JP2019046986A - Substrate processing device and substrate processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の表面に形成された液膜に当該液膜を構成する液体の凝固点よりも低温の冷却ガスを吐出して当該液膜を凍結させる基板処理装置およ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 in which a cooling gas having a temperature lower than a freezing point of a liquid forming the liquid film is discharged onto the liquid film formed on the surface of a substrate to freeze the liquid film.
従来より、半導体ウェハー等の基板の表面に液膜を形成し、その液膜を冷却して凍結させることによって基板表面のパーティクル等の汚染物質を除去する凍結洗浄(または固化洗浄)と称される技術がある。例えば、特許文献1,2には、基板の表面に純水(DIW:deionized water)の液膜を形成し、その液膜に対して低温の冷却ガスを吐出するノズルを走査移動させて当該液膜を凍結させ、その凍結した液膜をリンス液で融解して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することが開示されている。
Conventionally, a liquid film is formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer, and the liquid film is cooled and frozen to remove contaminants such as particles on the surface of the substrate, which is called freeze cleaning (or solidification cleaning). There is technology. For example, in
凍結洗浄技術においては、必要なときに直ちに冷却ガスを吐出することができるように、冷却ガスを吐出するノズルを予め低温に維持しておくことが望まれる。この目的のため、冷却ガスを基板に供給するタイミング以外の待機中においても比較的少量の冷却ガスをノズルから吐出し続けておくことが行われている(スローリーク)。 In the freeze cleaning technology, it is desirable to maintain the nozzle for discharging the cooling gas at a low temperature in advance so that the cooling gas can be discharged immediately when necessary. For this purpose, a relatively small amount of cooling gas is continuously discharged from the nozzles even during standby other than at the timing of supplying the cooling gas to the substrate (slow leak).
しかしながら、処理液(薬液および純水)を用いて基板処理を行うチャンバー内は一般的には高湿度環境であり、少量とはいえ低温の冷却ガスをノズルから吐出し続けているとノズルの吐出口近傍にチャンバー内の水分が凝結して霜が付着する。そうすると、液膜の凍結処理を実行する際に、ノズルの吐出口近傍に付着した霜が基板上に落下して当該基板を汚染するおそれがあった。 However, the inside of a chamber for processing a substrate using a processing solution (chemical solution and pure water) is generally in a high humidity environment, and if a small amount of low temperature cooling gas continues to be discharged from the nozzle, the nozzle discharges. Moisture in the chamber condenses near the outlet and frost adheres. Then, when performing the freezing process of the liquid film, there is a possibility that the frost adhering to the vicinity of the discharge port of the nozzle may fall on the substrate and contaminate the substrate.
このため、特許文献1には、待機中に吐出される少量の冷却ガスを回収して吐出口から流れ出る冷却ガスを低減する技術が提案されている。また、特許文献2には、ノズルの吐出口の近傍に整流部材を近接配置し、チャンバー内の高湿度の雰囲気がノズル内に侵入するのを抑制する技術が提案されている。しかし、特許文献1,2に開示される技術においても、わずかにでもノズルの吐出口から冷却ガスが流れ出るとともにチャンバー内の雰囲気も侵入してくるため、吐出口近傍に霜が付着するのを完全に防ぐことはできず、処理を重ねるごとに徐々に多量の霜が付着してしまうという問題があった。このような霜は一度ノズルに付着すると除去することが極めて困難である。
Therefore, Patent Document 1 proposes a technique for recovering a small amount of cooling gas discharged during standby and reducing the cooling gas flowing out from the discharge port. Further,
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、冷却ノズルの吐出口への霜の付着を防止することができる基板処理装置および基板処理方法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 an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of preventing adhesion of frost to the discharge port of a cooling nozzle.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、基板の表面に形成された液膜に前記液膜を構成する液体の凝固点よりも低温の冷却ガスを吐出して前記液膜を凍結させる基板処理装置において、前記基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて前記基板を保持する保持部と、前記冷却ガスを吐出する冷却ノズルと、を備え、前記冷却ノズルは、前記保持部に保持された前記基板に向けて前記冷却ガスを吐出するときの動作状態と、退避位置にて待機しているときの待機状態との間で切り換えられ、前記冷却ノズルは、前記動作状態にて前記冷却ガスを吐出する吐出口と、前記待機状態にて前記冷却ガスを放出するリーク開口と、前記冷却ノズルに送給された前記冷却ガスを、前記動作状態では前記吐出口から吐出させるとともに、前記待機状態では前記リーク開口から放出させるように流路を切り換える流路切換部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, according to the invention of claim 1, a substrate is provided which freezes the liquid film by discharging a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film onto the liquid film formed on the surface of the substrate. The processing apparatus includes a chamber for containing the substrate, a holding unit for holding the substrate in the chamber, and a cooling nozzle for discharging the cooling gas, and the cooling nozzle is held by the holding unit. Switching between an operating state when discharging the cooling gas toward the substrate and a standby state when waiting at the retracted position, the cooling nozzle being in the operating state the cooling gas In the operation state, the discharge port for discharging the discharge gas, the leak opening for discharging the cooling gas in the standby state, and the cooling gas supplied to the cooling nozzle are discharged from the discharge port, and In machine state, characterized in that it comprises, a flow path switching unit for switching the flow path so as to be released from the leakage opening.
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る基板処理装置において、前記待機状態にて前記吐出口を少なくとも前記冷却ガスよりも高い温度に温調する温調部をさらに備えることを特徴とする。
The invention of
また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る基板処理装置において、前記温調部は、前記待機状態にて前記吐出口を前記チャンバー内に存在する蒸気の凝結点よりも高い温度に温調することを特徴とする。
Also, in the substrate processing apparatus according to the invention of claim 3, according to the invention of
また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記待機状態にて前記リーク開口から放出された前記冷却ガスを回収する回収部をさらに備えることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a recovery unit for recovering the cooling gas released from the leak opening in the standby state. It is characterized by having.
また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記動作状態にて前記吐出口から吐出される前記冷却ガスの流量は前記待機状態にて前記リーク開口から放出される前記冷却ガスの流量よりも多いことを特徴とする。 In the substrate processing apparatus according to any one of the first to fourth inventions, the flow rate of the cooling gas discharged from the discharge port in the operation state is in the standby state. It is characterized in that the flow rate of the cooling gas released from the leak opening is greater than the flow rate of the cooling gas.
また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記流路切換部は、前記動作状態では前記吐出口を開放するとともに、前記待機状態では前記吐出口を閉塞する第1シャッターと、前記動作状態では前記リーク開口を閉塞するとともに、前記待機状態では前記リーク開口を開放する第2シャッターと、を備えることを特徴とする。 The invention of claim 6 is the substrate processing apparatus according to any of claims 1 to 5, wherein the flow path switching unit opens the discharge port in the operating state and the standby state According to the invention, the apparatus further comprises: a first shutter that closes the discharge port; and a second shutter that closes the leak opening in the operating state and opens the leak opening in the standby state.
また、請求項7の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記流路切換部は、前記冷却ガスが送給される流路を、前記動作状態では前記吐出口に連通させるとともに、前記待機状態では前記リーク開口に連通させるソレノイドバルブを備えることを特徴とする。 Also, in the substrate processing apparatus according to any of the first to fifth inventions, the flow passage switching unit is configured to operate in the flow passage to which the cooling gas is fed. A solenoid valve is provided in communication with the discharge port, and in the standby state, in communication with the leak opening.
また、請求項8の発明は、基板の表面に形成された液膜に前記液膜を構成する液体の凝固点よりも低温の冷却ガスを吐出して前記液膜を凍結させる基板処理方法において、前記基板の上面に前記液膜を形成する液膜形成工程と、冷却ノズルから前記基板に前記冷却ガスを吐出して前記液膜を凍結させる凍結工程と、凍結した前記液膜を融解して除去する融解工程と、を備え、前記冷却ノズルは、前記凍結工程にて前記基板に向けて前記冷却ガスを吐出するときの動作状態と、退避位置にて待機しているときの待機状態との間で切り換えられ、前記冷却ノズルに送給された前記冷却ガスを、前記動作状態では前記冷却ノズルに設けられた吐出口から吐出させるとともに、前記待機状態では前記冷却ノズルに設けられたリーク開口から放出させることを特徴とする。 In the substrate processing method according to the eighth aspect of the invention, the liquid film formed on the surface of the substrate is frozen by discharging a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film. A liquid film forming step of forming the liquid film on the upper surface of the substrate; a freezing step of discharging the cooling gas from the cooling nozzle to the substrate to freeze the liquid film; and melting and removing the frozen liquid film And a melting step, wherein the cooling nozzle is operated between an operation state when discharging the cooling gas toward the substrate in the freezing step and a standby state when waiting at the retracted position. The switching gas discharged from the cooling nozzle is discharged from the discharge port provided in the cooling nozzle in the operation state, and discharged from the leak opening provided in the cooling nozzle in the standby state. And wherein the door.
また、請求項9の発明は、請求項8の発明に係る基板処理方法において、前記待機状態では、前記吐出口を少なくとも前記冷却ガスよりも高い温度に温調することを特徴とする。 The invention according to claim 9 is characterized in that, in the substrate processing method according to the invention according to claim 8, the outlet is temperature-controlled to a temperature higher than at least the cooling gas in the standby state.
また、請求項10の発明は、請求項9の発明に係る基板処理方法において、前記待機状態では、前記吐出口を前記チャンバー内に存在する蒸気の凝結点よりも高い温度に温調することを特徴とする。 In the substrate processing method according to a ninth aspect of the present invention, in the standby state, the discharge port is temperature-controlled to a temperature higher than a condensation point of the vapor present in the chamber. It features.
また、請求項11の発明は、請求項8から請求項10のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記待機状態では、前記リーク開口から放出された前記冷却ガスを回収することを特徴とする。 The invention according to claim 11 is characterized in that, in the substrate processing method according to any one of claims 8 to 10, in the standby state, the cooling gas discharged from the leak opening is recovered. Do.
また、請求項12の発明は、請求項8から請求項11のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記動作状態にて前記吐出口から吐出される前記冷却ガスの流量は前記待機状態にて前記リーク開口から放出される前記冷却ガスの流量よりも多いことを特徴とする。
The invention according to
請求項1から請求項7の発明によれば、冷却ノズルに送給された冷却ガスを、動作状態では吐出口から吐出させるとともに、待機状態ではリーク開口から放出させるため、待機状態のときには吐出口とは異なるリーク開口から冷却ガスを放出することとなり、冷却ノズルの吐出口への霜の付着を防止することができる。 According to the invention of claims 1 to 7, the cooling gas supplied to the cooling nozzle is discharged from the discharge port in the operating state and discharged from the leak opening in the standby state, so the discharge port in the standby state Thus, the cooling gas can be discharged from the leak opening different from the one in the second embodiment, and the adhesion of the frost to the discharge port of the cooling nozzle can be prevented.
特に、請求項2の発明によれば、待機状態にて吐出口を少なくとも冷却ガスよりも高い温度に温調するため、冷却ノズルの吐出口に霜が付着するのをより確実に防止することができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, since the temperature of the discharge port is adjusted to at least a temperature higher than that of the cooling gas in the standby state, the adhesion of frost to the discharge port of the cooling nozzle is more reliably prevented. it can.
特に、請求項4の発明によれば、待機状態にてリーク開口から放出された冷却ガスを回収するため、放出された冷却ガスがチャンバー内に拡散することが抑制され、チャンバー内が冷却されることに起因したミストの凝結や微小な氷粒の発生を防止することができる。 In particular, according to the invention of claim 4, in order to recover the cooling gas released from the leak opening in the standby state, diffusion of the released cooling gas into the chamber is suppressed, and the inside of the chamber is cooled. It is possible to prevent the condensation of mist and the generation of fine ice particles due to the above.
請求項8から請求項12の発明によれば、冷却ノズルに送給された冷却ガスを、動作状態では冷却ノズルに設けられた吐出口から吐出させるとともに、待機状態では冷却ノズルに設けられたリーク開口から放出させるため、待機状態のときには吐出口とは異なるリーク開口から冷却ガスを放出することとなり、冷却ノズルの吐出口への霜の付着を防止することができる。 According to the invention of claims 8 to 12, the cooling gas supplied to the cooling nozzle is discharged from the discharge port provided in the cooling nozzle in the operating state, and the leak provided in the cooling nozzle in the standby state. In order to discharge from the opening, the cooling gas is discharged from the leak opening different from the discharge port in the standby state, and the adhesion of frost to the discharge port of the cooling nozzle can be prevented.
特に、請求項9の発明によれば、待機状態では、吐出口を少なくとも冷却ガスよりも高い温度に温調するため、冷却ノズルの吐出口に霜が付着するのをより確実に防止することができる。 In particular, according to the invention of claim 9, in the standby state, the temperature of the discharge port is controlled to at least a temperature higher than that of the cooling gas, so that frost can be more reliably prevented from adhering to the discharge port of the cooling nozzle. it can.
特に、請求項11の発明によれば、待機状態では、リーク開口から放出された冷却ガスを回収するため、放出された冷却ガスがチャンバー内に拡散することが抑制され、チャンバー内が冷却されることに起因したミストの凝結や微小な氷粒の発生を防止することができる。 In particular, according to the invention of claim 11, in the standby state, in order to recover the cooling gas released from the leak opening, diffusion of the released cooling gas into the chamber is suppressed, and the inside of the chamber is cooled. It is possible to prevent the condensation of mist and the generation of fine ice particles due to the above.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明に係る基板処理装置の全体要部構成を示す図である。この基板処理装置1は、半導体ウェハー等の円板形状の基板Wの表面に対して種々の液処理を行うとともに、基板Wの表面に付着しているパーティクル等の汚染物質を除去する凍結洗浄処理を行う装置である。処理対象となる基板Wのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ300mmやφ450mmである(本実施形態ではφ300mm)。なお、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
First Embodiment
FIG. 1 is a view showing the overall essential configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention. The substrate processing apparatus 1 performs various liquid processing on the surface of a disk-shaped substrate W such as a semiconductor wafer and the like, as well as freeze cleaning processing for removing contaminants such as particles adhering to the surface of the substrate W Device that The size of the substrate W to be processed is not particularly limited, but is, for example, φ300 mm or φ450 mm (in this embodiment, φ300 mm). In FIG. 1 and the subsequent drawings, the dimensions and the numbers of the respective parts are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.
基板処理装置1は、基板Wを収容して洗浄処理を施す処理空間を内部に有するチャンバー10を備える。基板処理装置1は、チャンバー10の内部に主たる要素として、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20と、基板Wの表面に向けて冷却ガスを吐出する冷却ノズル30と、基板Wの表面に向けて薬液を吐出する薬液ノズル60と、スピンチャック20に保持された基板Wの表面に対向配置された雰囲気遮断板70と、を備える。また、基板処理装置1は、装置に設けられた各動作機構を制御して基板Wの処理を実行させる制御部90を備える。
The substrate processing apparatus 1 includes a
スピンチャック20は、スピンベース23、回転支軸21、スピンモータ22および複数のチャックピン24を備える。回転支軸21の上端部には、円盤状のスピンベース23がネジ等の締結部品によって連結されている。回転支軸21はスピンモータ22の回転軸に連結されており、スピンモータ22の駆動は回転支軸21を介してスピンベース23に伝達される。従って、制御部90からの動作指令に応じてスピンモータ22が駆動することにより、基板Wを保持するスピンベース23が所定の回転数にて水平面内で回転する。
The
スピンベース23の上面周縁部には、基板Wの端縁部を把持するための複数のチャックピン24が立設されている。複数のチャックピン24は、円板形状の基板Wを確実に把持するために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。複数のチャックピン24のそれぞれは、基板Wの端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を把持する基板保持部とを備えている(いずれも図示省略)。各チャックピン24は、当該基板保持部が基板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の外周端面から離間した解放状態との間で切り換え可能に構成されている。
A plurality of chuck pins 24 for gripping the edge of the substrate W are provided upright on the upper surface peripheral portion of the
スピンベース23に対して基板Wの受け渡しを行う際には、複数のチャックピン24の全てが解放状態とされ、基板Wに対して処理を行う際には、複数のチャックピン24の全てが押圧状態とされる。複数のチャックピン24を押圧状態とすることによって、それら複数のチャックピン24は基板Wの端縁部を把持してその基板Wをスピンベース23の上面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。
When transferring the substrate W to the
また、スピンチャック20の回転支軸21は中空軸である。回転支軸21の内側には、基板Wの裏面に処理液を供給するための下側処理液供給管25が挿通されている。これら回転支軸21と下側処理液供給管25とによって二重管構造が実現されており、回転支軸21の内壁面と下側処理液供給管25の外壁面との隙間は、円筒状の下側ガス供給路29となる。下側処理液供給管25および下側ガス供給路29は、スピンチャック20に保持された基板Wの下面(裏面)に近接する位置まで延びており、それらの先端は当該基板Wの下面中央に向けて処理液および処理ガスを吐出する吐出口を形成する。
The
また、スピンチャック20の周囲を取り囲むようにスプラッシュガード28が設けられている。スプラッシュガード28は、回転するスピンベース23および基板Wから飛散する処理液を受け止めて回収する。スプラッシュガード28は、処理液の種類(例えば、薬液と純水)に応じて異なる開口部分で受け止めて別経路で回収するような多段に構成されていても良い。
Further, a
薬液ノズル60は水平方向に沿って延びるように設けられたノズルアーム61の先端に取り付けられている。ノズルアーム61の基端は回転軸62に連結されている。その回転軸62はスピンチャック20の側方に設けられた回動モータ63に接続されている。従って、制御部90からの動作指令に応じて回動モータ63を駆動させることにより、薬液ノズル60を基板Wの中心上方の吐出位置とスプラッシュガード28よりも外側の退避位置との間で回動させることができる。薬液ノズル60には図示省略の薬液供給機構からSC1(アンモニア水と過酸化水素水と純水との混合溶液)、SC2(塩酸と過酸化水素水と純水との混合溶液)等の薬液が送給可能とされている。上記の吐出位置に位置している薬液ノズル60に薬液が送給されると、薬液ノズル60から基板Wの中心近傍に薬液が吐出される。
The
スピンチャック20の上方には雰囲気遮断板70が設けられている。雰囲気遮断板70は、中央に開口を有する円板形状の部材である。雰囲気遮断板70は、その下面がスピンチャック20に保持された基板Wの上面(表面)と対向するように設けられている。円板形状の雰囲気遮断板70の直径は基板Wの直径よりも大きい。すなわち、雰囲気遮断板70は、基板Wよりも大きな平面サイズを有する。
An
雰囲気遮断板70は略円筒形状を有する支持軸71の下端部に略水平姿勢にて取り付けられている。支持軸71は、水平方向に延びるアーム72により基板Wの中心を通る鉛直軸周りに回転可能に保持されている。アーム72は、図示省略の昇降機構によって鉛直方向に沿って昇降可能とされている。スピンチャック20に対して基板Wの受け渡しを行う際には、雰囲気遮断板70が上昇してスピンベース23から離間する。一方、基板Wに対して雰囲気遮断板70を用いた所定の処理を行う際には、雰囲気遮断板70が下降してスピンチャック20に保持された基板Wに近接する。
The
また、支持軸71は、図示省略の回転機構によって基板Wの中心を通る鉛直軸周りで回転可能とされている。支持軸71が回転することによって、雰囲気遮断板70も水平面内で回転する。雰囲気遮断板70は、スピンチャック20によって回転される基板Wと同じ回転方向および略同じ回転速度にて回転するように構成されている。
The
支持軸71の回転中心軸近傍には中空の上側ガス供給路79が形成されている。中空の上側ガス供給路79の内側には、基板Wの表面に処理液を供給するための上側処理液供給管75が挿通されている。これら上側ガス供給路79と上側処理液供給管75とによって二重管構造が実現されており、厳密には上側ガス供給路79の内壁面と上側処理液供給管75の外壁面との隙間が円筒状のガス流路となる。上側処理液供給管75および上側ガス供給路79は、雰囲気遮断板70の中心開口に連通しており、それらの先端はスピンチャック20に保持された基板Wの上面中央に向けて処理液および処理ガスを吐出する吐出口を形成する。
A hollow upper
上側ガス供給路79および下側ガス供給路29は、図示省略のガス供給機構と連通接続されている。当該ガス供給機構は、上側ガス供給路79および下側ガス供給路29に所定の処理ガス(本実施形態では窒素ガス(N2))を送給する。上側ガス供給路79に送給された窒素ガスは、雰囲気遮断板70の開口部分に設けられた吐出口から雰囲気遮断板70と基板Wの表面との間に形成される空間に供給される。また、下側ガス供給路29に送給された窒素ガスは、下側ガス供給路29の先端の吐出口からスピンベース23の上面と基板Wの裏面との間に形成される空間に供給される。なお、上側ガス供給路79および下側ガス供給路29から供給される窒素ガスは常温(約23℃)である。
The upper
上側処理液供給管75および下側処理液供給管25は、図示省略の処理液供給機構と連通接続されている。当該処理液供給機構は、上側処理液供給管75および下側処理液供給管25に所定の処理液を送給する。本明細書において、処理液とは薬液および純水(DIW:deionized water)の双方を含む概念である。本実施形態では上側処理液供給管75には処理液として純水が送給される。上側処理液供給管75に送給された純水は、雰囲気遮断板70の開口部分に設けられた吐出口から基板Wの表面に吐出される。上側処理液供給管75に送給される純水は、熱交換器等の冷却機構によってその凝固点近傍にまで冷却されたものであっても良い。一方、下側処理液供給管25には処理液として薬液または純水が送給される。下側処理液供給管25に送給された処理液は、下側処理液供給管25の先端の吐出口から基板Wの裏面に吐出される。
The upper processing
また、冷却ガスを吐出する冷却ノズル30は水平方向に沿って延びるように設けられたノズルアーム31の先端に取り付けられている。ノズルアーム31の基端は回転軸32に連結されている。その回転軸32はスピンチャック20の側方に設けられた回動モータ33に接続されている。従って、制御部90からの動作指令に応じて回動モータ33を駆動させることにより、冷却ノズル30を基板Wの上方の処理位置とスプラッシュガード28よりも外側の退避位置との間で回動させることができる。ここで「処理位置」とは、スピンチャック20に保持された基板Wの中心と端縁部との間の全ての部位の上方を含む位置である。一方、「退避位置」とは、スプラッシュガード28よりも外方の固定位置である(図1の一点鎖線で示す冷却ノズル30の位置)。また、制御部90からの動作指令に応じて回動モータ33を駆動させることにより、冷却ノズル30を基板Wの上方の処理位置の範囲内にて揺動させることができる。
Further, the cooling
図2および図3は、冷却ノズル30の構成を示す図である。図2には動作状態の冷却ノズル30を示し、図3には待機状態の冷却ノズル30を示す。「動作状態」とは、冷却ノズル30が処理位置にてスピンチャック20に保持された基板Wに向けて冷却ガスを吐出するときの状態であり、後述する吐出口37から冷却ガスを吐出する状態である。一方、待機状態とは、冷却ノズル30が退避位置にて待機しているときの状態であり、吐出口37からの冷却ガスの吐出を停止している状態である。なお、冷却ノズル30が退避位置にて動作状態となることもある。
FIGS. 2 and 3 are views showing the configuration of the cooling
図2および図3に示すように、冷却ノズル30およびノズルアーム31の内部は中空となっており、その中空部分が冷却ガスを送給するための流路301として機能する。図2に示すように、流路301の基端側はガス供給配管302と接続されている。そのガス供給配管302はガス供給源303と連通接続されている。また、ガス供給配管302の経路途中には熱交換器304と流量調整バルブ305とが介挿されている。ガス供給源303は、制御部90からの動作指令に応じてガス供給配管302に窒素ガスを供給する。ガス供給源303から供給された窒素ガスは熱交換器304によって冷却される。熱交換器304は、例えば液体窒素とガス供給源303から供給された窒素ガスとの熱交換を行わせることによって、窒素ガスを少なくとも純水の凝固点よりも低い温度(例えば、−150℃)に冷却して冷却ガスを生成する。流量調整バルブ305は、制御部90からの動作指令に基づいて、ガス供給配管302中を流れる冷却ガスの流量を指示された値に調整する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the insides of the cooling
流路301の先端側は冷却ノズル30の下部において拡径されてバッファ空間306を形成する。バッファ空間306は、流路301を送給されてきた冷却ガスの流速を低下させる。冷却ノズル30の下端においてバッファ空間306の下側が開口しており、その開口部分が冷却ノズル30の吐出口37として機能する。処理位置の冷却ノズル30は、動作状態にて吐出口37からスピンチャック20に保持された基板Wに向けて冷却ガスを吐出する。
The tip end side of the
吐出口37は、第1シャッター35によって開閉可能とされている。第1シャッター35は、図示省略の駆動機構によって吐出口37を開放する位置(図2に示す位置)と吐出口37を閉塞する位置(図3に示す位置)との間で移動可能とされている。第1シャッター35は、動作状態では吐出口37を開放するとともに、待機状態では吐出口37を閉塞する。
The
また、流路301は、冷却ノズル30の上部においても、その経路途中にてノズル外に開口している。流路301の経路途中の開口部分は、待機状態にて冷却ガスを放出するリーク開口38として機能する。冷却ノズル30は、待機状態にてリーク開口38からノズル外に冷却ガスを放出する。
Further, the
リーク開口38は、第2シャッター36によって開閉可能とされている。第2シャッター36は、図示省略の駆動機構によってリーク開口38を開放する位置(図3に示す位置)とリーク開口38を閉塞する位置(図2に示す位置)との間で移動可能とされている。第2シャッター36は、動作状態ではリーク開口38を閉塞するとともに、待機状態ではリーク開口38を開放する。
The
冷却ノズル30の動作内容については後に詳述するが、冷却ノズル30に送給された冷却ガスを、動作状態では吐出口37から吐出させるとともに、待機状態ではリーク開口38から放出させる。これにより、冷却ノズル30の待機中における吐出口37への霜の付着を防止することができる。
The details of the operation of the cooling
また、図3に示すように、冷却ノズル30の退避位置の近傍には、ガス回収部50と温調部80とが設けられている。ガス回収部50は、受入部51および排気ポンプ52を備える。受入部51は、退避位置に位置決めされた冷却ノズル30のリーク開口38に対向する開口を有している。受入部51の内部空間は排気ポンプ52に接続されている。排気ポンプ52が作動すると、受入部51の開口に負圧が作用し、冷却ノズル30のリーク開口38から放出された冷却ガスは受入部51の開口から吸引されて排気ポンプ52によってチャンバー10の外部に排出される。
Further, as shown in FIG. 3, a
温調部80は温調ガスノズル81を備える。温調ガスノズル81は、退避位置に位置決めされた待機状態の冷却ノズル30の吐出口37を閉塞する第1シャッター35に対向する位置に設置されている。温調ガスノズル81は二重管構造を有しており、円管状の排出路83の周囲に円筒状の給気路82が形成されている。温調ガスノズル81の給気路82には、図外の温調ガス供給機構から常温(約23℃)に温調された窒素ガスが送給される。給気路82に送給された常温の窒素ガスは、退避位置に位置決めされた冷却ノズル30の吐出口37を閉塞する第1シャッター35に向けて供給される。第1シャッター35に向けて供給された窒素ガスは、排出路83に回収されて排出される。排出路83による窒素ガスの排出を円滑に行うために、排出路83に排気ポンプを接続するようにしても良い。
The
制御部90は、基板処理装置1に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部90のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部90は、各種演算処理を行う回路である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および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を備えている。制御部90のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって基板処理装置1における処理が進行する。
The
次に、上記構成を有する基板処理装置1における処理動作について説明する。図4は、基板処理装置1における処理手順を示すフローチャートである。また、図5から図8は、図4の処理における動作を模式的に示す図である。さらに、図9は、図4の処理手順に沿った装置各部の動作を示すタイミングチャートである。以下に説明する基板処理装置1の処理手順は、制御部90が基板処理装置1の各動作機構を制御することにより進行する。
Next, the processing operation in the substrate processing apparatus 1 having the above configuration will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure in the substrate processing apparatus 1. 5 to 8 are diagrams schematically showing the operation in the process of FIG. Further, FIG. 9 is a timing chart showing the operation of each part of the apparatus along the processing procedure of FIG. The processing procedure of the substrate processing apparatus 1 described below proceeds by the
上記の基板処理装置1においては、未処理の基板Wがチャンバー10内に搬入されてスピンチャック20に略水平姿勢で保持され、その基板Wに対して種々の洗浄処理が実行される。例えば、薬液ノズル60が基板Wの中心上方の吐出位置に移動し、スピンチャック20によって回転される基板Wの表面の中心に薬液ノズル60からSC1等の薬液を供給して表面洗浄処理を行う。また、薬液による洗浄処理が終了した後、薬液ノズル60が退避位置に退避するとともに、雰囲気遮断板70が下降し、上側処理液供給管75および下側処理液供給管25から回転する基板Wの表裏両面に純水を供給して純水リンス処理を行う。
In the substrate processing apparatus 1 described above, an unprocessed substrate W is carried into the
このような処理液を用いた基板Wの洗浄処理を行っている間、冷却ノズル30は冷却ガスのアイドリングを行っている(ステップS1)。典型的には、基板処理装置1が設置されるクリーンルーム内は半導体製造分野における常温である約23℃に温調されている。よって、冷却ガスを吐出していない冷却ノズル30およびノズルアーム31の内部の流路301も概ね常温となる。冷却ノズル30から基板Wに向けて冷却ガスの吐出処理を行う際に、流路301が常温であると純水の凝固点よりも低い温度に冷却された冷却ガスが流路301によって加温されることとなり、流路301自体の温度が低下するまで冷却ガスを吐出することが困難となる。このため、必要なときに直ちに冷却ガスを吐出することができるように、図9に示す時刻t0から時刻t1の待機状態では比較的小さな流量にて冷却ガスを冷却ノズル30に送給して流路301を低温に維持するアイドリングを行っているのである。
While the cleaning process of the substrate W using such a processing solution is performed, the cooling
具体的には、時刻t0〜時刻t1の待機状態では冷却ノズル30はスプラッシュガード28よりも外方の退避位置に位置決めされている。そして、待機状態の冷却ノズル30にガス供給源303および熱交換器304から冷却ガスが送給される。冷却ノズル30に送給される冷却ガスの流量は流量調整バルブ305によって小流量に調整されている。また、第1シャッター35が吐出口37を閉塞するとともに、第2シャッター36がリーク開口38を開放する。これにより、送給された小流量の冷却ガスがノズルアーム31および冷却ノズル30の流路301に沿って流れてリーク開口38から放出され、流路301が低温に維持されることとなる。その結果、冷却ノズル30は必要なときに直ちに冷却ガスを吐出することができる。
Specifically, in the standby state from time t0 to time t1, the cooling
また、流路301に沿って冷却ノズル30に送給された小流量の冷却ガスはリーク開口38のみから放出され、吐出口37からは全く放出されない(図3参照)。処理液を用いた液処理を行うチャンバー10の内部は一般的には高湿度環境となっており、小流量であっても冷却ガスを冷却ノズル30の吐出口37から吐出していると、吐出口37の近傍にチャンバー10内の水分が凝結して霜が付着する。第1実施形態においては、冷却ガスが吐出口37とは異なるリーク開口38のみから放出され、吐出口37からは全く放出されないため、吐出口37の近傍に霜が付着するのを防止することができる。その結果、冷却ノズル30が基板Wの上方の処理位置に移動したときに吐出口37に付着した霜が基板W上に落下して当該基板Wを汚染するおそれもなくなる。
In addition, the small flow rate of the cooling gas supplied to the cooling
また、冷却ノズル30のリーク開口38から放出された冷却ガスはガス回収部50によって吸引されて回収される。従って、待機状態にてリーク開口38から放出された冷却ガスがチャンバー10内に拡散することが抑制され、チャンバー10内が冷却されることに起因したミストの凝結や微小な氷粒の発生を防止することができる。ガス回収部50によって回収された冷却ガスは、再度冷却ノズル30に送給して再利用することも可能である。
Further, the cooling gas discharged from the
さらに、待機状態では冷却ノズル30の吐出口37を閉塞する第1シャッター35が温調部80によって概ね常温に温調されている。従って、冷却ノズル30の吐出口37も温調部80によって間接的に概ね常温に温調されることとなり、吐出口37の近傍に霜が付着するのをより確実に防止することができる。
Furthermore, in the standby state, the
次に、スピンチャック20が基板Wを回転させつつ、上側処理液供給管75から基板Wの表面の回転中心に純水を供給する。このとき、凝固点(0℃)近傍にまで冷却した純水を基板Wに供給するようにしても良い。基板Wの表面に供給された純水は、基板Wの回転に伴う遠心力によって基板Wの表面上を径方向外向きに均一に拡がる。供給された純水の一部は遠心力によって基板Wの外方に振り切られる。これにより、基板Wの表面の全面にわたって均一な所定の厚さを有する純水の液膜(水膜)が形成される(ステップS2)。図5は、上側処理液供給管75から純水を供給して基板Wの表面に液膜5を形成した状態を示す図である。なお、基板Wの回転を停止させた状態で基板Wの表面に純水を供給して液膜を形成するようにしても良い。
Next, pure water is supplied from the upper processing
液膜形成が終了すると、雰囲気遮断板70が上昇して基板Wの表面から離間する。このとき、冷却ノズル30は退避位置にて待機状態であり、流路301を低温に維持するために送給された小流量の冷却ガスをリーク開口38から放出している。そして、時刻t1に制御部90の制御下にて冷却ノズル30は待機状態から動作状態に切り換わる。但し、時刻t1の時点では、冷却ノズル30はスプラッシュガード28よりも外方の退避位置に停留したまま動作状態に切り換わる。
When the liquid film formation is completed, the
具体的には、時刻t1に第1シャッター35が吐出口37を開放するとともに、第2シャッター36がリーク開口38を閉塞する。また、流量調整バルブ305は、冷却ノズル30に送給する冷却ガスの流量を小流量から大流量に増大する。冷却ノズル30に送給される冷却ガスは熱交換器304によって少なくとも液膜5を構成する純水の凝固点(0℃)よりも低い温度(例えば、−150℃)に冷却されている。送給された大流量の冷却ガスは、ノズルアーム31および冷却ノズル30の流路301に沿って流れてバッファ空間306に流入し、吐出口37から下方に向けて吐出される(図2参照)。上述の待機状態の間、小流量の冷却ガスを流すことによって流路301が低温に維持されているため、時刻t1に待機状態から動作状態に切り換わると同時に冷却ガスを吐出口37から吐出することができる。
Specifically, the
時刻t1に動作状態に切り換えられた後は、冷却ノズル30に送給された冷却ガスは吐出口37のみから吐出され、リーク開口38からは全く放出されない。また、動作状態にて冷却ノズル30の吐出口37から吐出される冷却ガスの流量は、待機状態にてリーク開口38から放出される冷却ガスの流量よりも多い。
After switching to the operating state at time t1, the cooling gas fed to the cooling
冷却ノズル30が動作状態に切り換えられた後、時刻t2に冷却ノズル30が退避位置から基板Wの上方の処理位置に向けて移動を開始する(ステップS3)。冷却ノズル30は回動モータ33によって回動されることによって処理位置に向けて移動する。退避位置から離れた冷却ノズル30はスプラッシュガード28を越えて基板Wの端縁部上方を通過し、時刻t3に基板Wの中心部上方に到達する。図6は、液膜5が形成された基板Wの中心部上方に冷却ノズル30が到達した状態を示す図である。冷却ノズル30は既に時刻t1に動作状態に切り換えられており、退避位置から処理位置に向けて移動中も吐出口37から冷却ガスを吐出し続けている。なお、このときには比較的高速で冷却ノズル30が基板Wの中心部上方にまで移動するため、冷却ガスによって液膜5が凍結されることはない。
After the cooling
続いて、時刻t3から時刻t4にかけて冷却ノズル30が大流量にて送給された冷却ガスを吐出口37から回転する基板Wに向けて吐出しつつ、基板Wの中心部上方から端縁部上方に向けて徐々に走査移動していく。図7は、冷却ガスを吐出する冷却ノズル30が基板Wの中心部上方から端縁部上方に向けて走査移動する状態を示す図である。
Subsequently, the cooling
冷却ノズル30から吐出される冷却ガスの温度は、液膜5を構成する純水の凝固点よりも低温である。そのような低温の冷却ガスを冷却ノズル30から大流量にて液膜5に吹き付けることによって、基板W上の液膜5のうちの冷却ガスが吹き付けられた部分が局所的に冷却されて凍結する。そして、冷却ガスを吐出する冷却ノズル30が回転する基板Wの中心部上方から端縁部上方に向けて徐々に走査移動することにより、基板Wの中心部から端縁部に向けて液膜5が凍結していくこととなる(ステップS4)。これにより、基板W上には純水の凍結膜7が形成され、その凍結膜7の形成領域は冷却ノズル30の走査移動にともなって徐々に拡大する。
The temperature of the cooling gas discharged from the cooling
やがて時刻t4に冷却ノズル30が基板Wの端縁部上方に到達したときには、基板W上の液膜5の全体が凍結する。図8は、基板W上の液膜5の全体が凍結した状態を示す図である。時刻t4に冷却ノズル30が基板Wの端縁部上方に到達した時点で基板W上の液膜5の全体が凍結して凍結膜7に相転移している。
When the cooling
また、冷却ノズル30が基板Wの端縁部上方に到達した時刻t4に冷却ノズル30は動作状態から待機状態に切り換わる。具体的には、時刻t4に第1シャッター35が吐出口37を閉塞するとともに、第2シャッター36がリーク開口38を開放する。また、流量調整バルブ305は、冷却ノズル30に送給する冷却ガスの流量を大流量から小流量に減少する。送給された小流量の冷却ガスは、ノズルアーム31および冷却ノズル30の流路301に沿って流れてリーク開口38から放出される。
Also, at time t4 when the cooling
また、時刻t4には、冷却ノズル30が基板Wの端縁部上方から退避位置に向けて戻る移動を開始する。基板Wの端縁部上方から離れた冷却ノズル30はスプラッシュガード28を越えて時刻t5に退避位置に到達する。そして、退避位置に戻った待機状態の冷却ノズル30は再び冷却ガスのアイドリングを行う(ステップS5)。すなわち、冷却ノズル30に送給された小流量の冷却ガスがノズルアーム31および冷却ノズル30の流路301に沿って流れ、流路301が低温に維持される。流路301に沿って送給された小流量の冷却ガスはリーク開口38のみから放出される。そのリーク開口38から放出された冷却ガスはガス回収部50によって回収される。
In addition, at time t4, the cooling
基板W上の液膜5の全体が凍結し、冷却ノズル30が基板Wの端縁部上方から離れた後、雰囲気遮断板70が下降して基板Wの表面に近接する。そして、上側処理液供給管75から基板W上の凍結膜7に向けて常温の純水を供給してリンス処理を行う(ステップS6)。常温の純水が供給されることによって、凍結膜7が融解する。リンス処理を行う際には、上側ガス供給路79および下側ガス供給路29から窒素ガスを供給して雰囲気遮断板70とスピンベース23との間に挟まれた空間を窒素雰囲気とするようにしても良い。
After the
凍結膜7の全体が完全に融解した後、上側処理液供給管75からの純水供給を停止し、スピンチャック20が基板Wを高速回転させることによって基板W上の液滴を振り切るスピン乾燥処理を行う(ステップS7)。スピン乾燥処理を行う際には、上側ガス供給路79および下側ガス供給路29から基板Wの表裏面に乾燥ガスとしての常温の窒素ガスを吹き付けつつ基板Wを高速回転させるのが好ましい。このようにして乾燥処理が終了すると、処理済みの基板Wがチャンバー10から搬出されて1枚の基板Wに対する洗浄処理が完了する。
After the entire
上述のような液膜5を凍結させることによって基板Wの表面を洗浄する原理について簡単に説明する。上記の如く冷却ガスを吹き付けて純水の液膜5を凍結させると、基板Wの表面とその表面に付着したパーティクルとの間に入り込んだ純水の体積が増加(0℃の水が0℃の氷に相転移すると、その体積は概ね1.1倍に増加する)し、当該パーティクルが微小距離だけ基板Wの表面から離される。その結果、基板Wの表面とパーティクルとの間の付着力が低減され、パーティクルが基板Wの表面から脱離することとなる。このとき、基板Wの表面に微細なパターンが形成されている場合であっても、液膜5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ついて等しく、パターンに加えられる力が相殺される。このため、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Wの表面から脱離させることができる。そして、凍結膜7に常温の純水を供給して凍結膜7を融解し、リンス処理によって洗い流すことにより、基板Wの表面からパーティクル等の汚染物質を除去することができるのである。
The principle of cleaning the surface of the substrate W by freezing the
第1実施形態においては、冷却ノズル30が動作状態のときには、第1シャッター35が吐出口37を開放するとともに、第2シャッター36がリーク開口38を閉塞することにより、冷却ノズル30に送給された冷却ガスは吐出口37から吐出される。一方、冷却ノズル30が待機状態のときには、第1シャッター35が吐出口37を閉塞するとともに、第2シャッター36がリーク開口38を開放することにより、冷却ノズル30に送給された冷却ガスはリーク開口38から放出される。すなわち、第1実施形態では、第1シャッター35および第2シャッター36によって、冷却ノズル30に送給された冷却ガスを動作状態では吐出口37から吐出させるとともに、待機状態ではリーク開口38から放出させるように冷却ノズル30内の流路を切り換えているのである。待機状態のときには、動作状態で冷却ガスを吐出する吐出口37とは異なるリーク開口38のみから冷却ガスを放出しており、吐出口37からは冷却ガスが全く放出されないため、冷却ノズル30の吐出口37への霜の付着を効果的に防止することができる。
In the first embodiment, when the cooling
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態の基板処理装置の全体構成は第1実施形態と概ね同様である。また、第2実施形態における基板Wの処理内容についても第1実施形態と概ね同じである。第2実施形態が第1実施形態と相違するのは、冷却ノズル30内の流路を切り換える機構である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the substrate processing apparatus of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. The processing contents of the substrate W in the second embodiment are also substantially the same as in the first embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in the mechanism for switching the flow path in the cooling
図10および図11は、第2実施形態の冷却ノズル130の構成を示す図である。図10には動作状態の冷却ノズル130を示し、図11には待機状態の冷却ノズル130を示す。第2実施形態の冷却ノズル130は、いわゆるソレノイドバルブ(電磁弁)の機構を有する。冷却ノズル130の内部には可動コア(可動鉄心)131が設けられており、その可動コア131はコイル132に電流が流れることによって駆動される。
10 and 11 are diagrams showing the configuration of the cooling
冷却ノズル130が動作状態のときには、ガス供給配管302に接続されて冷却ガスが送給される流路301が吐出口37に連通するように、つまりリーク開口38に至る流路が閉塞されるように可動コア131がコイル132によって位置決めされている(図10)。これにより、冷却ノズル130に送給された冷却ガスは吐出口37から吐出される。
When the cooling
一方、冷却ノズル30が待機状態のときには、冷却ガスが送給される流路301がリーク開口38に連通するように、つまり吐出口37に至る流路が閉塞されるように可動コア131がコイル132によって位置決めされている(図11)。これにより、冷却ノズル130に送給された冷却ガスはリーク開口38から放出される。
On the other hand, when the cooling
このように、第1実施形態ではシャッター機構によって流路を切り換えていたのに代えて、第2実施形態においてはソレノイドバルブによって、冷却ノズル30に送給された冷却ガスを動作状態では吐出口37から吐出させるとともに、待機状態ではリーク開口38から放出させるように冷却ノズル130内の流路を切り換えているのである。第2実施形態においても、待機状態のときには、動作状態で冷却ガスを吐出する吐出口37とは異なるリーク開口38のみから冷却ガスを放出しており、吐出口37からは冷却ガスが全く放出されないため、冷却ノズル130の吐出口37への霜の付着を効果的に防止することができる。なお、流路を切り換える機構を除く残余の第2実施形態の構成および動作内容については第1実施形態と同様である。
Thus, instead of switching the flow path by the shutter mechanism in the first embodiment, the
<変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は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、上記実施形態においては、純水によって基板Wの表面に液膜を形成していたが、液膜を構成する液体は純水に限定されるものではない。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、または純水に少量の界面活性剤を加えた液体によって基板Wの表面に液膜を形成するようにしても良い。
<Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made to the present invention other than those described above without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the liquid film is formed on the surface of the substrate W by pure water, but the liquid constituting the liquid film is not limited to pure water. For example, a liquid film is formed on the surface of the substrate W by carbon dioxide water, hydrogen water, ammonia water of dilute concentration (for example, about 1 ppm), hydrochloric acid of dilute concentration, or liquid obtained by adding a small amount of surfactant to pure water. It is good.
また、上記実施形態においては、冷却ガスとして液膜を構成する純水の凝固点よりも低い温度に冷却された窒素ガスを用いていたが、冷却ガスは窒素ガスに限定されるものではない。例えば、アルゴンガスのような希ガスや他の不活性ガス、或いは乾燥空気等を冷却ガスとして用いるようにしても良い。 Moreover, in the said embodiment, although the nitrogen gas cooled to the temperature lower than the freezing point of the pure water which comprises a liquid film as a cooling gas was used, a cooling gas is not limited to nitrogen gas. For example, a rare gas such as argon gas or another inert gas, or dry air may be used as the cooling gas.
また、チャンバー10内に設けられていた雰囲気遮断板70は必須の要素ではなく、本発明に係る技術は雰囲気遮断板を設けていない装置にも適用可能である。また、チャンバー10内には、処理液と加圧した気体とを混合して液滴を生成し、その液滴と気体との混合流体を基板Wに噴射する二流体ノズルが設けられていても良い。
Further, the
また、上記実施形態においては、待機状態のときに冷却ノズル30の吐出口37を温調部80によって概ね常温に温調していたが、温調部80による温調温度は常温に限定されるものではない。温調部80は、冷却ノズル30の吐出口37を少なくとも冷却ガスよりも高い温度に温調すれば良く、吐出口37への霜の付着を防止する観点からはチャンバー10内に存在する蒸気の凝結点よりも高い温度に吐出口37を温調するのが好ましい。
Further, in the above embodiment, the temperature of the
また、温調部80は、ランプまたはヒータによって第1シャッター35および吐出口37を加温する機構であっても良い。
Further, the
また、本発明に係る技術によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。 Further, the substrate to be treated by the technology according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be a glass substrate used for a flat panel display such as a liquid crystal display device or a substrate for a solar cell.
本発明に係る技術は、半導体ウェハー等の基板の表面に形成された液膜に冷却ガスを吐出して当該を凍結させて基板の洗浄処理を行う基板処理装置および基板処理方法に好適に適用することができる。 The technique according to the present invention is suitably applied to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for discharging a cooling gas to a liquid film formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer to freeze the film and cleaning the substrate. be able to.
1 基板処理装置
5 液膜
7 凍結膜
10 チャンバー
20 スピンチャック
30,130 冷却ノズル
31 ノズルアーム
33 回動モータ
35 第1シャッター
36 第2シャッター
37 吐出口
38 リーク開口
50 ガス回収部
70 雰囲気遮断板
75 上側処理液供給管
80 温調部
90 制御部
301 流路
302 ガス供給配管
303 ガス供給源
304 熱交換器
305 流量調整バルブ
306 バッファ空間
W 基板
Reference Signs List 1
Claims (12)
前記基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて前記基板を保持する保持部と、
前記冷却ガスを吐出する冷却ノズルと、
を備え、
前記冷却ノズルは、前記保持部に保持された前記基板に向けて前記冷却ガスを吐出するときの動作状態と、退避位置にて待機しているときの待機状態との間で切り換えられ、
前記冷却ノズルは、
前記動作状態にて前記冷却ガスを吐出する吐出口と、
前記待機状態にて前記冷却ガスを放出するリーク開口と、
前記冷却ノズルに送給された前記冷却ガスを、前記動作状態では前記吐出口から吐出させるとともに、前記待機状態では前記リーク開口から放出させるように流路を切り換える流路切換部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus which discharges a cooling gas having a temperature lower than a freezing point of a liquid constituting the liquid film on a liquid film formed on the surface of a substrate to freeze the liquid film,
A chamber for containing the substrate;
A holding unit that holds the substrate in the chamber;
A cooling nozzle for discharging the cooling gas;
Equipped with
The cooling nozzle is switched between an operation state when discharging the cooling gas toward the substrate held by the holding unit and a standby state when waiting at a retracted position.
The cooling nozzle is
A discharge port for discharging the cooling gas in the operating state;
A leak opening for releasing the cooling gas in the standby state;
A flow path switching unit that switches the flow path so that the cooling gas supplied to the cooling nozzle is discharged from the discharge port in the operating state and released from the leak opening in the standby state;
A substrate processing apparatus comprising:
前記待機状態にて前記吐出口を少なくとも前記冷却ガスよりも高い温度に温調する温調部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 In the substrate processing apparatus according to claim 1,
The substrate processing apparatus, further comprising: a temperature control unit configured to heat the discharge port at a temperature higher than at least the cooling gas in the standby state.
前記温調部は、前記待機状態にて前記吐出口を前記チャンバー内に存在する蒸気の凝結点よりも高い温度に温調することを特徴とする基板処理装置。 In the substrate processing apparatus according to claim 2,
The said temperature control part heat-controls the said discharge outlet in the said standby state to the temperature higher than the condensation point of the vapor | steam which exists in the said chamber, The substrate processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記待機状態にて前記リーク開口から放出された前記冷却ガスを回収する回収部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
A substrate processing apparatus, further comprising: a recovery unit that recovers the cooling gas discharged from the leak opening in the standby state.
前記動作状態にて前記吐出口から吐出される前記冷却ガスの流量は前記待機状態にて前記リーク開口から放出される前記冷却ガスの流量よりも多いことを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The flow rate of the cooling gas discharged from the discharge port in the operation state is larger than the flow rate of the cooling gas discharged from the leak opening in the standby state.
前記流路切換部は、
前記動作状態では前記吐出口を開放するとともに、前記待機状態では前記吐出口を閉塞する第1シャッターと、
前記動作状態では前記リーク開口を閉塞するとともに、前記待機状態では前記リーク開口を開放する第2シャッターと、
を備えることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The flow path switching unit is
A first shutter that opens the discharge port in the operating state and closes the discharge port in the standby state;
A second shutter that closes the leak opening in the operating state and opens the leak opening in the standby state;
A substrate processing apparatus comprising:
前記流路切換部は、前記冷却ガスが送給される流路を、前記動作状態では前記吐出口に連通させるとともに、前記待機状態では前記リーク開口に連通させるソレノイドバルブを備えることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The flow path switching unit includes a solenoid valve that causes the flow path through which the cooling gas is supplied to communicate with the discharge port in the operating state and communicates with the leak opening in the standby state. Substrate processing equipment.
前記基板の上面に前記液膜を形成する液膜形成工程と、
冷却ノズルから前記基板に前記冷却ガスを吐出して前記液膜を凍結させる凍結工程と、
凍結した前記液膜を融解して除去する融解工程と、
を備え、
前記冷却ノズルは、前記凍結工程にて前記基板に向けて前記冷却ガスを吐出するときの動作状態と、退避位置にて待機しているときの待機状態との間で切り換えられ、
前記冷却ノズルに送給された前記冷却ガスを、前記動作状態では前記冷却ノズルに設けられた吐出口から吐出させるとともに、前記待機状態では前記冷却ノズルに設けられたリーク開口から放出させることを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for discharging a cooling gas having a temperature lower than a freezing point of a liquid forming the liquid film onto a liquid film formed on the surface of a substrate to freeze the liquid film,
Forming a liquid film on the upper surface of the substrate;
Freezing the liquid film by discharging the cooling gas from the cooling nozzle to the substrate;
A thawing step of thawing and removing the frozen liquid film;
Equipped with
The cooling nozzle is switched between an operation state when discharging the cooling gas toward the substrate in the freezing step and a standby state when waiting at a retracted position.
The cooling gas supplied to the cooling nozzle is discharged from a discharge port provided in the cooling nozzle in the operation state, and released from a leak opening provided in the cooling nozzle in the standby state. Substrate processing method.
前記待機状態では、前記吐出口を少なくとも前記冷却ガスよりも高い温度に温調することを特徴とする基板処理方法。 In the substrate processing method according to claim 8,
The substrate processing method, wherein the temperature of the discharge port is adjusted to a temperature higher than at least the cooling gas in the standby state.
前記待機状態では、前記吐出口を前記チャンバー内に存在する蒸気の凝結点よりも高い温度に温調することを特徴とする基板処理方法。 In the substrate processing method according to claim 9,
In the standby state, the discharge port is temperature-controlled to a temperature higher than a condensation point of the vapor present in the chamber.
前記待機状態では、前記リーク開口から放出された前記冷却ガスを回収することを特徴とする基板処理方法。 The substrate processing method according to any one of claims 8 to 10,
A substrate processing method comprising: collecting the cooling gas discharged from the leak opening in the standby state.
前記動作状態にて前記吐出口から吐出される前記冷却ガスの流量は前記待機状態にて前記リーク開口から放出される前記冷却ガスの流量よりも多いことを特徴とする基板処理方法。 In the substrate processing method according to any one of claims 8 to 11,
The flow rate of the cooling gas discharged from the discharge port in the operating state is larger than the flow rate of the cooling gas discharged from the leak opening in the standby state.
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