JP5379663B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
枚葉型の基板処理装置は、たとえば、基板を保持して回転するスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板に処理液を供給する処理液ノズルとを含む。スピンチャックに保持された基板に対して薬液が供給され、その後に純水が供給されることにより、基板上の薬液が純水に置換される。その後に、基板上の純水を排除するためのスピン乾燥処理が行われる。
請求項2記載の発明は、前記絶縁液体供給工程は、絶縁液体(21)を一方の極性に帯電させる絶縁液体帯電工程と、帯電された絶縁液体(21)を前記基板(W)の表面に供給する工程とを含む、請求項1記載の基板処理方法である。
このような絶縁液体は、充分に高い比抵抗を大気中で維持できるので、薄膜パターンに生じた電荷が当該絶縁液体を通じて除電されることがない。それにより、隣接する薄膜パターンの間に、より一層効果的に斥力を生じさせることができる。しかも、大気中で基板処理を行って差し支えないので、基板の周囲の雰囲気制御が容易である。
薄膜パターンが少なくとも絶縁層を有していることにより、基板に対して電圧を印加することで、薄膜パターンを帯電させることができる。すなわち、基板に電圧を印加すると、絶縁層内で分極が生じ、薄膜パターンは基板に印加した電圧と同極性に帯電する。これにより、隣接する薄膜パターン同士に効果的に斥力を作用させることができる。
請求項5記載の発明は、前記基板(W)は、基板表面全域に電圧を印加させることができる基板である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
請求項6記載の発明は、表面に薄膜パターン(10)が形成された基板(W)を保持する基板保持手段(11;92)と、前記基板保持手段(11;92)に保持された基板(W)の表面に、純水の比抵抗以上の比抵抗を有する絶縁液体(21)を供給する絶縁液体供給手段(13,20;91,93,104)と、前記薄膜パターン(10)が前記絶縁液体(21)の帯電極性と同極性に帯電するように、前記基板保持手段(11;92)に保持された基板(W)に電圧を印加する電圧印加手段(26,27;92,105,106;105,106,110)と、前記基板(W)の表面の絶縁液体(21)を排除する乾燥手段(30;96,97)と、前記電圧印加手段(26,27;92,105,106;105,106,110)および前記乾燥手段(30;96,97)を制御し、前記電圧印加手段(26,27;92,105,106;105,106,110)による基板(W)への電圧印加と、前記乾燥手段(30;96,97)による絶縁液体(21)の排除とを並行して行わせる制御手段(28;107)とを含む、基板処理装置である。
請求項8記載の発明は、前記乾燥手段が、前記基板保持手段(11)に保持された基板(W)を回転させる基板回転手段(30)を含む、請求項6または7記載の基板処理装置である。基板保持手段(11)が、1枚の基板を保持するものである場合、基板処理装置は、基板(W)を一枚ずつ処理する枚葉型の装置形態を有することになる。
図1は、この発明の一実施形態による基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。この基板処理装置1は、基板Wを1枚ずつ処理する枚葉型の処理ユニットであって、基板に対して処理液を供給することにより、当該基板の表面処理を行うものである。基板Wは、たとえば、半導体基板(半導体ウエハ。ほぼ円形の基板)である。基板Wの表面には、少なくとも絶縁膜を含む薄膜パターンが形成されている。
処理液供給管32には、純水供給源に接続された純水バルブ35または薬液供給源に接続された薬液バルブ36を介して、純水または薬液(たとえば、エッチング液)が所要のタイミングで供給されるようになっている。
基板処理装置の各部を制御するために、制御部28が備えられている。制御部28は、バルブ15,16,35〜36の開閉、スイッチ26の開閉、回転駆動機構30の動作、および保持ピン駆動用昇降駆動機構51の動作を制御するようにプログラムされている。
また、貫通孔60の内壁には、シール部材68,69が回動軸61との間に配置されており、これらは、シール押さえ保持段部67に圧入されたシール押さえ部材70によって保持されている。さらに、シール押さえ部材70の下面側に形成された軸受け保持段部66には、回動軸61を回動自在に軸支する軸受け77が圧入されている。
前述のとおり、保持ピン42は導電性樹脂で構成され、回動軸61および軸受け保持部79は金属材料で構成されている。そのため、保持ピン42は、回動軸61、軸受け78、軸受け保持部79、金属テープ80およびボルト52を通る導電経路を介して、回転駆動機構30の回転軸31に電気的に接続されている。そして、図1に示すように、金属製の回転軸31は、スイッチ26を介して電源27に接続されている。したがって、スイッチ26を導通状態とすると、電源27からの電圧が、回転軸31から前記導電経路を介して、保持ピン42から基板Wに印加される。
図5A〜5Fは、基板Wに対する処理の流れを説明するための図である。まず、未処理の基板Wが、搬送ロボット(図示せず)によって、スピンチャック11に受け渡される(図5A)。このとき、保持ピン42は解除位置とされている。搬送ロボットの基板保持ハンドが退避すると、保持ピン駆動用昇降駆動機構51が駆動されて、保持ピン42が保持位置とされる。
一定時間にわたって薬液処理を行った後に、薬液バルブ16,36が閉じられ、代わって、純水バルブ15,35が開かれる。これにより、基板Wの上下面に対して、純水によるリンス処理が行われ、基板Wの上下面の薬液が純水に置換される(図5C)。ただし、図5Cでは、上面への純水供給のみを図示してある。
次いで、制御部28は、スイッチ26を導通させる。これにより、基板Wに対して、絶縁液体21と同極性の電圧が印加される(図5E)。
この乾燥工程の後には、制御部28は、スピンチャック11の回転を停止させ、スイッチ26を遮断する。さらに、制御部28は、保持ピン駆動用昇降駆動機構51を作動させて保持ピン42を解除位置とする。その後、搬送ロボットの基板保持ハンドによって、処理済みの基板Wが搬出されることになる。
さらに、また、この実施形態において絶縁液体21として用いられるHFEは、純水よりも表面張力が小さい。このような低表面張力の絶縁液体21を用いることによって、薄膜パターン10の倒壊を一層効果的に抑制または防止できる。
200×10−7(cm)×10×106(V/cm)=200V
したがって、基板Wに対する印加電圧は、200V未満の範囲で、絶縁液体21の表面張力に起因する引力に対抗し得る斥力(クーロン力)が生じるように定めればよい。
処理槽91の内底面は、幅方向(基板Wの径方向に沿う水平方向)中央に向かって下り傾斜を有しており、その最底部に排液口94が形成されている。この排液口94に排液管95が接続されている。排液管95の途中部には、排液バルブ96が介装されている。この排液バルブ96を開くことによって、処理槽91内の処理液を排出できる。
図8A〜8Dは、基板処理の流れを説明するための図解的な断面図である。基板Wの構成は、前述の第1の実施形態の場合と同様である(図4Aおよび図4B参照)。制御部107は、処理槽91に薬液を貯留する。具体的には、薬液バルブ101を開いて処理液供給管100から薬液を供給させる。この薬液は、噴出管98から噴出される。所定の液位以上の薬液が貯留された状態で、制御部107は、アーム昇降機構97を作動させて、保持アーム92を下降させる。これにより、保持アーム92に保持された複数枚の基板Wが一括して処理槽91内の薬液中に浸漬される(図8A参照)。むろん、これに先だって、保持アーム92には、未処理の基板Wが保持させられる。薬液中に浸漬された基板Wに向けて、噴出管98からの薬液が供給される。処理槽91をオーバーフローした薬液は、図示しない回収機構によって回収され、薬液供給源へと帰還させられて再利用される。
この実施形態の基板処理装置3は、電源106が発生する直流電圧を基板Wに印加するための電極110を備えている。すなわち、電極110は、スイッチ105を介して電源106に接続されている。電極110は、支持部材92bと平行な方向(すなわち、基板Wの整列方向)に延びる棒状に形成されており、保持アーム92に保持された複数枚の基板Wに接触できるように構成されている。電極110は、電極移動機構111によって、処理槽91内に収容された状態の基板Wに接触する接触位置と、基板Wから退避した退避位置との間で移動させられる。
なお、この実施形態においては、保持アーム92の構成部品は、導電性の材料で構成されている必要はない。
−1.8nCに帯電させた絶縁液体中に基板W(図4Aおよび図4Bに示す構成の基板)を浸漬させ、その基板Wに対して−100Vの電圧を印加した状態で、絶縁液体から引き上げた。この場合に、一辺25μmの正方形領域内を顕微鏡観察したところ、パターン倒壊は見られなかった。
以上、この発明の実施形態および実施例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ができる。たとえば、前述の実施形態では、絶縁液体としてHFEを用いた例を示したが、IPA(イソプロピルアルコール)を同様の目的のための絶縁液体として用いることもできる。また、基板Wの近傍の雰囲気中を適切に制御すれば、純水を絶縁液体として用いることもできる。大気中においては、二酸化炭素が純水に溶け込むため、純水の比抵抗は容易に減少してしまう。そこで、基板Wの近傍の雰囲気を、大気中よりも二酸化炭素濃度の低い低二酸化炭素濃度雰囲気に制御しておけば、純水の比抵抗を高い値に保持できるから、純水を絶縁液体として適用することができる。低二酸化炭素雰囲気は、たとえば、窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気であってもよい。
さらに、前述の実施形態では、絶縁液体を一方の極性に帯電させているが、絶縁液体がいずれの極性にも帯電していないのであれば、絶縁液体を帯電させる必要はない。また、絶縁液体は、積極的に帯電させなくても、一方の極性に帯電している場合もある。この場合には、絶縁液体を帯電させるための構成を省き、基板Wに対して絶縁液体の帯電極性と同極性の電圧を印加すればよい。
また、前述の第2および第3の実施形態では、一つの処理槽91内で薬液処理、純水リンス処理および絶縁液体リンス処理を行っているが、たとえば、薬液処理を第1の処理槽で行い、純水リンス処理および絶縁液体リンス処理を別の第2の処理槽で行う構成としてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲で、種々の変更を施すことができる。
2 基板処理装置(第2の実施形態)
3 基板処理装置(第3の実施形態)
5 シリコン基板
6 積層膜
7 第1絶縁膜
8 第2絶縁膜
9 導体膜
10 薄膜パターン
11 スピンチャック
12 処理液ノズル
13 絶縁液体ノズル
15 純水バルブ
16 薬液バルブ
17 絶縁液体バルブ
20 絶縁液体供給源
21 絶縁液体
24 電極
25 電源
26 スイッチ
27 電源
28 制御部
30 回転駆動機構
31 回転軸
35 回転駆動機構
41 スピンベース
42 保持ピン
80 金属テープ
91 処理槽
92 保持アーム
93 処理液供給機構
94 排液口
95 排液管
96 排液バルブ
97 アーム昇降機構
98 噴出管
100 処理液供給管
101 薬液バルブ
102 純水バルブ
103 絶縁液体バルブ
104 絶縁液体供給源
105 スイッチ
106 電源
107 制御部
110 電極
111 電極移動機構
W 基板
Claims (9)
- 表面に薄膜パターンが形成された基板の表面に、純水の比抵抗以上の比抵抗を有する絶縁液体を供給する絶縁液体供給工程と、
前記基板に電圧を印加することにより、前記薄膜パターンを帯電させる帯電工程と、
前記帯電工程と並行して、前記絶縁液体を基板の表面から排除する乾燥工程とを含み、
前記帯電工程は、前記絶縁液体の帯電極性と同極性に前記薄膜パターンを帯電させるように、前記基板に電圧を印加する工程を含む、基板処理方法。 - 前記絶縁液体供給工程は、絶縁液体を一方の極性に帯電させる絶縁液体帯電工程と、帯電された絶縁液体を前記基板の表面に供給する工程とを含む、請求項1記載の基板処理方法。
- 前記絶縁液体は、大気中で純水以上の比抵抗を保持することができる液体である、請求項1または2記載の基板処理方法。
- 前記薄膜パターンが、少なくとも絶縁層を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記基板は、基板表面全域に電圧を印加させることができる基板である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 表面に薄膜パターンが形成された基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面に、純水の比抵抗以上の比抵抗を有する絶縁液体を供給する絶縁液体供給手段と、
前記薄膜パターンが前記絶縁液体の帯電極性と同極性に帯電するように、前記基板保持手段に保持された基板に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記基板の表面の絶縁液体を排除する乾燥手段と、
前記電圧印加手段および前記乾燥手段を制御し、前記電圧印加手段による基板への電圧印加と、前記乾燥手段による絶縁液体の排除とを並行して行わせる制御手段とを含む、基板処理装置。 - 前記絶縁液体供給手段は、前記絶縁液体を一方の極性に帯電させる絶縁液体帯電手段を含み、前記帯電された絶縁液体を前記基板の表面に供給するものである、請求項6記載の基板処理装置。
- 前記乾燥手段が、前記基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転手段を含む、請求項6または7記載の基板処理装置。
- 前記絶縁液体供給手段が、前記基板保持手段に保持された基板を絶縁液体中に浸漬させるように構成された処理槽を含み、
前記乾燥手段が、前記処理槽内の絶縁液体外へと前記基板を取り出す基板取り出し手段を含む、請求項6または7記載の基板処理装置。
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