JP3575717B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、より特定的には、基板（半導体ウェハ、液晶ディスプレイのベースとなるガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板など）に所定の薬液を供給するための基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のごとく、半導体デバイスや液晶ディスプレイ等の製造工程においては、上述した基板の表面に種々の薬液（ＳＯＧ，フォトレジスト，現像液，エッチング液）を供給する必要がある。上記の基板処理装置は、この薬液供給のために使用される。
【０００３】
上記基板処理装置は、供給する薬液の種類にかかわらず、基本的に同一の原理を用いて基板に薬液を供給している。すなわち、水平方向に回転する基板表面の回転中心部近傍に所定の薬液を滴下させ、遠心力によって基板表面の全域にわたって薬液を拡散させるというものである。
【０００４】
以下、基板処理装置の一例として、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）を供給する装置（以下、ＳＯＧコータと称す）について説明する。図４は、従来のＳＯＧコータの全体構成を示す斜視図である。図４において、ＳＯＧコータは、基板（図示せず）を真空吸着等により回転軸Ａを中心として回転可能に保持するウェハチャック４１と、基板表面に薬液を吐出する薬液吐出ノズル４２と、回転軸Ｂを中心として回動し薬液吐出ノズル４２を基板上方の所定位置に配置させるノズルアーム４３と、薬液収容容器（図示せず）から供給された薬液を薬液吐出ノズル４２へと導く薬液導入管４４とを備える。なお、ＳＯＧコータは、これら以外の構成も備えるが、説明を簡略化するため図示を略する。
【０００５】
上記のような構成において、基板は、図示しない搬送ユニットによってウェハチャック４１上に載置される。ノズルアーム４３は、薬液吐出ノズル４２を基板上方の所定位置に配置させる。そのあと、外部の薬液収容容器から導出された薬液は、薬液導入管４４を介して、薬液吐出ノズル４２に供給される。薬液吐出ノズル４２は、基板表面に薬液を吐出する。
【０００６】
ここで、ＳＯＧコータによって基板表面に供給されるＳＯＧについて説明する。ＳＯＧとは、ケイ素化合物をアルコール、エステル、ケトンなどの揮発性の高い有機溶媒に溶解させた薬液のことを言い、主として、基板に形成された層間絶縁膜を平坦化するために用いられる。このＳＯＧは、室温下（約２３℃）においては容易に結晶化する性質を有するため、室温下で保存すると寿命が短い。そのため、ＳＯＧは、不使用時においてはこれを収容した容器を基板処理装置から離れた冷蔵庫内に入れて保存する（５℃程度の温度で保存する）ようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＳＯＧは、室温下では劣化が進行するため、不使用時は冷蔵庫内で保存されている。そして、使用する際に、ＳＯＧの入った薬液収容容器を冷蔵庫から取り出し、室温下に置いて室温程度に戻した後、ＳＯＧコータの所定位置に装填する必要があった。しかしながら、ＳＯＧが室温になるまでには時間がかかるため、基板処理の時間が長くなり、ＳＯＧコータの運用効率が悪くなるという問題点があった。また、収容容器内には、基板処理に必要な量だけのＳＯＧが入れられているため、オペレータは、１回の基板処理毎に収容容器を取り替える必要がある。その結果、オペレータの作業負担が重くなり、作業能率が悪くなるという問題点があった。さらに、上記の基板処理終了後にＳＯＧが余った場合、次回の基板処理の使用には適さないものとなるため処分しなければならないという問題点もあった。
【０００８】
なお、上記のような問題点は、ＳＯＧコータに限らず、その他の薬液（フォトレジスト，現像液，エッチング液）を基板表面に供給する基板処理装置においても生じ得る。
【０００９】
それゆえに、本発明の目的は、薬液を有効に利用でき、しかもオペレータの作業負担を軽減できる基板処理装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、基板の表面に所定の薬液を供給する基板処理装置であって、薬液を保存適温で保存する薬液保存手段と、薬液に圧力を加え、薬液保存手段から薬液を送り出す薬液圧送手段と、途中に薬液を保存適温から使用適温に温度変換する温調手段を有しており、薬液圧送手段によって送り出された薬液を導くための薬液流路と、薬液流路によって導かれた薬液を、基板の表面に吐出する薬液吐出手段と、薬液保存手段に不活性ガスを供給することにより、当該薬液保存手段の内部が結露することを防止する結露防止手段と、を備える。
【００１１】
上記のように、第１の発明では、予め薬液保存手段に保存適温状態で薬液を保存しておき、薬液使用時においては、薬液流路の途中に設置された温調手段によって薬液の温度を使用適温に変換するようにしている。これによって、短時間で温度変換が行え、基板処理の作業効率が上がる。さらに、薬液保存手段内では薬液が劣化しないため、大量の薬液を保存しておくことが可能となり、オペレータは基板処理毎に薬液を取り替えずにすむ。そのため、オペレータの作業効率が向上する。さらに、基板処理に必要な量の薬液のみが使用適温に温度変換されるため、余分な薬液を処分するということもなくなる。
【００１２】
さらに、結露防止手段が薬液保存手段内の結露を防止する。そのため、薬液が水と触れて化学反応を起こす可能性が少なくなる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、薬液保存手段は、薬液が収容される薬液収容容器と、薬液を保存適温にするための冷却水が循環する循環経路を有する薬液保冷手段とを含み、循環経路は、薬液収容容器の周囲を冷却水が循環するべく配設されることを特徴とする。
【００１４】
上記第２の発明では、薬液収容容器の周囲を冷却水が循環するため、薬液は保存適温にて保冷される。
【００１５】
第３の発明は、第２の発明において、薬液収容容器は、薬液吐出手段から薬液が吐出される位置よりも高い位置に配設されることを特徴とする。
【００１６】
上記第３の発明では、薬液収容容器が薬液吐出手段から薬液が吐出される位置よりも高い位置に配設されるため、薬液に薬液圧送手段が加える圧力を小さくすることができる。これによって、薬液を圧送する際、当該薬液へのガスの混入を抑えることができるため、薬液吐出手段はガスの含有を抑えた薬液を吐出することができる。そのため、例えば薬液を基板表面に拡散させて成膜する場合においては、均一な膜厚の薄膜が基板表面に形成されることとなる。
【００１７】
第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明において、薬液保存手段に保存されている薬液の残量を検出する残量検出手段をさらに備えている。
【００１８】
上記のように、第４の発明では、残量検出手段を設けることにより、オペレータは、収容容器の交換時期などを容易に判断することが可能となる。
【００１９】
第５の発明は、第２の発明において、薬液保冷手段は、循環経路に冷却水を流入し、循環経路内を循環した冷却水を流出させる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、基板処理装置は、ＳＯＧ等の薬液を収容する薬液収容容器１１と、薬液収容容器１１の周囲を取り囲むように配置され、薬液を保冷するための冷却水が内部を循環する薬液保冷部１２と、薬液収容容器１１内の薬液を窒素ガスで加圧し薬液を薬液収容容器１１から送り出す薬液圧送部１３と、薬液収容容器１１から導出された薬液を導く薬液導入管１４と、薬液導入管１４によって導かれた薬液を基板表面に吐出する薬液吐出ユニット１５と、薬液導入管１４の途中に設置されており薬液の温度を使用適温に調整する薬液温調部１６と、真空吸着などにより基板を水平面内で回転可能に保持するウェハチャック１７とを備える。なお、これらの構成のうち、薬液収容容器１１および薬液保冷部１２は、保冷機能を向上させるために、小型の筐体である薬液保冷キャビネット１８内に収納されている。この薬液保冷キャビネット１８は、基板処理装置内に設置される。そのため、冷蔵庫と基板処理装置（ＳＯＧコータ）との間に配管設備を施設することを想定した場合に比べて、薬液導入管１４の長さが短縮化できるので、薬液圧送部１３は小さな圧力で窒素ガスを注入すればよいこととなる。そのため、ＳＯＧへの窒素ガスの混入を抑えることができるため、薬液吐出ユニット１５は、窒素ガスの含有を抑えたＳＯＧを基板表面に吐出することとなる。これによって、均一な膜厚の薄膜が基板表面に形成される。
【００２１】
薬液吐出ユニット１５は、薬液導入管１４によって導かれた薬液を基板表面に吐出する薬液吐出ノズルと、薬液吐出ノズルを基板と平行な面内で回転させ、基板上方の所定位置に配置させるノズルアームとを含む。なお、説明を簡素化するため、薬液吐出ユニット１５の各構成要素は、図示を省略している。また、これらの構成要素の動作は、図４における対応するそれぞれの構成要素と同一であるため、その説明を略する。
【００２２】
以下、上記のような構成を有する基板処理装置において、薬液としてＳＯＧを用いた場合の各部の動作について説明する。薬液収容容器１１は、内部にＳＯＧを収容し冷蔵庫（図示せず）などによって冷蔵状態で保管されている。オペレータは、冷蔵庫から薬液収容容器１１を取り出し、薬液保冷キャビネット１８内の所定位置に装着する。薬液保冷部１２には、薬液収容容器１１が装着されると、約５℃の温度に設定された冷却水が流入し内部を循環して流出する。そのため、薬液収容容器１１の内部に収容されたＳＯＧは、常時約５℃の状態を保ったままで保冷されることとなる。
【００２３】
基板処理装置を操作するオペレータは、基板にＳＯＧを供給するとき、図示しないデータ入力部を操作して、基板処理装置に対して「薬液供給処理」を実行するためのコマンドを入力する。これに応じて、薬液圧送部１３は、窒素ガスなどの不活性ガスを薬液収容容器１１内に送り込む。不活性ガスが送り込まれた薬液収容容器１１は、ＳＯＧを薬液導入管１４に送り出す。ＳＯＧは、薬液導入管１４によって、まず途中に設置された薬液温調部１６に導かれる。薬液温調部１６は、前述したようにＳＯＧの温度を使用適温（室温程度；約２３℃）に調整する。
【００２４】
ここで、薬液温調部１６の構成について説明する。薬液温調部１６は、ＳＯＧを室温程度にまで上昇させるために、適当な温度を有する恒温水が流れる恒温水流路（図示せず）を含んでいる。この恒温水流路で薬液導入管１４の周囲を一定範囲にわたって取り囲み、薬液導入管１４によって導かれた低温のＳＯＧを、恒温水流路の内部を流れる恒温水によって温度変換する。これによって、薬液温調部１６を経たＳＯＧは、室温程度の温度を有することとなる。このＳＯＧは、薬液吐出ユニット１５まで導かれ、薬液吐出ノズルから吐出され、それによって基板にＳＯＧが供給される。
【００２５】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を示すブロック図である。図２において、図１に示す基板処理装置と同一の構成要素については、同一の参照番号を付し、その説明を略する。図２においては、基板処理装置は、図１に示す構成要素以外に、結露防止部２１を備える。薬液保冷キャビネット１８内の温度は、上述した構成により５℃程度に維持される。そのため、薬液保冷キャビネット１８内では、空気内の水蒸気が結露する。結露防止部２１は、薬液保冷キャビネット１８内の結露を防止するために、露点が−３５℃程度のドライ窒素ガスを薬液保冷キャビネット１８内に注入する。なお、ＳＯＧなどの薬液を供給する際の各構成要素の動作については、第１の実施例に係る基板処理装置と同一であるため、その説明を略する。
【００２６】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を示すブロック図である。図３において、図２に示す基板処理装置と同一の構成要素については、同一の参照番号を付し、その説明を略する。図３において、基板処理装置は、図２に示す構成要素以外に、薬液残量検出部３１を備える。薬液残量検出部３１は、例えば、薬液収容容器１１の重量などを検出し、薬液の残量が少量になったとき、その旨を図示しないディスプレイなどを用いてオペレータに通知する。なお、薬液を供給する際の各構成要素の動作、および結露防止部２１の動作については、それぞれ第１または第２の実施形態に係る基板処理装置と同一であるため、その説明を略する。
【００２７】
なお、第１〜第３の実施形態に係る基板処理装置においては、薬液収容容器１１の位置が、薬液吐出ユニット１５の薬液吐出ノズルの位置より高くなるように、薬液保冷キャビネット１８を配置すると、薬液圧送部１３が薬液に加える圧力をさらに小さくすることが可能となる。その結果、薬液へのガスの混入を抑えることができるため、薬液吐出ユニット１５は、ガスの含有を抑えた薬液を基板表面に吐出することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、ＳＯＧについてのみ説明したが、上記の基板処理装置は、ＳＯＧのように保存適温と使用適温とが異なるという性質を有する他の薬液についても使用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の基板処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１…薬液収容容器
１２…薬液保冷部
１３…薬液圧送部
１４…薬液導入管
１５…薬液吐出ユニット
１６…薬液温調部
１７…ウェハチャック
１８…薬液保冷キャビネット
２１…結露防止部
３１…薬液残量検出部

Claims (5)

1. 基板の表面に所定の薬液を供給する基板処理装置であって、
   前記薬液を保存適温で保存する薬液保存手段と、
   前記薬液に圧力を加え、前記薬液保存手段から薬液を送り出す薬液圧送手段と、
   途中に薬液を保存適温から使用適温に温度変換する温調手段を有しており、前記薬液圧送手段によって送り出された薬液を導くための薬液流路と、
   前記薬液流路によって導かれた薬液を、基板の表面に吐出する薬液吐出手段と、
   前記薬液保存手段に不活性ガスを供給することにより、当該薬液保存手段の内部が結露することを防止する結露防止手段と、を備える、基板処理装置。
2. 前記薬液保存手段は、
   前記薬液が収容される薬液収容容器と、
   薬液を保存適温にするための冷却水が循環する循環経路を有する薬液保冷手段とを含み、
   前記循環経路は、前記薬液収容容器の周囲を冷却水が循環するべく配設されることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記薬液収容容器は、前記薬液吐出手段から薬液が吐出される位置よりも高い位置に配設されることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記薬液保存手段に保存されている薬液の残量を検出する残量検出手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記薬液保冷手段は、前記循環経路に冷却水を流入し、前記循環経路内を循環した冷却水を流出させる、請求項２に記載の基板処理装置。

Images