JP4294895B2

JP4294895B2 - 基板処理装置および基板処理方法

Info

Publication number: JP4294895B2
Application number: JP2001285630A
Authority: JP
Inventors: 英治奥野; 利彦網野
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: JP2003100694A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種基板に対して処理液による処理を行うための基板処理装置および基板処理方法に関する。各種基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用ガラス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、基板に処理液（薬液または純水）を供給して基板の表面処理を行うための基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置では、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックが備えられていて、このスピンチャックによって基板が水平面内で回転される一方で、その基板の表面に処理液が供給されることにより、基板の表面に処理液による処理が施される。また、処理液による処理後は、スピンチャックによって基板を高速回転させて、基板の表面に付着している処理液を遠心力で振り切って乾燥させる乾燥処理が行われる。
【０００３】
この乾燥処理において、スピンチャックに保持された基板の上面に近接した位置に、その基板の上面に対向して遮断板が配置される場合がある。この遮断板は、鉛直軸まわりに回転可能な回転軸の下端に取り付けられており、基板に対する処理を行っている間、スピンチャックによって回転される基板とほぼ同じ速さで同じ方向に回転させられる。また、遮断板の中心部の開口から、基板と遮断板との間の空間に窒素ガスが供給される。これにより、基板と遮断板との間に窒素ガスの安定した気流が発生し、この気流によって基板と遮断板との間の雰囲気が置換され続ける。その結果、基板を速やかに乾燥させることができ、また、基板から振り切られた処理液の跳ね返りによる再汚染を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、遮断板の下面と窒素ガスの気流との摩擦により、遮断板の下面が静電気を帯びる場合があった。遮断板の下面が帯電すると、遮断板の下面に雰囲気中のパーティクルが吸着し、そのパーティクルが乾燥処理後の基板上に落下して、乾燥処理後の基板が汚染されるおそれがある。
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、遮断板などの近接部材の帯電に起因する基板の汚染を防止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。
【０００５】
【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、基板を保持する基板保持機構（１）と、この基板保持機構に保持された基板の上方に対向して配置される基板対向部材（２）と、この基板対向部材に向けて除電作用のある電磁波を照射し、上記基板対向部材の下面を除電する電磁波照射手段（５）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
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。
【０００６】
この発明によれば、基板対向部材の下面の除電を行うことができる。そして、基板対向部材の下面の除電を行うことにより、基板対向部材に雰囲気中のパーティクルが静電吸着することを防止でき、基板対向部材に静電吸着したパーティクルが基板上に落下することによる基板汚染を防止できる。とくに、上記基板保持機構に保持された基板を回転させる基板回転手段（１１）、上記基板保持機構に保持された基板と上記基板対向部材との間に気体を供給する気体供給手段（２３）および上記基板保持機構に保持された基板に処理液を供給する処理液供給手段（２２）をさらに含み（請求項２，３，４）、処理液による基板処理の後、その処理後の基板に基板対向部材を対向させた状態で、当該基板および基板対向部材をほぼ等速度で高速回転させるとともに、基板と基板対向部材との間に気体を供給して、基板の表面に付着した処理液を振り切り乾燥させる構成が採用された場合、基板対向部材と気体供給手段から供給される気体との摩擦によって、基板対向部材の帯電が生じるおそれがあるから、この発明が有用である。
【０００７】
上記電磁波照射手段は、上記基板対向部材の上方から電磁波を照射し、上記基板対向部材を透過する電磁波で上記基板対向部材の下面を除電するものであってもよいし（請求項５）、上記基板保持機構に保持された基板と上記基板対向部材との間に向けて電磁波を照射するものであってもよい（請求項６）。また、上記電磁波照射手段は、上記基板対向部材が上記基板保持機構の上方に退避した退避位置に配置された状態で、上記基板対向部材の斜め下方から上記基板対向部材の下面に向けて電磁波を照射するものであってもよい（請求項７）。
【０００８】
請求項８記載の発明は、基板保持機構（１）に保持された基板に処理を施す工程と、上記基板保持機構（１）に保持された基板の上方に対向して配置される基板対向部材（２）に向けて、除電作用のある電磁波を照射し、前記基板対向部材の下面を除電する工程を含むことを特徴とする基板処理方法である。
この発明によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【０００９】
【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示す平面図である。この基板処理装置は、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に対して処理液による表面処理を施すためのものであり、隔壁Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに囲まれた処理室内に配置されている。ウエハに対する表面処理は、たとえば、ウエハの表面を薬液または純水で洗浄する洗浄処理であってもよい。
【００１０】
図２は、この基板処理装置の構成を図解的に示す縦断面図である。この基板処理装置は、ウエハＷをほぼ水平に保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線まわりにウエハＷを回転させるためのスピンチャック１を備えている。スピンチャック１は、チャック回転駆動機構１１によって回転される回転軸１２の上端に固定されていて、スピンベース１３と、このスピンベース１３の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、ウエハＷを挟持するための保持部材１４とを備えている。回転軸１２は、中空軸となっていて、回転軸１２の内部には、処理液としての薬液または純水が選択的に供給される下面処理液供給管１５が挿通されている。下面処理液供給管１５は、スピンチャック１に保持されたウエハＷに近接する位置まで延びており、その先端には、ウエハＷの下面中央に向けて処理液を吐出する下面ノズル１６が形成されている。
【００１１】
スピンチャック１の上方には、ウエハＷとほぼ同じ径を有する円板状の遮断板２が設けられている。遮断板２の上面には、スピンチャック１の回転軸１２と共通の軸線に沿う回転軸２１が固定されている。この回転軸２１は中空に形成されていて、その内部には、ウエハＷの上面に処理液を供給するための処理液ノズル２２が挿通されている。また、回転軸２１の内面と処理液ノズル２２との間は、ウエハ乾燥用の窒素ガスが流通する窒素ガス流通路２３となっている。
【００１２】
回転軸２１は、ほぼ水平に延びて設けられたアーム２４の先端付近から垂下した状態に取り付けられている。そして、このアーム２４に関連して、遮断板２をスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接した近接位置とスピンチャック１の上方に大きく退避した退避位置（図２に示す位置）との間で昇降させるための遮断板昇降駆動機構２５と、遮断板２をスピンチャック１によるウエハＷの回転にほぼ同期させて回転させるための遮断板回転駆動機構２６とが設けられている。
【００１３】
スピンチャック１は、処理カップ３内に収容されている。この処理カップ３の底部には、スピンチャック１の周囲を取り囲むように、ウエハＷの処理に用いられた後の処理液を排液するための排液溝３１が形成されており、さらに、この排液溝３１を取り囲むように、ウエハＷの処理のために用いられた後の処理液を回収するための回収溝３２が形成されている。排液溝３１と回収溝３２とは、筒状の仕切壁３３によって区画されている。また、排液溝３１には、図外の排液処理設備へと処理液を導くための排液ライン３４が接続され、回収溝３２には、図外の回収処理設備へと処理液を導くための回収ライン３５が接続されている。
【００１４】
処理カップ３の上方には、ウエハＷからの処理液が外部に飛散することを防止するためのスプラッシュガード４が設けられている。このスプラッシュガード４は、ウエハＷの回転軸線に対してほぼ回転対称な形状を有しており、上方部の内面は、ウエハＷの回転軸線に対向するように開いた断面く字状の排液捕獲部４１となっている。また、スプラッシュガード４の下方部には、ウエハＷの回転半径方向外方に向かうに従って下方に向かう傾斜面の形態をなした回収液捕獲部４２が形成されている。回収液捕獲部４２の上端付近には、処理カップ３の仕切壁３３を受け入れるための仕切壁収納溝４３が形成されている。
【００１５】
スプラッシュガード４に関連して、たとえば、ボールねじ機構などを含むスプラッシュガード昇降駆動機構４４が設けられている。スプラッシュガード昇降駆動機構４４は、スプラッシュガード４を、回収液捕獲部４２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの端面に対向する回収位置（図２に示す位置）と、排液捕獲部４１がスピンチャック１に保持されたウエハＷの端面に対向する排液位置との間で上下動させる。また、スプラッシュガード昇降駆動機構４４は、スピンチャック１に対するウエハＷの搬入／搬出の際に、スプラッシュガード４を排液位置よりも下方の退避位置に退避させる。
【００１６】
ウエハＷに対する表面処理は、図示しない搬送ロボットによって搬入されてくるウエハＷがスピンチャック１に受け渡された後、遮断板２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接する近接位置まで下降されて開始される。また、スプラッシュガード４が、回収位置まで上昇されて、スプラッシュガード４の回収液捕獲部４２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの端面に対向する。
【００１７】
なお、スピンチャック１へのウエハＷの受け渡し時には、ウエハＷの搬入を阻害しないように、遮断板２およびスプラッシュガード４は、それぞれ上述の待避位置にある。
この状態で、スピンチャック１（すなわち、ウエハＷ）が予め定める回転速度で回転される。また、遮断板２が、ウエハＷの上面に近接した状態で、ウエハＷと同じ方向にほぼ同速度で回転される。そして、スピンチャック１とともに回転するウエハＷに向けて、処理液ノズル２２および下面ノズル１６から同じ薬液が吐出される。処理液ノズル２２から吐出される薬液は、ウエハＷの上面の中央部に供給され、ウエハＷの回転に伴って受ける遠心力により、そのウエハＷの上面の中心付近からウエハＷの回転半径方向外方側へと導かれる。一方、下面ノズル１６から吐出される薬液は、ウエハＷの下面の中心付近に供給されて、ウエハＷの回転に伴って受ける遠心力により、そのウエハＷの下面の中心付近からウエハＷの回転半径方向外方側へと導かれる。これにより、ウエハＷの上下面のほぼ全域に薬液が隈無く行き渡り、ウエハＷの上下面に対して薬液による処理を良好に行うことができる。
【００１８】
この薬液処理の際に、ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散した薬液は、スプラッシュガード４の回収液捕獲部４２に捕獲される。そして、この回収液捕獲部４２を伝い、回収液捕獲部４２の下端縁から処理カップ３の回収溝３２へと落下する。こうして回収溝３２に集められた薬液は、回収ライン３５を介して回収され、以降の薬液処理に再利用される。これにより、薬液を使い捨てる構成に比べて、薬液の消費量を格段に低減することができる。
【００１９】
ウエハＷを予め定める時間にわたって薬液で処理した後は、処理液ノズル２２および下面ノズル１６からの薬液の吐出が停止される。そして、スプラッシュガード４が、回収位置から、スプラッシュガード４の排液捕獲部４１がスピンチャック１に保持されたウエハＷの端面に対向する排液位置まで下降される。このとき、スピンチャック１によるウエハＷの回転は続けられており、この回転しているウエハＷの上下面に向けて、処理液ノズル２２および下面ノズル１６から純水が吐出される。処理液ノズル２２から吐出される純水は、ウエハＷの上面の中央部に供給され、ウエハＷの回転に伴って受ける遠心力により、そのウエハＷの上面の中心付近からウエハＷの回転半径方向外方側へと導かれる。一方、下面ノズル１６から吐出される純水は、ウエハＷの下面の中心付近に供給されて、ウエハＷの回転に伴って受ける遠心力により、そのウエハＷの下面の中心付近からウエハＷの回転半径方向外方側へと導かれる。これにより、ウエハＷの上下面のほぼ全域に純水が隈無く行き渡り、ウエハＷの上下面に付着した薬液を洗い流すためのリンス処理が行われる。
【００２０】
ウエハＷの周縁から振り切られて側方に飛散したリンス処理後の純水は、スプラッシュガード４の排液捕獲部４１に捕獲された後、この排液捕獲部４１を伝って、回収液捕獲部４２の下端縁から処理カップ３の回収溝３２へと落下し、排液ライン３４を介して排液される。
こうしてリンス処理が終了すると、処理液ノズル２２および下面ノズル１６からの純水の吐出が停止される。また、スプラッシュガード４が、最下方の退避位置まで下降される。そして、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が上げられて、ウエハＷの表面に付着している液滴を遠心力で振り切って乾燥させる処理が行われる。この乾燥処理の際、遮断板２は、ウエハＷと同じ方向にほぼ同速度で高速回転される。また、遮断板２の中心部の開口から、ウエハＷと遮断板２との間の空間に窒素ガスが供給される。これにより、ウエハＷと遮断板２との間の空間に窒素ガスの安定した気流が生じ、ウエハＷから振り切られた処理液の跳ね返りによる再汚染を防止しつつ、ウエハＷを速やかに乾燥させることができる。
【００２１】
乾燥処理の終了後は、遮断板２が近接位置から最上方の退避位置に戻されるとともに、スピンチャック１によるウエハＷの回転が停止される。また、スプラッシュガード４が排液位置から退避位置まで下降される。そして、図示しない搬送ロボットの働きによって、スピンチャック１に保持されている処理後のウエハＷが搬出されていく。
上述のような乾燥処理工程において、遮断板２の下面と窒素ガスの気流との摩擦により、遮断板２の下面が静電気を帯びる場合がある。そこで、この基板処理装置には、遮断板２に除電作用のある電磁波である微弱Ｘ線を照射するための微弱Ｘ線照射装置５が備えられている。
【００２２】
微弱Ｘ線照射装置５は、微弱Ｘ線を出力する装置本体５１と、微弱Ｘ線の照射範囲を規制するためのマスク部材５２とを含む。装置本体５１は、たとえば、微弱Ｘ線の出力部５１１から中心角が約１２０度のほぼ円錐状に拡がる空間に微弱Ｘ線を放射するように構成されている。一方、マスク部材５２は、一面に微弱Ｘ線の出力孔５２１を有する箱型に形成されており、装置本体５１を収容して、装置本体５１から放射される微弱Ｘ線を出力孔５２１から出力することにより、微弱Ｘ線の照射範囲を四角錘状の空間５３内に規制している。微弱Ｘ線照射装置５は、最上方の待避位置にある遮断板２が微弱Ｘ線の照射範囲５３内に含まれるように、その待避位置にある遮断板２の斜め下方の位置で、微弱Ｘ線の出力孔５２１を遮断板２の下面に向けた状態に配置されている。
【００２３】
微弱Ｘ線は、波長が１．３×１０^-4〜４．１×１０^-4μｍで、エネルギー強度が３〜９．５ｋｅＶの電磁波である。この微弱Ｘ線の照射範囲では、その照射範囲内に含まれる安定状態の気体原子および分子から電子がはじき出されてプラスイオンが生成され、そのはじき出された電子が安定状態の他の気体原子および気体分子に付着してマイナスイオンが生成されるといったようにして、プラスイオンおよびマイナスイオンが次々に生成される。したがって、微弱Ｘ線の照射範囲内に帯電した部材があれば、その帯電した部材からプラスイオンまたはマイナスイオンが電荷を吸収し、これにより除電が達成される。
【００２４】
ゆえに、たとえば、乾燥処理の後に、最上方の待避位置に戻された遮断板２の下面に向けて微弱Ｘ線照射装置５から微弱Ｘ線を照射することにより、乾燥処理の際に帯電した遮断板２の下面を除電することができる。そして、遮断板２の下面の除電を行うことにより、遮断板２の下面に雰囲気中のパーティクルが静電吸着することを防止でき、遮断板２の下面からウエハＷ上にパーティクルが落下することによる汚染を防止できる。
【００２５】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他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、最上方の待避位置にある遮断板２の下面に斜め下方から微弱Ｘ線を照射して、その遮断板２の下面の除電を行うとしたが、図３に示すように、遮断板２がスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接する近接位置まで下降されるとともに、スプラッシュガード４が最下方の退避位置まで下降された状態のとき、つまり乾燥処理時に、遮断板２とウエハＷとの間に微弱Ｘ線を照射することにより、遮断板２の下面の除電を行うようにしてもよい。この場合、微弱Ｘ線照射装置５は、微弱Ｘ線の照射範囲５３の中心が遮断板２とウエハＷとの間を通るように、近接位置にある遮断板２の側方で、微弱Ｘ線の出力孔５２１を遮断板２とウエハＷとの間の隙間に向けた状態に配置されるとよい。また、微弱Ｘ線の照射範囲５３内にスピンチャック１のスピンベース１３が含まれていれば、スピンベース１３が帯電している場合に、その帯電しているスピンベース１３を除電することもできる。
【００２６】
さらに、遮断板２の回転軸２１またはアーム２４の先端部などに微弱Ｘ線照射装置５を取り付けて、遮断板２の上面に向けて微弱Ｘ線を照射し、遮断板２を透過した微弱Ｘ線によって遮断板２の下面の除電を行うようにしてもよい。この場合、微弱Ｘ線が遮断板２を良好に透過するように、遮断板２の厚みや材質が決定されるとよい。また、図４に示すように、遮断板２の上面に凹部６を形成して、この凹部６において厚みを小さくすることにより、遮断板２の上方から照射される微弱Ｘ線が透過しやすいようにしてもよい。
【００２７】
さらにまた、上述の実施形態では、遮断板２を除電する場合を例にとったが、この発明は、たとえば、ウエハＷの表面に接触した状態で回転して、ウエハＷの表面をスクラブ洗浄する洗浄ブラシの除電に適用することもできる。
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、プラズマディスプレイパネル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。
【００２８】
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平面図である。
【図２】上記基板処理装置の構成を図解的に示す縦断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態について説明するための図である。
【図４】微弱Ｘ線を透過しやすくするための遮断板の加工例を示す図である。
【符号の説明】
１スピンチャック
２遮断板
３処理カップ
４スプラッシュガード
５微弱Ｘ線照射装置
１１チャック回転駆動機構
１３スピンベース
１５下面処理液供給管
１６下面ノズル
２２処理液ノズル
２３窒素ガス流通路
Ｗウエハ

Claims

基板を保持する基板保持機構と、
この基板保持機構に保持された基板の上方に対向して配置される基板対向部材と、
この基板対向部材に向けて除電作用のある電磁波を照射し、上記基板対向部材の下面を除電する電磁波照射手段とを含むことを特徴とする基板処理装置。
上記基板保持機構に保持された基板を回転させる基板回転手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
上記基板保持機構に保持された基板と上記基板対向部材との間に気体を供給する気体供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
上記基板保持機構に保持された基板に処理液を供給する処理液供給手段をさらに含む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。
上記電磁波照射手段は、上記基板対向部材の上方から電磁波を照射し、上記基板対向部材を透過する電磁波で上記基板対向部材の下面を除電するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
上記電磁波照射手段は、上記基板保持機構に保持された基板と上記基板対向部材との間に向けて電磁波を照射するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
上記電磁波照射手段は、上記基板対向部材が上記基板保持機構の上方に退避した退避位置に配置された状態で、上記基板対向部材の斜め下方から上記基板対向部材の下面に向けて電磁波を照射するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
基板保持機構に保持された基板に処理を施す工程と、
上記基板保持機構に保持された基板の上方に対向して配置される基板対向部材に向けて、除電作用のある電磁波を照射し、前記基板対向部材の下面を除電する工程を含むことを特徴とする基板処理方法。