JP2020102508A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転する基板面に処理液を供給する際、処理液の液跳ねの発生を抑えること。【解決手段】実施形態によれば、基板Ｗを保持して回転駆動されるテーブル４と、テーブル４の回転機構５と、回転している基板Ｗの処理面に処理液を供給するノズル６ａと、制御部８と、を有し、制御部８は、ノズル６aからの基板Ｗの処理面に対する処理液の吐出方向と、テーブル４の回転方向と、が一致する状態となるように、テーブル４を回転駆動するよう回転機構５を制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、回転する基板に処理液を供給して基板処理を行なう、基板処理装置に関する。

例えば、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パターンを形成する過程においては、現像液、エッチング液、剥離液、洗浄液等の各種の処理液が基板上に供給される。このとき、枚葉処理においては、基板を保持して回転させるチャックと、このチャックに保持された基板の上方に配置された複数のノズルと、を有するスピン処理装置が用いられる（特許文献１）。

特開２００２−１２４５０８号公報

ところで、処理液を基板に供給する場合には、基板面に処理むらや洗浄むらが生じないように、基板全体に処理液を均一に供給することが必要となるが、それだけでなく、基板面に処理液を供給する際、処理液の液跳ねの発生をできるだけ抑えることも必要となる。処理液の液跳ねが発生すると、基板面の処理の不均一化や洗浄むら等が生じるだけでなく、ミストの発生による基板面の汚れ等を生じる場合があるからである。

本発明は、基板面に処理液を供給する際、処理液の液跳ねの発生を抑えた基板処理装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る基板処理装置は、基板の処理面に処理液を供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、前記基板を保持して回転駆動されるテーブルと、前記テーブルを回転駆動させる回転機構と、前記回転機構によって回転させられている前記基板の前記処理面に前記処理液を供給するノズルと、前記回転機構を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記ノズルからの前記基板の前記処理面に対する前記処理液の吐出方向に応じて、前記ノズルからの前記基板の前記処理面に対する前記処理液の吐出方向と、前記テーブルの回転方向と、が一致する状態となるように、前記テーブルを回転駆動するように前記回転機構を制御することを特徴とする。

本発明によれば、基板面に処理液を供給する際、処理液の液跳ねを抑えることができる。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。 処理液供給装置の概略平面図である。 ノズルの液吐出方向を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 ノズルによる処理液供給時における、基板の回転方向を示す模式図である。 ノズルによる処理液供給時における、処理液の吐出方向と基板の回転方向との関係を示す模式図である。 ノズルによる処理液供給時における、基板の回転方向を示す模式図である。 ノズルによる処理液供給時における、処理液の吐出方向と基板の回転方向との関係を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る、ノズルによる処理液供給時における、処理液の吐出方向と基板の回転方向との関係を示す模式図である。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置について図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１は、処理ボックス２と、その処理ボックス２内に設けられたカップ３と、そのカップ３内で基板Ｗを水平状態で支持するテーブル４と、そのテーブル４を水平面内で回転させるテーブル回転機構５と、テーブル４上の基板Ｗの表面（処理面）に第１の処理液を供給する第１の処理液供給装置６と、テーブル４上の基板Ｗの表面に第２の処理液を供給する第２の処理液供給装置７と、各部を制御する制御部８とを備えている。

処理ボックス２は、カップ３やテーブル４などを収容する処理室である。この処理ボックス２の上部には、ダウンフロー用のフィルタ付きファン２ａが設けられている。このファン２ａは制御部８に電気的に接続されており、その駆動が制御部８により制御される。

カップ３は、円筒形状に形成されており、テーブル４を周囲から囲んで内部に収容する。カップ３の周壁の上部は径方向の内側に向かって傾斜しており、テーブル４上の基板Ｗが露出するように開口している。このカップ３は、回転する基板Ｗ上から流れ落ちる、あるいは飛散する処理液を受け取る。なお、カップ３の底部には、受け取った処理液を排出するための排出管（図示せず）が設けられている。

テーブル４は、カップ３内の上部付近に位置付けられ、水平面内で回転可能に設けられている。このテーブル４は、チャックピンなどの挟持部材（図示せず）などにより、半導体ウェーハやガラス基板などの基板Ｗを着脱可能に保持する。

テーブル回転機構５は、テーブル４に連結された回転軸５ａと、その回転軸５ａを回転させる駆動源となるモータ５ｂとを有している。このモータ５ｂは制御部８に電気的に接続されており、その駆動が制御部８により制御される。テーブル回転機構５は、モータ５ｂにより回転軸５ａを介してテーブル４を回転させる。

第１の処理液供給装置６は、テーブル４上の基板Ｗの表面に対して上方から第１の処理液を供給する第１のノズル６ａと、その第１のノズル６ａに第１の処理液を供給する第１の供給部６ｂとを備えている。

第１のノズル６ａは、テーブル４上の基板Ｗの表面に第１の処理液を吐出して供給する。第１のノズル６ａは、第１の処理液供給流路となる配管６ｃにより第１の供給部６ｂに接続されている。

第１の供給部６ｂは、第１の処理液を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）などを備えている。ポンプやバルブは制御部８に電気的に接続されており、その駆動が制御部８により制御される。この第１の供給部６ｂは、制御部８の制御に応じてポンプにより第１の処理液を第１のノズル６ａに送る。なお、本発明の実施形態では、第１の処理液として、例えば、エッチング液（例えば、リン酸溶液）が用いられる。

第２の処理液供給装置７は、テーブル４上の基板Ｗの表面に対して上方から第２の処理液を供給する第２のノズル７ａと、その第２のノズル７ａに第２の処理液を供給する第２の供給部７ｂとを備えている。

第２のノズル７ａは、テーブル４上の基板Ｗの表面に第２の処理液を吐出して供給する。第２のノズル７ａは、第２の処理液供給流路となる配管７ｃにより第２の供給部７ｂに接続されている。

第２の供給部７ｂは、第２の処理液を貯留するタンクや駆動源となるポンプ、供給量を調整する調整弁となるバルブ（いずれも図示せず）などを備えている。ポンプやバルブは制御部８に電気的に接続されており、その駆動が制御部８により制御される。この第２の供給部７ｂは、制御部８の制御に応じてポンプにより第２の処理液を第２のノズル７ａに送る。なお、本発明の実施形態では、第２の処理液として、例えば、リンス液（例えば、純水）が用いられる。

制御部８は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部とを備えている。この制御部８は、基板処理情報や各種プログラムに基づいてテーブル回転機構５、第１の処理液供給装置６及び第２の処理液供給装置７を制御し、テーブル回転機構５によりテーブル４を回転させながら、回転中のテーブル４上の基板Ｗの表面に対し、第１のノズル６ａにより第１の処理液を、さらに、第２のノズル７ａにより第２の処理液を供給する。

図２を用いて、第１の処理液供給装置６と第２の処理液供給装置７についてさらに説明する。

図２に示すように、第１の処理液供給装置６は、処理ボックス２内に、第１のノズルアーム６１を有する。第１のノズルアーム６１は、上下方向（図２の紙面直交方向）を回動軸として回動する円筒形状の回動軸体６２に一端が接続され、他端には第１のノズル６ａが設けられる。回動軸体６２には、不図示のモータが接続され、制御部８の制御によりモータが駆動されることで、回動軸体６２は回動される。回動軸体６２が回動すると、第１のノズルアーム６１は回動軸体６２を中心に揺動し、この揺動に伴い、第１のノズルアーム６１と第１のノズル６ａは、図２に実線で示す退避位置と、図２に二点鎖線で示す供給作業位置、つまり基板Ｗ上に処理液を供給する位置、との間で移動させられる。

本実施形態において、第１のノズル６ａからの処理液の吐出方向は、平面視では図３（ａ）に示すように、直線状の第１のノズルアーム６１の延伸方向であり、側面視では図３（ｂ）に示すように、基板面に対して傾斜している。

第２の処理液供給装置７は、第１の処理液供給装置６と実質的に同様の構造であり、図２において、処理ボックス２内に、第２のノズルアーム７１を有する。第２のノズルアーム７１は、上下方向（図２の紙面直交方向）を回動軸として回動する円筒形状の回動軸体７２に一端が接続され、他端には第２のノズル７ａが設けられる。回動軸体６２と回動軸体７２とは、テーブル４に保持された基板Ｗを挟んで、対向する位置（鏡面位置）に配置される。回動軸体７２には、不図示のモータが接続され、制御部８の制御によりモータが駆動されることで、回動軸体７２は回動される。回動軸体７２が回動すると、第２のノズルアーム７１は回動軸体７２を中心に揺動し、この揺動に伴い、第２のノズル７ａと第２のノズルアーム７１は、図２の実線で示す退避位置と、図２に二点鎖線で示す供給作業位置との間で移動させられる。

本実施形態において、第２のノズル７ａからの処理液の吐出方向も、平面視では図３（ａ）に示すように、第２のノズルアーム７１の延伸方向であり、側面視では図３（ｂ）に示すように、基板面に対して傾斜している。

次に、基板処理装置１が行なう基板処理（基板処理方法）について図１、図４〜図７を参照して説明する。なお、テーブル４上には基板Ｗが保持され、第１のノズルアーム６１、第２のノズルアーム７１は待機位置に位置付けられており、前準備は完了している。なお、処理ボックス２への基板Ｗの搬入は、搬送ロボットなどが用いられる。

制御部８は、テーブル回転機構５を制御してテーブル４を一方向に回転させる。また、第１のノズルアーム６１を回動軸体６２を中心に揺動させ、第１のノズル６ａを図４に実線で示す、基板Ｗ上の供給作業位置に位置付ける。供給作業位置に位置付けられた第１のノズル６ａからは、第１の供給部６ｂから供給されるエッチング液が吐出し、基板Ｗの表面（上面）にエッチング液が供給される。本実施形態の場合、エッチング液の供給時には、第１のノズルアーム６１は揺動する。これにより、第１のノズル６ａから吐出されたエッチング液の基板Ｗの上面での到達点が、基板Ｗの回転中心付近から基板Ｗの外周縁にわたって移動するように調整されるようになっている。基板Ｗの表面に供給されたエッチング液は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの表面全体に広がる。エッチング液の供給時に、第1のノズルアーム６１を揺動させなくても良く、また往復揺動させても良い。

ところで、第１のノズル６ａから吐出されるエッチング液の吐出方向は、図４において、矢印ａ方向である。そこで、第１のノズル６ａから処理液を吐出する時には、テーブル４に保持される基板Ｗを、図４において時計方向（矢印ｂ）に回転させる。 この点について、図５を用いて説明する。

図５は、第１のノズル６ａにおける処理液の吐出方向と基板Ｗの回転方向との関係を示したものであり、図４における、矢印Ｘ方向の矢視図である。図５において、処理液の吐出方向を矢印ｃ方向とすると、基板Ｗの上面に沿う方向の分力ｃ１の方向と、基板Ｗの回転方向（矢印ｂ）は一致する。制御部８は、第１のノズル６ａによるエッチング液の供給時間が、予め設定した所定時間を経過すると、第１のノズル６ａからのエッチング液の供給を停止させる。そして、第１のノズルアーム６１を待機位置に移動させる。

次に、制御部８は第２の処理液供給装置７を制御し、第２のノズルアーム７１を回動軸体７２を中心に揺動させ、第２のノズル７ａを図６に実線で示す供給作業位置に位置付ける。供給作業位置に位置付けられた第２のノズル７ａからは、第２の供給部７ｂから供給される純水が吐出し、基板Ｗの表面（上面）に純水が供給される。本実施形態の場合、純水の供給時には、第２のノズルアーム７１は揺動する。これにより、第２のノズル７ａから吐出された純水の基板Ｗの上面での到達点が、基板Ｗの回転中心付近から基板Ｗの外周縁にわたって移動するように調整されるようになっている。基板Ｗの表面に供給された純水は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの表面全体に広がる。これにより、基板Ｗの上面に存在するエッチング液は、純水に置換される。純水の供給時、第２のノズルアーム７１を揺動させなくても良く、また往復揺動させても良い。

ところで、第２のノズル７ａから吐出される純水の吐出方向は、図６において、矢印ｄ方向であって、第１ノズル６ａからの吐出方向ａとは相違する。そこで、第２のノズル７ａから処理液を吐出する時には、テーブル４に保持される基板Ｗを、図６において反時計方向（矢印ｅ）に回転させる。この点について、図７を用いて説明する。

図７は、第２のノズル７ａにおける処理液の吐出方向と基板Ｗの回転方向との関係を示したものであり、図６における、矢印Ｙ方向の矢視図である。図７において、処理液の吐出方向を矢印ｆ方向とすると、基板Ｗの上面に沿う方向の分力ｆ１と、基板Ｗの回転方向（矢印ｅ）とは一致する。

そこで、本実施形態では、第１のノズル６ａからのエッチング液の供給が終了すると、テーブル回転機構５はテーブル４の回転を停止させる。そして、第２のノズル７ａから純水の供給が開始されるまでの間に、テーブル４を反時計方向（矢印ｅ方向）に回転させる。つまり、本実施形態では、第１のノズル６ａからエッチング液を供給する時と、第２のノズル７ａから純水を供給する時とで、基板Ｗの回転方向を相違させる。制御部８は、第２のノズル７ａによる純水の供給時間が、予め設定した所定時間を経過すると、第２のノズル７ａからの純水の供給を停止させる。そして、第２のノズルアーム７１を待機位置に移動させる。

次に、制御部８は、テーブル回転機構５を制御して、テーブル４を高速回転させ、基板Ｗを乾燥処理が行われる。この乾燥処理時の基板Ｗの回転方向は、例えば、乾燥処理直前の回転方向と同じく、図６に示した反時計方向（矢印ｅ方向）とされる。乾燥処理が予め設定した所定時間を経過すると、制御部８は、テーブル回転機構５によるテーブル４の回転を停止させる。その後、基板Ｗは処理ボックス２から搬出され、新たな基板に対し、上述した処理液による基板処理を繰り返し行なう。

以上、本実施形態によれば、制御部８は、基板Ｗに対して、第１のノズル６ａからエッチング液を供給する時と、第２のノズル７ａから純水を供給する時とで、基板Ｗを保持するテーブル４の回転方向が逆になるように、テーブル回転機構５を制御する。つまり、基板Ｗに対する、第１のノズル６ａからのエッチング液の吐出方向、第２のノズル７ａからの純水の吐出方向のそれぞれに対し、各吐出方向の基板Ｗの上面に沿う方向の分力の方向が、図５、図７に示したように、基板Ｗの回転方向と一致するように、基板Ｗを保持するテーブルの回転方向を設定する。従来は、ノズルからの処理液の吐出方向をまったく考慮することなく基板の回転方向を決定していたが、上記して実施形態によれば、ノズルによる処理液の液跳ねを抑え、均一な基板処理を行なうことができる。

ところで、第１の実施形態では、各ノズル６ａと７ａからの処理液の吐出方向は、平面視では図３（ａ）に示すように、ノズルアーム６１、７１の延伸方向であり、側面視では図３（ｂ）に示すように、基板面に対して傾斜している例を説明した。ノズルから吐出する処理液の吐出方向は、平面視でノズルアームの延長方向である必要はない。

図８は、第２の実施形態に係り、ノズルによる処理液供給時における、処理液の吐出方向と基板の回転方向との関係を示す模式図である。なお、装置構成は、第１の実施形態と同じであるが、図８に示す平面視において、供給作業位置に位置付けられているノズルの吐出口８０から、処理液が矢印ｇで示される方向（アームの延伸方向に対して角度を有する方向）に吐出される点が相違する例である。

さて、図８において、処理液の吐出方向である矢印ｇは、吐出口８０（例えば吐出口が円形であればその中心、スリット状であればスリット幅の中央部）を通る、テーブル４の回転中心と同芯の仮想円ｈの接線上の分力ｇ１と、それに直交する方向の分力ｇ２とに分解することができる。この場合、制御部８は、基板Ｗを保持するテーブル４を、分力ｇ１の方向に沿う方向である、矢印ｂ方向に回転させるように、テーブル回転機構５を制御する。これにより、図５、図７に示したように、処理液の吐出方向における基板Ｗの上面に沿う方向の分力の方向を、基板Ｗの回転方向と一致させることができる。この第２の実施態様においても、第１の実施態様と同じく、ノズルによる処理液の液跳ねを抑え、均一な基板処理を行なうことができる。

なお、上記した実施形態では、図５（図７）において、処理液の吐出方向における基板の上面に沿う方向の分力ｃ１（ｆ１）の方向と、基板の回転方向ｂ（ｅ）と、が一致している状態を示した。また、図８においては、処理液の吐出方向における、吐出口８０を通る仮想円ｈの接線上の分力ｇ１の方向が、回転テーブルの回転方向ｂに沿う方向となっている状態を示したが、これらの状態を総称し、ノズルからの基板の処理面に対する処理液の吐出方向と、テーブルの回転方向と、が一致する状態、と呼ぶこととする。

また、上記した実施形態では、第１のノズルアーム６１、第２のノズルアーム７１を揺動させるものを例示した。しかしながら、基板Ｗの表面に処理液を供給するノズル、例えば円形ノズルやスリット状ノズルを、カップ３の上端などに固定配置するようにしても良い。

また、実施形態では、エッチング液と純水の２種類の処理液を順次供給する例を説明したが、処理液は１種類でも３種類以上でも構わない。いずれにしても、ノズルからの基板Ｗの処理面に対する処理液の吐出方向に応じて、ノズルからの基板Ｗの処理面に対する処理液の吐出方向と、テーブル４の回転方向と、が一致する状態となるように、テーブル４の回転方向を決定し、その方向にテーブル４を回転駆動することが重要となる。

また本発明の適用に関しては、上記した実施形態で用いた処理液に限定されるものではなく、基板上に処理液を供給して基板処理を行なう装置、方法に適用可能である。

以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

１ 基板処理装置
２ 処理ボックス
２ａ フィルタ付きファン
３ カップ
４ テーブル
５ テーブル回転機構
５ａ 回転軸
５ｂ モータ
６ 第1の処理液供給装置
６ａ 第1のノズル
６ｂ 第1の供給部
６ｃ 配管
６１ 第１のノズルアーム
６２ 回動軸体
７ 第２の処理液供給装置
７ａ 第２のノズル
７ｂ 第２の供給部
７ｃ 配管
７１ 第２のノズルアーム
７２ 回動軸体
８ 制御部
８０ ノズル
Ｗ 基板

Claims (3)

1. 基板の処理面に処理液を供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、
   前記基板を保持して回転駆動されるテーブルと、
   前記テーブルを回転駆動させる回転機構と、
   前記回転機構によって回転させられている前記基板の前記処理面に前記処理液を供給するノズルと、
   前記回転機構を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記ノズルからの前記基板の前記処理面に対する前記処理液の吐出方向に応じて、前記ノズルからの前記基板の前記処理面に対する前記処理液の吐出方向と、前記テーブルの回転方向と、が一致する状態となるように、前記テーブルを回転駆動するように前記回転機構を制御することを特徴とする基板処理装置。
2. 基板の処理面に処理液を供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、
   前記基板を保持して回転駆動されるテーブルと、
   前記テーブルを回転駆動させる回転機構と、
   前記回転機構によって回転させられている前記基板の前記処理面に前記処理液を供給するノズルと、
   前記回転機構を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、側面視において、前記ノズルからの前記処理液の吐出方向における前記基板の上面に沿う方向の分力の方向と、基板の回転方向と、が一致する状態となるように、前記テーブルを回転駆動するように前記回転機構を制御することを特徴とする基板処理装置。
3. 基板の処理面に処理液を供給して前記基板を処理する基板処理装置であって、
   前記基板を保持して回転駆動されるテーブルと、
   前記テーブルを回転駆動させる回転機構と、
   前記回転機構によって回転させられている前記基板の前記処理面に前記処理液を供給するノズルと、
   前記回転機構を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、平面視において、前記ノズルからの前記処理液の吐出方向における、前記ノズルの吐出口を通る仮想円の接線上の分力の方向が、回転テーブルの回転方向に沿う方向となる状態となるように、前記テーブルを回転駆動するように前記回転機構を制御することを特徴とする基板処理装置。

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