JP5785462B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
そこで、この発明の目的は、液滴が衝突する基板の各位置での膜厚のばらつきを低減でき、基板の処理品質を向上させる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。
さらに、この構成によれば、噴射口および吐出口が共通の部材(ノズル)に形成されている。すなわち、ノズルが、噴射手段と液膜形成手段に共有されている。したがって、噴射口および吐出口がそれぞれ異なる部材に形成されている場合よりも部品点数を減少させることができる。さらに、噴射口および吐出口の位置関係(ある基準点に対する噴射口および吐出口の位置)の変化を防止できるので、保護液の液膜が形成される位置が噴射位置に対して移動することを防止できる。そのため、保護液の液膜によって噴射位置を確実に覆うことができる。さらに、噴射口および吐出口の位置関係の変化を防止できるので、両者の位置関係を調整するメンテナンス作業が不要である。
この構成によれば、処理液供給手段から複数の噴射口に供給される処理液が、振動付与手段からの振動によって分断されることにより、各噴射口から処理液の液滴が噴射される。振動付与手段からの振動によって液滴が形成されるので、液体と気体との衝突によって液滴を形成する二流体ノズルよりも、液滴の大きさ(粒径)および速度のばらつきを低減できる。すなわち、各噴射位置での膜厚のばらつきを低減できることに加えて、液滴の運動エネルギのばらつきを低減できる。したがって、液滴の衝突によって基板に加わる衝撃を各噴射位置で安定させて、基板の処理品質を向上させることができる。
この構成によれば、ノズル移動手段によってノズルを移動させることにより、複数の噴射位置を基板の主面内で移動させることができる。これにより、基板の主面を複数の噴射位置によって走査(スキャン)できる。したがって、基板の主面全域に処理液の液滴を衝突させて、基板の主面をむらなく洗浄できる。さらに、噴射口および吐出口が共通の部材(ノズル)に形成されているので、ノズル移動手段がノズルを移動させたとしても、噴射口および吐出口の位置関係が変化しない。そのため、噴射位置を保護液の液膜によって確実に保護しながら、処理液の液滴を噴射位置に向けて噴射させることができる。
回転状態の基板上の液体には、外方(回転軸線から離れる方向)への遠心力と、液体の移動方向に直交する方向へのコリオリの力とが作用する。回転状態の基板上の液体は、主として、この2つの力の合力の方向に移動する。噴射位置は、合力の方向に延びる延長線上に設定されている。したがって、着液位置に供給された保護液は、主として噴射位置に向かって流れ、噴射位置に効率的に供給される。そのため、保護液の吐出流量を低減しながら、所定の厚みの液膜を形成できる。これにより、保護液の消費量を低減できる。
この構成によれば、複数の噴射口にそれぞれ対応する複数の吐出口が設けられており、複数の着液位置が、それぞれ、複数の噴射位置に対応している。複数の吐出口から保護液が吐出されると、複数の噴射位置をそれぞれ覆う複数の液膜が形成される。複数の液膜は、それぞれ、複数の吐出口から吐出された保護液によって形成されている。すなわち、1つの噴射位置に対して1つの液膜が形成され、この液膜によって噴射位置が覆われる。そのため、1つの液膜によって複数の噴射位置を覆う場合よりも、噴射位置での膜厚を精度よくコントロールできる。これにより、各噴射位置での膜厚のばらつきを一層低減できる。
この構成によれば、1つの着液位置が、複数の噴射位置に対応しており、複数の噴射位置が、共通の着液位置に供給された保護液によって覆われる。保護液の液膜の厚みは、着液位置から離れるに従って減少する。言い換えると、着液位置からの距離が一定であれば、その位置での膜厚は概ね一定である。共通の着液位置に対応する複数の噴射位置は、共通の着液位置に中心を有する円弧に沿って設定されている。したがって、これらの噴射位置での膜厚のばらつきを一層低減できる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る基板処理装置1の概略構成を示す模式図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る噴射ノズル5およびこれに関連する構成の平面図である。
基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを1枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。図1に示すように、基板処理装置1は、基板Wを水平に保持して回転させるスピンチャック2(基板保持手段、基板回転手段)と、スピンチャック2を取り囲む筒状のカップ3と、基板Wにリンス液を供給するリンス液ノズル4と、基板Wに処理液の液滴を衝突させる噴射ノズル5(噴射手段、液膜形成手段)と、スピンチャック2などの基板処理装置1に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置6とを備えている。
図3に示すように、噴射ノズル5は、処理液の液滴を噴射する本体22と、本体22を覆うカバー23と、カバー23によって覆われた複数の圧電素子15と、本体22とカバー23との間に介在するシール24とを含む。本体22およびカバー23は、いずれも耐薬性を有する材料によって形成されている。本体22は、たとえば、石英によって形成されている。カバー23は、たとえば、フッ素系の樹脂によって形成されている。シール24は、たとえば、弾性材料によって形成されている。本体22は、高圧に耐えうる強度を有している。本体22の一部と圧電素子15とは、カバー23の内部に収容されている。配線16の端部は、たとえば半田(solder)によって、カバー23の内部で圧電素子15に接続されている。カバー23の内部は、シール24によって密閉されている。本体22は、基板Wの上面に対向する水平な下面22aを有している。処理液の液滴は、本体22の下面22aから噴射される。
図6に示すように、噴射口28は、基板Wの上面内の噴射位置P1に向けて噴射方向Q1に液滴を噴射する。噴射方向Q1は、噴射口28から噴射位置P1に向かう方向である。噴射方向Q1は、処理液接続路32の方向によって設定される。第1実施形態では、処理液接続路32が鉛直方向に延びているので、噴射方向Q1は、鉛直方向である。したがって、噴射口28は、噴射位置P1に向けて鉛直下方に液滴を噴射する。
未処理の基板Wは、図示しない搬送ロボットによって搬送され、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック2上に載置される。そして、制御装置6は、スピンチャック2によって基板Wを保持させる。その後、制御装置6は、スピンモータ8を制御して、スピンチャック2に保持されている基板Wを回転させる。
図9は、本発明の第2実施形態に係る噴射口28および吐出口35の位置関係について説明するための平面図である。この図9において、前述の図1〜図8に示された各部と同等の構成部分については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
この第2実施形態と前述の第1実施形態との主要な相違点は、1つの吐出口35が、複数の噴射口28に対応していることである。
図10は、本発明の第3実施形態に係る噴射口28および吐出口35の位置関係について説明するための平面図である。この図10において、前述の図1〜図9に示された各部と同等の構成部分については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
この第3実施形態と前述の第2実施形態との主要な相違点は、噴射口28および吐出口35の位置関係が異なることである。
たとえば、前述の第1実施形態では、保護液を吐出する吐出口35が、噴射ノズル5に設けられている場合について説明した。しかし、吐出口35は、噴射ノズル5とは異なる部材に設けられていてもよい。たとえば、吐出口35が形成された保護液ノズル(液膜形成手段)が設けられ、この保護液ノズルに、保護液供給管41(図1参照)が接続されていてもよい。この場合、複数の保護液ノズルが設けられていてもよいし、1つの保護液ノズルに複数の吐出口35が形成されていてもよい。
また、前述の第1実施形態では、噴射ノズル5が処理液の液滴を噴射している状態で、制御装置6が、ノズル移動機構18によって、中心位置Pcと周縁位置Peとの間で噴射ノズル5を軌跡X1に沿って移動させる場合について説明した。すなわち、ハーフスキャンが行われる場合について説明した。しかし、フルスキャンが行われてもよい。具体的には、制御装置6は、噴射ノズル5が処理液の液滴を噴射している状態で、ノズル移動機構18によって、基板Wの周縁部の上方の2つの位置の間で噴射ノズル5を軌跡X1に沿って移動させてもよい。
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。
2 スピンチャック(基板保持手段、基板回転手段)
5 噴射ノズル(噴射手段、液膜形成手段、ノズル)
12 処理液供給機構(処理液供給手段)
15 圧電素子(振動付与手段)
18 ノズル移動機構(ノズル移動手段)
28 噴射口
35 吐出口
205 噴射ノズル(噴射手段、液膜形成手段、ノズル)
305 噴射ノズル(噴射手段、液膜形成手段、ノズル)
A1 回転軸線
arc 円弧
Dr 基板回転方向
F3 合力
L 延長線
P1 噴射位置
P2 着液位置
W 基板
Claims (8)
- 基板を保持する基板保持手段と、
複数の噴射口からそれぞれ前記基板保持手段に保持されている基板の主面内の複数の噴射位置に向けて処理液の液滴を噴射する噴射手段と、
複数の吐出口からそれぞれ前記基板保持手段に保持されている基板の主面内の複数の着液位置に向けて保護液を吐出することにより、それぞれ異なる前記噴射位置を覆う複数の保護液の液膜を形成する液膜形成手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板に垂直な方向から見ると前記基板より小さく、前記複数の噴射口および複数の吐出口が形成されたノズルとを含む、基板処理装置。 - 前記噴射手段は、前記複数の噴射口に処理液を供給する処理液供給手段と、前記複数の噴射口から噴射される処理液に振動を付与することにより、前記複数の噴射口から噴射される処理液を分断する振動付与手段とを含む、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段に保持されている基板の主面に沿って前記ノズルを移動させるノズル移動手段をさらに含む、請求項1または2に記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段に保持されている基板の主面に交差する回転軸線まわりの基板回転方向に前記基板を回転させる基板回転手段をさらに含み、
前記着液位置は、前記噴射位置より前記回転軸線側で、かつ前記基板回転方向に関して前記噴射位置より上流側に設定されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記複数の着液位置は、それぞれ、前記複数の噴射位置に対応しており、
前記液膜形成手段は、前記複数の吐出口からそれぞれ前記複数の着液位置に向けて保護液を吐出させることにより、前記複数の噴射位置をそれぞれ覆う複数の保護液の液膜を形成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 各着液位置は、複数の前記噴射位置に対応しており、共通の着液位置に対応する前記複数の噴射位置は、前記共通の着液位置に中心を有する円弧に沿って設定されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 基板に垂直な方向から見ると前記基板より小さいノズルに形成された複数の噴射口および複数の吐出口から処理液および保護液を吐出する基板処理方法であって、
前記複数の噴射口からそれぞれ前記基板の主面内の複数の噴射位置に向けて処理液の液滴を噴射する噴射ステップと、
前記噴射ステップと並行して、前記複数の吐出口からそれぞれ前記基板の主面内の複数の着液位置に向けて保護液を吐出することにより、それぞれ異なる前記噴射位置を覆う複数の保護液の液膜を形成する液膜形成ステップとを含む、基板処理方法。 - 前記噴射ステップは、前記複数の噴射口に処理液を供給する処理液供給ステップと、前記処理液供給ステップと並行して、前記複数の噴射口から噴射される処理液に振動を付与することにより、前記複数の噴射口から噴射される処理液を分断する振動付与ステップとを含む、請求項7に記載の基板処理方法。
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