JP3711010B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板などの各種の被処理基板に対して、処理液を用いた処理を施すための基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程においては、たとえば、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板のような被処理基板に処理液を供給して、被処理基板の表面に形成されている薄膜のエッチング処理を施す工程が含まれる。
このような工程を実施するための基板処理装置の中には、未処理のウエハを収容したカセットがセットされるローダと処理済みのウエハが収容されるカセットが載置されるアンローダとの間に、基板表面にエッチング液を供給して薄膜をエッチングするエッチング処理部、およびこのエッチング処理部における処理後の基板に付着したエッチング液などを純水で洗い流した後、その水洗後の基板を乾燥させる水洗・乾燥処理部を直列に配置したものがある。
【０００３】
ところが、ローダ、エッチング処理部、水洗・乾燥処理部およびアンローダを直列に配置した装置は、一方向に長いため、クリーンルーム内での配置に制約を受ける場合がある。
そこで、最近では、図４に示すような構成の基板処理装置が主流になりつつある。すなわち、図４に示す基板処理装置では、ローダＬおよびアンローダＵＬが並べて配置されていて、ローダＬおよびアンローダＵＬから一定間隔だけ離れた位置で、２つの処理ユニット９１Ｌ，９１ＲがローダＬおよびアンローダＵＬの配列方向に沿って対向配列されている。２つの処理ユニット９１Ｌ，９１Ｒにはそれぞれに、基板９２を水平に保持した状態で一方向（たとえば、図４では反時計回り）に回転する基板回転手段と、基板回転手段に保持されている基板９２の表面に処理液（エッチング液および純水）を供給するためのノズル９３とが備えられており、各処理ユニット９１Ｌ，９１Ｒ内で、エッチング処理および水洗・乾燥処理を連続して行うことができるようになっている。ローダＬおよびアンローダＵＬと処理ユニット９１Ｌ，９１Ｒとの間には、水平移動を行うことによって、ローダＬおよびアンローダＵＬと処理ユニット９１Ｌ，９１Ｒとの間で基板９２の受け渡しをすることができるロボットＲＢが配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
処理ユニット９１Ｌと処理ユニット９１Ｒとでは、基板回転手段およびノズル９３の配置が処理ユニット９１Ｌと処理ユニット９１Ｒとを隔てる隔壁に関して対称になっている。このため、処理ユニット９１Ｌの基板回転手段に保持されて回転する基板９２へのノズル９３からの処理液の当たり方と、処理ユニット９１Ｒの基板回転手段に保持されて回転する基板９２へのノズル９３からの処理液の当たり方とが異なる。すなわち、図４に示すように、処理ユニット９１Ｌでは、ノズル９３からの処理液が基板９２の回転方向に沿うように基板表面に入射するのに対して、処理ユニット９１Ｒでは、ノズル９３からの処理液が基板９２の回転方向に逆らうように基板表面に入射する。
【０００５】
そのため、処理ユニット９１Ｒの基板回転手段に保持されている基板９２の表面での処理液の跳ね返り量が、処理ユニット９１Ｌの基板回転手段に保持されている基板９２の表面での処理液の跳ね返り量に比べて多く、この結果として、処理ユニット９１Ｌと処理ユニット９１Ｒとで処理効果（処理の進み具合）に違いが生じるという問題があった。また、ノズル９３から噴射された処理液の基板表面での跳ね返り量が多いと、基板外に飛散した処理液によるパーティクルの発生量が多く、処理後の基板９２の品質が劣化するという問題も生じる。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、複数の処理ユニットでほぼ同質の処理を基板に施す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である。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）に処理液を用いた処理を施すための第１および第２の処理ユニット（３Ｌ，３Ｒ）を備えた基板処理装置であって、上記第１の処理ユニット（３Ｌ）は、基板をほぼ水平な面内で一定方向に回転させる第１の基板回転手段（３１Ｌ）と、この第１の基板回転手段によって回転される基板の表面上の回転中心から外れた所定の処理液供給位置（Ｐ１）に、その処理液供給位置を通る基板半径に平面視において交差する所定の処理液供給方向（ＤＬ）から処理液を供給する第１のノズル（３２Ｌ）とを有し、上記第２の処理ユニット（３Ｒ）は、基板をほぼ水平な面内で上記一定方向とは反対方向に回転させる第２の基板回転手段（３１Ｒ）と、上記第１の処理ユニットにおける基板の回転中心（Ｃ１）と上記第２の基板回転手段によって回転される基板の回転中心（Ｃ２）とを結ぶ線分の垂直二等分線（３４）に関して上記処理液供給位置とほぼ対称な位置（Ｐ２）に、上記垂直二等分線に関して上記所定の処理液供給方向（ＤＬ）とは対称な方向（ＤＲ）から処理液を供給する第２のノズル（３２Ｒ）とを有していることを特徴とする基板処理装置である。
【０００８】
上記第２のノズルは、上記垂直二等分線に関して上記第１のノズルとほぼ対称な位置に設けられており、上記垂直二等分線に関して上記処理液供給位置とほぼ対称な位置に向けて処理液を供給するものであってもよい。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じである。
この発明によれば、第１の処理ユニットと第２の処理ユニットとで、回転する基板に対する処理液の当たり方がほぼ同様になり、基板の表面での処理液の跳ね返り量がほぼ等しくなる。その結果、第１の処理ユニットと第２の処理ユニットとで、処理効果（処理の進み具合）がほぼ同様になり、ほぼ同程度の品質を有する基板を得ることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、上記第１のノズル（３２Ｌ）による処理液供給方向（ＤＬ）は、上記処理液供給位置（Ｐ１）における基板の回転方向に沿う方向の成分を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、第１および第２の処理ユニットのいずれにおいても、ノズルから吐出される処理液が基板の回転方向に沿うように基板の表面に入射するから、基板の表面での処理液の跳ね返り量が少ない。したがって、基板表面で跳ね返って飛散した処理液によるパーティクルの発生量が少なく、両処理ユニットにおいて高品質な基板を得ることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、平面視において上記垂直二等分線上に自転軸（４Ａ）が配置されていて、この自転軸を中心に自転可能であり、上記第１および第２の処理ユニットに対して基板を搬送する基板搬送ロボット（４）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置である。
この発明によれば、１台の基板搬送ロボットによって第１および第２の処理ユニットに対して基板を搬送できるから、各処理ユニットごとに基板搬送ロボットを備えた場合と比べて構成が簡単になる。
【００１１】
なお、請求項４に記載のように、上記第１および第２の処理ユニット（３Ｌ，３Ｒ）は、基板にエッチング処理を施すものであってもよいし、また請求項５に記載のように、上記第１および第２の処理ユニット（３Ｌ，３Ｒ）は、基板に洗浄処理を施すものであってもよい。
請求項６記載の発明は、基板処理装置に備えられた第１および第２の処理ユニット（３Ｌ，３Ｒ）において基板（Ｗ）に処理液を用いた処理を施すための方法であって、上記第１の処理ユニット（３Ｌ）において、基板をほぼ水平な面内で一定方向に回転させつつ、当該基板の表面上の回転中心から外れた所定の処理液供給位置（Ｐ１）に、上記処理液供給位置を通る基板半径に平面視において交差する所定の処理液供給方向（ＤＬ）から処理液を供給し、上記第２の処理ユニット（３Ｒ）において、基板をほぼ水平な面内で上記一定方向とは反対方向に回転させつつ、その基板の回転中心（Ｃ２）と上記第１の処理ユニットにおける基板の回転中心（Ｃ１）とを結ぶ線分の垂直二等分線（３４）に関して上記処理液供給位置とほぼ対称な位置（Ｐ２）に、上記垂直二等分線に関して上記所定の処理液供給方向（ＤＬ）とは対称な方向（ＤＲ）から処理液を供給することを特徴とする基板処理方法である。
【００１２】
この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。この基板処理装置は、ウエハＷの表面にエッチング処理を施すための装置であり、処理前のウエハＷが載置されるローダ部１および処理後のウエハＷが載置されるアンローダ部２が並設され、ローダ部１およびアンローダ部２から一定間隔だけ離れた位置で、２つの処理ユニット３Ｌ，３Ｒがローダ部１およびアンローダ部２の配列方向に沿って対向配列された配置構成を有している。ローダ部１およびアンローダ部２と処理ユニット３Ｌ，３Ｒとの間には、ローダ部１に載置された処理前のウエハＷを処理ユニット３Ｌ，３Ｒに搬入し、処理ユニット３Ｌ，３Ｒでの処理後のウエハＷを搬出してアンローダ部２に載置することのできるロボット４が配置されている。
【００１４】
処理ユニット３Ｌ，３Ｒは、いずれも、ウエハＷの表面にエッチング液を供給して、ウエハＷの表面に形成されている薄膜を選択的に除去した後、そのウエハＷの表面に付着しているエッチング液を除去するために水洗し、さらに水洗後のウエハＷを乾燥させるエッチング処理を実施するものである。このエッチング処理を実施するため、処理ユニット３Ｌには、ウエハＷをほぼ水平に保持した状態で回転可能なスピンチャック３１Ｌと、スピンチャック３１Ｌに保持されたウエハＷの表面に処理液（エッチング液などの薬液および純水）を供給するためのノズル３２Ｌとが備えられている。一方、処理ユニット３Ｒにも、ウエハＷをほぼ水平に保持した状態で回転可能なスピンチャック３１Ｒと、スピンチャック３１Ｒに保持されたウエハＷの表面に処理液を供給するためのノズル３２Ｒとが備えられている。
【００１５】
スピンチャック３１Ｌ，３１Ｒには、それぞれ回転駆動部３３Ｌ，３３Ｒが結合されている。回転駆動部３３Ｌ，３３Ｒは、たとえば、モータなどの駆動源、およびこの駆動源からの駆動力をスピンチャック３１Ｌ，３１Ｒに伝達するための駆動力伝達機構などを含むものであって、それぞれスピンチャック３１Ｌ，３１Ｒに駆動力を与えることにより、スピンチャック３１Ｌ，３１Ｒをそれぞれ一定の方向に回転させることができる。ゆえに、スピンチャック３１Ｌ，３１ＲにウエハＷが保持されている状態で、それぞれ回転駆動部３３Ｌ，３３Ｒから駆動力が与えられることによって、ウエハＷをほぼ水平な面内で回転させることができる。
【００１６】
処理ユニット３Ｌにおいて、そのほぼ中央にスピンチャック３１Ｌが配置されており、このスピンチャック３１Ｌの斜め上方にノズル３２Ｌが配置されている。一方、処理ユニット３Ｒにおいては、そのほぼ中央にスピンチャック３１Ｒが配置されており、このスピンチャック３１ＲによるウエハＷの回転中心と処理ユニット３Ｌのスピンチャック３１ＬによるウエハＷの回転中心とを結ぶ線分の垂直二等分線に関して、処理ユニット３Ｌのノズル３２Ｌとほぼ対称な位置にノズル３２Ｒが配置されている。すなわち、この実施形態では、処理ユニット３Ｌと処理ユニット３Ｒとの隔壁３４が上記垂直二等分線上に設けられているから、処理ユニット３Ｌ，３Ｒは、隔壁３４に関して、スピンチャック３１Ｌおよびノズル３２Ｌとスピンチャック３１Ｒおよびノズル３２Ｒとが対称配置されたレイアウト構成を有している。隔壁３４を挟んで隣り合わせにメカ部３５Ｌ，３５Ｒが配置されており、これらのメカ部３５Ｌ，３５Ｒは、たとえば、処理時にウエハＷの表面と所定間隔をあけて対向配置される遮断板（図示せず）を移動させるための機構などを含む。
【００１７】
ロボット４は、円筒状のロボット本体４１と、このロボット本体４１の上面に取り付けられた多関節アーム４２とを有するスカラー式ロボットである。ロボット本体４１は、その中心を貫く鉛直軸線４Ａまわりに回動可能であり、その鉛直軸線４Ａが処理ユニット３ＬにおけるウエハＷの回転中心と処理ユニット３ＲにおけるウエハＷの回転中心とを結ぶ線分の垂直二等分線に直交するように配置されている。
【００１８】
多関節アーム４２は、ロボット本体４１の上面に鉛直軸線４Ａまわりに回転自在に取り付けられたベースアーム４２１と、このベースアーム４２１の先端に鉛直軸４Ｂまわりに回動自在に取り付けられた中間アーム４２２と、中間アーム４２２の先端に鉛直軸４Ｃまわりに回動自在に取り付けられたウエハ保持ハンド４２３とを備えている。ウエハ保持ハンド４２３は、ウエハＷの裏面に当接して、ウエハＷを保持することができるものであり、ベースアーム４２１が回動され、この回動に応じて中間アーム４２２がベースアーム４２１に対して回動されることによって、鉛直軸線４Ａに対して直線的に近接／離反変位することができる。すなわち、多関節アーム４２は、関節の屈伸により、ウエハ保持ハンド４２３を進退させることができる。
【００１９】
このような構成のロボット４は、ロボット本体４１の回動によって、ウエハ保持ハンド４２３をローダ部１、アンローダ部２、処理ユニット３Ｌ，３Ｒのいずれかに選択的に向けることができる。そして、多関節アーム４２の関節の屈伸により、ウエハ保持ハンド４２３をローダ部１、アンローダ部２、処理ユニット３Ｌ，３Ｒに対して進退させることができ、ローダ部１、アンローダ部２、処理ユニット３Ｌ，３Ｒとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【００２０】
図２は、処理ユニット３Ｌ，３ＲにおけるウエハＷの回転方向とノズル３２Ｌ，３２Ｒからの処理液の供給方向ＤＬ，ＤＲとの関係について説明するための図解図である。処理ユニット３Ｌのスピンチャック３１Ｌは、ロボット４からウエハＷを受け取ると、その受け取ったウエハＷを図２における反時計回りに回転させる。また、ノズル３２Ｌは、スピンチャック３１Ｌによって回転されるウエハＷの表面上の回転中心Ｃ１から外れた所定の処理液供給位置Ｐ１に、その処理液供給位置Ｐ１を通るウエハＷの半径に平面視において交差する方向ＤＬから処理液を供給する。また、このノズル３２Ｌによる処理液の供給方向ＤＬは、処理液供給位置Ｐ１におけるウエハＷの回転方向に沿う方向の成分を含む。
【００２１】
一方、処理ユニット３Ｒのスピンチャック３１Ｒは、ロボット４からウエハＷを受け取ると、その受け取ったウエハＷを図２における時計回りに回転させる。すなわち、処理ユニット３Ｒのスピンチャック３１Ｒは、処理ユニット３ＬにおけるウエハＷの回転方向とは反対方向にウエハＷを回転させる。そして、ノズル３２Ｒは、上記したように隔壁３４（処理ユニット３ＬにおけるウエハＷの回転中心Ｃ１と処理ユニット３ＲにおけるウエハＷの回転中心Ｃ２とを結ぶ線分の垂直二等分線）に関して処理ユニット３Ｌのノズル３２Ｌとほぼ対称な位置に配置されており、隔壁３４に関してノズル３２Ｌからの処理液供給位置Ｐ１とほぼ対称な位置Ｐ２に向けて処理液を供給する。また、このノズル３２Ｒによる処理液の供給方向ＤＲは、処理液供給位置Ｐ２におけるウエハＷの回転方向に沿う方向の成分を含む。
【００２２】
これにより、処理ユニット３Ｌと処理ユニット３Ｒとで、回転するウエハＷに対する処理液の当たり方がほぼ同様になり、ウエハＷの表面での処理液の跳ね返り量がほぼ等しくなる。その結果、処理ユニット３Ｌと処理ユニット３Ｒとで、処理効果（処理の進み具合）がほぼ同様になり、同程度の品質を有するウエハＷを得ることができる。
また、処理ユニット３Ｌ，３Ｒのいずれにおいても、それぞれノズル３２Ｌ，３２Ｒから吐出される処理液がウエハＷの回転方向に沿うようにウエハＷの表面に入射するから、ウエハＷの表面での処理液の跳ね返り量が少ない。したがって、ウエハＷの表面で跳ね返って飛散した処理液によるパーティクルの発生量が少なく、両処理ユニット３Ｌ，３Ｒにおいて高品質なウエハＷを得ることができる。
【００２３】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、上述の実施形態以外の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、ノズル３２Ｌ，３２Ｒがそれぞれ処理液供給位置Ｐ１，Ｐ２に向けて一定の処理液供給方向ＤＬ，ＤＲに処理液を供給するものである場合を想定したが、ノズル３２Ｌ，３２Ｒは、ウエハＷの表面への処理液の入射位置がそれぞれウエハＷの回転中心Ｃ１，Ｃ２付近とウエハＷの周縁付近との間で処理液供給位置Ｐ１，Ｐ２を通って変化するように、処理液の供給方向ＤＬ，ＤＲを変えることができるスキャンノズルであってもよい。
【００２４】
ノズル３２Ｌ，３２Ｒがスキャンノズルで構成される場合、たとえば、図３に示すように、処理ユニット３Ｌと処理ユニット３ＲとでウエハＷの回転方向が同じであっても、ウエハＷに対する処理液の当たり方が同じになるように、ウエハＷへの処理液の供給を開始する前に、ノズル３２Ｒの向きを図３に破線で示すホームポジションから実線で示す向きに変えることが考えられる。しかしながら、この場合、処理ユニット３Ｒにおける処理のスループットが、ノズル３２Ｒの向きを変えるための時間分だけ低下してしまう。これに対し、上述の実施形態の構成では、２つの処理ユニット３Ｌ，３Ｒの処理のスループットがほぼ同じであり、２つの処理ユニット３Ｌ，３Ｒにおいて、ほぼ同程度の品質のウエハＷをほぼ同じ速度で生産することができる。
【００２５】
また、上述の実施形態では、ウエハＷの表面にエッチング処理を施す装置を例にとったが、この発明は、たとえば、ウエハＷの表面に純水などの洗浄液を供給して、ウエハＷの表面から不要物を除去するために水洗し、さらに水洗後のウエハＷを乾燥させる洗浄処理を施す装置などに適用することができる。また、処理対称の基板はウエハＷに限らず、たとえば、液晶表示装置用ガラス基板やＰＤＰ用ガラス基板などの他の種類の基板であってもよい。
【００２６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。
【図２】２つの処理ユニットにおけるウエハの回転方向とノズルからの処理液の供給方向との関係について説明するための図解図である。
【図３】一方のノズルの向きを変えた後に処理液の供給を開始する場合の不都合について説明するための図解図である。
【図４】従来の基板処理装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。
【符号の説明】
３Ｌ 処理ユニット
３１Ｌ スピンチャック
３２Ｌ ノズル
Ｃ１ （処理ユニット３ＬにおけるウエハＷの）回転中心
Ｐ１ 処理液供給位置
３Ｒ 処理ユニット
３１Ｒ スピンチャック
３２Ｒ ノズル
Ｃ２ （処理ユニット３ＲにおけるウエハＷの）回転中心
Ｐ２ 処理液供給位置
３４ 隔壁
４ ロボット
４Ａ 鉛直軸線
Ｗ ウエハ

Claims (6)

1. 基板に処理液を用いた処理を施すための第１および第２の処理ユニットを備えた基板処理装置であって、
   上記第１の処理ユニットは、
   基板をほぼ水平な面内で一定方向に回転させる第１の基板回転手段と、
   この第１の基板回転手段によって回転される基板の表面上の回転中心から外れた所定の処理液供給位置に、その処理液供給位置を通る基板半径に平面視において交差する所定の処理液供給方向から処理液を供給する第１のノズルとを有し、
   上記第２の処理ユニットは、
   基板をほぼ水平な面内で上記一定方向とは反対方向に回転させる第２の基板回転手段と、
   上記第１の処理ユニットにおける基板の回転中心と上記第２の基板回転手段によって回転される基板の回転中心とを結ぶ線分の垂直二等分線に関して上記処理液供給位置とほぼ対称な位置に、上記垂直二等分線に関して上記所定の処理液供給方向とは対称な方向から処理液を供給する第２のノズルとを有していることを特徴とする基板処理装置。
2. 上記第１のノズルによる処理液供給方向は、上記処理液供給位置における基板の回転方向に沿う方向の成分を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 平面視において上記垂直二等分線上に自転軸が配置されていて、この自転軸を中心に自転可能であり、上記第１および第２の処理ユニットに対して基板を搬送する基板搬送ロボットをさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 上記第１および第２の処理ユニットは、基板にエッチング処理を施すものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 上記第１および第２の処理ユニットは、基板に洗浄処理を施すものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 基板処理装置に備えられた第１および第２の処理ユニットにおいて基板に処理液を用いた処理を施すための方法であって、
   上記第１の処理ユニットにおいて、基板をほぼ水平な面内で一定方向に回転させつつ、当該基板の表面上の回転中心から外れた所定の処理液供給位置に、上記処理液供給位置を通る基板半径に平面視において交差する所定の処理液供給方向から処理液を供給し、
   上記第２の処理ユニットにおいて、基板をほぼ水平な面内で上記一定方向とは反対方向に回転させつつ、その基板の回転中心と上記第１の処理ユニットにおける基板の回転中心とを結ぶ線分の垂直二等分線に関して上記処理液供給位置とほぼ対称な位置に、上記垂直二等分線に関して上記所定の処理液供給方向とは対称な方向から処理液を供給することを特徴とする基板処理方法。

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