JP2018148131A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スピンベース21は、鉛直方向に沿う回転軸線A1まわりに回転可能である。スピンベース21には、複数の保持ピン20が設けられている。複数の保持ピン20は、基板Wの回転方向Sに互いに間隔を隔てており、基板Wの周縁部を保持する。基板Wの少なくとも周縁部には、保護ディスク10(対向部材)が下方から対向している。保護ディスク10は、基板Wから下方に離間した離間位置と、離間位置よりも基板Wに近接した近接位置との間で昇降可能である。保持ピン20には、基板Wよりも下方で保護ディスク10に上方から対向する庇部材12が連結されている。保護ディスク10が近接位置に位置する状態で、保護ディスク10の上面と庇部材12との間が、シール構造13によってシールされる。
【選択図】図5
Description
しかし、基板処理中には、回転する構造物(スピンベースや保持ピン)の周囲に気流が発生し、基板処理中に発生した処理液のミスト(微小な液滴)が気流に乗って基板の下方に回り込み、基板の下面に処理液が付着することがある。そのため、基板の上面および周縁を伝って基板の下面に付着することを防止した場合であっても、基板の下面に処理液が付着するおそれがある。
保持ピンに連結された庇部材と対向部材の上面の周縁部との間は、対向部材を近接位置に位置させた状態では、シール構造によってシールされている。すなわち、対向部材と保持ピンとの間に発生した気流が対向部材と保持ピンとの間から基板の下面と対向部材との間に流れ込むまでの通り道が、シールされている。したがって、対向部材と保持ピンとの間から基板の下面と対向部材との間に気流が進入することを抑制することができる。よって、基板の下面と対向部材との間の空間への外部からの液体の進入も抑制することができるので、基板の下面を良好に保護することができる。なお、シールとは、二つの部材の間に気流が進入しにくくすることをいう。
この構成によれば、対向部材の上面と庇部材との接触によって対向部材の上面の周縁部と庇部材との間が確実にシールされる。
この構成によれば、凹部と凸部とが嵌まり合うことによって対向部材の上面の周縁部と庇部材との間が効果的にシールされる。
この発明の一実施形態では、前記保持ピンが、前記回転軸線側に向かうにしたがって下方に向かうように水平方向に対して傾斜し、前記基板を下方から支持する支持部を含む。そして、前記庇部材が、前記支持部の下端に連結され、前記支持部と同じ角度で水平方向に対して傾斜する傾斜部を含む。
この構成によれば、気体供給ユニットによって、対向部材と基板との間に気体が供給される。対向部材と基板との間に気体が供給されることによって、基板の下面と対向部材との間の空間から当該空間の外部へ向かう気流を発生させることができる。そのため、基板の下面と対向部材との間の空間への気流の進入を抑制することができる。
この構成によれば、対向部材の上面において切り欠きの周りの部分と庇部材との間がシール構造によってシールされる。したがって、保持ピンの少なくとも一部が収容される切り欠きが対向部材に設けられている構成であっても、対向部材と保持ピンとの間から基板の下面と対向部材との間の空間への気流の進入を抑制することができる。
この構成によれば、第1進入規制部材は、対向部材が近接位置に位置する状態で、回転方向に隣り合う保持ピンの間の領域において、基板の下面と対向部材との間の空間への気流の進入を規制する。前述したように、保持ピンの周辺における基板の下面と対向部材との間の空間への気流の進入は、シール構造によって抑制されている。したがって、回転方向の比較的広い範囲(ほぼ全周)において、基板の下面と対向部材との間の空間への気流の進入を抑制することができる。
この構成によれば、第1弾性接触部は、第1固定部から基板の回転径方向の外方に向かうにしたがって基板の下面に近づくように第1固定部から延びる。そのため、基板の下面と対向部材との間に回転径方向の外方に向かう気流が生じた際、その気流が第1弾性接触部と基板の下面との間に入り込みやすい。そして、この気流は、第1弾性接触部と基板の下面との間を通過するのに必要な幅を有する隙間が第1弾性接触部と基板の下面との間に形成されるように第1弾性接触部を弾性変形させる。そして、この気流は、その隙間を通って基板の下面と対向部材との間の空間から外部に排出される。そのため、基板の下面と対向部材との間の圧力が過剰に大きくなることを防ぐことができ、かつ、回転方向の比較的広い範囲において、基板の下面と対向部材との間の空間への気流の進入を抑制することができる。
この発明の一実施形態では、前記第1進入規制部材が、多孔質材料によって形成されている。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置は、前記基板の下面の周縁部と前記保持ピンとの間から前記基板の下面と前記対向部材との間の空間への気流の進入を規制する第2進入規制部材をさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記第2進入規制部材が、前記保持ピンに固定された第2固定部と、前記基板の回転径方向の外方に向かうにしたがって前記基板の下面に近づくように前記第2固定部から延び、前記基板の下面に弾性的に接触する第2弾性接触部とを含む。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置1の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。
基板処理装置1は、シリコンウエハなどの基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Wは、円板状の基板である。基板処理装置1は、薬液やリンス液などの処理液で基板Wを処理する複数の処理ユニット2と、処理ユニット2で処理される複数枚の基板Wを収容するキャリヤCが載置されるロードポートLPと、ロードポートLPと処理ユニット2との間で基板Wを搬送する搬送ロボットIRおよびCRと、基板処理装置1を制御する制御ユニット3とを含む。搬送ロボットIRは、キャリヤCと搬送ロボットCRとの間で基板Wを搬送する。搬送ロボットCRは、搬送ロボットIRと処理ユニット2との間で基板Wを搬送する。複数の処理ユニット2は、たとえば、同様の構成を有している。
処理ユニット2は、一枚の基板Wを水平な姿勢で保持しながら基板Wの中央部を通る鉛直な回転軸線A1まわりに基板Wを回転させるスピンチャック5と、基板Wの上面に脱イオン水(Deionized Water:DIW)などの処理液を供給する処理液供給ユニット8と、基板Wの上面にブラシ31を擦り付けて基板Wの上面を洗浄する洗浄ユニット9と、基板Wに下方から対向し、基板処理中に発生した処理液のミストから基板Wの下面を保護する保護ディスク10とをさらに含む。保護ディスク10は、基板Wの少なくとも周縁部に下方から対向する対向部材の一例である。処理ユニット2は、基板Wの下面と保護ディスク10との間の空間Aに窒素(N2)ガスなどの気体を供給する気体供給ユニット11をさらに含む。
スピンチャック5は、スピンベース21(ベース)と、スピンベース21よりも上方で基板Wの周縁部を保持する複数の保持ピン20と、スピンベース21の中央に結合された回転軸22と、回転軸22に回転力を与える電動モータ23とを含む。回転軸22は、回転軸線A1に沿って鉛直方向に延びている。回転軸22は、スピンベース21を貫通しており、スピンベース21よりも上方に上端を有する。スピンベース21は、水平方向に沿う円板形状を有している。複数の保持ピン20は、回転方向Sに間隔を空けてスピンベース21の上面の周縁部に設けられている。
開閉ユニット25は、たとえば、リンク機構(図示せず)と、駆動源(図示せず)とを含む。当該駆動源は、たとえば、ボールねじ機構と、それに駆動力を与える電動モータとを含む。開閉ユニット25は、磁力によって、複数の保持ピン20を開閉させるように構成されていてもよい。この場合、開閉ユニット25は、たとえば、保持ピン20に取り付けられた第1磁石(図示せず)と、第1磁石に近接することによって第1磁石に反発力または吸引力を付与する第2磁石(図示せず)とを含んでいる。第2磁石が第1磁石に付与する反発力または吸引力によって保持ピン20の開閉が切り替えられる。
処理液供給ユニット8は、基板Wの上面にDIWなどの処理液を供給する処理液ノズル40と、処理液ノズル40に結合された処理液供給管41と、処理液供給管41に介装された処理液バルブ42とを含む。処理液供給管41には、処理液供給源から、処理液が供給されている。
処理液ノズル40から供給される処理液は、DIWに限られず、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、希釈濃度(たとえば、10ppm〜100ppm程度)の塩酸水、還元水(水素水)であってもよい。
ブラシ31は、ブラシ31の上方に配置されたブラシホルダ32に保持されている。ブラシホルダ32は、ブラシアーム35から下方に突出している。
アーム移動機構37は、回動軸36を回動軸線A2まわりに回動させることによってブラシアーム35を水平に移動させるブラシ水平駆動機構(図示せず)と、回動軸36を鉛直に移動させることによってブラシアーム35を鉛直に移動させるブラシ鉛直駆動機構(図示せず)とを含む。ブラシ水平駆動機構は、たとえば、回動軸36を回動させる電動モータを含む。ブラシ鉛直駆動機構は、たとえば、ボールねじ機構と、当該ボールねじ機構を駆動する電動モータとを含む。
気体供給源から気体供給管51に供給される気体としては、窒素ガスなどの不活性ガスが好ましい。不活性ガスとは、窒素ガスに限らず、基板Wの上面およびパターンに対して不活性なガスのことである。不活性ガスの例としては、窒素ガス以外に、ヘリウムやアルゴンなどの希ガス類、ホーミングガス(窒素ガスと水素ガスとの混合ガス)が挙げられる。また、気体供給源から気体供給管51に供給される気体として空気を利用することも可能である。
保護ディスク10は、略円環状である。保護ディスク10には、回転軸22が挿通している。保護ディスク10は、保持ピン20に保持された基板Wとスピンベース21との間に配置されている。保護ディスク10は、上下動可能である。
図3を参照して、処理ユニット2は、保持ピン20に連結され、基板Wと保護ディスク10との間で略水平に延びる庇部材12をさらに含む。庇部材12は、基板Wよりも下方で保護ディスク10に上方から対向している(後述する図5参照)。庇部材12は、複数設けられている。庇部材12は、各保持ピン20に1つずつ連結されている。回転方向Sにおいて保持ピン20が設けられている位置に対応する保護ディスク10の周縁部には、保持ピン20の少なくとも一部が収容される切り欠き10aが設けられている。庇部材12は、平面視で略半円弧状である。図4を参照して、庇部材12は、平面視で、保護ディスク10の上面において切り欠き10aの周りの部分10bと重なっている。
処理ユニット2は、保護ディスク10が近接位置に位置する状態で保護ディスク10の上面の周縁部と庇部材12との間をシールするシール構造13を含む。保護ディスク10が近接位置に位置する状態で、保護ディスク10の上面の周縁部と庇部材12とは接触している。本実施形態では、シール構造13は、保護ディスク10の上面の周縁部と庇部材12との接触によって、保護ディスク10の上面の周縁部と庇部材12との間をシールするように構成されている。
保持ピン20は、基板Wに水平方向から挟持する挟持部20aと、回転軸線A1側(基板Wの回転径方向の内方)に向かうにしたがって下方に向かうように水平方向に対して傾斜し、基板Wを下方から支持する支持部20bとを含む。
なお、基板Wの回転径方向とは、回転軸線A1に対する直交方向のことである。基板Wの回転径方向の内方とは、回転軸線A1側に向かう方向である。以下では、基板Wの回転径方向の内方を、単に、径方向内方という。また、基板Wの回転径方向の外方とは、回転軸線A1側とは反対側に向かう方向である。以下では、基板Wの回転径方向の外方を、単に、径方向外方という。
基板処理では、まず、未処理の基板Wが、搬送ロボットIR,CRによってキャリヤCから処理ユニット2に搬入され、スピンチャック5に渡される(ステップS1)。この後、基板Wは、搬送ロボットCRによって搬出されるまでの間、スピンベース21の上面から上方に間隔を空けて水平に保持される。開閉ユニット25が、複数の保持ピン20に基板Wの周縁を保持させる。このとき、複数の保持ピン20は、基板Wにおいてデバイスが形成されているデバイス面を下方に向けた状態で基板Wを保持する。
アーム移動機構37は、ブラシ31をスピンチャック5の上方からその側方へと退避させる。そして、処理液バルブ42を閉じて、処理液ノズル40からの処理液の供給を停止させる(ステップS7)。さらに、電動モータ23は、スピンベース21の回転を加速させる(ステップS8)。これにより、基板Wの上面および周端面の液滴を遠心力によって振り切ることにより基板Wを乾燥させるスピンドライ処理が実行される。このスピンドライ処理のときの基板Wの回転速度は、たとえば1500〜3000rpmである。このようにして、基板Wから処理液が除去され、基板Wが乾燥する。そして、基板Wの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、電動モータ23が、スピンベース21による基板Wの回転を停止させる(ステップS9)。
本実施形態によれば、スピンベース21は、複数の保持ピン20に基板Wの周縁部を保持させた状態で回転軸線A1まわりに回転可能である。
また、本実施形態によれば、保護ディスク10が近接位置に位置する状態で、第1凹部71Bと第1凸部71Aとが嵌まり合い、かつ、第2凹部72Bと第2凸部72Aとが嵌まり合う。これにより、保護ディスク10の上面の周縁部と庇部材12との間が効果的にシールされる。
また、本実施形態によれば、ねじ83の頭部83bが収容穴86に収容されている。そのため、基板Wの下面と保護ディスク10との間で径方向外方に向かう気流を阻害することなく、ねじ83によって、第1進入規制部材14を保護ディスク10に固定することができる。
図10を参照して、第1変形例に係る第1進入規制部材14Pは、本実施形態とは異なり、スポンジ状の多孔質材料によって形成されている。多孔質材料としては、フッ素樹脂、PVA、PP、PEなどが挙げられる。第1進入規制部材14Pは、保護ディスク10に固定された第1固定部87と、保護ディスク10が近接位置に位置する状態で基板Wの下面の周縁部および保護ディスク10の上面の周縁部に接触する第1接触部88と、第1固定部87および第1接触部88を連結する第1連結部89とを一体に含む。第1固定部87は、本実施形態の第1進入規制部材14の第1固定部80(図6B参照)と同様にねじ83によって保護ディスク10に固定されている。
さらに、第1進入規制部材14Pが設けられている場合であっても、気体供給ユニット11から空間Aへの気体の供給に起因して径方向外方への気流が形成される。したがって、回転方向Sに隣り合う保持ピン20の間の領域において、径方向外方から空間Aへの気流F2の進入を抑制することができる。
図11を参照して、第2変形例に係る処理ユニット2は、基板Wの下面の周縁部と保持ピン20との間から基板Wの下面と保護ディスク10との間の空間Aへの気流F2の進入を規制(抑制)する第2進入規制部材15をさらに含む。
第2進入規制部材15は、保持ピン20に連結された庇部材12の傾斜部12aに固定された第2固定部90と、基板Wの下面の周縁部に弾性的に接触する第2弾性接触部91とを一体に含む。第2弾性接触部91は、径方向外方に向かうにしたがって基板Wの下面に近づくように第2固定部90から延びている。第2弾性接触部91と基板Wとの間の距離は、径方向外方に向かうにしたがって小さくなる。第2固定部90は、たとえば、樹脂製のねじ93によって庇部材12の傾斜部12aに固定されることによって保持ピン20に固定されている。ねじ93のねじ軸は、庇部材12に設けられたねじ孔に螺合されており、ねじ93の頭部は、第2固定部90に設けられた収容穴に収容されている。
また、この変形例においても、ねじ93の頭部が収容穴に収容されている。そのため、基板Wの下面と保持ピン20との間で径方向外方に向かう気流を阻害することなく、ねじ93によって、第2進入規制部材15を庇部材12に固定することができる。
図12を参照して、第3変形例に係る第2進入規制部材15Pは、第2変形例とは異なり、スポンジ状の多孔質材料によって形成されている。多孔質材料としては、フッ素樹脂、PVA、PP、PEなどが挙げられる。第2進入規制部材15Pは、庇部材12の傾斜部12aに固定された第2固定部97と、基板Wの下面の周縁部および庇部材12の傾斜部12aに接触する第2接触部98と、第2固定部97および第2接触部98を連結する第2連結部99とを一体に含む。第2固定部97は、本実施形態の第2進入規制部材15Pの第2固定部90(図11参照)と同様にねじ93によって庇部材12の傾斜部12aに固定されている。
さらに、第2進入規制部材15Pが設けられている場合であっても、気体供給ユニット11から空間Aへの気体の供給に起因して径方向外方への気流が形成される。したがって、保持ピン20の周囲において径方向外方から空間Aへの気流F2の進入を抑制することができる。
図13を参照して、第4変形例に係る処理ユニット2が、本実施形態に係る処理ユニット2と主に異なる点は、庇部材12と保護ディスク10の上面の周縁部とが凹凸係合しない点である。第4変形例に係るシール構造13は、庇部材12の下面に設けられた第1平坦面95と保護ディスク10の上面の周縁部に設けられた第2平坦面96とによって構成されている。保護ディスク10が近接位置に位置する状態で、第1平坦面95と第2平坦面96とが接触することによって、庇部材12と保護ディスク10の上面の周縁部との間がシールされる。
たとえば、本実施形態とは異なり、保護ディスク10が近接位置に位置する状態で、保護ディスク10の上面の周縁部と庇部材12とが非接触であり、保護ディスク10の上面の周縁部と庇部材12との間には、僅かに隙間が設けられていてもよい。すなわち、シール構造13は、保護ディスク10が近接位置に位置する状態で、いわゆるラビリンス構造を構成していてもよい。
この場合、庇部材12と保護ディスク10とが凹凸係合しない構成と比較して、保護ディスク10の上面の周縁部と庇部材12との間の流路を長くすることができる。
その他、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。
10 :保護ディスク(対向部材)
10a :切り欠き
10b :部分
11 :気体供給ユニット
12 :庇部材
12a :傾斜部
13 :シール構造
14 :第1進入規制部材
14P :第1進入規制部材
15 :第2進入規制部材
15P :第2進入規制部材
20 :保持ピン
20b :支持部
21 :スピンベース(ベース)
71A :第1凸部
71B :第1凹部
72A :第2凸部
72B :第2凹部
80 :第1固定部
81 :第1弾性接触部
90 :第2固定部
91 :第2弾性接触部
A :空間
A1 :回転軸線
S :回転方向
W :基板
Claims (11)
- 鉛直方向に沿う回転軸線まわりに回転するベースと、
前記ベースの回転方向に互いに間隔を隔てて前記ベースに設けられ、前記ベースよりも上方で前記基板の周縁部を保持する複数の保持ピンと、
前記ベースと前記基板との間に配置され、前記基板から下方に離間した離間位置と、前記離間位置よりも前記基板に近接した近接位置との間で昇降可能であり、前記基板に下方から対向する対向部材と、
前記基板よりも下方で前記対向部材に上方から対向するように前記保持ピンに連結された庇部材と、
前記対向部材が前記近接位置に位置する状態で、前記対向部材の上面の周縁部と前記庇部材との間をシールするシール構造とを含む、基板処理装置。 - 前記シール構造が、前記対向部材の上面と前記庇部材との接触によって前記対向部材の上面の周縁部と前記庇部材との間をシールするように構成されている、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記シール構造が、前記対向部材の上面の周縁部および前記庇部材のうちの少なくとも一方に設けられた凸部と、前記対向部材の上面の周縁部および前記庇部材のうちの他方に設けられ、前記対向部材が前記近接位置に位置する状態で前記凸部と嵌まり合う凹部とによって構成されている、請求項1または2に記載の基板処理装置。
- 前記保持ピンが、前記回転軸線側に向かうにしたがって下方に向かうように水平方向に対して傾斜し、前記基板を下方から支持する支持部を含み、
前記庇部材が、前記支持部の下端に連結され、前記支持部と同じ角度で水平方向に対して傾斜する傾斜部を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記対向部材と前記基板との間の空間に気体を供給する気体供給ユニットをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記回転方向において前記保持ピンが設けられている位置に対応する前記対向部材の周縁部には、前記保持ピンの少なくとも一部が収容される切り欠きが設けられており、
前記シール構造は、前記対向部材の上面において前記切り欠きの周りの部分と前記庇部材との間をシールする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記対向部材が前記近接位置に位置する状態で、前記回転方向に隣り合う前記保持ピンの間の領域において、前記基板の下面と前記対向部材との間の空間への気流の進入を規制する第1進入規制部材をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記第1進入規制部材が、前記対向部材に固定された第1固定部と、前記基板の回転径方向の外方に向かうにしたがって前記基板の下面に近づくように前記第1固定部から延び、前記基板の下面に弾性的に接触する第1弾性接触部とを含む、請求項7に記載の基板処理装置。
- 前記第1進入規制部材が、多孔質材料によって形成されている、請求項7に記載の基板処理装置。
- 前記基板の下面の周縁部と前記保持ピンとの間から前記基板の下面と前記対向部材との間の空間への気流の進入を規制する第2進入規制部材をさらに含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記第2進入規制部材が、前記庇部材に固定された第2固定部と、前記基板の回転径方向の外方に向かうにしたがって前記基板の下面に近づくように前記第2固定部から延び、前記基板の下面に弾性的に接触する第2弾性接触部とを含む、請求項10に記載の基板処理装置。
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