JP4279008B2

JP4279008B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method

Info

Publication number: JP4279008B2
Application number: JP2003051516A
Authority: JP
Inventors: 浩之荒木; 貞雄平得; 雅伸佐藤; 孝志原
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP2004260099A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板に対して処理流体を供給して、基板を処理するための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理流体の供給対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、たとえば、基板の表面に付着したパーティクルや各種金属不純物などの異物を除去するために、基板に対する洗浄処理が行われる。基板を１枚ずつ洗浄処理する装置の中には、基板の表面に洗浄液の液滴の噴流を供給し、その液滴の噴流によって、基板の表面に付着している異物を物理的に除去するものがある。
【０００３】
この種の洗浄処理装置の構成は、たとえば、下記特許文献１（特開平７−２４５２８２号公報）に開示されている。下記特許文献１に開示された装置は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）をほぼ水平に保持して回転するステージと、このステージに保持されたウエハの表面（上面）に液滴の噴流を供給するためのホッパとを備えている。ホッパには、液滴を供給するためのノズルおよび乾燥空気または窒素ガスなどのガスを供給するためのガス供給手段が接続されており、ノズルからホッパ内に液滴を供給しつつ、ガス供給手段からホッパ内にガスを供給することにより、ホッパから液滴が噴流となって出射されるようになっている。ホッパからの液滴の噴流が、ステージによってほぼ水平に保持された状態で回転されているウエハの表面に衝突し、このときウエハの表面に加わる衝撃によって、ウエハの表面に付着している異物が除去される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２４５２８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ホッパからの液滴の噴流の流速は、ホッパ内へのガスの供給圧によって制御することができる。ホッパ内へのガスの供給圧を大きくして、ホッパからの液滴の噴流の流速を大きくすることにより、液滴の噴流による異物の除去力を増大させることができる。ところが、その除去力の増大には限界があり、液滴の噴流による除去力だけでは、ウエハの表面に強固に付着した異物を除去できない場合があることがわかってきた。
【０００６】
ウエハなどの基板を１枚ずつ洗浄処理する装置の中には、基板の表面に超音波振動が付与された洗浄液を供給し、その超音波が付与された洗浄液で基板の表面を洗浄するものもある。この種の洗浄処理装置では、基板の表面に微細な凹凸パターンが形成されている場合でも、洗浄液に付与された超音波振動によって、その凹部に入り込んで強固に付着した異物まで良好に除去することができる。しかし、基板の表面全域から異物が除去されるまで超音波振動の付与された洗浄液を供給し続けると、基板の表面に形成されている微細な凹凸パターンが破壊されるなどのダメージを基板に与えるという問題を有している。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、基板の表面にダメージを与えることなく、基板の表面に強固に付着した異物も除去可能な基板処理装置を提供することである。
また、この発明の目的は、基板の表面にダメージを与えることなく、基板の表面に強固に付着した異物も除去することができる基板処理方法を提供することである。
【０００８】
【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）の表面を処理流体を用いて処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に保持された基板の表面に処理流体を供給するための処理流体供給手段（２２）と、上記処理流体供給手段を制御する制御手段（３）とを含み、上記処理流体供給手段は、基板の表面処理のための処理液を吐出する処理液吐出口（２２８；７２１）を有する処理液流路（２２２；７２）と、この処理液流路を流通する処理液に超音波振動を付与するための超音波振動付与手段（２２９；７６）と、上記処理液吐出口から吐出される処理液と気体とを混合させて、処理液の液滴の噴流を形成するための液滴噴流形成手段（２２３，２２６，２２７；Ｓ１，７１，７３）とを備え、上記制御手段は、上記超音波振動液供給手段から超音波振動が付与された処理液が基板の表面に供給された後に、上記液滴噴流供給手段から処理液の液滴の噴流が基板の表面に供給されるように、上記処理流体供給手段を制御することを特徴とする基板処理装置である。
【０００９】
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。
上記の構成によれば、超音波振動が付与された処理液および処理液の液滴の噴流を処理流体として基板の表面に供給することができる。
たとえば、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給して、基板の表面に強固に付着した異物や大きな異物などを除去した後、さらに処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給することによって、超音波振動が付与された処理液による処理後の基板の表面に残留している異物を除去することができる。
【００１０】
超音波振動が付与された処理液による処理では、基板の表面に強固に付着した異物や大きな異物を除去できれば十分であり、基板の表面に付着している異物のすべてを除去する必要はないので、超音波振動が付与された処理液による処理が行われる時間（期間）は、基板の表面に付着している異物のすべてを超音波振動が付与された処理液のみによって除去するのに必要な時間よりも短く設定することができる。したがって、基板の表面に微細な凹凸パターンが形成されている場合であっても、その凹凸パターンの破壊などのダメージを基板に与えるおそれはない。
【００１１】
また、１つの処理流体供給装置から超音波振動が付与された処理液および処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給することができるから、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給するための装置と、処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給するための装置とを別々に設けるよりも、基板処理装置の構成を簡素にすることができる。
【００１２】
上記液滴噴流形成手段は、請求項２に記載のように、上記処理液吐出口（２２８）から吐出される処理液に混合させるべき気体を吐出する気体吐出口（２２７）を有する気体流路（２２６）を備えていて、上記処理液吐出口から吐出される処理液と上記気体吐出口から吐出される気体とを上記処理流体供給装置外で混合させて、処理液の液滴の噴流を形成するものであってもよい。
また、上記液滴噴流形成手段は、請求項３に記載のように、上記処理液吐出口から吐出される処理液と気体とを混合させるための混合室（Ｓ１）を上記処理流体供給装置の内部に提供し、その混合室で処理液と気体とを混合させることによって形成した処理液の液滴を液滴噴出口（２２８）から噴出させることにより、処理液の液滴の噴流を形成するものであってもよい。具体的には、たとえば、処理液に混合させるべき気体が流通する気体流路を備えていて、この気体流路の途中部を混合室として、その混合室で処理液と気体とを混合させることによって形成した処理液の液滴を、上記気体流路の先端に形成された液滴噴出口から噴出させることにより、処理液の液滴の噴流を形成するものであってもよい。
【００１３】
請求項４記載の発明は、基板（Ｗ）の表面を処理流体を用いて処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持手段（１）と、この基板保持手段に保持された基板の表面に処理流体を供給するための処理流体供給手段（２２）と、上記処理流体供給手段を制御する制御手段（３）とを含み、上記処理流体供給手段は、基板の表面処理のための処理液が流通する第１の処理液流路（５２；８２）と、この第１の処理液流路を取り囲むように形成されて、基板の表面処理のための処理液が流通する第２の処理液流路（５４；８３，８５）と、上記第１および第２の処理液流路のうちの一方の処理液流路を流通する処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段（５６；８４）と、この超音波振動付与手段によって超音波振動が付与された処理液を、上記一方の処理液流路の先端に形成された吐出口（５７；８６）から吐出させることにより、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給する超音波振動液供給手段（５２；８５）と、上記第１および第２の処理液流路のうちの上記一方の処理液流路とは異なる他方の処理液流路を流通する処理液に混合させるための気体が流通する気体流路（５３；８２１）と、上記他方の処理液流路を流通する処理液に上記気体流路を流通する気体を混合させて、処理液の液滴を形成し、その液滴を上記他方の処理液流路の先端に形成された吐出口（５５；８２６）から噴出させることにより、処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給する液滴噴流供給手段（５４，；Ｓ２，８２１，８２３）とを備え、上記制御手段は、上記超音波振動液供給手段から超音波振動が付与された処理液が基板の表面に供給された後に、上記液滴噴流供給手段から処理液の液滴の噴流が基板の表面に供給されるように、上記処理流体供給手段を制御することを特徴とする基板処理装置である。
【００１４】
この構成によれば、超音波振動が付与された処理液および処理液の液滴の噴流を処理流体として基板の表面に供給することができる。
たとえば、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給して、その基板の表面に強固に付着した異物や大きな異物などを除去した後に、処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給することによって、基板の表面に付着している小さな異物を除去し、その後さらに、超音波振動が付与された処理液および処理液の液滴の噴流を基板の表面に同時に供給することによって、基板の表面の全域から異物を残さず除去することができる。
【００１５】
この場合においても、請求項１の発明の場合と同様に、超音波振動が付与された処理液による処理が行われる時間（期間）を短時間に設定することができるから、超音波振動の付与された処理液による凹凸パターンの破壊などのダメージを基板が受けるおそれはない。
また、１つの処理流体供給装置から超音波振動が付与された処理液および処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給することができるから、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給するための装置と、処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給するための装置とを別々に設けるよりも、基板処理装置の構成を簡素にすることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、基板（Ｗ）の表面に処理流体を供給して基板を処理する方法であって、基板の表面処理のための処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与工程と、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給する超音波振動液供給工程と、基板の表面処理のための処理液と気体とを混合させて、処理液の液滴の噴流を形成する液滴噴流形成工程と、処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給する液滴噴流供給工程とを含み、上記液滴噴流供給工程は、上記超音波振動液供給工程の後に開始されることを特徴とする基板処理方法である。
【００１８】
この方法によれば、超音波振動が付与された処理液による処理と、処理液の液滴の噴流による処理とが行われることにより、基板の表面に強固に付着した異物も良好に除去することができる。
超音波振動が付与された処理液による処理では、基板の表面に強固に付着した異物や大きな異物を除去できれば十分であり、基板の表面に付着している異物のすべてを除去する必要はないので、超音波振動が付与された処理液による処理が行われる時間（期間）は、基板の表面に付着している異物のすべてを超音波振動が付与された処理液のみによって除去するのに必要な時間よりも短く設定することができる。したがって、たとえば、請求項６に記載のように、上記超音波振動付与工程が行われる期間を上記液滴噴流供給工程が行われる期間よりも短く設定することにより、基板の表面に微細な凹凸パターンが形成されている場合であっても、その凹凸パターンの破壊などのダメージを基板が受けることを防止することができる。
【００１９】
上記液滴噴流供給工程は、上記超音波振動液供給工程の後に行われる。すなわち、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給して、基板の表面に強固に付着した異物や大きな異物などを除去した後、さらに処理液の液滴の噴流を基板の表面に供給することによって、超音波振動が付与された処理液による処理後の基板の表面に残留している異物が除去される。
【００２０】
また、請求項７に記載のように、上記超音波振動液供給工程および液滴噴流供給工程が交互に複数回繰り返して行われてもよいし、請求項８に記載のように、上記超音波振動液供給工程および液滴噴流供給工程が並行して行われてもよい。
さらに、請求項９に記載のように、上記超音波振動付与工程は、第１の処理液流路（５２；８２）およびこの第１の処理液流路を取り囲むように形成された第２の処理液流路（５４；８３，８５）のうちの一方の処理液流路を流通する処理液に超音波振動を付与する工程であり、上記超音波振動液供給工程は、超音波振動が付与された処理液を、上記一方の処理液流路の先端に形成された吐出口（５７；８６）から吐出させることにより、超音波振動が付与された処理液を基板の表面に供給する工程であり、上記液滴噴流形成工程は、上記第１および第２の処理液流路のうちの上記一方の処理液流路とは異なる他方の処理液流路を流通する処理液に気体を混合させて、処理液の液滴を形成し、その液滴を上記他方の処理液流路の先端に形成された吐出口（５５；８２６）から噴出させることにより、処理液の液滴の噴流を形成する工程であってもよい。
【００２１】
【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構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるウエハＷの表面に付着したパーティクルや各種金属不純物などの異物を除去するための洗浄処理に用いられる装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）に洗浄処理のための処理流体を供給する処理流体供給装置２とを備えている。
【００２２】
スピンチャック１は、たとえば、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、スピン軸１１の上端に取り付けられたスピンベース１２と、このスピンベース１２の周縁部に配設された複数個の挟持部材１３とを有している。複数個の挟持部材１３は、ウエハＷの外形に対応した円周上に配置されていて、ウエハＷの周面を異なる複数の位置で挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な状態で保持することができる。また、モータなどの駆動源を含む回転駆動機構１４がスピン軸１１に結合されていて、複数個の挟持部材１３でウエハＷを保持した状態で、回転駆動機構１４からスピン軸１１に駆動力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で鉛直軸線まわりに回転させることができる。
【００２３】
処理流体供給装置２は、スピンチャック１の上方でほぼ水平な方向に延びたアーム２１と、このアーム２１の先端に取り付けられた超音波／二流体スプレーノズル２２と、アーム２１をほぼ水平な面内で揺動させるための揺動駆動機構２３とを備えている。
超音波／二流体スプレーノズル２２には、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷ（純水、脱イオン水）を供給するＤＩＷ供給管２４、および窒素ガス供給源からの高圧の窒素ガスを供給する窒素ガス供給管２５が接続されている。超音波／二流体スプレーノズル２２にＤＩＷと高圧の窒素ガスとが同時に供給されると、超音波／二流体スプレーノズル２２からウエハＷの表面にＤＩＷの微細な液滴の噴流が供給される。ＤＩＷ供給管２４および窒素ガス供給管２５の途中部には、それぞれＤＩＷバルブ２６および窒素ガスバルブ２７が介装されている。
【００２４】
また、超音波／二流体スプレーノズル２２には、超音波発振器２８からの発振信号を受けて、周波数７００ｋＨｚ〜１ＭＨｚで振動する超音波振動子が組み込まれている。ＤＩＷ供給管２４から超音波／二流体スプレーノズル２２にＤＩＷが供給されつつ、超音波発振器２８から超音波振動子に発振信号が入力されると、超音波／二流体スプレーノズル２２に供給されたＤＩＷに超音波振動が付与され、この超音波振動の付与されたＤＩＷの水流が超音波／二流体スプレーノズル２２からウエハＷの表面に供給される。
【００２５】
図２は、超音波／二流体スプレーノズル２２の構成例を示す断面図である。この実施形態では、超音波／二流体スプレーノズル２２として、外部混合型の二流体スプレーノズルが採用されている。
外部混合型の二流体スプレーノズルの構成を採用した超音波／二流体スプレーノズル２２は、筒状保持体２２１と、この筒状保持体２２１に挿通されて、筒状保持体２２１と同軸上に保持された管状の液体吐出管２２２と、筒状保持体２２１の周面（側面）を貫通して設けられた気体導入管２２３とを備えていて、筒状保持体２２１および液体吐出管２２２の共通の中心軸線がスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にほぼ直交するように（つまり、ほぼ鉛直となるように）アーム２１に取り付けられている。液体吐出管２２２には、ＤＩＷ供給管２４が接続され、気体導入管２２３には、窒素ガス供給管２５が接続されている。
【００２６】
液体吐出管２２２の上端部付近には、環状のフランジ部２２４が側方に突出して形成されており、このフランジ部２２４に対応して、筒状保持体２２１の内周面の上端部には、筒状保持体２２１の中心軸線を中心とする環状の段部２２５が形成されている。液体吐出管２２２は、筒状保持体２２１の上面開口から挿入されて、フランジ部２２４が環状段部２２５に係止されることにより、その筒状保持体２２１の上面開口を気密に閉塞して、筒状保持体２２１内を下方に向けて延びた状態に保持されている。
【００２７】
液体吐出管２２２の下半分程度の部分は、外径が筒状保持体２２１の内径よりも小さく形成されていて、その周囲には、筒状保持体２２１の内周面との間に隙間２２６が形成されている。気体導入管２２３は、その液体吐出管２２２と筒状保持体２２１との間の隙間２２６に連通していて、窒素ガス供給管２５から供給される高圧窒素ガスは、気体導入管２２３を介して隙間２２６に供給されるようになっている。また、液体吐出管２２２の先端部の外周面は、下方ほど液体吐出管２２２の中心軸線に近づくように傾斜した断面形状を有する傾斜面（円錐台側面）に形成されており、筒状保持体２２１の下端部は、その液体吐出管２２２の先端縁に近づくように内側へ折り曲げられて、液体吐出管２２２との間に環状の微小な開口２２７を形成している。これにより、隙間２２６に供給される高圧窒素ガスは、隙間２２６を開口２２７に向けて流れ、開口２２７を通過するときに気圧がさらに高められて、開口２２７から液体吐出管２２２の先端部の外周面に沿う方向（気体導入管２２３の中心軸線上の１点に向かう方向）に高圧で吐出される。
【００２８】
ウエハＷの表面にＤＩＷの液滴の噴流を供給する際には、ＤＩＷ供給管２４から液体吐出管２２２にＤＩＷが供給され、その供給されたＤＩＷが液体吐出管２２２の下端開口からウエハＷの表面に向けて吐出される。このとき、気体導入管２２３から隙間２２６に高圧窒素ガスが供給されて、環状の開口２２７から高圧窒素ガスが吐出されると、液体吐出管２２２の下端開口２２８から吐出されるＤＩＷに高圧窒素ガスが衝突し、ハウジング外（超音波／二流体スプレーノズル２２の外部）で気液混合が生じて、その結果、ＤＩＷの微細な液滴の噴流が形成されて、この液滴の噴流がウエハＷの表面に供給される。
【００２９】
また、液体吐出管２２２には、超音波振動子２２９が埋め込まれている。ＤＩＷ供給管２４から液体吐出管２２２にＤＩＷが供給され、その一方で、超音波発振器２８から超音波振動子２２９に発振信号が入力されると、液体吐出管２２２を流れるＤＩＷに超音波振動が付与され、この超音波振動の付与されたＤＩＷの水流が液体吐出管２２２の下端開口２２８から吐出され、ウエハＷの表面に超音波振動の付与されたＤＩＷの水流が供給される。このとき、気体導入管２２３から隙間２２６への高圧窒素ガスの供給は停止されている。
【００３０】
図３は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置３を備えている。
制御装置３には、回転駆動機構１４、揺動駆動機構２３、ＤＩＷバルブ２６、窒素ガスバルブ２７および超音波発振器２８が制御対象として接続されている。制御装置３は、ウエハＷの洗浄処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１４、揺動駆動機構２３および超音波発振器２８の動作を制御し、また、ＤＩＷバルブ２６および窒素ガスバルブ２７の開閉を制御する。
【００３１】
図４は、洗浄処理について説明するためのタイムチャートである。処理対象のウエハＷが搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡されると、まず、回転駆動機構１４が駆動されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定速度で回転される。また、ＤＩＷバルブ２６が開かれるとともに、超音波発振器２８から発振信号が出力される。これにより、回転中のウエハＷの表面に、超音波／二流体スプレーノズル２２から超音波振動の付与されたＤＩＷの水流（以下「超音波振動水流」という。）が供給される。さらに、ウエハＷの表面に超音波振動水流が供給されている間、揺動駆動機構２３が駆動されて、アーム２１がほぼ水平な面内で往復揺動される。このアーム２１の揺動によって、超音波／二流体スプレーノズル２２からの超音波振動水流が、ウエハＷの回転中心付近から周縁部に至る範囲内を、円弧状の軌跡を描きつつ往復移動（スキャン）する。このように回転中のウエハＷの表面上で超音波振動水流をスキャンさせることにより、ウエハＷの表面の全域に隈無く超音波振動水流を供給することができ、ウエハＷの表面に強固に付着した異物や大きな異物などを、超音波振動水流が有する超音波振動エネルギーによって物理的に除去することができる。
【００３２】
この超音波振動水流によるウエハＷの洗浄（超音波洗浄）が予め定める時間Ｔ１〜Ｔ２にわたって行われると、超音波発振器２８からの発振信号の出力が停止され、次に、窒素ガスバルブ２７が開かれて、窒素ガス供給管２５から超音波／二流体スプレーノズル２２に高圧の窒素ガスが供給される。このとき、ＤＩＷバルブ２６は開かれたままで、ＤＩＷ供給管２４から超音波／二流体スプレーノズル２２へのＤＩＷの供給は続けられており、超音波／二流体スプレーノズル２２への窒素ガスの供給開始後は、超音波／二流体スプレーノズル２２から回転中のウエハＷの表面に、ＤＩＷの微細な液滴の噴流（以下「ＤＩＷ液滴噴流」という。）が供給される。また、スピンチャック１によるウエハＷの回転も続けられており、さらには、ウエハＷの表面にＤＩＷ液滴噴流が供給されている間、揺動駆動機構２３が駆動されて、アーム２１がほぼ水平な面内で往復揺動される。これにより、回転中のウエハＷの表面上をＤＩＷ液滴噴流が円弧状の軌跡を描きつつ往復移動し、ＤＩＷ液滴噴流がウエハＷの表面の全域に隈無く供給される。よって、超音波洗浄後のウエハＷの表面の全域から、その表面に残留している小さな異物などを、ＤＩＷ液滴噴流がウエハＷの表面に衝突するときの衝撃力によって物理的に除去することができる。このＤＩＷ液滴噴流によるウエハＷの洗浄の結果、ウエハＷの表面からすべての異物がきれいに除去される。
【００３３】
ＤＩＷ液滴噴流によるウエハＷの洗浄（二流体スプレー洗浄）が予め定める時間Ｔ２〜Ｔ３にわたって行われると、揺動駆動機構２３が駆動停止されるとともに、ＤＩＷバルブ２６および窒素ガスバルブ２７が閉じられる。その後は、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が予め定める高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）まで上げられて、洗浄後のウエハＷの表面に付着しているＤＩＷを遠心力で振り切って乾燥させる工程が行われる。この乾燥工程は、予め定める時間Ｔ３〜Ｔ４にわたって行われる。乾燥工程の開始から時間Ｔ３〜Ｔ４が経過すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、搬送ロボットによって、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００３４】
以上のように、超音波振動水流がウエハＷの表面に供給されて、ウエハＷの表面に強固に付着した異物や大きな異物などが除去された後、さらにＤＩＷ液滴噴流がウエハＷの表面に供給されることにより、超音波振動水流による洗浄後のウエハＷの表面に残留している異物が除去される。これにより、ウエハＷの表面からすべての異物をきれいに除去することができる。
超音波振動水流によるウエハＷの洗浄では、ウエハＷの表面に強固に付着した異物や大きな異物を除去できれば十分であり、ウエハＷの表面に付着している異物のすべてを除去する必要はないので、超音波振動水流によるウエハＷの洗浄が行われる時間Ｔ１〜Ｔ２は、超音波振動水流によってウエハＷの表面に付着している異物のすべてを除去するのに必要な時間よりも短く設定されている。したがって、ウエハＷの表面に微細な凹凸パターンが形成されている場合に、超音波振動水流が時間Ｔ１〜Ｔ２にわたってウエハＷの表面に供給されても、そのことによって、凹凸パターンの破壊などのダメージをウエハＷが受けるおそれはない。
【００３５】
また、この実施形態に係る構成では、超音波振動水流とＤＩＷ液滴噴流とが同じ超音波／二流体スプレーノズル２２からウエハＷの表面に供給されるようになっている。ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、そのウエハＷの表面に付着した異物をきれいに除去するという効果は、超音波振動水流とＤＩＷ液滴噴流とを別々のノズルからウエハＷの表面に供給する構成によっても達成できるが、この実施形態に係る構成を採用することにより、ノズルの個数を少なく抑えることができるうえ、超音波振動水流を形成するのに必要なＤＩＷを供給するための配管系統とＤＩＷ液滴噴流を形成するのに必要なＤＩＷを供給するための配管系統とを１系統にすることができ、配管構成を簡素化することができる。
【００３６】
図５は、超音波／二流体スプレーノズル２２の他の構成例を示す断面図である。上記の実施形態では、超音波／二流体スプレーノズル２２として、外部混合型の二流体スプレーノズルを採用した場合について説明したが、超音波／二流体スプレーノズル２２には、この図５に示すような内部混合型の二流体スプレーノズルが採用されてもよい。
内部混合型の二流体スプレーノズルは、たとえば、筒状の外筒体５１と、この外筒体５１に挿通された管状の内管５２と、外筒体５１の周面（側面）を貫通して設けられた気体導入管５３とを備えている。外筒体５１と内管５２とは、それぞれの中心軸線が一致するように配置されており、この内部混合型の二流体スプレーノズルは、外筒体５１と内管５２とに共通の中心軸線がスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にほぼ直交するようにアーム２１に取り付けられる。
【００３７】
内管５２は、外径が外筒体５１の内径よりも小さく形成されていて、その周囲には、外筒体５１の内周面との間に隙間５４が形成されている。内管５２および隙間５４には、それぞれＤＩＷ供給管２４Ａ，２４Ｂを接続して、ＤＩＷ供給管２４Ａ，２４ＢからＤＩＷを供給するようになっている。また、気体導入管５３が隙間５４に連通しており、気体導入管５３に窒素ガス供給管２５を接続して、窒素ガス供給管２５から高圧の窒素ガスを供給すると、その高圧の窒素ガスが気体導入管５３を通って隙間５４に噴出されるようになっている。外筒体５１の下端部は、内管５２の先端縁に近づくように内側へ折り曲げられて、内管５２との間に環状の開口５５を形成しており、隙間５４は、その開口５５を介して外部と連通している。
【００３８】
ウエハＷの表面にＤＩＷの液滴の噴流を供給する際には、ＤＩＷ供給管２４Ｂから隙間５４にＤＩＷが供給されるとともに、気体導入管５３から隙間５４に高圧窒素ガスが供給される。すると、隙間５４でＤＩＷと窒素ガスとが混合されて、隙間５４にＤＩＷの微細な液滴の流れが形成される。この液滴の流れは、開口５５を通過するときに流圧（流速）が高められることにより、ＤＩＷ液滴噴流となって、ウエハＷの表面に向けて供給される。ＤＩＷ供給管２４Ｂには、ＤＩＷバルブ２６Ｂが介装されている。
【００３９】
また、内管５２には、超音波振動子５６が埋め込まれている。ＤＩＷ供給管２４Ａから内管５２にＤＩＷが供給され、その一方で、超音波発振器２８から超音波振動子５６に発振信号が入力されると、内管５２を流れるＤＩＷに超音波振動が付与され、この超音波振動の付与されたＤＩＷの水流が内管５２の下端開口５７から吐出され、ウエハＷの表面に超音波振動の付与されたＤＩＷの水流が供給される。ＤＩＷ供給管２４Ａには、ＤＩＷバルブ２６Ａが介装されている。
【００４０】
図６は、超音波／二流体スプレーノズル２２として、図５に示す内部混合型の二流体スプレーノズルを採用した場合における洗浄処理について説明するためのタイムチャートである。処理対象のウエハＷが搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡されると、まず、スピンチャック１に保持されたウエハＷが所定速度で回転される。また、ＤＩＷバルブ２６Ａが開かれるとともに、超音波発振器２８から発振信号が出力される。これにより、回転中のウエハＷの表面に、超音波／二流体スプレーノズル２２から超音波振動水流が供給される。さらに、ウエハＷの表面に超音波振動水流が供給されている間、アーム２１がほぼ水平な面内で往復揺動される。このアーム２１の揺動によって、超音波振動水流が回転中のウエハＷの表面上を円弧状の軌跡を描きつつ往復移動し、その結果、超音波振動水流がウエハＷの表面の全域に隈無く供給される。よって、ウエハＷの表面に強固に付着した異物や大きな異物などを、超音波振動水流が有する超音波振動エネルギーによって物理的に除去することができる。
【００４１】
この超音波振動水流によるウエハＷの洗浄（超音波洗浄）が予め定める時間Ｔ５〜Ｔ６にわたって行われると、ＤＩＷバルブ２６Ａが閉じられるとともに、超音波発振器２８からの発振信号の出力が停止される。そして、ＤＩＷバルブ２６Ｂおよび窒素ガスバルブ２７が開かれて、超音波／二流体スプレーノズル２２から回転中のウエハＷの表面にＤＩＷ液滴噴流が供給される。このとき、ウエハＷの回転およびアーム２１の往復揺動が続けられている。これにより、回転中のウエハＷの表面上をＤＩＷ液滴噴流が円弧状の軌跡を描きつつ往復移動し、ＤＩＷ液滴噴流がウエハＷの表面の全域に隈無く供給される。よって、超音波洗浄後のウエハＷの表面の全域から、その表面に付着している小さな異物などを、ＤＩＷ液滴噴流がウエハＷの表面に衝突するときの衝撃力によって物理的に除去することができる。
【００４２】
ＤＩＷ液滴噴流によるウエハＷの洗浄（二流体スプレー洗浄）が予め定める時間Ｔ６〜Ｔ７にわたって行われると、ＤＩＷバルブ２６Ａが再び開かれるとともに、超音波発振器２８から発振信号が再び出力される。このとき、ＤＩＷバルブ２６Ｂおよび窒素ガスバルブ２７は開かれたままであり、また、ウエハＷの回転およびアーム２１の往復揺動が続けられている。これにより、超音波／二流体スプレーノズル２２からウエハＷの表面に超音波振動水流およびこれを取り囲むようにＤＩＷ液滴噴流が吐出され、その超音波振動水流およびＤＩＷ液滴噴流が回転中のウエハＷの表面上を円弧状の軌跡を描きつつ往復移動し、超音波振動水流およびＤＩＷ液滴噴流がウエハＷの表面の全域に隈無く供給される。こうして超音波振動水流およびＤＩＷ液滴噴流がウエハＷの表面に同時に供給されることによって、ウエハＷの表面に異物が残留している場合に、その残留している異物がきれいに除去される。
【００４３】
超音波振動水流およびＤＩＷ液滴噴流によるウエハＷの洗浄（超音波洗浄＋二流体スプレー洗浄）が予め定める時間Ｔ７〜Ｔ８にわたって行われると、アーム２１が停止されるとともに、ＤＩＷバルブ２６Ａ，２６Ｂおよび窒素ガスバルブ２７が閉じられる。その後は、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が予め定める高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）まで上げられて、洗浄後のウエハＷの表面に付着しているＤＩＷを遠心力で振り切って乾燥させる工程が行われる。この乾燥工程は、予め定める時間Ｔ８〜Ｔ９にわたって行われる。乾燥工程の開始から時間Ｔ８〜Ｔ９が経過すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、搬送ロボットによって、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００４４】
以上のように、超音波／二流体スプレーノズル２２として内部混合型の二流体スプレーノズルを採用した場合には、たとえば、超音波振動水流をウエハＷの表面に供給して、ウエハＷの表面に強固に付着した異物や大きな異物などを除去した後に、ＤＩＷ液滴噴流をウエハＷの表面に供給することにより、ウエハＷの表面に付着している小さな異物を除去し、その後さらに、超音波振動水流およびＤＩＷ液滴噴流をウエハＷの表面に同時に供給することによって、ウエハＷの表面の全域から異物を残さず除去することができる。
【００４５】
この場合であっても、超音波振動水流がウエハＷの表面に供給される時間Ｔ５〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ８を短時間に設定することができるから、超音波振動水流による凹凸パターンの破壊などのダメージをウエハＷが受けるおそれはない。
図７は、内部混合型の二流体スプレーノズルの他の構成を示す断面図である。この図７に示す内部混合型の二流体スプレーノズルは、たとえば、液体（ＤＩＷ）と気体（窒素ガス）とを混合するための混合室Ｓ１を内部に提供する混合管７１と、この混合管７１の側面に接続された液体導入管７２と、混合管７１の先端に接続された液滴吐出管７３と、液滴吐出管７３を保持する保持体７４とを備えており、液滴吐出管７３の中心軸線がスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にほぼ直交するように、保持体７４がアーム２１（図１参照）に取り付けられる。
【００４６】
混合管７１の上端に窒素ガス供給管２５を接続して、窒素ガス供給管２５から高圧の窒素ガスを供給すると、その高圧の窒素ガスが混合室Ｓ１に噴出されるようになっている。また、液体導入管７２は、接続口７２１を介して混合室Ｓ１に連通しており、液体導入管７２にＤＩＷ供給管２４を接続して、ＤＩＷ供給管２４からＤＩＷを供給すると、そのＤＩＷが液体導入管７２を通って混合室Ｓ１内に流入するようになっている。
【００４７】
混合室Ｓ１内にＤＩＷおよび高圧の窒素ガスが同時に供給されると、混合室Ｓ１内において、液体導入管７２から供給されるＤＩＷに上方から高圧窒素ガスが吹きつけられて、混合室Ｓ１内を上方から下方へと向かうＤＩＷの微細な液滴の流れが形成される。液滴吐出管７３は、下方ほど内径が小さく形成されたテーパ部７３１と、このテーパ部７３１の下端に連なり、内径が一様な直管形状のストレート部７３２とを有していて、混合室Ｓ１内で形成されたＤＩＷの微細な液滴の流れは、混合室Ｓ１から液滴吐出管７３に進入し、液滴吐出管７３のテーパ部７３１を通るときに流圧（流速）が高められることにより、ＤＩＷ液滴噴流となって、液滴吐出管７３の下端開口７５からウエハＷの表面に向けて供給される。
【００４８】
また、液体導入管７２には、超音波振動子７６が埋め込まれている。ＤＩＷ供給管２４から液体導入管７２にＤＩＷが供給され、その一方で、超音波発振器２８から超音波振動子７６に発振信号が入力されると、液体導入管７２を流れるＤＩＷに超音波振動が付与され、この超音波振動の付与されたＤＩＷの水流が、液体導入管７２から液滴吐出管７３に供給される。そして、液滴吐出管７３を通って、その液滴吐出管７３の下端開口７５から吐出されることにより、ウエハＷの表面に超音波振動水流が供給される。
【００４９】
この図７に示す内部混合型の二流体スプレーノズルを超音波／二流体スプレーノズル２２として採用した場合であっても、たとえば、図２に示す外部混合型の二流体スプレーノズルを採用した場合と同様に各部を制御することにより、ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、そのウエハＷの表面に付着した異物をきれいに除去することができる。また、ノズルの個数を少なく抑えることができるうえ、超音波振動水流を形成するのに必要なＤＩＷを供給するための配管系統とＤＩＷ液滴噴流を形成するのに必要なＤＩＷを供給するための配管系統とを１系統にすることができる。
【００５０】
図８は、内部混合型の二流体スプレーノズルのさらに他の構成を示す断面図である。この図８に示す外部混合型の二流体スプレーノズルは、たとえば、筒状保持体８１と、この筒状保持体８１に挿通されて保持された液滴形成部材８２と、筒状保持体８１の周面（側面）を貫通して設けられた第１液体導入管８３と、第１液体導入管８３に埋め込まれた超音波振動子８４とを備えている。
液滴形成部材８２は、液体（ＤＩＷ）と気体（窒素ガス）とを混合するための混合室Ｓ２を内部に提供する混合管８２１と、筒状保持体８１の側面を貫通して、混合管８２１の側面に接続された第２液体導入管８２２と、混合管８２１の先端に接続された液滴吐出管８２３とを含む構成である。この二流体スプレーノズルは、液滴吐出管８２３の中心軸線がスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にほぼ直交するようにアーム２１（図１参照）に取り付けられる。
【００５１】
液滴形成部材８２の周囲には、筒状保持体８１の内周面との間に隙間８５が形成されている。第１液体導入管８３は、隙間８５に連通しており、第１液体導入管８３にＤＩＷ供給管２４Ａを接続して、ＤＩＷ供給管２４ＡからＤＩＷを供給すると、そのＤＩＷが第１液体導入管８３を通って隙間８５内に流入するようになっている。また、第２液体導入管８２２は、混合室Ｓ２に連通しており、第２液体導入管８２２にＤＩＷ供給管２４Ｂを接続して、ＤＩＷ供給管２４ＢからＤＩＷを供給すると、そのＤＩＷが第２液体導入管８２２を通って混合室Ｓ２内に流入するようになっている。ＤＩＷ供給管２４Ａ，２４Ｂには、それぞれＤＩＷバルブ２６Ａ，２６Ｂが介装されている。
【００５２】
混合管８２１の上端に窒素ガス供給管２５を接続して、窒素ガス供給管２５から高圧の窒素ガスを供給すると、その高圧の窒素ガスが混合室Ｓ２に噴出されるようになっている。混合室Ｓ２に高圧窒素ガスが供給され、その一方で、第２液体導入管８２２から混合室Ｓ２にＤＩＷが供給されると、混合室Ｓ２内において、第２液体導入管８２２から供給されるＤＩＷに上方から高圧窒素ガスが吹きつけられて、混合室Ｓ２内を上方から下方へと向かうＤＩＷの微細な液滴の流れが形成される。液滴吐出管８２３は、下方ほど内径が小さく形成されたテーパ部８２４と、このテーパ部８２４の下端に連なり、内径が一様な直管形状のストレート部８２５とを有していて、混合室Ｓ２内で形成されたＤＩＷの微細な液滴の流れは、混合室Ｓ２から液滴吐出管８２３に進入し、液滴吐出管８２３のテーパ部８２４およびストレート部８２５を通るときに流圧（流速）が高められることにより、ＤＩＷ液滴噴流となって、液滴吐出管８２３の下端開口８２６からウエハＷの表面に向けて供給される。
【００５３】
筒状保持体８１の下端部は、液滴形成部材８２の下端に近づくように内側へ折り曲げられて、液滴形成部材８２の下端との間に環状の開口８６を形成している。筒状保持体８１の内周面と液滴形成部材８２との間の隙間８５は、環状の開口８６を介して外部と連通している。
ＤＩＷ供給管２４Ａから第１液体導入管８３にＤＩＷが供給され、その一方で、超音波発振器２８から超音波振動子８４に発振信号が入力されると、第１液体導入管８３を流れるＤＩＷに超音波振動が付与され、この超音波振動の付与されたＤＩＷの水流が第１液体導入管８３から隙間８５に流入する。そして、その隙間８５を通って、環状の開口８６から吐出されることにより、ウエハＷの表面に超音波振動水流が供給される。
【００５４】
この図８に示す内部混合型の二流体スプレーノズルを超音波／二流体スプレーノズル２２として採用した場合であっても、たとえば、図５に示す内部混合型の二流体スプレーノズルを採用した場合と同様に各部を制御することにより、ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、そのウエハＷの表面に付着した異物をきれいに除去することができる。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、図２に示す外部混合型の二流体スプレーノズルを超音波／二流体スプレーノズル２２として採用した場合において、図５に示す内部混合型の二流体スプレーノズルを採用した場合と同様に、超音波振動水流をウエハＷの表面に供給して、ウエハＷの表面に強固に付着した異物や大きな異物などを除去した後に、ＤＩＷ液滴噴流をウエハＷの表面に供給することにより、ウエハＷの表面に付着している小さな異物を除去し、その後さらに、超音波振動水流およびＤＩＷ液滴噴流をウエハＷの表面に同時に供給することによって、ウエハＷの表面の全域から異物を残さず除去するようにしてもよい。こうした場合であっても、ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、そのウエハＷの表面に付着した異物をきれいに除去することができる。
【００５５】
また、図５に示す内部混合型の二流体スプレーノズルを超音波／二流体スプレーノズル２２として採用した場合において、図２に示す外部混合型の二流体スプレーノズルを採用した場合と同様に、超音波振動水流をウエハＷの表面に供給して、ウエハＷの表面に強固に付着した異物や大きな異物などを除去した後、さらにＤＩＷ液滴噴流をウエハＷの表面に供給することにより、超音波振動水流による洗浄後のウエハＷの表面に残留している異物を除去するようにしてもよい。こうした場合であっても、ウエハＷの表面にダメージを与えることなく、そのウエハＷの表面に付着した異物をきれいに除去することができる。
【００５６】
さらに、図２、図５、図７および図８に示す二流体スプレーノズルのいずれを採用した場合であっても、ウエハＷに対する処理の期間中、ウエハＷの表面に超音波振動水流およびＤＩＷ液滴噴流を同時に供給し続けてもよい。この場合、超音波振動水流のみによってウエハＷの表面に付着している異物のすべてを除去するのに要する時間よりも短い時間で、ウエハＷの表面に付着している異物を残すことなく除去することができるから、ウエハＷに対する処理の期間を短く設定することにより、超音波振動水流による凹凸パターンの破壊などのダメージをウエハＷに与えることを防止できる。
【００５７】
さらには、超音波振動水流によるウエハＷの洗浄（超音波洗浄）とＤＩＷ液滴噴流によるウエハＷの洗浄（二流体スプレー洗浄）とが交互に複数回繰り返されてもよい。
また、ウエハＷに洗浄処理を施すための処理液としては、ＤＩＷに限らず、たとえば、フッ酸、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、酢酸、アンモニアおよびこれらの過酸化水素水溶液などの薬液が用いられてもよいし、イオン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水が用いられてもよい。
【００５８】
さらに、処理液に混合させるべき気体は、窒素ガスに限らず、たとえば、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの他の不活性ガスであってもよい。
さらにまた、処理対象の基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの他の種類の基板であってもよい。
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構成を図解的に示す図である。
【図２】上記基板処理装置に備えられた超音波／二流体スプレーノズルの構成例（外部混合型の二流体スプレーノズル）を示す断面図である。
【図３】上記基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】洗浄処理について説明するためのタイムチャートである。
【図５】超音波／二流体スプレーノズルの他の構成例（内部混合型の二流体スプレーノズル）を示す断面図である。
【図６】超音波／二流体スプレーノズルとして、図５に示す内部混合型の二流体スプレーノズルを採用した場合における洗浄処理について説明するためのタイムチャートである。
【図７】内部混合型の二流体スプレーノズルの他の構成を示す断面図である。
【図８】内部混合型の二流体スプレーノズルのさらに他の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１スピンチャック
２処理流体供給装置
２２超音波／二流体スプレーノズル
２２１筒状保持体
２２２液体吐出管
２２３気体導入管
２２６隙間
２２７開口
２２８下端開口
２２９超音波振動子
２８超音波発振器
５１外筒体
５２内管
５３気体導入管
５４隙間
５５開口
５６超音波振動子
５７下端開口
７１混合管
７２液体導入管
７２１接続口
７３液滴吐出管
７５下端開口
７６超音波振動子
８１筒状保持体
８２液滴形成部材
８２１混合管
８２３液滴吐出管
８２６下端開口
８３第１液体導入管
８４超音波振動子
８５隙間
８６開口
Ｓ１混合室
Ｓ２混合室
Ｗウエハ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention supplies a processing fluid to a substrate. do it, For processing substrates Substrate processing apparatus and The present invention relates to a substrate processing method. Examples of substrates to be supplied with processing fluid include semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal display devices, glass substrates for plasma displays, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, and photomask substrates. included.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a cleaning process is performed on the substrate in order to remove foreign matters such as particles and various metal impurities attached to the surface of the substrate. In an apparatus for cleaning substrates one by one, a jet of cleaning liquid droplets is supplied to the surface of the substrate, and the foreign matter adhering to the surface of the substrate is physically removed by the jet of the droplets. There is something.
[0003]
The configuration of this type of cleaning processing apparatus is disclosed in, for example, the following Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-245282). An apparatus disclosed in the following Patent Document 1 includes a stage that holds and rotates a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) substantially horizontally, and droplets on the surface (upper surface) of the wafer held by this stage. And a hopper for supplying the jet. A nozzle for supplying droplets and a gas supply means for supplying a gas such as dry air or nitrogen gas are connected to the hopper, and the gas supply means supplies the droplets from the nozzle into the hopper. By supplying gas into the hopper, droplets are ejected from the hopper as jets. The jet of droplets from the hopper collides with the surface of the rotating wafer while being held almost horizontally by the stage. At this time, the foreign matter adhering to the surface of the wafer is caused by the impact applied to the surface of the wafer. Removed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 7-245282 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The flow rate of the jet of droplets from the hopper can be controlled by the gas supply pressure into the hopper. By increasing the supply pressure of the gas into the hopper and increasing the flow velocity of the droplet jet from the hopper, it is possible to increase the foreign substance removal force by the droplet jet. However, it has been found that there is a limit to the increase in the removal force, and it may be impossible to remove the foreign matter firmly attached to the surface of the wafer only by the removal force by the jet of droplets.
[0006]
Some apparatuses for cleaning substrates such as wafers one by one supply a cleaning liquid to which ultrasonic vibration is applied to the surface of the substrate, and clean the surface of the substrate with the cleaning liquid to which the ultrasonic waves are applied. is there. In this type of cleaning processing apparatus, even when a fine uneven pattern is formed on the surface of the substrate, it is possible to satisfactorily remove foreign matter that enters the recess and adheres firmly by ultrasonic vibration applied to the cleaning liquid. Can do. However, if the cleaning liquid to which ultrasonic vibration is applied is continuously supplied until the foreign matter is removed from the entire surface of the substrate, damage such as destruction of a fine uneven pattern formed on the surface of the substrate is given to the substrate. Has the problem.
[0007]
Therefore, the object of the present invention is to remove foreign substances firmly attached to the surface of the substrate without damaging the surface of the substrate. Base It is to provide a plate processing apparatus.
Another object of the present invention is to provide a substrate processing method capable of removing foreign substances firmly attached to the surface of the substrate without damaging the surface of the substrate.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides: A substrate processing apparatus for processing a surface of a substrate (W) using a processing fluid, the substrate holding means (1) holding the substrate, and supplying the processing fluid to the surface of the substrate held by the substrate holding means. A processing fluid supply means (22) for controlling the processing fluid supply means, and a control means (3) for controlling the processing fluid supply means. Processing fluid supply Means Then, ultrasonic vibration is applied to the processing liquid flow path (222; 72) having the processing liquid discharge port (228; 721) for discharging the processing liquid for the surface treatment of the substrate and the processing liquid flowing through the processing liquid flow path. A droplet jet for forming ultrasonic jets of treatment liquid by mixing ultrasonic vibration imparting means (229; 76) for imparting with the treatment liquid and gas discharged from the treatment liquid discharge port. Forming means (223, 226, 227; S1, 71, 73) And the control means is configured such that after the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied from the ultrasonic vibration liquid supply means is supplied to the surface of the substrate, a jet of the treatment liquid droplets is supplied from the droplet jet supply means to the substrate. The processing fluid supply means is controlled to be supplied to the surface of It is characterized by Substrate processing equipment It is.
[0009]
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
According to said structure, the jet of the process liquid and the droplet of a process liquid to which the ultrasonic vibration was provided can be supplied to the surface of a board | substrate as a process fluid.
For example, after supplying the processing liquid to which the ultrasonic vibration is applied to the surface of the substrate to remove foreign matters or large foreign matters firmly attached to the surface of the substrate, a jet of processing liquid droplets is further applied to the surface of the substrate. By supplying to the substrate, foreign matters remaining on the surface of the substrate after the treatment with the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied can be removed.
[0010]
In the treatment with the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied, it is sufficient to remove the foreign matter firmly attached to the surface of the substrate or the large foreign matter, and it is not necessary to remove all the foreign matter attached to the surface of the substrate. The time (period) during which the treatment with the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied is necessary for removing all the foreign matter adhering to the surface of the substrate only with the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied. It can be set shorter than the time. Therefore, even when a fine uneven pattern is formed on the surface of the substrate, there is no risk of damaging the substrate such as destruction of the uneven pattern.
[0011]
Also 1 Since the processing liquid supplied with ultrasonic vibration from one processing fluid supply device and the jet of droplets of the processing liquid can be supplied to the surface of the substrate, the processing liquid supplied with ultrasonic vibration is supplied to the surface of the substrate. The configuration of the substrate processing apparatus can be made simpler than the apparatus for supplying the apparatus and the apparatus for supplying a jet of droplets of the processing liquid to the surface of the substrate.
[0012]
3. The gas flow path having a gas discharge port (227) for discharging the gas to be mixed with the processing liquid discharged from the processing liquid discharge port (228), as described in claim 2. (226), the processing liquid discharged from the processing liquid discharge port and the gas discharged from the gas discharge port are mixed outside the processing fluid supply device, and a jet of droplets of the processing liquid is generated. It may be formed.
In addition, as described in claim 3, the droplet jet forming means includes a mixing chamber (S1) for mixing the processing liquid and gas discharged from the processing liquid discharge port of the processing fluid supply apparatus. A droplet of the treatment liquid provided inside and formed by mixing the treatment liquid and gas in the mixing chamber is ejected from the droplet ejection port (228), thereby forming a jet of the treatment liquid droplet. It may be a thing. Specifically, for example, a gas flow path through which a gas to be mixed with the processing liquid flows is provided, and the processing liquid and the gas are mixed in the mixing chamber using a middle portion of the gas flow path as a mixing chamber. The liquid droplets of the processing liquid may be formed by ejecting the liquid droplets of the processing liquid formed from the liquid droplet ejection port formed at the tip of the gas flow path.
[0013]
The invention according to claim 4 A substrate processing apparatus for processing a surface of a substrate (W) using a processing fluid, the substrate holding means (1) holding the substrate, and supplying the processing fluid to the surface of the substrate held by the substrate holding means. A processing fluid supply means (22) for controlling the processing fluid supply means, and a control means (3) for controlling the processing fluid supply means. Processing fluid supply Means The first processing liquid flow path (52; 82) through which the processing liquid for substrate surface treatment flows and the first processing liquid flow path are formed so as to surround the first processing liquid flow path. Ultrasonic vibration is generated in the second processing liquid flow path (54; 83, 85) through which the processing liquid flows and the processing liquid flowing through one of the first and second processing liquid flow paths. And a discharge port (57) formed at the tip of the one processing liquid flow path by applying the ultrasonic vibration applied by the ultrasonic vibration applying means (56; 84). 86), the ultrasonic vibration liquid supply means (52; 85) for supplying the treatment liquid to which the ultrasonic vibration is applied to the surface of the substrate by being discharged from the substrate, and the first and second treatment liquid flow paths. Mixed with the processing liquid flowing in the other processing liquid flow path different from the one of the above processing liquid flow paths. The gas flowing through the gas flow path is mixed with the gas flow path (53; 821) through which the gas for flowing the gas flows and the processing liquid flowing through the other processing liquid flow path to form a droplet of the processing liquid Then, the droplets are ejected from a discharge port (55; 826) formed at the tip of the other processing liquid flow path, thereby supplying a droplet jet of the processing liquid to the surface of the substrate. Means (54; S2, 821, 823) And the control means is configured such that after the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied from the ultrasonic vibration liquid supply means is supplied to the surface of the substrate, a jet of the treatment liquid droplets is supplied from the droplet jet supply means to the substrate. The processing fluid supply means is controlled to be supplied to the surface of It is characterized by Substrate processing equipment It is.
[0014]
According to this configuration, it is possible to supply the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied and a jet of droplets of the treatment liquid to the surface of the substrate as the treatment fluid.
For example, after supplying the processing liquid to which the ultrasonic vibration is applied to the surface of the substrate and removing foreign matter or large foreign matter firmly attached to the surface of the substrate, a jet of processing liquid droplets is applied to the surface of the substrate. By supplying to the substrate surface, small foreign matters adhering to the surface of the substrate are removed, and then a jet of the treatment liquid and the treatment liquid droplets to which ultrasonic vibration is applied is simultaneously supplied to the surface of the substrate. The foreign matter can be removed without leaving the entire surface of the substrate.
[0015]
Also in this case, as in the case of the invention of claim 1, since the time (period) during which the treatment with the treatment liquid to which the ultrasonic vibration is applied can be performed can be set to a short time, the application of the ultrasonic vibration is performed. There is no possibility that the substrate will receive damage such as destruction of the concavo-convex pattern by the treated liquid.
Also 1 Since the processing liquid supplied with ultrasonic vibration from one processing fluid supply device and the jet of droplets of the processing liquid can be supplied to the surface of the substrate, the processing liquid supplied with ultrasonic vibration is supplied to the surface of the substrate. The configuration of the substrate processing apparatus can be made simpler than the apparatus for supplying the apparatus and the apparatus for supplying a jet of droplets of the processing liquid to the surface of the substrate.
[0017]
Claim 5 The described invention is a method of processing a substrate by supplying a processing fluid to the surface of the substrate (W), the ultrasonic vibration applying step of applying ultrasonic vibration to a processing liquid for surface treatment of the substrate, The ultrasonic vibration liquid supply process that supplies the processing liquid to which the ultrasonic vibration is applied to the surface of the substrate and the processing liquid and gas for the surface treatment of the substrate are mixed to form a jet of the processing liquid droplets. And a droplet jet supplying step for supplying a jet of the treatment liquid droplets to the surface of the substrate. The droplet jet supply process is started after the ultrasonic vibration liquid supply process. This is a substrate processing method.
[0018]
According to this method, the treatment with the treatment liquid to which the ultrasonic vibration is applied and the treatment with the jet of the treatment liquid droplets are performed, so that the foreign matter firmly adhered to the surface of the substrate can be removed well. Can do.
In the treatment with the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied, it is sufficient to remove the foreign matter firmly attached to the surface of the substrate or the large foreign matter, and it is not necessary to remove all the foreign matter attached to the surface of the substrate. The time (period) during which the treatment with the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied is necessary for removing all the foreign matter adhering to the surface of the substrate only with the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied. It can be set shorter than the time. Thus, for example, the claims 6 In the case where a fine uneven pattern is formed on the surface of the substrate by setting the period during which the ultrasonic vibration applying step is performed to be shorter than the period during which the droplet jet supplying step is performed. Even if it exists, it can prevent that a board | substrate receives damage, such as destruction of the uneven | corrugated pattern.
[0019]
The droplet jet supply process ,Up It is performed after the ultrasonic vibration liquid supply process. Ru . That is, after supplying the processing liquid to which the ultrasonic vibration is applied to the surface of the substrate to remove foreign matters or large foreign matters firmly attached to the surface of the substrate, a jet of processing liquid droplets is further applied to the surface of the substrate. Foreign matter remaining on the surface of the substrate after treatment with the treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied But Removal Be done .
[0020]
Claims 7 The ultrasonic vibration liquid supply step and the droplet jet supply step may be alternately repeated a plurality of times as described in 8 As described above, the ultrasonic vibration liquid supply step and the droplet jet supply step may be performed in parallel.
And claims 9 As described above, in the ultrasonic vibration applying step, the first processing liquid channel (52; 82) and the second processing liquid channel formed so as to surround the first processing liquid channel ( 54; 83, 85), in which ultrasonic vibration is applied to the processing liquid flowing through one of the processing liquid flow paths. In the ultrasonic vibration liquid supply process, the processing liquid to which ultrasonic vibration is applied is applied. , Supplying the processing liquid to which the ultrasonic vibration is applied to the surface of the substrate by discharging from the discharge port (57; 86) formed at the tip of the one processing liquid channel, In the jet forming step, gas is mixed with the processing liquid flowing through the other processing liquid flow path different from the one processing liquid flow path among the first and second processing liquid flow paths. A droplet is formed, and the droplet is ejected to the discharge port (55 formed at the tip of the other processing liquid channel. By jetting from 826), it may be a step of forming a jet of droplets of the treatment liquid.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus is an apparatus used for a cleaning process for removing foreign matters such as particles and various metal impurities attached to the surface of a wafer W, which is an example of a substrate, and rotates while holding the wafer W almost horizontally. And a processing fluid supply device 2 for supplying a processing fluid for cleaning processing to the surface (upper surface) of the wafer W held by the spin chuck 1.
[0022]
The spin chuck 1 includes, for example, a spin shaft 11 extending in a substantially vertical direction, a spin base 12 attached to the upper end of the spin shaft 11, and a plurality of clamping members disposed on the peripheral edge of the spin base 12. 13. The plurality of clamping members 13 are arranged on a circumference corresponding to the outer shape of the wafer W, and hold the wafer W in a substantially horizontal state by clamping the peripheral surface of the wafer W at a plurality of different positions. be able to. In addition, a rotational driving mechanism 14 including a driving source such as a motor is coupled to the spin shaft 11, and a driving force is applied from the rotational driving mechanism 14 to the spin shaft 11 while the wafer W is held by a plurality of clamping members 13. By inputting, the wafer W can be rotated around the vertical axis in a substantially horizontal posture.
[0023]
The processing fluid supply device 2 includes an arm 21 extending in a substantially horizontal direction above the spin chuck 1, an ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 attached to the tip of the arm 21, and the arm 21 on a substantially horizontal surface. And a rocking drive mechanism 23 for rocking inside.
A DIW supply pipe 24 that supplies DIW (pure water, deionized water) from a DIW supply source and a nitrogen gas supply that supplies high-pressure nitrogen gas from a nitrogen gas supply source to the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 A tube 25 is connected. When DIW and high-pressure nitrogen gas are simultaneously supplied to the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22, a jet of fine DIW droplets is supplied from the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 to the surface of the wafer W. A DIW valve 26 and a nitrogen gas valve 27 are interposed in the middle of the DIW supply pipe 24 and the nitrogen gas supply pipe 25, respectively.
[0024]
The ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 incorporates an ultrasonic vibrator that receives an oscillation signal from the ultrasonic oscillator 28 and vibrates at a frequency of 700 kHz to 1 MHz. When the DIW is supplied from the DIW supply pipe 24 to the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 and an oscillation signal is input from the ultrasonic oscillator 28 to the ultrasonic vibrator, the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 is supplied. Ultrasonic vibration is applied to the DIW, and the water flow of DIW to which this ultrasonic vibration is applied is supplied from the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 to the surface of the wafer W.
[0025]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22. In this embodiment, an external mixing type two-fluid spray nozzle is employed as the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22.
An ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 adopting an external mixing type two-fluid spray nozzle configuration is inserted into the cylindrical holder 221 and the cylindrical holder 221 so as to be coaxial with the cylindrical holder 221. A tubular liquid discharge pipe 222 that is held, and a gas introduction pipe 223 that is provided so as to penetrate the peripheral surface (side surface) of the cylindrical holder 221 are provided. The common central axis is attached to the arm 21 so as to be substantially orthogonal to the surface of the wafer W held by the spin chuck 1 (that is, to be substantially vertical). A DIW supply pipe 24 is connected to the liquid discharge pipe 222, and a nitrogen gas supply pipe 25 is connected to the gas introduction pipe 223.
[0026]
In the vicinity of the upper end portion of the liquid discharge pipe 222, an annular flange portion 224 is formed to protrude sideways, and the upper end portion of the inner peripheral surface of the cylindrical holder 221 corresponds to the flange portion 224. An annular step 225 centered on the central axis of the cylindrical holder 221 is formed. The liquid discharge pipe 222 is inserted from the upper surface opening of the cylindrical holder 221, and the flange portion 224 is locked to the annular step portion 225, so that the upper surface opening of the cylindrical holder 221 is airtightly closed. The cylindrical holder 221 is held in a state extending downward.
[0027]
A portion of the lower half of the liquid discharge pipe 222 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical holder 221, and a gap 226 is formed between the outer circumference and the inner peripheral surface of the cylindrical holder 221. Is formed. The gas introduction pipe 223 communicates with a gap 226 between the liquid discharge pipe 222 and the cylindrical holder 221, and high-pressure nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply pipe 25 passes through the gas introduction pipe 223. It is supplied to the gap 226. In addition, the outer peripheral surface of the tip of the liquid discharge pipe 222 is formed into an inclined surface (a truncated cone side surface) having a cross-sectional shape that is inclined so as to approach the central axis of the liquid discharge pipe 222 toward the lower side. The lower end portion of 221 is bent inward so as to approach the leading edge of the liquid discharge tube 222, thereby forming an annular minute opening 227 between the liquid discharge tube 222. As a result, the high-pressure nitrogen gas supplied to the gap 226 flows toward the opening 227 through the gap 226, and the atmospheric pressure is further increased when passing through the opening 227, so that the outer periphery of the tip of the liquid discharge pipe 222 is opened from the opening 227. It is discharged at a high pressure in a direction along the surface (a direction toward one point on the central axis of the gas introduction tube 223).
[0028]
When supplying a jet of DIW droplets to the surface of the wafer W, DIW is supplied from the DIW supply pipe 24 to the liquid discharge pipe 222, and the supplied DIW passes through the lower end opening of the liquid discharge pipe 222. It is discharged toward the surface. At this time, when high-pressure nitrogen gas is supplied from the gas introduction pipe 223 to the gap 226 and is discharged from the annular opening 227, the high-pressure nitrogen gas is discharged into the DIW discharged from the lower end opening 228 of the liquid discharge pipe 222. Collide and gas-liquid mixing occurs outside the housing (outside of the ultrasonic wave / two-fluid spray nozzle 22). As a result, a jet of fine droplets of DIW is formed. Supplied on the surface.
[0029]
In addition, an ultrasonic transducer 229 is embedded in the liquid discharge tube 222. When DIW is supplied from the DIW supply pipe 24 to the liquid discharge pipe 222 and an oscillation signal is input from the ultrasonic oscillator 28 to the ultrasonic vibrator 229, ultrasonic vibration is generated in the DIW flowing through the liquid discharge pipe 222. The DIW water flow to which ultrasonic vibration is applied is discharged from the lower end opening 228 of the liquid discharge pipe 222, and the DIW water flow to which ultrasonic vibration is applied is supplied to the surface of the wafer W. At this time, the supply of high-pressure nitrogen gas from the gas introduction pipe 223 to the gap 226 is stopped.
[0030]
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus further includes a control device 3 composed of, for example, a microcomputer.
The control device 3 is connected with a rotation drive mechanism 14, a swing drive mechanism 23, a DIW valve 26, a nitrogen gas valve 27, and an ultrasonic oscillator 28 as control targets. The control device 3 controls the operations of the rotation drive mechanism 14, the swing drive mechanism 23, and the ultrasonic oscillator 28 according to a predetermined program for the cleaning process of the wafer W, and the DIW valve 26 and the nitrogen gas valve. 27 is controlled.
[0031]
FIG. 4 is a time chart for explaining the cleaning process. When a wafer W to be processed is loaded by a transfer robot (not shown) and delivered to the spin chuck 1 from the transfer robot, first, the rotation drive mechanism 14 is driven and the wafer held on the spin chuck 1 is driven. W is rotated at a predetermined speed. Further, the DIW valve 26 is opened and an oscillation signal is output from the ultrasonic oscillator 28. Thus, a DIW water flow (hereinafter referred to as “ultrasonic vibration water flow”) to which ultrasonic vibration is applied is supplied from the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 to the surface of the rotating wafer W. Further, while the ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W, the swing drive mechanism 23 is driven, and the arm 21 is swung back and forth in a substantially horizontal plane. As the arm 21 swings, the ultrasonic vibration water flow from the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 reciprocates (scans) while drawing an arc-shaped locus within a range from the vicinity of the rotation center of the wafer W to the peripheral portion. ) By scanning the ultrasonic vibration water flow on the surface of the rotating wafer W in this way, the ultrasonic vibration water flow can be supplied throughout the entire surface of the wafer W and firmly adhered to the surface of the wafer W. The foreign matter or large foreign matter that has been removed can be physically removed by the ultrasonic vibration energy of the ultrasonic vibration water flow.
[0032]
When the cleaning of the wafer W by this ultrasonic vibration water flow (ultrasonic cleaning) is performed for a predetermined time T1 to T2, the output of the oscillation signal from the ultrasonic oscillator 28 is stopped, and then the nitrogen gas valve 27 is opened. Then, high-pressure nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply pipe 25 to the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22. At this time, the DIW valve 26 remains open and the DIW supply from the DIW supply pipe 24 to the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 is continued, and the supply of nitrogen gas to the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 is continued. After the start, a jet of fine droplets of DIW (hereinafter referred to as “DIW droplet jet”) is supplied from the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 to the surface of the rotating wafer W. Further, the rotation of the wafer W by the spin chuck 1 is continued, and further, while the DIW droplet jet is supplied to the surface of the wafer W, the swing drive mechanism 23 is driven, and the arm 21 is substantially horizontal. Is reciprocally swung in a smooth plane. As a result, the DIW droplet jet reciprocates on the surface of the rotating wafer W while drawing an arcuate trajectory, and the DIW droplet jet is supplied throughout the entire surface of the wafer W. Therefore, small foreign matters remaining on the surface of the wafer W after ultrasonic cleaning are physically removed by the impact force when the DIW droplet jet collides with the surface of the wafer W. Can do. As a result of the cleaning of the wafer W by the DIW droplet jet, all foreign substances are removed cleanly from the surface of the wafer W.
[0033]
When the cleaning of the wafer W by the DIW droplet jet (two-fluid spray cleaning) is performed for a predetermined time T2 to T3, the swing drive mechanism 23 is stopped and the DIW valve 26 and the nitrogen gas valve 27 are closed. Thereafter, the rotational speed of the wafer W by the spin chuck 1 is increased to a predetermined high rotational speed (for example, 3000 rpm), and the DIW adhering to the surface of the cleaned wafer W is shaken off by a centrifugal force and dried. Is done. This drying step is performed for a predetermined time T3 to T4. When the time T3 to T4 elapses from the start of the drying process, the rotation of the wafer W by the spin chuck 1 is stopped, and the processed wafer W is unloaded from the spin chuck 1 by the transfer robot.
[0034]
As described above, after the ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W to remove foreign matters or large foreign matters firmly attached to the surface of the wafer W, a DIW droplet jet is further applied to the surface of the wafer W. By being supplied, the foreign matters remaining on the surface of the wafer W after being cleaned by the ultrasonic vibration water flow are removed. As a result, all foreign matters can be removed cleanly from the surface of the wafer W.
The cleaning of the wafer W by the ultrasonic vibration water flow is sufficient if it can remove the foreign matter firmly attached to the surface of the wafer W or the large foreign matter, and it is not necessary to remove all the foreign matter attached to the surface of the wafer W. The times T1 to T2 during which the wafer W is cleaned by the ultrasonic vibration water flow are set to be shorter than the time necessary for removing all the foreign matters adhering to the surface of the wafer W by the ultrasonic vibration water flow. Yes. Therefore, when a fine concavo-convex pattern is formed on the surface of the wafer W, even if the ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W for the time T1 to T2, it causes damage such as destruction of the concavo-convex pattern. There is no possibility that the wafer W will receive.
[0035]
Further, in the configuration according to this embodiment, the ultrasonic vibration water flow and the DIW droplet jet are supplied to the surface of the wafer W from the same ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22. The effect of cleanly removing the foreign matter adhering to the surface of the wafer W without damaging the surface of the wafer W is to supply the ultrasonic vibration water flow and the DIW droplet jet flow to the surface of the wafer W from separate nozzles. Although it can also be achieved by the configuration, by adopting the configuration according to this embodiment, the number of nozzles can be reduced, and a piping system for supplying DIW necessary to form an ultrasonic vibration water flow; The piping system for supplying DIW necessary to form the DIW droplet jet can be made into one system, and the piping configuration can be simplified.
[0036]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration example of the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22. In the above-described embodiment, the case where an external mixing type two-fluid spray nozzle is adopted as the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 has been described. An internal mixing type two-fluid spray nozzle may be employed.
The internal mixing type two-fluid spray nozzle penetrates, for example, a cylindrical outer cylinder 51, a tubular inner pipe 52 inserted through the outer cylinder 51, and a peripheral surface (side surface) of the outer cylinder 51. And a gas introduction pipe 53 provided. The outer cylinder body 51 and the inner pipe 52 are arranged so that their central axes coincide with each other, and this internal mixing type two-fluid spray nozzle has a central axis common to the outer cylinder body 51 and the inner pipe 52. Is attached to the arm 21 so as to be substantially orthogonal to the surface of the wafer W held by the spin chuck 1.
[0037]
The inner tube 52 is formed so that the outer diameter is smaller than the inner diameter of the outer cylindrical body 51, and a gap 54 is formed around the inner pipe 52 with the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 51. DIW supply pipes 24A and 24B are connected to the inner pipe 52 and the gap 54, respectively, and DIW is supplied from the DIW supply pipes 24A and 24B. In addition, the gas introduction pipe 53 communicates with the gap 54. When the nitrogen gas supply pipe 25 is connected to the gas introduction pipe 53 and high-pressure nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply pipe 25, the high-pressure nitrogen gas is The gas is introduced into the gap 54 through the gas introduction pipe 53. The lower end portion of the outer cylindrical body 51 is bent inward so as to approach the distal end edge of the inner tube 52, and an annular opening 55 is formed between the inner tube 52 and the gap 54 opens the opening 55. It communicates with the outside through.
[0038]
When supplying a jet of DIW droplets to the surface of the wafer W, DIW is supplied from the DIW supply pipe 24B to the gap 54 and high-pressure nitrogen gas is supplied from the gas introduction pipe 53 to the gap 54. Then, DIW and nitrogen gas are mixed in the gap 54, and a flow of fine droplets of DIW is formed in the gap 54. This flow of droplets is supplied toward the surface of the wafer W as a DIW droplet jet by increasing the fluid pressure (flow velocity) when passing through the opening 55. A DIW valve 26B is interposed in the DIW supply pipe 24B.
[0039]
An ultrasonic transducer 56 is embedded in the inner tube 52. When DIW is supplied from the DIW supply pipe 24A to the inner pipe 52 and an oscillation signal is input from the ultrasonic oscillator 28 to the ultrasonic vibrator 56, ultrasonic vibration is applied to the DIW flowing through the inner pipe 52. The DIW water flow to which the ultrasonic vibration is applied is discharged from the lower end opening 57 of the inner tube 52, and the DIW water flow to which the ultrasonic vibration is applied is supplied to the surface of the wafer W. A DIW valve 26A is interposed in the DIW supply pipe 24A.
[0040]
FIG. 6 is a time chart for explaining the cleaning process when the internal mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. 5 is adopted as the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22. When a wafer W to be processed is loaded by a transfer robot (not shown) and delivered to the spin chuck 1 from the transfer robot, first, the wafer W held on the spin chuck 1 is rotated at a predetermined speed. Further, the DIW valve 26A is opened, and an oscillation signal is output from the ultrasonic oscillator 28. As a result, the ultrasonic vibration water flow is supplied from the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 to the surface of the rotating wafer W. Further, while the ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W, the arm 21 is reciprocally swung in a substantially horizontal plane. As the arm 21 swings, the ultrasonic vibration water flow reciprocates on the surface of the rotating wafer W while drawing an arc-shaped trajectory. As a result, the ultrasonic vibration water flow does not spread over the entire surface of the wafer W. Supplied. Therefore, foreign matter or large foreign matter that is firmly attached to the surface of the wafer W can be physically removed by the ultrasonic vibration energy of the ultrasonic vibration water flow.
[0041]
When the cleaning of the wafer W by the ultrasonic vibration water flow (ultrasonic cleaning) is performed for a predetermined time T5 to T6, the DIW valve 26A is closed and the output of the oscillation signal from the ultrasonic oscillator 28 is stopped. Then, the DIW valve 26B and the nitrogen gas valve 27 are opened, and a DIW droplet jet is supplied from the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 to the surface of the rotating wafer W. At this time, the rotation of the wafer W and the reciprocal swing of the arm 21 are continued. As a result, the DIW droplet jet reciprocates on the surface of the rotating wafer W while drawing an arcuate trajectory, and the DIW droplet jet is supplied throughout the entire surface of the wafer W. Therefore, from the entire surface of the surface of the wafer W after ultrasonic cleaning, the small foreign matter adhering to the surface is physically removed by the impact force when the DIW droplet jet collides with the surface of the wafer W. Can do.
[0042]
When the cleaning of the wafer W by the DIW droplet jet (two-fluid spray cleaning) is performed for a predetermined time T6 to T7, the DIW valve 26A is opened again and the oscillation signal is output from the ultrasonic oscillator 28 again. At this time, the DIW valve 26B and the nitrogen gas valve 27 remain open, and the rotation of the wafer W and the reciprocal swing of the arm 21 are continued. Accordingly, the ultrasonic vibration water flow and the DIW droplet jet flow are discharged from the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22 to the surface of the wafer W so as to surround the surface, and the ultrasonic vibration water flow and the DIW liquid droplet jet are rotating. While reciprocating on the surface of W while drawing an arc-shaped locus, the ultrasonic vibration water flow and the DIW liquid droplet jet are supplied all over the surface of the wafer W. Thus, when the ultrasonic vibration water flow and the DIW droplet jet flow are simultaneously supplied to the surface of the wafer W, when the foreign matter remains on the surface of the wafer W, the remaining foreign matter is removed cleanly.
[0043]
When cleaning of the wafer W by ultrasonic vibration water flow and DIW droplet jet (ultrasonic cleaning + two-fluid spray cleaning) is performed for a predetermined time T7 to T8, the arm 21 is stopped and the DIW valves 26A, 26B and The nitrogen gas valve 27 is closed. Thereafter, the rotational speed of the wafer W by the spin chuck 1 is increased to a predetermined high rotational speed (for example, 3000 rpm), and the DIW adhering to the surface of the cleaned wafer W is shaken off by a centrifugal force and dried. Is done. This drying step is performed for a predetermined time T8 to T9. When the time T8 to T9 elapses from the start of the drying process, the rotation of the wafer W by the spin chuck 1 is stopped, and the processed wafer W is unloaded from the spin chuck 1 by the transfer robot.
[0044]
As described above, when the internal mixing type two-fluid spray nozzle is adopted as the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22, for example, an ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W to After removing firmly adhered foreign matter or large foreign matter, a DIW droplet jet is supplied to the surface of the wafer W to remove small foreign matter adhering to the surface of the wafer W, and then further ultrasonic vibration By simultaneously supplying the water flow and the DIW droplet jet to the surface of the wafer W, it is possible to remove all the foreign matter from the entire surface of the wafer W.
[0045]
Even in this case, the time T5 to T6 and T7 to T8 during which the ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W can be set in a short time. There is no risk of the wafer W receiving damage.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration of the internal mixing type two-fluid spray nozzle. The internal mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. 7 includes, for example, a mixing tube 71 that provides a mixing chamber S1 for mixing liquid (DIW) and gas (nitrogen gas), and the mixing tube 71. A liquid introduction tube 72 connected to the side surface of the liquid crystal, a droplet discharge tube 73 connected to the tip of the mixing tube 71, and a holder 74 that holds the droplet discharge tube 73. The holder 74 is attached to the arm 21 (see FIG. 1) so that the center axis of the wafer is substantially perpendicular to the surface of the wafer W held by the spin chuck 1.
[0046]
When the nitrogen gas supply pipe 25 is connected to the upper end of the mixing pipe 71 and high-pressure nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply pipe 25, the high-pressure nitrogen gas is jetted into the mixing chamber S1. The liquid introduction pipe 72 communicates with the mixing chamber S1 through the connection port 721. When the DIW supply pipe 24 is connected to the liquid introduction pipe 72 and DIW is supplied from the DIW supply pipe 24, the DIW is The liquid flows into the mixing chamber S1 through the liquid introduction pipe 72.
[0047]
When DIW and high-pressure nitrogen gas are simultaneously supplied into the mixing chamber S1, high-pressure nitrogen gas is blown from above into the DIW supplied from the liquid introduction pipe 72 in the mixing chamber S1, and the inside of the mixing chamber S1. A DIW fine droplet flow is formed from above to below. The droplet discharge pipe 73 has a tapered portion 731 having a smaller inner diameter at the lower side and a straight straight portion 732 that is connected to the lower end of the tapered portion 731 and has a uniform inner diameter. The flow of fine DIW droplets formed in S1 enters the droplet discharge pipe 73 from the mixing chamber S1 and increases the fluid pressure (flow velocity) when passing through the tapered portion 731 of the droplet discharge pipe 73. As a result, a DIW droplet jet is supplied from the lower end opening 75 of the droplet discharge tube 73 toward the surface of the wafer W.
[0048]
An ultrasonic vibrator 76 is embedded in the liquid introduction tube 72. When DIW is supplied from the DIW supply pipe 24 to the liquid introduction pipe 72 and an oscillation signal is input from the ultrasonic oscillator 28 to the ultrasonic vibrator 76, ultrasonic vibration is generated in the DIW flowing through the liquid introduction pipe 72. The DIW water flow to which the ultrasonic vibration is applied is supplied from the liquid introduction pipe 72 to the droplet discharge pipe 73. Then, the ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W by being discharged from the lower end opening 75 of the droplet discharge tube 73 through the droplet discharge tube 73.
[0049]
Even when the internal mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. 7 is adopted as the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22, for example, when the external mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. Similarly, by controlling each part, it is possible to cleanly remove the foreign matter adhering to the surface of the wafer W without damaging the surface of the wafer W. In addition, the number of nozzles can be reduced, and the piping system for supplying DIW necessary for forming the ultrasonic vibration water flow and the DIW necessary for forming the DIW droplet jet are provided. A piping system can be made into one system.
[0050]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another configuration of the internal mixing type two-fluid spray nozzle. The external mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. 8 includes, for example, a cylindrical holder 81, a droplet forming member 82 inserted and held in the cylindrical holder 81, and a cylindrical holder 81. A first liquid introduction tube 83 provided through the peripheral surface (side surface) and an ultrasonic transducer 84 embedded in the first liquid introduction tube 83 are provided.
The droplet forming member 82 penetrates the side surface of the cylindrical holding body 81 through the mixing tube 821 that provides the inside of the mixing chamber S2 for mixing the liquid (DIW) and the gas (nitrogen gas). The configuration includes a second liquid introduction tube 822 connected to the side surface of 821 and a droplet discharge tube 823 connected to the tip of the mixing tube 821. The two-fluid spray nozzle is attached to the arm 21 (see FIG. 1) so that the central axis of the droplet discharge tube 823 is substantially perpendicular to the surface of the wafer W held by the spin chuck 1.
[0051]
Around the droplet forming member 82, a gap 85 is formed between the inner periphery of the cylindrical holder 81. The first liquid introduction pipe 83 communicates with the gap 85. When the DIW supply pipe 24A is connected to the first liquid introduction pipe 83 and DIW is supplied from the DIW supply pipe 24A, the DIW becomes the first liquid introduction pipe. It flows into the gap 85 through 83. The second liquid introduction pipe 822 communicates with the mixing chamber S2, and when the DIW supply pipe 24B is connected to the second liquid introduction pipe 822 and DIW is supplied from the DIW supply pipe 24B, the DIW is second. The liquid flows into the mixing chamber S <b> 2 through the liquid introduction pipe 822. DIW valves 26A and 26B are interposed in the DIW supply pipes 24A and 24B, respectively.
[0052]
When the nitrogen gas supply pipe 25 is connected to the upper end of the mixing pipe 821 and high-pressure nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply pipe 25, the high-pressure nitrogen gas is jetted into the mixing chamber S2. When high-pressure nitrogen gas is supplied to the mixing chamber S2, while DIW is supplied from the second liquid introduction tube 822 to the mixing chamber S2, DIW supplied from the second liquid introduction tube 822 is mixed in the mixing chamber S2. High pressure nitrogen gas is blown from above into the mixing chamber S2 to form a flow of fine DIW droplets from above to below. The droplet discharge tube 823 has a tapered portion 824 having a smaller inner diameter at the lower side and a straight straight portion 825 that is connected to the lower end of the tapered portion 824 and has a uniform inner diameter. The DIW fine droplet flow formed in S2 enters the droplet discharge tube 823 from the mixing chamber S2, and flows through the taper portion 824 and the straight portion 825 of the droplet discharge tube 823. ) Is increased, and a DIW droplet jet is supplied from the lower end opening 826 of the droplet discharge tube 823 toward the surface of the wafer W.
[0053]
The lower end portion of the cylindrical holder 81 is bent inward so as to approach the lower end of the droplet forming member 82 to form an annular opening 86 between the lower end of the droplet forming member 82. A gap 85 between the inner peripheral surface of the cylindrical holder 81 and the droplet forming member 82 communicates with the outside through an annular opening 86.
When DIW is supplied from the DIW supply pipe 24 </ b> A to the first liquid introduction pipe 83 and an oscillation signal is input from the ultrasonic oscillator 28 to the ultrasonic vibrator 84, the DIW flows through the first liquid introduction pipe 83. Ultrasonic vibration is applied, and the DIW water flow to which this ultrasonic vibration is applied flows into the gap 85 from the first liquid introduction pipe 83. Then, the ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W by being discharged from the annular opening 86 through the gap 85.
[0054]
Even when the internal mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. 8 is adopted as the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22, for example, when the internal mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. Similarly, by controlling each part, it is possible to cleanly remove the foreign matter adhering to the surface of the wafer W without damaging the surface of the wafer W.
As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, when the external mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. 2 is adopted as the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22, the supermixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. A sonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W to remove foreign matter or large foreign matter firmly attached to the surface of the wafer W, and then a DIW droplet jet is supplied to the surface of the wafer W to By removing the small foreign matter adhering to the surface and then supplying the ultrasonic vibration water flow and the DIW liquid droplet jet to the surface of the wafer W at the same time, it is possible to remove all foreign matters from the entire surface of the wafer W. It may be. Even in such a case, the foreign matter adhering to the surface of the wafer W can be removed cleanly without damaging the surface of the wafer W.
[0055]
Further, when the internal mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. 5 is adopted as the ultrasonic / two-fluid spray nozzle 22, the supermixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. An ultrasonic vibration water flow is supplied to the surface of the wafer W to remove foreign matters or large foreign matters firmly attached to the surface of the wafer W, and then a DIW droplet jet is supplied to the surface of the wafer W to generate ultrasonic waves. Foreign matter remaining on the surface of the wafer W after being cleaned by the oscillating water flow may be removed. Even in such a case, the foreign matter adhering to the surface of the wafer W can be removed cleanly without damaging the surface of the wafer W.
[0056]
Furthermore, even when any of the two-fluid spray nozzles shown in FIGS. 2, 5, 7 and 8 is employed, an ultrasonic vibration water stream and DIW liquid are applied to the surface of the wafer W during the process for the wafer W. You may continue supplying a droplet jet simultaneously. In this case, the foreign matter adhering to the surface of the wafer W is removed without leaving in less time than the time required to remove all of the foreign matter adhering to the surface of the wafer W only by the ultrasonic vibration water flow. Therefore, by setting the processing period for the wafer W to be short, it is possible to prevent the wafer W from being damaged such as the destruction of the uneven pattern due to the ultrasonic vibration water flow.
[0057]
Further, the cleaning of the wafer W by ultrasonic vibration water flow (ultrasonic cleaning) and the cleaning of the wafer W by DIW droplet jet (two-fluid spray cleaning) may be alternately repeated a plurality of times.
The processing liquid for performing the cleaning process on the wafer W is not limited to DIW, and for example, chemical liquids such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, ammonia, and hydrogen peroxide aqueous solutions thereof are used. Alternatively, functional water such as ionic water, reduced water (hydrogen water), or magnetic water may be used.
[0058]
Furthermore, the gas to be mixed with the treatment liquid is not limited to nitrogen gas, and may be other inert gas such as helium gas or argon gas.
Furthermore, the substrate to be processed is not limited to the wafer W, but may be other types of substrates such as a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a plasma display panel, a glass substrate for a photomask, and a magnetic / optical disk substrate. May be.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example (external mixing type two-fluid spray nozzle) of an ultrasonic / two-fluid spray nozzle provided in the substrate processing apparatus.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate processing apparatus.
FIG. 4 is a time chart for explaining a cleaning process.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration example (internal mixing type two-fluid spray nozzle) of an ultrasonic / two-fluid spray nozzle.
6 is a time chart for explaining a cleaning process in the case where the internal mixing type two-fluid spray nozzle shown in FIG. 5 is adopted as an ultrasonic / two-fluid spray nozzle. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration of an internal mixing type two-fluid spray nozzle.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another configuration of the internal mixing type two-fluid spray nozzle.
[Explanation of symbols]
1 Spin chuck
2 Processing fluid supply device
22 Ultrasonic / Two-fluid spray nozzle
221 Tubular holder
222 Liquid discharge pipe
223 Gas introduction pipe
226 gap
227 opening
228 Lower end opening
229 ultrasonic transducer
28 Ultrasonic oscillator
51 outer cylinder
52 Inner pipe
53 Gas introduction pipe
54 Clearance
55 opening
56 Ultrasonic transducer
57 Bottom opening
71 Mixing tube
72 Liquid introduction pipe
721 connection port
73 Droplet discharge tube
75 Bottom opening
76 Ultrasonic vibrator
81 Cylindrical holder
82 Droplet forming member
821 Mixing tube
823 Droplet discharge tube
826 Bottom opening
83 First liquid introduction pipe
84 Ultrasonic transducer
85 Clearance
86 opening
S1 mixing chamber
S2 mixing chamber
W wafer

Claims

A substrate processing apparatus for processing a surface of a substrate using a processing fluid,
Substrate holding means for holding the substrate;
A processing fluid supply means for supplying a processing fluid to the surface of the substrate held by the substrate holding means;
Control means for controlling the processing fluid supply means,
The processing fluid supply means includes
A processing liquid flow path having a processing liquid discharge port for discharging a processing liquid for surface treatment of the substrate;
Ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration to the processing liquid flowing through the processing liquid channel;
Droplet jet forming means for mixing the treatment liquid and gas discharged from the treatment liquid discharge port to form a jet of droplets of the treatment liquid ,
After the treatment liquid to which the ultrasonic vibration is imparted by the ultrasonic vibration imparting means is supplied to the surface of the substrate, the control means is configured to cause the jet of the treatment liquid droplet formed by the droplet jet forming means to A substrate processing apparatus , wherein the processing fluid supply means is controlled so as to be supplied to the surface of the substrate .

The droplet jet forming means includes a gas flow path having a gas discharge port for discharging a gas to be mixed with the processing liquid discharged from the processing liquid discharge port, and a process discharged from the processing liquid discharge port. 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the liquid and the gas discharged from the gas discharge port are mixed outside the processing fluid supply device to form a jet of droplets of the processing liquid. .

The droplet jet forming means provides a mixing chamber for mixing the processing liquid discharged from the processing liquid discharge port and the gas inside the processing fluid supply device, and the processing liquid and the gas are mixed in the mixing chamber. 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a droplet of the treatment liquid formed by mixing the two is ejected from the droplet ejection port to form a jet of the treatment liquid droplet.

A substrate processing apparatus for processing a surface of a substrate using a processing fluid,
Substrate holding means for holding the substrate;
A processing fluid supply means for supplying a processing fluid to the surface of the substrate held by the substrate holding means;
Control means for controlling the processing fluid supply means,
The processing fluid supply means includes
A first treatment liquid channel through which a treatment liquid for surface treatment of the substrate flows;
A second processing liquid channel formed so as to surround the first processing liquid channel and through which a processing liquid for surface treatment of the substrate flows;
Ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration to the processing liquid flowing through one of the first and second processing liquid flow paths;
The processing liquid to which the ultrasonic vibration is applied is ejected from the discharge port formed at the tip of the one processing liquid flow path, so that the processing liquid to which the ultrasonic vibration is applied is applied to the substrate. Ultrasonic vibration liquid supply means for supplying to the surface of
A gas flow path through which a gas for mixing with a processing liquid flowing through the other processing liquid flow path different from the one of the first processing liquid flow paths among the first and second processing liquid flow paths;
The treatment liquid flowing through the other treatment liquid flow path is mixed with the gas flowing through the gas flow path to form a treatment liquid droplet, and the droplet is formed at the tip of the other treatment liquid flow path. A droplet jet supply means for supplying a jet of a droplet of the processing liquid to the surface of the substrate by being ejected from the discharge port ,
After the processing liquid to which ultrasonic vibration is applied from the ultrasonic vibration liquid supply means is supplied to the surface of the substrate, the control means causes the droplet jet of the processing liquid to flow from the droplet jet supply means to the surface of the substrate. The substrate processing apparatus controls the processing fluid supply means so as to be supplied to the substrate .

A method of processing a substrate by supplying a processing fluid to the surface of the substrate,
An ultrasonic vibration applying step for applying ultrasonic vibration to the processing liquid for surface treatment of the substrate;
An ultrasonic vibration liquid supply step of supplying a treatment liquid to which ultrasonic vibration is applied to the surface of the substrate;
A droplet jet forming step of mixing a treatment liquid and a gas for surface treatment of the substrate to form a jet of droplets of the treatment liquid;
A jet of the treatment liquid droplets viewed contains a supply liquid droplet jet supplying step to the surface of the substrate,
The substrate processing method, wherein the droplet jet supply step is started after the ultrasonic vibration liquid supply step .

6. The substrate processing method according to claim 5 , wherein a period during which the ultrasonic vibration applying step is performed is shorter than a period during which the droplet jet supplying step is performed.

7. The substrate processing method according to claim 5, wherein the ultrasonic vibration liquid supply step and the droplet jet supply step are alternately repeated a plurality of times.

The substrate processing method according to claim 5, wherein the ultrasonic vibration liquid supply step and the droplet jet supply step are performed in parallel.

The ultrasonic vibration applying step circulates through one of the first processing liquid flow path and the second processing liquid flow path formed so as to surround the first processing liquid flow path. It is a step of applying ultrasonic vibration to the treatment liquid,
In the ultrasonic vibration liquid supply step, the processing liquid to which ultrasonic vibration is applied is discharged from the discharge port formed at the tip of the one processing liquid flow path, thereby applying ultrasonic vibration to the processing liquid. Is supplied to the surface of the substrate,
In the droplet jet forming step, a gas is mixed with a processing liquid flowing through the other processing liquid flow path different from the one processing liquid flow path among the first and second processing liquid flow paths, A step of forming a droplet of the treatment liquid by forming a droplet of the treatment liquid and ejecting the droplet from the discharge port formed at the tip of the other treatment liquid flow path. the substrate processing method according to any one of claims 5 to 8,.