JP4357225B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、処理液と気体とを混合して生成した前記処理液の液滴を、回転する基板に供給することで、該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置に関するものである。ここで、基板としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディ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などの電子部品の製造工程では、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成していく工程が含まれる。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要がある。そこで、必要に応じて基板の洗浄処理が行われる(特許文献1参照)。この特許文献1に記載の発明では、洗浄処理に適した処理液、つまり洗浄液と、圧縮空気とを二流体ノズルに供給し、この二流体ノズルにおいて洗浄液に空気を混合させて混合物(洗浄液の液滴)を生成している。そして、混合物を二流体ノズルから基板に向けて吐出している。一方、基板は一定速度で回転している。そして、基板面内での混合物の供給位置が基板中心と基板端縁との間を通るように二流体ノズルを往復移動させることによって基板全面にわたって混合物を吐出させ、基板表面に付着しているパーティクル(微小異物)などを離脱させて洗浄除去するようになっている。また、特許文献2に記載の発明では、基板を回転させて洗浄手段で基板の洗浄面を洗浄する基板洗浄装置において、1本の支持アームに複数の洗浄手段を設け、基板の洗浄面をこれら複数の洗浄手段で同時に洗浄するように構成している。また、特許文献3に記載の発明では、基板を所定の速度で回転させながら、基板表面に物理的な力を作用させる処理機構が取り付けられたアームを、基板上の所定の範囲内で複数回走査させ、物理的な力により基板表面の付着物を除去する基板洗浄方法であって、物理的な力を作用させる回数を、基板の中心部付近よりも外周部に対して多くしている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−113429号公報(第4頁−第5頁、図3)
【特許文献2】
特開平10−308370号公報(段落0009)
【特許文献3】
特開平11−244796号公報(段落0006)
【0004】
ここで、かかる問題を解決するために、上記特許文献1では、二流体ノズルを基板面内で移動させている間に該ノズル移動に同期して処理条件を変更させる技術が提案されている。例えば、二流体ノズルの移動速度が中心部で速くなるようにノズルの移動速度を可変制御している。また、二流体ノズルに供給する処理液や圧縮空気の流量が二流体ノズルの基板中心への移動につれて減少するように制御している。
【0005】
しかしながら、二流体ノズルの移動に同期して種々の制御要素(移動速度、流量など)をリアルタイムで正確に制御することは困難であり、二流体ノズルからの混合物(処理液の液滴)を基板に対して安定して与えることが難しく、その結果、処理の安定性を欠く。また、制御方法が複雑となり、製造コストの増大を避けることはできない。
【0006】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を回転する基板に供給して所定の処理を行う基板処理装置において、前記処理を安定して行うことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を、回転する基板に供給することで、該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、前記液滴を吐出しながら前記基板の端縁と前記基板の回転中心との間を移動自在に設けられた外部混合型の二流体ノズルである第1ノズルと、前記基板の端縁部に前記液滴を吐出する少なくとも1本以上の外部混合型の二流体ノズルである第2ノズルと、前記基板の端縁と前記基板の回転中心との間で前記第1ノズルを移動させる第1ノズル移動機構とを備え、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルからの液滴により基板に与えるダメージが基板全面において所定の許容ダメージレベル以下となるように、前記第1ノズルのパーティクル除去能力と前記第2ノズルのパーティクル除去能力とをそれぞれ設定している。
【0008】
このように構成された発明では、第1ノズルが処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を基板に向けて吐出しながら基板の端縁と基板の回転中心との間を移動する。これによって、基板全面に液滴が供給されて該基板に対して所定の処理が実行される。この場合、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように基板の中心部と端縁部とで処理の進行度合が相違する。より具体的には、基板の中心部に対する処理は比較的進行するのに対し、端縁部では中心部での処理進行度に比べて遅れる。そこで、この発明では、第1ノズルによる所定の処理に加えて、第2ノズルによる処理を実行している。すなわち、第2ノズルが処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を基板の端縁部に向けて吐出している。これによって、基板の端縁部に液滴が供給されて該端縁部に対して所定の処理が実行される。したがって、基板の端縁部に対して、第1ノズルからの液滴による処理のみならず、第2ノズルからの液滴による処理が加えられることとなり、基板の端縁部に対する処理が促進される。その結果、基板全面にわたって処理が均一化され、安定した基板処理が可能となる。しかも、第1ノズルと第2ノズルとのそれぞれのパーティクル除去能力が、基板に与えるダメージが基板全面において所定の許容ダメージレベル以下となるように設定されているので、基板に対するダメージが抑制される。
【0009】
ここで、第2ノズルについては、固定配置するようにしてもよいし、第1ノズルと同様に液滴を吐出しながら移動させるように構成してもよい。例えば、後者の場合、第2ノズルを端縁部の基板中心に最も近い中心隣接位置と基板の端縁との間を移動自在に設け、第1ノズル移動機構が中心隣接位置と基板の端縁との間で第2ノズルを移動させるように構成してもよい。また、第1ノズルと第2ノズルとを共通の移動機構により移動させる代わりに、個別の移動機構により移動させるようにしてもよい。すなわち、第1ノズルについては第1ノズル移動機構により基板の端縁と基板の回転中心との間で移動させる一方、第2ノズルについては第2ノズル移動機構により中心隣接位置と基板の端縁との間で移動させる。
【0010】
また、第1ノズルから吐出される液滴による処理条件と、第2ノズルから吐出される液滴による処理条件とについては、同一となるように設定してもよいし、互いに相違するように設定してもよい。これらの処理条件は基板の種類、サイズ、形状、ならびに処理内容などに基づき設定することができ、処理条件を適宜組み合わせることで処理の安定化を向上させることができる。
【0011】
この処理条件には、(i)ノズルと基板との位置関係、(ii)ノズルからの液滴の基板に対する角度、(iii)液滴の粒径、速度などが含まれ、これらを適宜変更することで、液滴による処理条件を変更して基板の種類などに適した処理を行うことができる。その結果、基板の処理をさらに安定化することができる。例えば、第1ノズルから吐出される液滴による処理条件を変更するために、
・第1ノズルと基板との間隔を調整して処理条件を変更させる間隔調整機構をさらに設けてもよいし、
・第1ノズルから吐出される液滴の基板に対する角度を調整して処理条件を変更させる角度調整機構をさらに設けてもよいし、
・第1ノズルに処理液を供給する処理液供給手段と、第1ノズルに気体を供給する気体供給手段と、第1ノズルに供給される処理液および気体のうちの少なくとも一方の流量を調整して処理条件を変更させる流量調整機構とをさらに設けてもよい。もちろん、第2ノズルから吐出される液滴による処理条件を変更可能に構成してもよい。
【0012】
さらに、第1ノズルおよび第2ノズルの少なくとも一方を、以下のように構成された外部混合型のノズルで構成することができる。この外部混合型ノズルは、処理液が導入される処理液導入口と、気体が導入される気体導入口と、処理液導入口から導入された処理液を基板に向けて吐出する処理液吐出口と、該処理液吐出口に近接して配置され気体導入口から導入された気体を基板に向けて吐出する気体吐出口とが形成されたケーシングを有し、該ケーシング外の上記処理液吐出口の近傍で処理液吐出口から吐出される処理液と気体吐出口から吐出される気体とを混合させることによって処理液の液滴を生成し、処理液の液滴を基板に噴射する二流体ノズルである。
また、この発明は、処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を、回転する基板に供給することで、該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、液滴を吐出しながら基板の端縁と基板の回転中心との間を移動自在に設けられた第1の外部混合型二流体ノズルと、液滴を吐出しながら基板の端縁部と基板の回転中心の外側との間を移動自在に設けられた少なくとも1本以上の第2の外部混合型二流体ノズルとを備え、前記基板の全面に対して前記第1の外部混合型二流体ノズルによる洗浄処理を実行するのに加えて、前記基板の端縁部に対して前記第2の外部混合型二流体ノズルによる洗浄処理を実行し、前記第1の外部混合型二流体ノズルおよび前記第2の外部混合型二流体ノズルからの液滴により基板に与えるダメージが基板全面において所定の許容ダメージレベル以下となるように、前記第1および第2の外部混合型二流体ノズルそれぞれのパーティクル除去能力を設定する。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明にかかる基板処理装置の第1実施形態を示す概略図である。また、図2は図1の平面図である。この基板処理装置1は、半導体ウエハなどの基板Wの表面を洗浄するためのものであり、基板Wをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック10と、本発明の「処理液」に相当する脱イオン水と本発明の「気体」に相当する窒素ガスとを混合させて脱イオン水の液滴を生成し、該液滴をスピンチャック10に保持された基板Wに向けて吐出する2つの二流体ノズル2A,2Bと、スピンチャック10を取り囲むように配置されたカップ50とを備えている。
【0014】
スピンチャック10は、鉛直方向に沿って配置された回転軸11と、その回転軸11の上端に取り付けられた円板状のスピンベース12とを備えている。また、このスピンベース12の上面端縁部には、スピンベース12の周方向に適当な間隔をあけて、複数本のチャックピン13が立設されている。そして、これらのチャックピン13が基板Wの下面端縁部を支持しつつ、基板Wの端面(周面)に当接することで、基板Wをスピンベース12から上方に離間させた状態で保持可能となっている。
【0015】
また、スピンチャック10の回転軸11は回転駆動機構14のモータ(図示省略)と連結されており、装置全体を制御するコントローラ20によるモータ駆動に応じて回転駆動機構14が作動するのに伴って回転する。これによって、スピンベース12の上方でチャックピン13により保持されている基板Wはスピンベース12とともに回転軸心Pa回りに回転する。このように、この実施形態では、回転軸心Paが本発明の「基板の回転中心」に相当している。
【0016】
こうして回転駆動される基板Wの表面に対して脱イオン水の液滴を供給すべく、2つの二流体ノズル2A,2Bがそれぞれスピンベース12の上方位置に配置されている。これらの二流体ノズル2A,2Bは1本のアーム21の先端側に固着されている。一方、アーム21の基端部には、ノズル移動機構23が連結されている。そして、コントローラ20からの制御指令に応じてノズル移動機構23が作動することでアーム21を回転軸心Pb回りに揺動駆動する。
【0017】
この実施形態では、図2に示すように、アーム21の長手サイズは回転軸心Paと回転軸心Pbとの距離Δabよりも長くなっている。そして、アーム21のうち、回転軸心PbからΔabだけ離れた位置にノズル2Aが固着されるとともに、アーム最先端にノズル2Bが固着されている。このため、ノズル移動機構23を作動させてアーム21を揺動させると、ノズル2Aは同図の移動軌跡Ta、つまり基板の端縁位置Kaから回転中心Paを通って別の端縁位置Fbに向かう軌跡Taに沿って移動可能となっている。このように、この実施形態ではノズル2Aが回転中心Paを通過する中心通過ノズルとなっており、本発明の「第1ノズル」に相当している。また同時に、ノズル2Bが同図の移動軌跡Tb、つまり基板の端縁位置Kbから回転中心Paの外側(後述する中心隣接位置Pc)を通って別の端縁位置Fbに向かう軌跡Tbに沿って移動可能となっている。このように、この実施形態ではノズル2Bが回転中心Paの外側を通過する中心外通過ノズルとなっており、本発明の「第2ノズル」に相当している。なお、この実施形態では、後述するようにノズル2A,2Bによる洗浄処理の処理条件を相違させるために、基板Wからノズル2Aまでの高さHa(図3参照)が基板Wからノズル2Bまでの高さHb(図3参照)よりも高くなるように設定している。
【0018】
ノズル2A,2Bの各々は図1に示すように処理液配管24を介して脱イオン水供給源と接続されており、脱イオン水供給源から脱イオン水(deionized Water;DIW)の供給を受けている。この処理液配管24には、開度調整が可能なバルブ24Vが介装されており、コントローラ20からの指令に応じて、二流体ノズル2A,2Bに供給される脱イオン水の流路の開閉、および脱イオン水の流量の調節を行うことができるようになっている。また、各二流体ノズル2A,2Bは、窒素ガス配管25を介して窒素ガス供給源から高圧の窒素ガスの供給を受けている。この窒素ガス配管25には開度調整が可能なバルブ25Vが介装されており、コントローラ20からの指令に応じて、二流体ノズル2A,2Bに供給される窒素ガスの流路の開閉、および窒素ガスの流主の調節を行うことができるようになっている。なお、窒素ガス配管25において、バルブ25Vより下流側(バルブ25Vと二流体ノズル2A,2Bとの間)には、圧力計25Pが介装されており、二流体ノズル2に導入される窒素ガスの圧力を測定できるようになっている。
【0019】
このように、コントローラ20がバルブ24V、25Vを制御することでノズル2A,2Bに供給される脱イオン水および窒素ガスの流量を調整可能となっている。つまり、この実施形態では、処理液配管24および窒素ガス配管25がそれぞれ本発明の「処理液供給手段」および「気体供給手段」として機能している。また、バルブ24V、25Vが本発明の「流量調整機構」として機能している。そして、各ノズル2A,2Bは流量調整された脱イオン水および窒素ガスの供給を受けて脱イオン水の液滴を生成し、該液滴を基板Wに向けて吐出可能となっている。
【0020】
図3は図1の基板処理装置で採用された二流体ノズルの構成を示す図である。この実施形態では、ノズル2A,2Bとも、いわゆる外部混合型の二流体ノズルであり、その構成は同一であるため、ここでは、ノズル2Aの構成についてのみ図3を参照しつつ説明する。
【0021】
図3は二流体ノズルの構造を示す断面図である。この二流体ノズル2Aは、いわゆる外部混合型のものであり、ケーシング外で脱イオン水に窒素ガスを衝突させて処理液(脱イオン水)の液滴を生成することができる。二流体ノズル2Aは、ケーシングを構成する外筒34と、その内部に嵌め込まれた内筒39とを含んでおり、ほぼ円柱状の外形を有している。内筒39と外筒34とは、中心軸Qを共有する同軸状に配置されている。
【0022】
この内筒39の内部空間は、直線状の処理液流路40となっている。そして、処理液流路40では、内筒39の一方端部(図3の上方側端部)が処理液導入口30として開口しており、処理液配管24と接続されている。これによって、処理液配管24から処理液導入口30を介して処理液流路40に脱イオン水を導入可能となっている。また、処理液流路40では、内筒39の他方端部(処理液配管24が接続されている側と反対側)が処理液吐出口41として開口している。このため、内筒39により脱イオン水の流路は中心軸Qに沿う直線状に規制され、処理液吐出口41から、この直線(中心軸Q)に沿う方向に脱イオン水が吐出される。
【0023】
外筒34の内径はほぼ一定値であるのに対し、内筒39の外径は中心軸Q方向に沿う各部で変化している。より詳しくは、同図に示すように、内筒39の中間部39Aが外筒34の内径より小さな外径を有している。
【0024】
内筒39の一方端部および他方端部近傍には、内筒39の外周面から張り出すように、内筒39と一体的に形成されたフランジ39B,39Cがそれぞれ設けられている。フランジ39B,39Cは外筒34の内径にほぼ等しい外径を有している。このため、内筒39はフランジ39B,39Cの外周部で外筒34の内壁に密接しているとともに、内筒39の中間部39Aと外筒34の内壁との間には、中心軸Qを中心とした略円筒状の間隙である円筒流路35が形成されている。
【0025】
外筒34の長さ方向中間部には、円筒流路35に連通した気体導入口31が形成されている。外筒34の側面において、気体導入口31が形成された部分には、窒素ガス配管25が接続されている。この窒素ガス配管25の内部空間は円筒流路35と連通しており、窒素ガス配管25から気体導入口31を介して円筒流路35に窒素ガスを導入可能となっている。
【0026】
内筒39の処理液吐出口41側に設けられたフランジ39Bには、中心軸Q方向にフランジ39Bを貫通する気流方向変換流路43が形成されている。また、外筒34の処理液吐出口41側の端部は、先端に向かうに従って内径が小さくなるテーパ状内壁面を有する遮蔽部34Aとなっている。中心軸Q方向に関して、フランジ39Bの端部からは短筒部39Dが突出している。短筒部39Dは、遮蔽部34Aのほぼ中心に配置されている。遮蔽部34Aの内径は短筒部39Dの外径より大きい。このため、遮蔽部34Aと短筒部39Dとの間に、中心軸Qを取り囲む略円筒状の間隙である旋回流形成流路38が形成されている。
【0027】
円筒流路35、気流方向変換流路43、および旋回流形成流路38は連通しており、気体流路44を形成している。旋回流形成流路38は、処理液吐出口41のまわりに環状の気体吐出口36として開口している。このような構成を採用することにより、窒素ガス配管25を介して円筒流路35に導入された窒素ガスは、気体吐出口36から吐出される。この気流方向変換流路43は気体吐出口36の近傍に形成され、また処理液吐出口41と気体吐出口36とは近接して形成されている。
【0028】
このように構成された二流体ノズル2Aは、基板洗浄時に処理液吐出口41および気体吐出口36がスピンチャック10に保持された基板W側(下方)に向くようになっている。
【0029】
図4(a)は内筒39の側面図であり、図4(b)は内筒39の底面図である。なお、同図(a)には、フランジ39B近傍の部分のみを示している。同図に示すように、フランジ39Bはかさ状の形状を有しており、中心軸Qに対して側方にほぼ垂直に突出している。フランジ39Bには、6つの溝42が形成されている。各溝42は、フランジ39Bの外周面からフランジ39Bの内方に向かって、中心軸Qにほぼ平行、かつ、中心軸Qを含まない平面に沿うように、互いにほぼ等角度間隔で形成されている。また、いずれの溝42も、中心軸Qに沿う方向に見て、フランジ39Bの外周における開口位置と中心軸Qとを結ぶ径方向に対して、ほぼ同じ角度で斜交しており、短筒部39D外周の接線に沿うように形成されている(図4(b)参照)。したがって、二流体ノズル2Aにおいて、溝42は中心軸Qに沿う方向に見て気体吐出口36(旋回流形成流路38)の接線方向に沿うように形成されている。
【0030】
二流体ノズル2Aにおいて、溝42の外周側は外筒34の内壁で塞がれており、これにより、6つの気流方向変換流路43が形成されている。また、フランジ39Bの短筒部39D側周縁部において、溝42の開口部は遮蔽部34Aで覆われている(図3参照)。一方、溝42の内方側の部分は、中心軸Qに沿う方向に見て、気体吐出口36と重なり合うように位置している。
【0031】
このように、内部に気流方向変換流路43が形成された二流体ノズル2Aは、外筒34内に、周囲に溝42が形成された内筒39を嵌め込むだけで得ることができる。そして、窒素ガス配管25から円筒流路35に窒素ガスを導入すると、窒素ガスは、円筒流路35をその母線方向に沿って気流方向変換流路43側へと流れ、気流方向変換流路43へと導かれる。また、気流方向変換流路43内を流れる窒素ガスのうち、フランジ39Bの外周側を流れるものは、旋回流形成流路38側で、遮蔽部34Aの内壁に沿って、フランジ39Bの内方側に向かって流れる(窒素ガスが流れる方向を図4(b)に矢印kで示す)。このとき、窒素ガスが流れる方向は、気体流路44の母線方向から、気体流路44(旋回流形成流路38)の円周方向に沿う成分を有する方向へと変換される。
【0032】
旋回流形成流路38内では、窒素ガスは旋回流形成流路38の円周方向に沿って自由に流れることができる。このため、気流方向変換流路43から旋回流形成流路38に導かれた窒素ガスは、中心軸Q(処理液流路40)のまわりを、図4(b)において反時計回りに旋回するように流れ、気体吐出口36へと導かれる。
【0033】
この実施形態では、6つの気流方向変換流路43が形成されていることにより、略円筒状の気体流路44の円周上において間隔を開けて配置された6箇所から、方向が変換された気流が旋回流形成流路38(気体吐出口36側)へと導かれる。これにより、旋回流形成流路38の円周方向(旋回方向)に関して均一な旋回流が形成される。
【0034】
次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図5および図6を参照しつつ説明する。図5は図1の基板処理装置の動作を示す図である。この基板処理装置では、図示を省略する搬送手段によりチャックピン13上に未処理の基板Wが搬送されてチャックピン13に保持されると、搬送手段が基板処理装置から退避した後、コントローラ20が装置各部を制御して洗浄処理を実行する。
【0035】
この洗浄処理では、基板回転を開始させる。そして、バルブ24V、25Vを開いてノズル2A,2Bに脱イオン水および窒素ガスを所定流量で供給する。これによって、各ノズル2A,2Bで脱イオン水の液滴が生成されるとともに、該液滴が回転している基板Wに向けて吐出される。また、液滴を各ノズル2A,2Bから吐出させた状態のままノズル移動機構23によりアーム21を回転中心Pb回りに揺動する。その結果、ノズル2Aから吐出された液滴は図5(a)に示すように基板W全面に供給されて洗浄処理が行われる一方、ノズル2Bから吐出された液滴は同図(b)に示すように基板Wの端縁部Wsにのみ供給されて該端縁部Wsに対する洗浄処理が行われる。なお、図5(a)および(b)の斜線部分が洗浄処理部分を示している。
【0036】
より詳しく説明すると、ノズル2Aは移動軌跡Ta(基板Wの端縁位置Kaから回転中心Paを通って別の端縁位置Fbに向かう軌跡)に沿って移動するため、この中心通過ノズル2Aからの液滴は基板Wの全面に供給され、中心通過ノズル2Aによる洗浄処理は基板全面に及ぶ。ここで、アーム21の揺動速度は一定であるため、基板Wの中心部においては二流体ノズル2Aに対する相対速度が遅く、端縁部に向かうにつれて速くなる。そのため、相対速度の遅い中心部では単位面積当たりの洗浄時間が長くなり、基板Wの中心部Wcでの洗浄処理が端縁部Wsよりも進行する。すなわち、例えば図6(a)の曲線Caに示すように、ノズル2Aからの液滴による基板Wからのパーティクルの除去能力は中央部で高く、端縁部に向かうにしたがって低下している。このことが、洗浄ムラが発生する主要因のひとつとなっていた。
【0037】
一方、ノズル2Bは移動軌跡Tb(基板Wの端縁位置Kbから回転中心Pbの外側を通って別の端縁位置Fbに向かう軌跡)に沿って移動する。つまり、中心外通過ノズル2Bは基板Wの端縁部Wsのうち基板中心Paに最も近い中心隣接位置Pcと基板Wの端縁Kb、Fbとの間を移動することとなる。そのため、この中心外通過ノズル2Bからの液滴は基板Wの端縁部Wsに供給され、中心外通過ノズル2Bによる洗浄処理は端縁部Wsのみに及び、基板Wの中心部(同図(b)の空白領域Wc)には及ばない。したがって、図6(a)の曲線Cbに示すように、ノズル2Bからの液滴による基板Wからのパーティクルの除去能力は中央部ではほぼゼロであり、端縁部Wsで発現している。
【0038】
したがって、基板Wの端縁部Wsに対して、中心通過ノズル2Aからの液滴による洗浄処理のみならず、中心外通過ノズル2Bからの液滴による洗浄処理が加えられることとなり、これらの洗浄処理の相互作用により基板Wの端縁部Wsに対する洗浄処理が促進される。その結果、全ノズル2A,2Bによる総合的な洗浄特性は図6(b)の曲線Cに示すように基板W全面にわたってほぼ均一となり、安定した洗浄処理を実行することができる。
【0039】
また、この実施形態では、ノズル2A,2Bの移動に同期して種々の制御要素(移動速度、流量など)をリアルタイムで制御する必要はなく、洗浄処理の安定性の面で有利であるのみならず、特許文献1に記載の発明に比べて制御方法を単純化させることができ、製造コストの増大を避けることができる。
【0040】
上記のようにして基板W全面に対する洗浄処理が完了すると、バルブ24V、25Vを閉じてノズル2A,2Bへの脱イオン水および窒素ガスの供給を停止する。また、基板Wの回転速度を増大させて基板W上に残っている液滴に遠心力を作用させて基板Wから液滴を除去し、乾燥させる(スピン乾燥)。そして、一連の処理が完了すると、搬送手段により処理済みの基板Wを基板処理装置から搬出する。
【0041】
以上のように、この実施形態では、処理液の液滴を中心通過ノズル2Aから基板Wに向けて吐出しながら基板Wの端縁Ka、Faと基板Wの回転中心Paとの間を移動させることによって、基板全面に対して洗浄処理を実行する。さらに、基板Wに向けて液滴を吐出する中心外通過ノズル2Bを追加的に設け、該ノズル2Bを基板Wの端縁部Wsに向けて吐出しながら、端縁部Wsの基板中心に最も近い中心隣接位置Pcと基板Wの端縁Kb、Fbとの間を移動させるように構成している。このため、基板Wの端縁部Wsに対して、中心通過ノズル2Aからの液滴による洗浄処理のみならず、中心外通過ノズル2Bからの液滴による洗浄処理が加えられることとなり、基板Wの端縁部Wsに対する洗浄処理を促進することができる。それゆえ、基板全面にわたって洗浄処理を均一に行うことができ、安定した洗浄処理を行うことができる。
【0042】
また、ノズル2A,2Bが移動している最中に処理条件を変更することなく、均一な洗浄処理を行うことができるため、特許文献1に記載の発明のようにノズル移動中に処理条件を変更させる場合に比べて、ノズル2A,2Bからの混合物(脱イオン水の液滴)を基板Wに対して安定して与えることができ、洗浄処理の安定性をさらに向上させる上で有利である。さらに、制御方法が単純となるため、製造コストの増大を効果的に抑制することができる。
【0043】
さらに、基板Wに対して与えるダメージを抑制しながら優れた洗浄効果が得られるという作用効果もある。すなわち、従来装置のように単一のノズルで洗浄処理を実行する場合には、基板全面に対して一定の除去能力を作用させてパーティクルを基板から除去するためには、例えば図6(a)の曲線Csで示すように中心部に対する除去能力が高くなったとしてもノズルからの液滴を強く基板に与える必要がある。その結果、中心部でのダメージが大きくなってしまう。したがって、許容ダメージレベルが例えば同図の1点鎖線のレベルLに設定された場合には、曲線Csの処理特性を有するノズルを用いることができない。
【0044】
これに対し、本実施形態によれば、各ノズル2A,2Bからの液滴による除去能力を抑えて許容ダメージレベル以下に設定したとしても、同図(b)に示すように全ノズル2A,2Bによる総合的な洗浄特性は例えば図6(b)の曲線Cに示すように基板全面にわたって許容ダメージレベルLの直下近傍で、しかもほぼ均一に設定することができる。したがって、基板Wに対してダメージを与えることなく、しかも効率的かつ均一的な洗浄処理を行うことができる。
【0045】
なお、図6(b)に示す全ノズルによる処理特性については、各ノズル2A,2Bに対する処理条件を適宜組み合わせることにより制御することができる。例えば、上記実施形態では、基板Wからノズル2Aまでの高さHa(図3参照)が基板Wからノズル2Bまでの高さHb(図3参照)よりも高くなるように設定している。これによって、中心部での除去能力を比較的低く設定する一方、基板Wに対するノズル2Bの高さを比較的低く設定することでノズル2Bによる除去能力を高めて端縁部Wsでの除去能力を確保している。
【0046】
ここでは、基板Wに対するノズル2A,2Bの高さHa、Hbを調整することで各ノズル2A,2Bによる処理条件を変更設定しているが、処理条件の設定手段はこれに限定されるものではなく、任意である。例えば特許文献1に記載されているように各ノズル2A,2Bからの液滴の基板Wに対する角度を調整することによって処理条件を調整することが可能である。また、液滴の粒径、速度などを調整することによって処理条件を調整することが可能である。このように液滴の粒径、速度などを変更させる具体的な手段としては、各ノズル2A,2Bに供給される脱イオン水および窒素ガスのうちの少なくとも一方の流量を調整して処理条件を変更させることが可能である。
【0047】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、1本のアーム21に2つのノズル2A,2Bを固着しているが、例えば図7に示すように、ノズル2Aを移動させるためのアーム21Aと、ノズル2Bを移動させるためのアーム21Bとを設け、それらのアーム21A,21Bをそれぞれ第1ノズル移動機構23Aおよび第2ノズル移動機構23Bにより揺動させるように構成してもよい。この場合、各ノズル移動機構23A,23Bにアームを上下方向に移動位置決めする機構(間隔調整機構)を設けてもよく、アームの上下位置決めにより処理すべき基板の種類や大きさなどに応じて基板Wに対するノズルの高さ位置を自動的に調整することができる。また、各ノズル移動機構23A,23Bにノズルの角度を調整する機構(角度調整機構)を設けてもよく、各ノズル2A,2Bからの液滴の基板Wに対する角度を調整することができる。
【0048】
また、上記実施形態では、2つのノズル2A,2Bをアーム21の長手方向に沿って配置しているが、これらの配置関係はこれに限定されるものではなく、任意である。また、上記実施形態では、2つのノズル2A,2Bを用いて洗浄処理しているが、3つ以上のノズルを設けるようにしてもよい。ただし、これらのノズルのうち少なくも1つが中心通過ノズルで構成するとともに、残りのノズルが中心外通過ノズルで構成する必要がある。また、上記実施形態では、ノズル2Bを移動させることで端縁部Wsに処理液の液滴を供給しているが、中心通過ノズル以外のノズルについては固定しても、あるいは移動させるように構成してもよい。要は、中心通過ノズル以外のノズルについては、基板Wの端縁部Wsに処理液の液滴を供給することができるものであれば、如何なる構成のものを採用してもよい。
【0049】
また、上記実施形態では、いわゆる外部混合型のノズルを用いているが、ノズル内部で処理液と気体とを混合させて処理液の液滴を生成し、基板に向けて吐出する、いわゆる内部混合型のノズルを用いてもよい。ただし、上記実施形態で外部混合型ノズルを採用している。その理由は以下のとおりである。すなわち、二流体ノズルを用いた基板洗浄の処理条件は、上記したように液滴の粒径や速度などと密接に関係しており、液滴の粒径などを適正に制御するのが望まれる。この点、外部混合型ノズルでは内部混合型ノズルに比べて液滴の粒径などの制御性に優れており、外部混合型ノズルを用いることで、より安定した処理が可能となる。また、内部混合型ノズルを用いた場合、小さな粒径の液滴を効率的に生成することが困難であり、勢い大きな粒径の液滴で洗浄処理を行うこととなる。その結果、基板に与えるダメージが大きくなってしまう。このように、外部混合型ノズルを用いることで、内部混合型ノズルを用いた場合に比べて、ダメージを抑制しながら良好な洗浄処理を行うことができる。さらに、処理が完了すると処理液および気体のノズルへの供給が停止されるが、外部混合型ノズルでは供給停止と同時にノズルからの処理液および気体の吐出が停止されて液漏れが効果的に防止される。以上のような特徴を外部混合型ノズルが有していることから、上記実施形態では外部混合型ノズルを採用している。
【0050】
さらに、上記実施形態では、「処理液」として脱イオン水を用いて「所定の処理」として洗浄処理を実行しているが、処理液の種類はこれに限定されず、例えばエッチング液を「処理液」として用いて「所定の処理」としてエッチング処理を行う基板処理装置に対して本発明を適用することができる。また、「気体」としては窒素ガスに限定されず、不活性ガスや空気などの気体成分を用いることができる。
【0051】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、第1ノズルを基板の端縁と基板の回転中心との間で移動させて第1ノズルから基板全面に液滴を供給して該基板に対して所定の処理を実行するのみならず、第2ノズルから液滴を基板の端縁部に供給して該端縁部に対して所定の処理を実行するように構成している。これによって、基板の端縁部に対して、第1ノズルからの液滴による処理のみならず、第2ノズルからの液滴による処理が加えられることとなり、基板全面にわたって処理を均一化することができ、基板を安定して処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる基板処理装置の第1実施形態を示す概略図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1の基板処理装置で採用された二流体ノズルの構成を示す図である。
【図4】図3の二流体ノズルの部分拡大図である。
【図5】図1の基板処理装置の動作を示す図である。
【図6】ノズルからの液滴により実行される洗浄処理の特性を示すグラフである。
【図7】本発明にかかる基板処理装置の第2実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
1…基板処理装置
2A…二流体ノズル(第1ノズル)
2B…二流体ノズル(第2ノズル)
23…ノズル移動機構(第1ノズル移動機構)
23A…第1ノズル移動機構
23B…第2ノズル移動機構
24…処理液配管
24V…バルブ
25…窒素ガス配管
25V…バルブ
Fa、Fb、Ka、Kb...端縁(位置)
Pa...回転中心
Pc...中心隣接位置
Q…中心軸
Ws...端縁部
W…基板
Claims (11)
- 処理液と気体とを混合して生成した前記処理液の液滴を、回転する基板に供給することで、該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置において、
前記液滴を吐出しながら前記基板の端縁と前記基板の回転中心との間を移動自在に設けられた外部混合型の二流体ノズルである第1ノズルと、
前記基板の端縁部に前記液滴を吐出する少なくとも1本以上の外部混合型の二流体ノズルである第2ノズルと、
前記基板の端縁と前記基板の回転中心との間で前記第1ノズルを移動させる第1ノズル移動機構と
を備え、
前記第1ノズルおよび前記第2ノズルからの液滴により基板に与えるダメージが基板全面において所定の許容ダメージレベル以下となるように、前記第1ノズルのパーティクル除去能力と前記第2ノズルのパーティクル除去能力とをそれぞれ設定したことを特徴とする基板処理装置。 - 前記第2ノズルは前記端縁部の前記基板中心に最も近い中心隣接位置と前記基板の端縁との間を移動自在に設けられる一方、
前記第1ノズル移動機構は前記中心隣接位置と前記基板の端縁との間で前記第2ノズルを移動させる請求項1記載の基板処理装置。 - 前記第2ノズルが前記端縁部の前記基板中心に最も近い中心隣接位置と前記基板の端縁との間を移動自在に設けられた請求項1記載の基板処理装置であって、
前記中心隣接位置と前記基板の端縁との間で前記第2ノズルを移動させる第2ノズル移動機構をさらに備えている基板処理装置。 - 前記第1ノズルから吐出される液滴による処理条件が、前記第2ノズルから吐出される液滴による処理条件と相違している請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記第1ノズルから吐出される液滴による処理条件を変更可能に構成されている請求項1ないし4のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記第1ノズルと前記基板との間隔を調整して前記処理条件を変更させる間隔調整機構をさらに備えている請求項5記載の基板処理装置。
- 前記第1ノズルから吐出される液滴の前記基板に対する角度を調整して前記処理条件を変更させる角度調整機構をさらに備えている請求項5または6記載の基板処理装置。
- 前記第1ノズルに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記第1ノズルに前記気体を供給する気体供給手段と、
前記第1ノズルに供給される前記処理液および前記気体のうちの少なくとも一方の流量を調整して前記処理条件を変更させる流量調整機構と
をさらに備えている請求項5ないし7のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記第2ノズルから吐出される液滴による処理条件を変更可能に構成されている請求項1ないし8のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記第1ノズルおよび前記第2ノズルの少なくとも一方は、前記処理液が導入される処理液導入口と、前記気体が導入される気体導入口と、前記処理液導入口から導入された処理液を前記基板に向けて吐出する処理液吐出口と、該処理液吐出口に近接して配置され前記気体導入口から導入された気体を前記基板に向けて吐出する気体吐出口とが形成されたケーシングを有し、
該ケーシング外の上記処理液吐出口の近傍で前記処理液吐出口から吐出される処理液と前記気体吐出口から吐出される気体とを混合させることによって前記処理液の液滴を生成し、前記処理液の液滴を前記基板に噴射する二流体ノズルである請求項1ないし9のいずれかに記載の基板処理装置。 - 処理液と気体とを混合して生成した前記処理液の液滴を、回転する基板に供給することで、該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置において、
前記液滴を吐出しながら前記基板の端縁と前記基板の回転中心との間を移動自在に設けられた第1の外部混合型二流体ノズルと、
前記液滴を吐出しながら前記基板の端縁部と前記基板の回転中心の外側との間を移動自在に設けられた少なくとも1本以上の第2の外部混合型二流体ノズルと
を備え、
前記基板の全面に対して前記第1の外部混合型二流体ノズルによる洗浄処理を実行するのに加えて、前記基板の端縁部に対して前記第2の外部混合型二流体ノズルによる洗浄処理を実行し、前記第1の外部混合型二流体ノズルおよび前記第2の外部混合型二流体ノズルからの液滴により基板に与えるダメージが基板全面において所定の許容ダメージレベル以下となるように、前記第1および第2の外部混合型二流体ノズルそれぞれのパーティクル除去能力を設定することを特徴とする基板処理装置。
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