお、支持部材50Bは、連接部55のうち傾斜面551Bを疎水性とし、垂直面552Bを親水性としてもよい。これにより、傾斜面551Bを処理液が固まりとして転げ落ち易くなりかつ垂直面552Bにたどり着いた処理液は下方向へと流れ落ち易くなる。
ところで、処理液の残存を上記実施形態以上に防止したければ、支持部材は、内部に加熱部を備えるようにしていてもよい。かかる場合の変形例について図13を参照して説明する。図13は、第3の変形例に係る支持部材の構成を説明するための図である。
図13に示すように、支持部材50Cは、接触部51周辺(たとえば、内周部53における接触部51側の端部)に加熱部70を備える。加熱部70は、たとえば電熱線を含んで構成され、支持部材50Cと、支持部材50Cの上面に形成されるコーティング層との間に設けられる。コーティング層は、たとえば上述した疎水面などである。
加熱部70への電源供給は、レバー部材23Lおよびロッド部材43(図2参照)等を介して行われる。たとえば、レバー部材23Lの下面と、ロッド部材43の上面とに、それぞれ電源供給用の端子を設ける。図4に示すように、ウェハWが把持部23Aに把持された状態においては、レバー部材23Lとロッド部材43とが離れているため、加熱部70には電力が供給されず、接触部51周辺は加熱されない。
一方、図3に示すように、把持部23AによるウェハWの把持が解除されると、レバー部材23Lの下面に設けられた端子と、ロッド部材43の上面に設けられた端子とが接触し、図示しない電源からロッド部材43の端子および把持部23Aの端子を介して加熱部70へ電力が供給される。これにより、接触部51周辺が加熱される。
このように、支持部材50Cによれば、把持部23AによるウェハWの把持を解除した後、すなわち、液処理が終了した後に、加熱部70を用いて接触部51周辺を加熱することで、液処理後において、ウェハWの下面周縁部に処理液が残存していたとしても、かかる処理液を加熱により除去することができる。したがって、ウェハWの下面への処理液の回り込みをさらに抑制することができる。
なお、ここでは、加熱部70が接触部51周辺に設けられる場合の例を示したが、加熱部70は、接触部51から離れた位置に設けられてもよい。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
W ウェハ
16 処理ユニット
23 ウェハ保持回転部
23A 把持部
23P 回転プレート
50 支持部材
51 接触部
52 外周部
53 内周部
54 平坦部
55 連接部
60 ガイドピン
61 傾斜面

Claims (8)

  1. 回転可能な回転プレートと、
    前記回転プレートに設けられ、基板の下面周縁部を支持する支持部材と、
    前記支持部材によって支持された基板の上面に処理液を供給する供給部と
    を備え、
    前記支持部材は、
    前記基板の周方向に沿って延在し、前記基板の下面周縁部に接触する接触部と、
    前記接触部よりも前記基板の径方向外側に前記接触部から連続して位置し、前記接触部よりも低く形成された外周部と
    を備えることを特徴とする液処理装置。
  2. 前記外周部は、
    前記接触部よりも低い位置に形成された平坦部と、
    前記接触部と前記平坦部とを連接し、傾斜面を有する連接部と
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の液処理装置。
  3. 前記支持部材は、
    前記接触部よりも高い位置から前記基板の中心に向かって下り傾斜する傾斜面を有するガイドピンを備えること
    を特徴とする請求項2に記載の液処理装置。
  4. 前記支持部材は、
    前記連接部と前記ガイドピンとの間に隙間を有すること
    を特徴とする請求項3に記載の液処理装置。
  5. 前記外周部の上面は、親水性を有し、
    前記接触部の上面は、疎水性を有すること
    を特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の液処理装置。
  6. 前記平坦部の上面は、親水性を有し、
    前記接触部および前記連接部の上面は、疎水性を有すること
    を特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の液処理装置。
  7. 前記支持部材は、
    前記接触部よりも前記基板の径方向内側に位置し、前記接触部よりも低く形成された内周部
    を備え、
    前記内周部は、
    前記基板の中心に向かって下り傾斜する傾斜面を有すること
    を特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の液処理装置。
  8. 前記支持部材は、
    内部に加熱部を備えること
    を特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の液処理装置。
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