JP5373367B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関し、特に、基板の処理対象面である一方の面および基板の端面部分（エッジ部分）を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。

基板処理装置が、半導体ウエハや液晶基板の洗浄処理する場合には、基板を回転させながら行うことがある。このような基板処理装置では、基板の一方の面のみを液体を用いて処理を行い、他方の面は液体を供給することなく乾燥状態のままで処理を実施している（例えば、特許文献１を参照）。

また、この種の基板処理装置とは別に、基板の端面部分のみを、物理洗浄ツール（ブラシや２流体ノズル）を用いて処理を行う基板処理装置がある。
特開２００７―１０３８２５号公報

しかし、従来では、基板の一方の面の処理と基板の端面部分の処理とを同一の基板処理装置により実施することができず、基板の一方の面の処理と基板の端面部分の処理は、別々の基板処理装置を用意して個別に行っていた。

このように、基板の一方の面の処理と基板の端面部分の処理を同一の基板処理装置で行うことができない理由は、物理洗浄ツールにより基板の処理を行う際に、基板の他方の面（非処理面）に処理液が回り込んでしまい、他方の面が液体（処理液）により汚れてしまうからである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の一方の面と端面部分（エッジ部分）を液体により処理をする際に、他方の面側への液体の回り込みを防ぐことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

本発明の基板処理装置は、回転する基板に対して処理用の液体を供給して前記基板の処理をする基板処理装置において、
前記基板上部にて前記基板の回転中心軸を通る少なくとも回転半径方向に移動可能であって、前記基板の一方の面と前記基板の端面部分に対して前記処理用の液体を供給する物理洗浄ツールと、
前記基板の他方の面に対して保護用の流体を供給して前記基板の他方の面側に前記処理用の液体が回り込むのを防止する回り込み防止用供給ノズルと、
を備え、
前記回り込み防止用供給ノズルは、前記基板の回転方向において少なくとも一か所に固定され、前記基板の端面部分に向けて斜め上方を向くように、かつ前記物理洗浄ツールの移動軌跡上に配置されていることを特徴とする。

本発明の基板処理方法は、回転する基板に対して処理用の液体を供給して前記基板の処理をする基板処理方法において、
前記基板上部にて前記基板の回転中心軸を通る少なくとも回転半径方向に移動可能な物理洗浄ツールで、前記基板の一方の面と前記基板の端面部分に対して前記処理用の液体を供給する際、
前記基板の回転方向において少なくとも一か所に固定され、前記基板の端面部分に向けて斜め上方を向くように、かつ前記物理洗浄ツールの移動軌跡上に配置されている回り込み防止用供給ノズルから前記基板の他方の面に対して保護用流体を供給することを特徴とする。

本発明によれば、基板の一方の面と端面部分（エッジ部分）を液体により処理をする際に、他方の面側への液体の回り込みを防ぐことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することができる。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の基板処理装置の好ましい実施形態を示す平面図である。

図１に示す基板処理装置１は、カセットステーション２と、ロボット３と、複数の処理ユニット４，４を備えている。

基板処理装置１は、枚葉式の基板処理を行う装置であり、カセットステーション２は、複数のカセット５，５を有しており、各カセット５は複数枚の基板Ｗを収容している。基板Ｗとしては、例えば半導体ウエハ基板である。

ロボット３は、カセットステーション２と複数の処理ユニット４，４の間に配置されている。ロボット３は、各カセット５に収容されている基板Ｗを処理ユニット４側に搬送する。また、ロボット３は、処理ユニット４側の処理後の基板Ｗを、別のカセット５に搬送して戻す。各処理ユニット４は、例えば基板Ｗを保持して回転させて、基板Ｗを洗浄処理するのに用いられる。

図２は、図１に示す基板処理装置１の処理ユニット４の構成例を示している。

図２に示す枚葉式の処理ユニット４は、基板保持部１１と、移動操作部１２と、ダウンフロー用のフィルタ付きファン１３と、カップ１４と、物理洗浄ツール１５と、処理室１６と、そして回り込み防止部４０を有する。

基板保持部１１は、円板のベース部材１７と、回転軸１８と、モータ１９を有しており、ベース部材１７の上には基板Ｗが例えば真空吸引により着脱可能に固定される。処理室１６内には、カップ１４と物理洗浄ツール１５とベース部材１７とモータ１９の回転軸１８が収容されている。回転軸１８の先端部にはベース部材１７が固定されている。モータ１９が制御部２０の指令により動作することで、ベース部材１７とともにベース部材１７上の基板Ｗは、洗浄処理の際にＲ方向に連続回転する。

図２に示す物理洗浄ツール１５は基板Ｗの上部に配置されており、物理洗浄ツール１５は、制御部２０の指令により移動操作部１２が動作すると、Ｚ方向（上下方向）とＸ方向（基板Ｗの半径方向）に移動可能である。

図２に示すように、物理洗浄ツール１５は例えば２流体洗浄ツール（２流体ノズル）である。物理洗浄ツール１５は、液体供給部２１に対してバルブ２２と配管２３を介して接続され、物理洗浄ツール１５は、気体供給部２４に対してバルブ２５と配管２６を介して接続されている。

物理洗浄ツール１５は、液体と気体を、基板Ｗの一方の面３１と、基板Ｗの端面部分（エッジ部分）３３に対して供給する。この基板Ｗの一方の面３１は、処理対象面であり上面である。基板Ｗの他方の面３２は、非処理面であり下面であり、処理の際に処理用の液体が付かないように保護すべき面である。

図３は、図２に示す回り込み防止部４０の構造例と、物理洗浄ツール１５の構造例を詳しく示している。

図３に示すように、物理洗浄ツール１５は、内筒１５Ｂと外筒１５Ｃを有しており、外筒１５Ｃは内筒１５Ｂの外側に配置され、内筒１５Ｂと外筒１５Ｃは同心円状に配置されている。内筒１５Ｂの中央通路１５Ｄからは処理用の液体２８が供給され、外筒１５Ｃの外側リング状通路１５Ｆを通じて気体２９が供給されることで、霧吹きの原理を利用して、気体２９の気流が発生する負圧で処理用の液体２８を霧化させる。この霧化された処理用の液体２８は、基板Ｗの一方の面３１に供給されるようになっている。

図３に示す液体供給部２１が供給する処理用の液体２８は、一例として洗浄用の薬液であり、気体供給部２４が供給する気体２９は、例えば窒素ガスのような不活性ガスである。図２に示すようにバルブ２２，２５の開閉量は、制御部２０の指令により制御できる。

次に、図２と図３を参照して、物理洗浄ツール１５から供給される霧化された処理用の液体２８が、基板Ｗの他方の面３２側に回り込むのを阻止するために、回り込み防止部４０が設けられている。

ここで、この回り込み防止部４０の構造例について説明する。

図２と図３に示す回り込み防止部４０は、図２に示すカップ１４内に配置されており、物理洗浄ツール１５から供給される処理用の液体２８と気体２９で霧化させて処理用の液体２８が、基板Ｗの端面部分３３を経て、霧化された処理用が基板Ｗの他方の面３２側に回り込むのを確実に防止する。

この回り込み防止部４０が供給する保護用の流体は、物理洗浄ツール１５からの霧化された処理用の液体２８が基板Ｗの端面部分３３を経て基板Ｗの他方の面３２側に回り込まないように、基板Ｗの他方の面３２を保護する流体の一例である。

この保護用の流体は、例えば基板保護気体５５である。この基板保護気体５５は、図２と図３に示す流体供給部５０内に蓄えられており、流体供給部５０からバルブ５１と配管５２を介して、供給ノズル５３に供給されるようになっている。基板保護気体５５は、例えば窒素ガス等の不活性ガスや、乾燥空気（ドライエア）を採用できる。

図３に示す回り込み防止部４０は、供給ノズル５３を有する本体部５９と、基板保護気体５５を案内する案内部５６と、排出部５７とを有する。本体部５９は、上面部５８と、底面部５９Ｂと、外周面部６０により形成されており、供給ノズル５３は、上面部５８の傾斜部分５８Ｃと外周面部６０の傾斜部分６０Ｃと側壁６０Ｄ、６０Ｆにより形成されており、供給ノズル５３は基板Ｗの端面部分３３に向けて斜め上方を向くように形成されている。

基板ＷはＲ方向に回転する。物理洗浄ノズル１５は、Ｘ方向とＺ方向に移動可能な移動ノズルである。これに対して、図３と図４に示す供給ノズル５３は、基板Ｗが回転する方向（全周方向）に渡って形成されているのではなく、基板Ｗが回転する方向について一か所の位置Ｐにおいて固定されているので、供給ノズル５３は固定ノズルである。すなわち、この供給ノズル５３は、図４に示すように回転中心軸ＣＬを通る直径方向に沿って、しかも外側に向けて固定されている。

図３に示すように供給ノズル５３は、水平線Ｔに対して角度θで斜め上方に向けて形成されており、この角度θは、図示例では、例えば４５度よりも小さい角度である。水平線Ｔは、回転中心軸ＣＬに対して直交している。

図４は、図３に示す回り込み防止部４０を示す平面図である。

図３と図４に示すように、すでに説明したように、この供給ノズル５３は、基板Ｗの回転中心軸ＣＬに関する全周方向Ｓに関して、一か所の設定位置Ｐに設けられている。すなわち、供給ノズル５３は、全周方向Ｓにわたって形成されているのではなく、基板Ｗの端面部分３３に向けて一か所の位置だけに設けられている。

図５は、供給ノズル５３の開口面積を調整する調整装置７０の例を示している。

図５に示す例では、供給ノズル５３の開口７３の断面形状は、例えば矩形形状である。開口面積の調整装置７０は、アクチュエータ７１と開閉調整板７２を有している。アクチュエータ７１には開閉調整板７２が固定されており、アクチュエータ７１が制御部２０の指令より動作することにより、開閉調整板７２がＭ方向に移動して位置決めされることで、開口７３の開口面積を任意に調整することができる。しかも、図３に示す流体供給部５０のバルブ５１の開閉量は、制御部２０の指令により調整できるようになっている。

このように、開閉調整板７２により供給ノズル５３の開口面積を調整し、流体供給部５０のバルブ５１の開閉量を調整することができ、開口面積の調整とバルブ５１の開閉量の調整の一方もしくは両方を行うことにより、基板保護気体５５を基板Ｗの他方の面３２側に供給するための供給流量は、基板Ｗの上面に供給される処理用の液体と気体の供給量に応じて、供給される処理用の液体と気体が基板Ｗの他方の面３２側に回り込むのを防止するために、調整可能である。

図５に示すように、排出部５７は、供給ノズル５３に対応した位置に設けられており、基板Ｗの端面部分３３に向けて供給された基板保護気体５５を、本体部５７と案内部５６の外側に排出するために設けられている。

次に、上述した構成の基板処理装置１による基板Ｗの処理について説明する。

以下に説明する処理は、処理用の液体２８として洗浄処理用の薬液を用い、気体２９としては窒素ガスを用いて、基板Ｗの一方の面３１と端面部分３３の内の少なくとも一方を洗浄処理する例を説明する。

まず、図２に示すように、基板Ｗは、この基板Ｗの一方の面３１を上面にして、ベース部材１７上に例えば真空吸引により固定される。そして、モータ１９が作動して、ベース部材１７とともに基板Ｗが、Ｒ方向に連続回転される。しかも、移動操作部１２が作動されることで、物理洗浄ツール１５は、図４に示すように基板Ｗの中心付近である中心軸ＣＬと、基板Ｗの周縁部の供給ノズル５３の付近位置ＣＢと、の間で移動される。

図３に示す制御部２０の指令によりバルブ２２を開くことで、処理用の液体２８が液体供給部２１から配管２３を通じて、物理洗浄ツール１５の中央通路１５Ｄから供給され、かつバルブ２５を開くことで、気体２９が気体供給部２４から配管２６を通じて、物理洗浄ツール１５の外側リング状通路１５Ｆを通じて供給される。これにより、処理用の液体２８が気体２９により霧吹きの原理を使用して霧化されて、基板Ｗの一方の面３１と端面部分３３に均一になるように供給される。この例では、基板Ｗの一方の面３１と端面部分３３は、同一の基板処理装置により同時に洗浄処理できるが、基板Ｗの一方の面３１だけを洗浄処理するようにしても良い。

このように基板Ｗの一方の面３１と端面部分３３を同時に洗浄処理する際には、図２と図３に示す制御部２０の指令によりバルブ５１を開くことにより、保護用の流体の一例である基板保護気体５５が、流体供給部５０からバルブ５１と配管５２を通じて、供給ノズル５３から基板Ｗの端面部分３３方向に向けて、斜め上方に向けて供給される。

これにより、物理洗浄ツール１５から基板Ｗの一方の面３１と端面部分３３に供給される霧化された処理用の液体２８が、基板Ｗの非処理面である他方の面３２側に回り込まないようにして他方の面３２に供給されてしまう現象を防止できる。

しかも、基板保護気体５５が、供給ノズル５３から基板Ｗの端面部分３３方向に向けて斜め上方に向けて供給されるので、この基板保護気体５５は基板Ｗの他方の面３２を確実に覆うことができ、霧化された処理用の液体２８が基板Ｗの非処理面である他方の面３２側に回り込むことを防ぐことができる。これにより、特に基板の端面部分において処理用の液体が回り込んでくることを確実に防げる。

このため、処理面である基板Ｗの一方の面３１と端面部分３３は薬液により洗浄でき、この薬液は非処理面である基板Ｗの他方の面３２には付着しない。基板Ｗの一方の面３１と端面部分３３のみのウェット処理が可能であり、他方の面３２をドライ状態に保持することができる。また、基板Ｗの端面部分３３のみの物理処理（例えば洗浄処理）が可能である。

特に、仮に本発明の範囲外ではある基板保護気体５５が基板Ｗの全周方向に渡って同時に供給できる構造を採用するのに比べて、本発明の実施形態では、一か所の固定された供給ノズル５３が基板保護気体５５を供給できる構造なので、基板保持気体５５の使用量を減らすことができる。

図５に示すように、供給ノズル５３の開口面積を調整し、バルブ５１の開閉度合を調整することで、基板保護気体５５の基板Ｗの端面部分３３に対する供給量を適切に調整することができる。すなわち、基板Ｗの他方の面３２側に処理用の液体２８が回り込まないようにできる程度に、基板保護気体５５の使用量を調整できる。

本発明の実施形態では、基板Ｗの洗浄処理に用いる物理洗浄ツール１５は移動可能であり、基板Ｗは回転する。しかし、供給ノズル５３が回転しないで固定ノズルであるので、物理洗浄ツール１５から霧化された処理用の液体２８を吹き付ける基板Ｗの一か所の位置に対して、供給ノズル５３は基板保護気体５５を集中して吹き付けることができる。

本発明の範囲外の基板保護気体が基板Ｗの全周方向に渡って同時に供給できる構造では、気体が基板Ｗの全周方向に供給されているために、気体圧力が低下して、基板の他方の面３２に回り込む霧化された処理用の液体２８を防止することが難しい。

しかし、本発明の実施形態のように、基板保護気体５５を供給する供給ノズル５３が少なくとも１箇所に固定して配置されることで、基板保護気体５５を基板Ｗに対して集中して供給できるので、基板保護気体５５の気体圧力が低下することなく安定して供給できる。

また、本発明の実施形態では、基板Ｗの全周方向に基板保護気体５５を供給することが無いために、基板保護気体５５の供給量を削減することができ、少量の基板保護気体５５の供給量で、基板Ｗの他方の面３２に回り込もうとする霧化された処理用の液体２８の回り込みを防止することができる。

このため、基板保護気体５５の吐出し量を少なくして、物理洗浄ツール１５が吹き付ける液体と気体が基板Ｗの非処理面である他方の面３２側に回り込むことを防止することができる。

図６は、本発明の別の実施形態を示している。

図２〜図４に示す実施形態では、供給ノズル５３が一か所の位置Ｐに設けられているが、図６の実施形態では、供給ノズル５３が二か所の位置Ｐ、Ｐ１に設けられている。図６に示す実施形態の他の要素は、図２〜図４に示す実施形態の対応する要素と実質的に同じである。

これらの二か所の供給ノズル５３，５３は、１８０度反対の位置Ｐ、Ｐ１に形成されている。物理洗浄ツール１５は、図６に示すように基板Ｗの周縁部の供給ノズル５３の付近位置ＣＢと、基板Ｗの中心軸ＣＬ（付近）と、そして基板Ｗの周縁部の供給ノズル５３の付近位置ＣＤの間で移動される。

各供給ノズル５３が回転しないで固定ノズルであるので、物理洗浄ツール１５が液体と気体を吹き付ける基板Ｗの二か所の位置Ｐ、Ｐ１に対して、供給ノズル５３は基板保護気体５５を集中して吹き付けることができる。このため、基板保護気体５５の吐出し量を少なくして、物理洗浄ツール１５が吹き付ける液体と気体が、基板Ｗの他方の面３２側に回り込むことを防止することができる。

図７は、基板保護気体５５のガス流量と、供給ノズル５３の開口面積との関係例を示すグラフである。図７を参照すると、供給ノズル５３の開口面積が大きくなるのでガス流量が増加する。

本発明の基板処理装置は、回転する基板に対して処理用の液体を供給して基板の処理をする基板処理装置であって、基板の一方の面と基板の端面部分に対して処理用の液体を供給する物理洗浄ツールと、基板の他方の面に対して保護用の流体を供給して基板の他方の面側に処理用の液体が回り込むのを防止する回り込み防止用供給ノズルと、を備え、回り込み防止用供給ノズルは、基板の回転方向において少なくとも一か所に固定されていることを特徴とする。これにより、基板の一方の面と端面部分（エッジ部分）を処理用の液体により処理をする際に、他方の面側への処理用の液体の回り込みを確実に防ぐことができる。このため、基板の一方の面は処理用の液体によりウェット処理を行う際に、基板の他方の面側はドライ状態に保持することができる。また、回り込み防止用供給ノズルは、基板の回転方向において少なくとも一か所に固定されている流体の使用量を削減できる。

回り込み防止用供給ノズルは、基板の回転方向において１８０度反対の位置の２か所に固定されている。これにより、２か所の回り込み防止用供給ノズルから供給される保護用の流体により、基板の他方の面に処理用の液体が回り込むのを防げる。

回り込み防止用供給ノズルは、基板の端面部分に向けて保護用の流体を供給する。これにより、特に基板の端面部分において処理用の液体が回り込んでくることを確実に防ぐことができる。

物理洗浄ツールは、処理用の液体を供給する内筒と、処理用の液体を霧化するために気体を供給する外筒と、を有する２流体ノズルである。これにより、処理用の液体を霧化して基板の一方の面と端面部分に確実に供給できる。

保護用流体は、窒素ガス等の不活性ガスや乾燥空気（ドライエア）である。これにより、基板の他方の面は、ドライ状態に保持できる。

本発明の基板処理方法は、回転する基板に対して処理用の液体を供給して基板の処理をする基板処理方法であって、
物理洗浄ツールは、基板の一方の面と基板の端面部分に対して処理用の液体を供給し、
回り込み防止用供給ノズルは、基板の回転方向において少なくとも一か所に固定されており、基板の他方の面に対して保護用流体を供給する。これにより、基板の一方の面と端面部分（エッジ部分）を液体により処理をする際に、他方の面側への液体の回り込みを防ぐことができる。このため、基板の一方の面は液体によりウェット処理を行う際に、基板の他方の面側はドライ状態に保持することができる。また、回り込み防止用供給ノズルは、基板の回転方向において少なくとも一か所に固定されている液体の使用量を削減できる。

本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形例を採用できる。

例えば、物理洗浄ツールは、蒸気を供給でき、これにより、基板の一方の面と端面部分が、蒸気により洗浄できるようにしても良い。すなわち、物理洗浄ツールとしては、２流体洗浄ノズルに代えて、蒸気を基板Ｗの一方の面、および基板の端面に供給して処理できる蒸気処理ツールを採用しても良い。供給ノズル５３の断面形状は、矩形形状であっても円形形状であっても、楕円形状であっても良い。

さらに、本発明の実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、本発明の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の基板処理装置の好ましい実施形態を示す平面図である。 図１に示す基板処理装置の処理ユニットの構成例を図である。 図２に示す回り込み防止部の構造を詳しく示す図である。 図３に示す回り込み防止部を示す平面図である。 供給ノズルの開口面積を調整する調整装置の例を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 基板保護気体のガス流量と、供給ノズルの開口面積との関係例を示す図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
４ 処理ユニット
１１ 基板保持部
１２ 移動操作部
１５ 物理洗浄ツール
１５Ｂ 内筒
１５Ｃ 外筒
２０ 制御部
２１ 液体供給部
２４ 気体供給部
５０ 流体供給部
３１ 基板の一方の面
３２ 基板の他方の面
３３ 基板Ｗの端面部分（エッジ部分）
４０ 回り込み防止部
５３ 供給ノズル（回り込み防止用供給ノズル）
５５ 基板保護気体（保護用の流体の一例）
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 回転する基板に対して処理用の液体を供給して前記基板の処理をする基板処理装置において、
   前記基板上部にて前記基板の回転中心軸を通る少なくとも回転半径方向に移動可能であって、前記基板の一方の面と前記基板の端面部分に対して前記処理用の液体を供給する物理洗浄ツールと、
   前記基板の他方の面に対して保護用の流体を供給して前記基板の他方の面側に前記処理用の液体が回り込むのを防止する回り込み防止用供給ノズルと、
   を備え、
   前記回り込み防止用供給ノズルは、前記基板の回転方向において少なくとも一か所に固定され、前記基板の端面部分に向けて斜め上方を向くように、かつ前記物理洗浄ツールの移動軌跡上に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記回り込み防止用供給ノズルは、前記基板の回転方向において１８０度反対の位置の２か所に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記回り込み防止用供給ノズルは、前記基板の前記端面部分に向けて前記保護用の流体を供給する請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記物理洗浄ツールは、前記処理用の液体を供給する内筒と、前記処理用の液体を霧化するために気体を供給する外筒と、を有する２流体ノズルであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の基板処理装置。
5. 前記回り込み防止用供給ノズルの開口面積を任意に調整することのできる調整装置をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の基板処理装置。
6. 前記保護用流体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載の基板処理装置。
7. 前記保護用流体は、ドライエアであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載の基板処理装置。
8. 回転する基板に対して処理用の液体を供給して前記基板の処理をする基板処理方法において、
   前記基板上部にて前記基板の回転中心軸を通る少なくとも回転半径方向に移動可能な物理洗浄ツールで、前記基板の一方の面と前記基板の端面部分に対して前記処理用の液体を供給する際、
   前記基板の回転方向において少なくとも一か所に固定され、前記基板の端面部分に向けて斜め上方を向くように、かつ前記物理洗浄ツールの移動軌跡上に配置されている回り込み防止用供給ノズルから前記基板の他方の面に対して保護用流体を供給することを特徴とする基板処理方法。