JP2018093146A - Substrate processing device, substrate processing method and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハ等の基板の下面に液処理を施す基板処理装置及び基板処理方法に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for performing liquid processing on a lower surface of a substrate such as a semiconductor wafer.
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウエハ等の基板に処理液を供給して洗浄やエッチング等の液処理を行うプロセスが多用されている。このような液処理は、例えば特許文献1に記載されているように、スピンチャック(基板保持回転機構)により基板を回転させながら、ウエハの表面及び/又は裏面に処理液を供給する枚葉式の基板処理装置により行われる。
In a semiconductor device manufacturing process, a process of supplying a processing liquid to a substrate such as a semiconductor wafer and performing liquid processing such as cleaning and etching is frequently used. For example, as described in
特許文献1に記載の装置は、スピンチャックの回転中心付近においてウエハWの下方に設けられた回転しないノズル部材を有する。ウエハWの処理時に、ノズル部材に設けられた処理液吐出ノズルから薬液及びリンス液が順次吐出され、リンス液の吐出終了後にウエハの振り切り乾燥が行われる。振り切り乾燥中においてもノズル部材は回転しないため、振り切り乾燥よりも前にノズル部材の表面に付着した液体特にリンス液がそのまま残留しやすい。このような残留リンス液は、次のウエハの処理に悪影響を及ぼすことがある。
The apparatus described in
上記の問題を解決するため、特許文献1では、第1吐出口からウエハに向けて乾燥用ガスを吐出するガス吐出ノズルに設けた第2吐出口からノズル部材の表面に沿って乾燥用ガスを噴射することにより、残留リンス液を吹き飛ばしている。しかし、特許文献1の技術では、ウエハのほうが基板処理装置の構成部品よりも先に乾燥してしまうと構成部品から吹き飛ばされた残留リンス液がウエハの下面に再付着することがわかった。この点において、特許文献1の技術にはさらなる改善の余地がある。
In order to solve the above problem, in
本発明は、回転する基板の下面にリンス液を供給した後に、基板下方の構成部品から除去された液体が基板に再付着することを防止する技術を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a technique for preventing liquid removed from components below a substrate from re-adhering to the substrate after supplying a rinse liquid to the lower surface of the rotating substrate.
本発明の一実施形態によれば、基板を支持する基板支持要素と、前記基板支持要素を設けられ前記基板の下方で当該基板に対面する回転プレートと、を有し、前期基板支持要素によって基板を水平姿勢で保持して鉛直軸線周りに回転させる基板保持回転部と、前記回転プレートの中心部に設けられた孔に挿入された上端部を有する軸部材と、前記基板保持回転部により保持された前記基板の下面にリンス液を供給するリンス液供給部と、前記基板保持回転部により保持された前記基板の下面が面する空間に乾燥用ガスを供給するガス供給部と、前記基板処理装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板保持回転部により保持されて回転する前記基板の下面に前記リンス液供給部からリンス液を供給し、その後に、回転する前記基板の下面全域にリンス液の液膜を維持しつつ前記ガス供給部から乾燥用ガスを供給して前記軸部材の上端部に付着した液体を除去し、その後に、回転する前記基板の下面に残留する処理液のリンス液を除去するよう制御する、基板処理装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a substrate support element that supports a substrate, and a rotating plate that is provided with the substrate support element and faces the substrate below the substrate, the substrate support element by the previous substrate support element. Is held by the substrate holding rotating unit, a substrate holding rotating unit that holds the substrate in a horizontal posture and rotates around a vertical axis, a shaft member having an upper end inserted in a hole provided in a central portion of the rotating plate, and the substrate holding rotating unit. A rinsing liquid supply unit for supplying a rinsing liquid to the lower surface of the substrate; a gas supply unit for supplying a drying gas to a space held by the substrate holding and rotating unit facing the lower surface of the substrate; and the substrate processing apparatus. A controller that controls the operation of the substrate, wherein the controller supplies the rinse liquid from the rinse liquid supply unit to the lower surface of the substrate held and rotated by the substrate holding and rotating unit, and then rotates. While maintaining the liquid film of the rinsing liquid over the entire lower surface of the substrate, the drying gas is supplied from the gas supply unit to remove the liquid adhering to the upper end portion of the shaft member, and then the lower surface of the rotating substrate There is provided a substrate processing apparatus that controls to remove the rinsing liquid remaining in the processing liquid.
本発明の他の実施形態によれば、基板処理装置にて実行される基板処理方法であって、前記基板処理装置が、基板を支持する基板支持要素と、前記基板支持要素を設けられ前記基板の下方で当該基板に対面する回転プレートと、を有し、前期基板支持要素によって基板を水平姿勢で保持して鉛直軸線周りに回転させる基板保持回転部と、前記回転プレートの中心部に設けられた孔に挿入された上端部を有する軸部材と、前記基板保持回転部により保持された前記基板の下面にリンス液を供給するリンス液供給部と、前記基板保持回転部により保持された前記基板の下面が面する空間に乾燥用ガスを供給するガス供給部と、を備えているものにおいて、前記基板保持回転部により保持されて回転する前記基板の下面に前記リンス液供給部からリンス液を供給することと、その後に、回転する前記基板の下面全域にリンス液の液膜を維持しつつ前記ガス供給部から乾燥用ガスを供給して前記軸部材の上端部に付着した液体を除去することと、その後に、回転する前記基板の下面に残留するリンス液の液膜を除去することとを含む基板処理方法が提供される。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a substrate processing method executed by a substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus is provided with a substrate support element that supports a substrate, and the substrate support element is provided. A rotation plate facing the substrate below the substrate, and a substrate holding rotation unit that holds the substrate in a horizontal posture by the substrate support element and rotates about the vertical axis, and is provided at the center of the rotation plate. A shaft member having an upper end inserted into the hole, a rinse liquid supply unit for supplying a rinse liquid to the lower surface of the substrate held by the substrate holding rotary unit, and the substrate held by the substrate holding rotary unit A gas supply unit that supplies a drying gas to a space that faces the lower surface of the substrate, and the substrate is rotated from the rinse liquid supply unit to the lower surface of the substrate that is held and rotated by the substrate holding and rotating unit. A liquid that is attached to the upper end of the shaft member by supplying a drying gas from the gas supply unit while maintaining a liquid film of the rinse liquid over the entire lower surface of the rotating substrate. There is provided a substrate processing method including removing a film of rinsing liquid remaining on the lower surface of the rotating substrate.
本発明のさらに他の実施形態によれば、基板処理装置の動作を制御するための制御部をなすコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して上記の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。 According to still another embodiment of the present invention, when executed by a computer forming a control unit for controlling the operation of the substrate processing apparatus, the computer controls the substrate processing apparatus to perform the substrate processing method described above. There is provided a storage medium in which a program for executing is recorded.
上記本発明の実施形態によれば、基板の下面全域にリンス液の液膜が維持された状態で、ガス供給部から供給される乾燥用ガスにより軸部材の上端部に付着した液体を除去しているので、基板下方構成部品から除去された液体が基板に再付着することを防止することができる。 According to the embodiment of the present invention, the liquid adhered to the upper end portion of the shaft member is removed by the drying gas supplied from the gas supply unit in a state where the liquid film of the rinsing liquid is maintained over the entire lower surface of the substrate. Therefore, it is possible to prevent the liquid removed from the substrate lower component from reattaching to the substrate.
以下に添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
基板処理装置1は、チャンバ(図示せず)と、チャンバのベースとなるベースプレート2と、チャンバ内に設けられたスピンチャック(基板保持機構)3と、スピンチャック3を回転させる回転機構4と、処理液および乾燥用ガスを吐出するノズル部材5と、ノズル部材5に処理液を供給する処理液供給機構6と、ノズル部材5に乾燥用ガスを供給するガス供給機構7と、排液を受け止める液受けカップ8と、ウエハW表面に処理流体を供給する処理流体供給機構9と、制御部10とを有している。
The
スピンチャック3は、回転プレート11と、回転プレート11の中央部に接続された回転軸12と、回転プレート11の表面に設けられ、ウエハWを回転プレート11から浮かせた状態で支持する支持ピン13aと、回転プレート11の周縁に円環状に設けられ、ウエハWをガイドするガイドリング13とを有している。スピンチャック3は、被処理基板であるウエハWを、裏面を下向きにして水平姿勢で保持する。本明細書において、ウエハWの裏面とはウエハWのデバイスが形成されていない面を意味し、ウエハWの表面とはウエハWのデバイスが形成されている面を意味する。
The
本実施形態で使用されるスピンチャック3は、ウエハWが支持ピン13aにより支持された状態でウエハW回転させることにより、ウエハW上面と下面との間に生じる差圧によりウエハWを保持するように構成されている。このような形式のスピンチャック3に代えて、ウエハWの周縁部をクランプする複数の可動保持爪を備えた所謂メカニカルチャックと呼ばれる形式のスピンチャックを用いることができる。
The
回転機構4は、モータ14と、モータ14の回転軸及び回転軸12の下端に設けられたプーリー15と、プーリー15間に掛け渡されたベルト16とを有する。
The rotating mechanism 4 includes a
回転軸12は円筒状(中空)をなしベースプレート2を貫通して下方に延びている。回転プレート11の中心部には、回転軸12内の孔12aに連通する孔12aと同心の漏斗状の孔11aが形成されている。
The rotating
図2及び図3に示すように、ノズル部材5は、ヘッド部19と、ヘッド部19の下方に連続し、鉛直下方に延びる軸部18とを有している。ノズル部材5は昇降可能であるが、回転不能である。ウエハW処理時においては、軸部18は回転軸12内の孔12aの内部に位置し、ヘッド部19は孔11a内に位置する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
軸部18およびヘッド部19の内部には、処理液通流路18aおよびガス通流路18bが鉛直方向に延びている。ヘッド部19の上面の処理液通流路18aに対応する位置には処理液を吐出する処理液吐出ノズル20が設けられ、ガス通流路18bに対応する位置には乾燥用ガスを吐出するガス吐出ノズル21が設けられている。
Inside the
処理液通流路18aには処理液供給機構6から処理液が供給され、ガス通流路18bにはガス供給機構7から乾燥用ガスが供給される。
The processing liquid is supplied from the processing
処理液供給機構6は、処理液通流路18aに接続された処理液供給配管60を有する。処理液供給配管60には、薬液供給源61aに接続されるとともに開閉弁61bが介設された薬液配管61cと、純水供給源62aに接続されるとともに開閉弁62bが介設された純水配管62cと、開閉弁63bが接続されたバルブドレン配管63cが接続されている。開閉弁61b,62b,63bは一体化された集合バルブであってもよいし、別個の3つのバルブであってもよい。ここで使用される薬液として、酸薬液である希フッ酸(DHF)、アルカリ薬液であるアンモニア過水(SC1)等が例示される。
The processing
処理液供給配管60には開閉弁64が介設されている。処理液供給配管60の開閉弁64の上流側に流量制御弁を設けてもよい。処理液供給配管60の開閉弁64よりも上流側に設定された分岐点65において、処理液供給配管60からノズルドレン配管66が分岐している。ノズルドレン配管66には開閉弁67が介設されている。
An opening / closing
ガス供給機構7は、下流端がガス通流路18bに接続され、上流端がガス供給源70に接続されたガス供給配管71を有する。ガス供給配管71には開閉弁72が介設されている。ガス供給配管71に流量制御弁を設けてもよい。
The
処理液吐出ノズル20は、処理液通流路18aから供給されてきた処理液を上方に吐出する処理液吐出口20aを有する。ガス吐出ノズル21には、ガス通流路18bから供給されてきた乾燥用ガス、例えば窒素ガスを上方に吐出する1個の第1のガス吐出口21aと、乾燥用ガスをヘッド部19の上面に沿って概ね水平方向に放射状に吐出する複数(図示例では8個)の第2のガス吐出口21bとを有する。
The processing
ノズル部材5のヘッド部19の上面には3個のリフトピン19aが設けられている。ノズル部材5の下端部には接続部材22を介してシリンダ機構23が接続されている。シリンダ機構23によってノズル部材5を上昇させることにより、リフトピン19aを介してウエハWを持ち上げることができる。
Three lift pins 19 a are provided on the upper surface of the
液受けカップ8は、回転プレート11に保持されたウエハWの周縁部を包囲し、ウエハWから飛散した処理液を受け止める。液受けカップ8の底部には排液口8aが形成されており、排液口8aから排液配管32が下方に延びている。
The
処理流体供給機構9は、少なくとも1つの処理流体ノズル33と、処理流体ノズル33に処理流体供給源35から処理流体を供給する処理流体配管34とを有する。処理流体供給機構9によりウエハWの表面に供給される処理流体としては、DHF、SC1等の薬液、純水または機能水等のリンス液、ミスト化されたリンス液とガスとの二流体、IPA等の乾燥用溶剤、窒素ガス等の乾燥用ガスが例示される。処理流体ノズル33は、スキャン動作可能とすることができる。純水及び薬液が処理流体ノズル33に供給される供給される場合、これらは薬液供給源61a及び純水供給源62aから供給することができる。
The processing fluid supply mechanism 9 includes at least one
制御部10は、図1に概略的に示されるように、コントローラ41と、ユーザーインターフェース42と、記憶部43とを有している。コントローラ41は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなり、基板処理装置1の各構成部、例えば開閉弁26,29,31,36、モータ14、シリンダ機構23等を制御する。
As schematically illustrated in FIG. 1, the
ユーザーインターフェース42はコントローラ41に接続され、オペレータが基板処理装置1を管理するためにコマンド等の入力操作を行うキーボードや、基板処理装置1の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる。
The user interface 42 is connected to the
記憶部43もコントローラ41に接続され、その中に基板処理装置1の各構成部の制御対象を制御するためのプログラムや、基板処理装置1に所定の処理を行わせるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。処理レシピは記憶部43の中の記憶媒体(図示せず)に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
The storage unit 43 is also connected to the
コントローラ41は、必要に応じて、ユーザーインターフェース42からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部43から呼び出して実行させることで、コントローラ41の制御下で、所定の処理が行われる。
The
次に、上記の基板処理装置1によりウエハWに液処理を施す手順について説明する。
Next, a procedure for performing liquid processing on the wafer W by the
まず、ウエハWを保持した図示しない搬送アームがチャンバ内に進入し、上昇位置にあるノズル部材5のヘッド部19のリフトピン19aにウエハWを渡し、その後、チャンバから退出する。この状態が図4に示されている。次いで、ノズル部材5を下降させてゆき、その過程で、ウエハWがガイドリング13により位置決めされた状態で支持ピン13aに渡される。この状態が図1に示されている。
First, a transfer arm (not shown) holding the wafer W enters the chamber, passes the wafer W to the lift pins 19a of the
次に、回転機構4を起動し、ウエハWの回転を開始する。ウエハWの回転はウエハWに対する一連の処理が終了するまで継続する。 Next, the rotation mechanism 4 is activated to start the rotation of the wafer W. The rotation of the wafer W is continued until a series of processing on the wafer W is completed.
[薬液洗浄工程]
次に、図5に示すように、開閉弁62b,63b,67,72を閉じた状態で、開閉弁61b,64を開く。これにより、ノズル部材5の処理液吐出ノズル20に設けられた処理液吐出口20aから、ウエハWの裏面(下面)中央部に向けて薬液ここではDHFが吐出される。DHFはウエハWの中心部から周縁部に向けて広がりながら流れ、ウエハW裏面の全域にDHFの液膜が形成される。これにより、ウエハWの裏面が薬液洗浄される。このときのウエハWの回転数は、例えば1600rpm程度とする。
[Chemical cleaning process]
Next, as shown in FIG. 5, the on-off
なお、図5〜図15において、閉じている開閉弁は黒く塗りつぶされており、矢印は流れている(移動している)流体を示している。 In FIG. 5 to FIG. 15, the closed on-off valve is painted black, and the arrow indicates the flowing (moving) fluid.
[リンス工程の第1段階]
次に、ウエハWの回転数を維持したまま、図6に示すように開閉弁61bを閉じて開閉弁62bを開く。これにより、リンス液としての純水(DIW)が処理液吐出口20aからウエハWの裏面(下面)中央部に向けて吐出される。DIWはウエハWの中心部から周縁部に向けて広がりながら流れ、ウエハWの裏面にDIWの液膜が形成される。これにより、ウエハWの裏面に残留していたDHF及び薬液洗浄による反応生成物がDIWにより洗い流される。
[First stage of rinsing process]
Next, while maintaining the rotation speed of the wafer W, the on-off
[リンス工程の第2段階]
次に、ウエハWの回転数を例えば1200rpm程度に低下させるとともに、図7に示すように開閉弁63bを開く。これにより、純水供給源62aから供給されているDIWの一部がバルブドレン配管63cに流入し、開閉弁61b,62b,63b付近の処理液供給配管60内に残留していたDHFが実質的に完全に除去される。このときも、処理液吐出口20aからウエハWの裏面に向けてDIWが引き続き吐出されている。
[Second stage of rinsing process]
Next, the rotational speed of the wafer W is reduced to, for example, about 1200 rpm, and the on-off
[スプラッシュリンス工程]
次に、ウエハWの回転数を維持し、かつ、吐出口20aからウエハWの裏面に向けてDIWを吐出したままの状態で、図8に示すように開閉弁63bを閉じるとともに、ガス供給配管71の開閉弁72を開く。これにより、ガス吐出ノズル21の第1のガス吐出口21a及び第2のガス吐出口21bから窒素ガスが噴射される。8つの第2のガス吐出口21bのうちの一つから噴射された窒素ガスは、吐出口20aから吐出されてウエハWに到達する前のDIWの流れに直接衝突し、これによりDIWのミスト(微小液滴)が形成される。DIWのミストは、ウエハWの裏面と回転プレート11の上面の間の空間を漂い、ノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aの表面上に落ち、これによりこれらの部材が洗浄される。なおこのとき、DIWのミストは、回転プレート11の上面及び支持ピン13aの表面上に落ち、これによりこれらの部材も洗浄される。
[Splash rinse process]
Next, in a state where the rotational speed of the wafer W is maintained and DIW is discharged from the
このスプラッシュリンス工程の間、ウエハWの裏面は、ウエハWの裏面と回転プレート11の上面の間の空間を漂うDIWのミストにより濡らされているため、ウエハWの裏面が乾燥することはない。なお、ヘッド部19の上面及びリフトピン19aの表面が汚れていない場合(例えば単にDIWで濡れている場合)には、このスプラッシュリンス工程を省略しても構わない。
During the splash rinsing process, the back surface of the wafer W is wet by the DIW mist drifting in the space between the back surface of the wafer W and the top surface of the
[液滴除去工程の第1段階(ガスブロー段階)]
次に、ウエハWの回転数を維持し、かつ、ガス吐出ノズル21から窒素ガスを噴射したままの状態で、図9に示すように、開閉弁62bを閉じて吐出口20aからのDIWの吐出を停止する。これにより、ガス吐出ノズル21の第2のガス吐出口21bから噴射される窒素ガスにより、ノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aに付着している液体、ここではこれはスプラッシュリンス工程で付着したDIWの液滴が吹き飛ばされる。
[First stage of the droplet removing process (gas blowing stage)]
Next, while maintaining the rotation speed of the wafer W and with the nitrogen gas being injected from the
なお、液滴除去工程の第1段階を長時間継続すると、ウエハW裏面中央部に存在するDIWに作用する遠心力及び第1のガス吐出口21aからウエハW裏面中央部に吹き付けられる窒素ガスの影響により、ウエハW裏面中央部が乾燥し(つまりウエハW裏面中央部を覆うDIWの液膜が消失し)、ウエハW裏面が露出してしまうおそれがある。ヘッド部19及びリフトピン19aから吹き飛ばされたDIWのミストが露出したウエハW裏面中央部に付着すると、パーティクルとなるおそれがある。このため、液滴除去工程の第1段階は比較的短時間例えば2秒程度で終了させて、液滴除去工程の第2段階へと移行する。
If the first stage of the droplet removing process is continued for a long time, the centrifugal force acting on the DIW existing at the center of the back surface of the wafer W and the nitrogen gas blown from the first
[液滴除去工程の第2段階(液膜回復段階)]
次に、ウエハWの回転数を維持した状態で、図10に示すように、ガス供給配管71の開閉弁72を閉じてガス吐出ノズル21から窒素ガスの噴射を停止するとともに、開閉弁62bを開いて吐出口20aからのDIWを再び吐出する。これにより、液滴除去工程の第1段階の終了時点において薄くなっているウエハW裏面上のDIWの液膜の厚さが再び増大する。液滴除去工程の第2段階は、その後に行われる液滴除去工程の第3段階及び第4工程においてウエハW裏面上のDIWの液膜が消失しない程度に、当該液膜の厚さを回復させるのに必要な時間、例えば1〜2秒程度行えばよい。
[Second Stage of Droplet Removal Process (Liquid Film Recovery Stage)]
Next, while maintaining the rotation speed of the wafer W, as shown in FIG. 10, the on-off
[液滴除去工程の第3段階(ノズルドレイン段階)]
次に、ウエハWの回転数を維持し、かつ、ガス吐出ノズル21からの窒素ガスの噴射を停止したままの状態で、図11に示すように、開閉弁62bを閉じて吐出口20aからのDIWの吐出を停止する。開閉弁62bを閉じるのとほぼ同時に(多少前後してもよい)、ノズルドレン配管66の開閉弁67を開く。これにより、処理液通流路18a及び処理液供給配管60内を満たしていたDIWが重力の影響により低位置にあるノズルドレン配管66に流入し、その結果、吐出口20a付近の処理液通流路18a内にDIWが存在しなくなる。
[The third stage of the droplet removal process (nozzle drain stage)]
Next, with the rotation speed of the wafer W maintained and the injection of nitrogen gas from the
吐出口20a付近にDIWが存在していると、次に行われる液滴除去工程の第4段階において、第2のガス吐出口21bから噴射される窒素ガスにより吐出口20a付近のDIWが吸い出されてミスト化し、ヘッド部19近傍を漂い、ノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aに付着するおそれがある。液滴除去工程の第3段階を行うことにより、このような現象を防止することができる。液滴除去工程の第3段階は、ウエハW裏面中央部が乾燥することを防止する観点から、上記現象を防止することができる限りにおいてなるべく短い時間、例えば1秒程度行えばよい。
If DIW is present in the vicinity of the
[液滴除去工程の第4段階(ガスブロー段階)]
次に、ウエハWの回転数を維持し、かつ、吐出口20aからのDIWの吐出を停止したままで、図12に示すように、ノズルドレン配管66の開閉弁67及び処理液供給配管60の開閉弁64が閉じられ、かつ、ガス供給配管71の開閉弁72を開いてガス吐出ノズル21の第1のガス吐出口21a及び第2のガス吐出口21bから窒素ガスを噴射する。これにより、液滴除去工程の第1段階と同様に、ガス吐出ノズル21の第2のガス吐出口21bから噴射される窒素ガスにより、ノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aに付着しているDIWのミストがさらに吹き飛ばされる。液滴除去工程の第1段階と同様にウエハW裏面中央部が乾燥することを防止するために、液滴除去工程の第4段階も比較的短時間例えば2秒程度で終了する。
[Fourth Stage of Droplet Removal Process (Gas Blow Stage)]
Next, as shown in FIG. 12, the opening / closing
上記液滴除去工程の第4段階において処理液供給配管60の開閉弁64を閉じておくことにより、処理液供給配管60内に残留しているDIWが、第2のガス吐出口21bから噴射される窒素ガスにより引き出されて吐出口20aから流出することを防止することができる。
By closing the on-off
[液滴除去工程の第2段階〜第4段階の繰り返し]
その後、ノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aに付着しているDIWのミストが十分に除去されるまで、上述した液滴除去工程の第2段階から第4段階までを順次繰り返して実行する。なお、第4段階から第2段階に移行するときには、処理液供給配管60の開閉弁64が開かれる。
[
Thereafter, the second to fourth stages of the droplet removing process described above are sequentially repeated until the mist of DIW adhering to the upper surface of the
[最終リンス工程]
第N(Nは自然数)回目の液滴除去工程の第4段階の終了後にヘッド部19の上面及びリフトピン19aに付着しているDIWのミストが十分に除去されたならば、ウエハWの回転数を維持した状態で、図13に示すように、ガス供給配管71の開閉弁72を閉じてガス吐出ノズル21から窒素ガスの噴射を停止するとともに、開閉弁64及び開閉弁62bを開いて吐出口20aからDIWを再び吐出し、ウエハW裏面の最後のリンス処理を行う。これにより液滴除去工程において窒素ガスブローにより巻き上げられたパーティクルがウエハW裏面上の液膜内に存在していたとしても、そのようなパーティクルを除去することができる。最終リンス工程の実行時間は任意であるが、例えば9秒程度である。
[Final rinse process]
If the DIW mist adhering to the upper surface of the
[乾燥工程の第1段階(振り切り乾燥段階)]
次にウエハWの回転数を振り切り乾燥を効率良く行うことができるような回転数例えば2200rpm程度に増大させ、かつ、ガス吐出ノズル21からの窒素ガスの噴射を停止したままの状態で、図14に示すように、開閉弁62bを閉じて吐出口20aからのDIWの吐出を停止する。この乾燥工程の第1段階は、例えば15秒程度行われる。この乾燥工程の第1段階の間に、ノズルドレン配管66の開閉弁67を開き、液滴除去工程の第3段階と同様に、吐出口20a付近の処理液通流路18a内にDIWが存在しないようにする。
[First stage of drying process (shaking off drying stage)]
Next, the number of rotations of the wafer W is increased to about 2200 rpm, for example, so that the drying can be efficiently performed, and the injection of nitrogen gas from the
[乾燥工程の第2段階(ガスブロー段階)]
乾燥工程の第1段階において、まず最初に、ウエハW裏面中央部にDIWの液膜が存在しない概ね円形の乾燥領域DA(「乾燥コア」とも呼ばれる)が生じ、この乾燥領域が同心円状にウエハW周縁に向かって徐々に広がってゆく。早くともウエハW裏面中央部に乾燥領域が生じた後に、好ましくはウエハW裏面の全域からDIWの液膜が消失した後に、ガス供給配管71の開閉弁72を開いてガス吐出ノズル21の第1のガス吐出口21a及び第2のガス吐出口21bから窒素ガスを噴射する。これにより、ウエハWの裏面近傍空間が低湿度、低酸素濃度雰囲気となり、ウエハWの乾燥(ウエハ表面に残留する水分の除去)が促進される。このときも、上記液滴除去工程の第4段階と同様に、処理液供給配管60の開閉弁64を閉じておくことが、吐出口20aからのDIWの流出を防止する上で好ましい。
[Second stage of drying process (gas blowing stage)]
In the first stage of the drying process, first, a substantially circular dry area DA (also referred to as a “dry core”) in which a DIW liquid film does not exist at the center of the back surface of the wafer W is generated. W gradually spread toward the periphery. After the dry region is generated at the center of the back surface of the wafer W at the earliest, preferably after the DIW liquid film disappears from the entire back surface of the wafer W, the on-off
なお、ウエハ裏面中央部にDIWの液膜が残っている状態で窒素ガスを噴射すると、特に第1のガス吐出口21aからウエハWに吹き付けられる窒素ガスによりウエハW裏面上のDIWが液滴となって飛ばされ、ノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aに付着すること、並びにヘッド部19の上面及びリフトピン19aに付着した液滴がウエハWに戻され、ウエハWを汚染する可能性がある。従って、窒素ガスの噴射の開始は、早くとも、ガス吐出ノズル21、特にその第1のガス吐出口21aから噴射される窒素ガスが勢いよく衝突するウエハW裏面上の領域からDIWの液膜が消失した後に行うことが好ましい。
Note that when nitrogen gas is jetted with the DIW liquid film remaining in the center of the back surface of the wafer, the DIW on the back surface of the wafer W becomes droplets by nitrogen gas blown to the wafer W from the first
上記のことを考慮して、乾燥工程の第1段階は例えば15秒程度行われる。なお、乾燥工程の第2段階の実行時間は任意であるが、例えば10秒程度である。乾燥工程の第2段階の終了後、ウエハWの回転が停止され、これにより一枚のウエハに対する一連の処理が終了する。 Considering the above, the first stage of the drying process is performed for about 15 seconds, for example. In addition, although the execution time of the 2nd step of a drying process is arbitrary, it is about 10 second, for example. After the completion of the second stage of the drying process, the rotation of the wafer W is stopped, thereby completing a series of processes for one wafer.
なお、本明細書では詳細な説明は省略するが、処理流体供給機構9を用いて、上記のウエハWの裏面の洗浄処理と並行してウエハWの表面の洗浄処理を行うことも可能である。 Although detailed description is omitted in this specification, it is also possible to perform the cleaning process on the front surface of the wafer W in parallel with the cleaning process on the back surface of the wafer W using the processing fluid supply mechanism 9. .
上記実施形態によれば、液膜除去工程において、ウエハWの下面全域にリンス液の液膜が維持された状態で、ガス吐出ノズル21から供給される乾燥用ガスにより基板下方構成部品であるノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aに付着した液体を除去しているので、基板下方構成部品から除去された液体がウエハWに再付着することを防止することができる。
According to the above embodiment, in the liquid film removing step, the nozzle which is a component below the substrate by the drying gas supplied from the
上記実施形態では、ガス吐出ノズル21の第2のガス吐出口21bの数を8個としたが、ノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aの液滴を有効に除去できるのであればこの数には限定されない。
In the above embodiment, the number of the second
上記実施形態では、ウエハW裏面中央部に向けて窒素ガスを噴射する第1のガス吐出口21aと、ヘッド部19の上面に沿って窒素ガスを噴射する第2のガス吐出口21bが同じガス吐出ノズル21に設けられていたが、これには限定されない。第1のガス吐出口21aと第2のガス吐出口21bとを別々のノズル体に設けてもよい。
In the above embodiment, the first
また、上記実施形態では、第1のガス吐出口21a及び第2のガス吐出口21bに共通のガス供給機構7から乾燥用ガスが供給されていたが、これには限定されない。第1のガス吐出口21a及び第2のガス吐出口21bに個別にガスを供給する独立した2つのガス供給機構を設けてもよい。このようにすれば、以下のような要求を満足することができる。
(1)スプラッシュリンス工程では第1のガス吐出口21aからのガスの噴射は必要無い。乾燥工程では、第2のガス吐出口21bからのガスの噴射は必要無い。必要の無いガスの消費を抑制することがランニングコスト削減の観点から好ましい。
(2)液滴除去工程の第1段階及び第4段階では、ウエハWの裏面中央部の乾燥が早期に生じない方が好ましいので、第1のガス吐出口21aからのガスの噴射は行わない方が良い。
In the above embodiment, the drying gas is supplied from the common
(1) In the splash rinsing process, it is not necessary to inject gas from the first
(2) In the first stage and the fourth stage of the droplet removal process, it is preferable that the central portion of the back surface of the wafer W is not dried at an early stage. Therefore, gas is not injected from the first
上記実施形態では被処理基板が半導体ウエハであったが、水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら下面(下向きの面)が処理される基板であるならば、ガラス基板、セラミック基板等の他の材質の基板であっても構わない。また、処理中に下向きにされる面は、ウエハWの表面(デバイスが形成されている面)でも裏面でもよい。 In the above embodiment, the substrate to be processed is a semiconductor wafer. However, if the substrate is a substrate whose lower surface (downward surface) is processed while being rotated around the vertical axis in a horizontal posture, other substrates such as a glass substrate and a ceramic substrate are used. A substrate made of a material may be used. Further, the surface to be faced down during processing may be the front surface (surface on which a device is formed) or the back surface of the wafer W.
処理に用いるリンス液は、純水(脱イオン水(DIW))に限らず、機能水(例えばDIWに二酸化炭素ガスまたは水素を溶解させたもの)であってもよい。 The rinse liquid used for the treatment is not limited to pure water (deionized water (DIW)), but may be functional water (for example, carbon dioxide gas or hydrogen dissolved in DIW).
上記液滴除去工程の第4段階(ガスブロー段階)でノズル部材5のヘッド部19の上面及びリフトピン19aから除去される液体は、スプラッシュリンス工程で付着したDIWであったが、これには限定されず、スプラッシュリンス工程の実施より前に付着した液体を含んでいてもよい。
The liquid removed from the upper surface of the
W 基板(半導体ウエハ)
3,4 基板保持回転部(スピンチャック及び回転機構)
5 軸部材(ノズル部材)
10 制御部
11 回転プレート
13a 基板支持要素(支持ピン)
19,19a 基板下方構成部品、非回転部材(ヘッド部及びリフトピン)
20 リンス液供給部(処理液吐出ノズル)
21 ガス供給部(ガス吐出ノズル)
21a 第1の吐出口
21b 第2の吐出口
23 昇降機構(シリンダ機構)
W substrate (semiconductor wafer)
3,4 Substrate holding rotating part (spin chuck and rotating mechanism)
5 Shaft member (nozzle member)
10
19, 19a Substrate lower component, non-rotating member (head and lift pin)
20 Rinse solution supply unit (treatment solution discharge nozzle)
21 Gas supply part (gas discharge nozzle)
21a
Claims (13)
前記回転プレートの中心部に設けられた孔に挿入された上端部を有する軸部材と、
前記基板保持回転部により保持された前記基板の下面にリンス液を供給するリンス液供給部と、
前記基板保持回転部により保持された前記基板の下面が面する空間に乾燥用ガスを供給するガス供給部と、
前記基板処理装置の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記基板保持回転部により保持されて回転する前記基板の下面に前記リンス液供給部からリンス液を供給し、その後に、回転する前記基板の下面全域にリンス液の液膜を維持しつつ前記ガス供給部から乾燥用ガスを供給して前記軸部材の上端部に付着した液体を除去し、その後に、回転する前記基板の下面に残留する処理液のリンス液を除去するよう制御する、基板処理装置。 A substrate supporting element that supports the substrate; and a rotating plate that is provided with the substrate supporting element and faces the substrate below the substrate, and holds the substrate in a horizontal posture by the previous substrate supporting element and around the vertical axis A substrate holding and rotating unit that rotates
A shaft member having an upper end inserted into a hole provided in the center of the rotating plate;
A rinsing liquid supply unit for supplying a rinsing liquid to the lower surface of the substrate held by the substrate holding rotating unit;
A gas supply unit that supplies a drying gas to a space that is held by the substrate holding rotation unit and that faces the lower surface of the substrate;
A control unit for controlling the operation of the substrate processing apparatus,
The control unit supplies the rinse liquid from the rinse liquid supply unit to the lower surface of the substrate held and rotated by the substrate holding rotation unit, and then forms a liquid film of the rinse liquid over the entire lower surface of the rotating substrate. While maintaining, the drying gas is supplied from the gas supply unit to remove the liquid adhering to the upper end portion of the shaft member, and then the rinsing liquid of the processing liquid remaining on the lower surface of the rotating substrate is removed. A substrate processing apparatus to be controlled.
前記軸部材の上端部に、前記基板保持回転部に前記基板が搬入される際に前記基板を支持するリフトピンが設けられ、前記基板下方構成部品に付着した液体を除去することは、前記リフトピンに付着した液体を除去することを含む、請求項1記載の基板処理装置。 A lifting mechanism for lifting and lowering the shaft member;
A lift pin that supports the substrate when the substrate is carried into the substrate holding rotation unit is provided at an upper end portion of the shaft member, and removing the liquid adhering to the lower component of the substrate is a function of the lift pin. The substrate processing apparatus according to claim 1, comprising removing the attached liquid.
基板を支持する基板支持要素と、前記基板支持要素を設けられ前記基板の下方で当該基板に対面する回転プレートと、を有し、前期基板支持要素によって基板を水平姿勢で保持して鉛直軸線周りに回転させる基板保持回転部と、
前記回転プレートの中心部に設けられた孔に挿入された上端部を有する軸部材と、
前記基板保持回転部により保持された前記基板の下面にリンス液を供給するリンス液供給部と、
前記基板保持回転部により保持された前記基板の下面が面する空間に乾燥用ガスを供給するガス供給部と、
を備えているものにおいて、
前記基板保持回転部により保持されて回転する前記基板の下面に前記リンス液供給部からリンス液を供給することと、
その後に、回転する前記基板の下面全域にリンス液の液膜を維持しつつ前記ガス供給部から乾燥用ガスを供給して前記軸部材の上端部に付着した液体を除去することと、
その後に、回転する前記基板の下面に残留するリンス液の液膜を除去することと
を含む基板処理方法。 A substrate processing method executed by a substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus comprises:
A substrate supporting element that supports the substrate; and a rotating plate that is provided with the substrate supporting element and faces the substrate below the substrate, and holds the substrate in a horizontal posture by the previous substrate supporting element and around the vertical axis A substrate holding and rotating unit that rotates
A shaft member having an upper end inserted into a hole provided in the center of the rotating plate;
A rinsing liquid supply unit for supplying a rinsing liquid to the lower surface of the substrate held by the substrate holding rotating unit;
A gas supply unit that supplies a drying gas to a space that is held by the substrate holding rotation unit and that faces the lower surface of the substrate;
In what has
Supplying a rinsing liquid from the rinsing liquid supply section to the lower surface of the substrate held and rotated by the substrate holding rotation section;
Thereafter, supplying a drying gas from the gas supply unit while maintaining a liquid film of the rinsing liquid over the entire lower surface of the rotating substrate, and removing the liquid adhering to the upper end of the shaft member;
Thereafter, removing the liquid film of the rinsing liquid remaining on the lower surface of the rotating substrate, the substrate processing method.
前記軸部材の上端部に、前記基板保持回転部に前記基板が搬入される際に前記基板を支持するリフトピンが設けられ、前記基板下方構成部品に付着した液体を除去することは、前記リフトピンに付着した液体を除去することを含む、請求項7記載の基板処理方法。 The substrate processing apparatus further comprises an elevating mechanism for elevating the shaft member,
A lift pin that supports the substrate when the substrate is carried into the substrate holding rotation unit is provided at an upper end portion of the shaft member, and removing the liquid adhering to the lower component of the substrate is a function of the lift pin. The substrate processing method according to claim 7, comprising removing the attached liquid.
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