JP6236328B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、有機ＥＬ表示装置用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、太陽電池用パネル基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、半導体ウエハ等の基板に対して処理液を供給することにより、この基板を処理する基板処理装置に関する。

例えば、半導体装置の製造工程においては、基板としての半導体ウエハに各種の処理液を供給することにより、その処理を行っている。このような処理を行う基板処理装置として、基板を１枚ずつ基板搬送ロボットにより、処理チャンバーの側壁に形成された開口部を介して処理チャンバー内に搬送する枚葉式の基板処理装置が使用されている。この枚葉式の基板処理装置においては、処理チャンバー内に基板を水平に保持して回転するスピンチャックが配設されている。このスピンチャックにより水平姿勢で回転される基板の主面に向けて、処理液が供給される。基板の表面に供給された処理液は、遠心力により基板の表面全体に広げられ、基板の端縁より飛散し、液受けカップにより回収される。

このような基板処理装置においては、基板の端縁より飛散した処理液飛沫の一部や、処理液蒸気が凝縮した処理液等が、処理チャンバーに付着する場合がある。特に、処理チャンバーの側壁に形成された開口部の上部（開口部分の上壁の下面）に処理液が付着した場合には、この処理液が開口部を通過する基板上に落下して基板を汚染する可能性がある。

特許文献１には、処理チャンバーの側壁に形成された開口部を閉止した状態のシャッターの上部付近に向けて洗浄液を吐出する洗浄液吐出ノズルと、このシャッターの上部付近に向けて乾燥用ガスを吐出する乾燥ガス吐出ノズルと、を備える基板処理装置が開示されている。

特許文献１に記載された基板処理装置によれば、シャッターの上部付近に付着した処理液が、洗浄液によって洗い流され、洗浄に用いられた洗浄液は、乾燥用ガスによって除去される。このため、閉状態のシャッタの上部付近から処理液および洗浄液を除去することが可能となる。

特開２００９−２６９４８号公報

特許文献１に記載の基板処理装置はシャッターから処理液を確実に除去できる優れたものではあるが、処理チャンバーの側壁に形成された開口部の上部（上壁の下面）に処理液が付着し、この処理液が開口部を通過する基板上に落下することを確実に防止することはできないという問題がある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、開口部の上部に付着した処理液が開口部を通過する基板上に落下することを確実に防止することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、処理液を基板に供給して基板を処理する基板処理装置であって、基板を収納する処理チャンバーと、前記処理チャンバーの側壁に形成された基板通過用の開口部を閉鎖する位置と、前記開口部を開放する位置との間を移動可能なシャッターと、前記シャッターに付設され、当該シャッターの移動に伴って、前記処理チャンバーにおける開口部の上部に付着した液滴と接触可能な位置を通過する庇部材と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記シャッターは、前記開口部を閉鎖する閉鎖位置と、前記閉鎖位置より側方に移動した中間位置と、前記中間位置より鉛直方向に退避した退避位置との間を移動可能であり、前記庇部材は、前記シャッターが前記閉鎖位置と前記中間位置との間を移動するときに、前記チャンバーにおける開口部の上部に付着した液滴を除去する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記庇部材は、前記チャンバーにおける開口部の上部に付着した液滴と接触して当該液滴を除去するための接触部と、前記接触部の下方に配設された液受け部と、前記液受け部により受け取られた液滴を排出する排液部と、を備える。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記液受け部の上面が前記排液部に向けて傾斜する。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記接触部は、吸湿性の部材より構成される。

請求項１に記載の発明によれば、庇部材が開口部の上部に付着した液滴と接触することにより、液滴を開口部の上部から除去することができる。ここでいう「除去」とは、液滴が自重により下方に落下する程度の量から、開口部の上部に留まる程度の量まで減少することを指す。以下、同様の現象を「除去」と記載する。このため、開口部の上部に付着した処理液が開口部を通過する基板上に落下することを確実に防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、シャッターの閉鎖位置と中間位置との間の移動に伴って、庇部材が開口部の上部に付着した液滴を除去することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、接触部により除去した液滴を液受け部により受け取り、排出部に排出することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、液受け部により受け取った液滴を速やかに排液部に送液することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、吸湿性の部材により液滴を吸収して除去することが可能となる。

この発明に係る基板処理装置の概要図である。 処理チャンバー１における開口部３付近の領域を、シャッター４およびその移動機構とともに示す側面図である。 処理チャンバー１における開口部３付近の領域を、シャッター４およびその移動機構とともに示す側面図である。 処理チャンバー１における開口部３付近の領域を、シャッター４およびその移動機構とともに示す側面図である。 処理チャンバー１における開口部３付近の領域を、シャッター４およびその移動機構とともに示す側面図である。 処理チャンバー１における開口部３と樋５３との配置関係を示す正面図である。 庇部材３１の斜視図である。 庇部材３１および側壁２の開口部の上部９付近の拡大図である。 庇部材３１および側壁２の開口部の上部９付近の拡大図である。 庇部材３１および側壁２の開口部の上部９付近の拡大図である。 この発明の他の実施形態に係る庇部材３１を備えたシャッター４を示す側面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る基板処理装置の概要図である。

この基板処理装置は、基板としての半導体ウエハＷの洗浄を実行する枚葉式の処理装置であり、側壁２により取り囲まれた形状を有する処理チャンバー１と、処理チャンバー１内において半導体ウエハＷをその主面を水平な状態で保持するとともに、鉛直方向を向く回転軸まわりに半導体ウエハＷを回転させるスピンチャック２５と、スピンチャック２５に保持された半導体ウエハＷの表面に対してＳＰＭ（ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ｍｉｘｔｕｒｅ）を供給するためのＳＰＭノズル１８と、スピンチャック２５に保持された半導体ウエハＷの表面に対してＤＩＷ（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）を供給するためのＤＩＷノズル１７とを備える。

処理チャンバー１の側壁２には、処理チャンバー１に対して半導体ウエハＷを搬入および搬出するための開口部３が形成されている。処理チャンバー１の外側における開口部３と対向する位置には、搬送ロボット２７が配置されている。この搬送ロボット２７は、開口部３を介して処理チャンバー１内に半導体ウエハＷの保持部をアクセスさせ、スピンチャック２５上に未処理の半導体ウエハＷを載置し、あるいは、スピンチャック２５上から処理済の半導体ウエハＷを取り出すことが可能な構成となっている。そして、処理チャンバー１の内部には、開口部３を開閉するためのシャッター４が配設されている。

スピンチャック２５は、モータ２６と、このモータ２６の駆動によって回転される円盤状のスピンベース２３と、スピンベース２３の周縁部の複数箇所にほぼ等間隔で設けられ、半導体ウエハＷの端縁を挟持するための複数個の挟持部材２４とを備えている。このスピンチャック２５は、複数個の挟持部材２４によって半導体ウエハＷを挟持した状態で、モータ２６の駆動によってスピンベース２３を回転させることにより、半導体ウエハＷを、その主面が水平となる姿勢を保った状態で、スピンベース２３とともに鉛直方向を向く軸まわりに回転させる構成となっている。

ＳＰＭノズル１８は、スピンチャック２５の上方において水平方向に延びるアーム２２の先端に取り付けられている。このアーム２２は、ノズル移動機構２１の駆動により、ＳＰＭノズル１８がスピンチャック２５に支持されて回転する半導体ウエハＷの上方のＳＰＭの供給位置と、スピンチャック２５の側方に退避した待機位置との間を移動可能となるように揺動する。このＳＰＭノズル１８には、ＳＰＭ供給管１６が接続されており、高温のＳＰＭがＳＰＭ供給管１６を通して供給されるようになっている。ＳＰＭ供給管１６には、ＳＰＭ供給部１２からＳＰＭノズル１８へのＳＰＭの供給および供給停止を切り換えるための開閉弁１４が配設されている。

ＤＩＷノズル１７は、スピンチャック２５の上方において吐出口を半導体ウエハＷの中央部に向けて配設されている。このＤＩＷノズル１７には、ＤＩＷ供給管１５が接続されており、リンス液としてのＤＩＷがＤＩＷ供給管１５を通して供給されるようになっている。ＤＩＷ供給管１５には、ＤＩＷ供給部１１からＤＩＷノズル１７へのＤＩＷの供給および供給停止を切り換えるための開閉弁１３が配設されている。

図２から図５は、処理チャンバー１における開口部３付近の領域を、シャッター４およびその移動機構とともに示す側面図である。なお、図２はシャッター４が退避位置に配置された状態を示し、図３はシャッター４が退避位置から中間位置に移動した状態を示し、図４はシャッター４が閉鎖位置に配置された状態を示し、図５はシャッター４が閉鎖位置から中間位置に移動した状態を示している。また、図６は、処理チャンバー１における開口部３と樋５３との配置関係を示す正面図である。なお、図６はチャンバー１内から開口部３を見た図であり、シャッター４が閉鎖位置に配置された状態を仮想線で示している。

処理チャンバー１に形成された開口部３は、図６に示すように、その上辺が水平方向を向く横長の矩形状の形状を有する。この開口部３の周囲には、シール部材５１がその全周に亘り配設されている。一方、シャッター４は、正面視において開口部３より大きな略矩形状の形状を有する。このシャッター４は、本体の四辺から処理チャンバー１側に向けて突出した突出部４１と、本体の上辺から上部に向かって伸びる立ち上げ部４２とを備える。突出部４１は、シール部材５１と当接して開口部３を閉鎖する機能を有する。また、立ち上げ部４２は、半導体ウエハＷから飛散するＳＰＭやＤＩＷがシール部材５１の上部に到達することを防止する機能を有する。また、シャッター４には、この発明の特徴部分である庇部材３１が付設されている。この庇部材３１の構成については後程詳細に説明する。

シャッター４を移動させるための移動機構は、シャッター４を水平方向に往復移動させるための水平移動用エアシリンダ６１と、シャッター４を鉛直方向に往復移動させるための昇降用エアシリンダ６４とを備える。シャッター４は、水平移動用エアシリンダ６１のシリンダロッド６２と、連結部材４３およびシリンダプレート６３を介して接続されている。また、水平移動用エアシリンダ６１は、支持部材６６により支持されている。この支持部材６６は、装置本体に固定された昇降用エアシリンダ６４のシリンダロッド６５と連結されている。

このため、シャッター４は、移動機構を構成する水平移動用エアシリンダ６１および昇降用エアシリンダ６４の駆動により、図４に示す開口部３を閉鎖する閉鎖位置と、図３および図５に示す閉鎖位置より側方に移動した中間位置と、図２に示す中間位置より下方に退避した退避位置との間を移動可能となっている。なお、シャッター４を、中間位置より下方に退避した退避位置移動させる代わりに、中間位置より上方に退避した退避位置に移動させるようにしてもよい。

開口部３の上方には、処理チャンバー１の側壁２の内面に付着したＳＰＭやＤＩＷが開口部３に向けて流下することを防止するための液受け部材５２が配設されている。液受け部材５２は、開口部３の上辺の直上の側壁２から処理チャンバー１の内側に向けて突出するように形成されている。この液受け部材５２は、開口部３の上辺に沿って、開口部３の上位部全域にわたって形成されている。このため、側壁２の内面に付着したＳＰＭやＤＩＷが、開口部３に流下することを防止することができる。

また、シール部材５１における開口部３の上方に配置された領域の下方には、樋５３が配設されている。この樋５３の両端部は、図６に示すように、開口部３の両側に沿って下方に延びる形状を有する。シール部材５１付近から流下するＳＰＭやＤＩＷは、この樋５３により受け止められ、開口部３に流下することが防止される。なお、樋５３における水平方向に延びる領域の下面は、側壁２の開口部３の上部（開口部３の上壁の下面）９の一部を構成する。

次に、この発明の特徴部分である庇部材３１の構成について説明する。図７は、庇部材３１の斜視図である。

この庇部材３１は、シャッター４の移動に伴って処理チャンバー１の側壁２における開口部３の上部９に付着したＳＰＭやＤＩＷの液滴と接触することにより、この液滴を除去するためのものであり、液滴と接触して当該液滴を除去するための一対の接触部３２と、接触部３２の下方に配設された液受け部３３と、接触部３２および液受け部３３を囲む外枠部３６と、液受け部３３により受け取られた液滴を排出する排液部３５とを備える。一対の接触部３２は、複数の支持部３４により、液受け部３３の上面から離隔した位置に支持されている。液受け部３３の上面は、排液部３５方向が低くなる状態で排液部３５に向けて傾斜している。

図２から図５に示すように、この庇部材３１は、シャッター４における処理チャンバー１の内部側に、排液部３５がシャッター４の内壁面４９と対向する状態で配設されている。そして、排液部３５の下端部とシャッター４の内壁面４９とは、近接配置されている。このため、後述するように、液受け部３３から排液部３５の流下した液滴は、シャッター４の内壁面４９に向かって案内され、内壁面４９に沿って流下する。

図８から図１０は、庇部材３１および側壁２の開口部３の上部９付近の拡大図である。なお、図８はシャッター４が退避位置から中間位置に移動した状態を示し、図９はシャッター４が閉鎖位置に配置されて液滴Dが発生した状態を示し、図１０はシャッター４が閉鎖位置から中間位置に移動した状態を示している。

図８および図９に示すように、シャッター４が中間位置または閉鎖位置に相当する高さ位置に配置された場合には、庇部材３１の上面（接触部３２および外枠部３６の上面）は、側壁２に形成された開口部３の上部（開口部３の上壁の下面）９に対して近接配置されている。この庇部材３１の上面と側壁２の開口部３の上部９との距離Ｌ１は、ＳＰＭやＤＩＷの液滴Ｄが自重で開口部３の上部９から落下することとなる距離Ｌ２より小さくなるように設定されている。

以上のような構成を有する基板処理装置により半導体ウエハＷを処理する基板処理動作について説明する。

半導体ウエハＷの処理を行う場合には、水平移動用エアシリンダ６１および昇降用エアシリンダ６４の駆動によりシャッター４を図２に示す退避位置に移動させる。これにより、処理チャンバー１の側壁２に形成された開口部３が開放される。そして、搬送ロボット２７により半導体ウエハＷを処理チャンバー１内に搬入する。

半導体ウエハＷは、その表面を上方に向けて、スピンチャック２５の上面に保持される。半導体ウエハＷがスピンチャック２５に保持されれば、水平移動用エアシリンダ６１および昇降用エアシリンダ６４の駆動により、シャッター４を、図３に示す中間位置に移動させる。このときには、図８に示すように、シャッター４に付設された庇部材３１の上面が側壁２に形成された開口部３の上部９に対して距離Ｌ１だけ離隔して近接配置される。

そして、水平移動用エアシリンダ６１の駆動により、シャッター４を、図４に示す閉鎖位置に移動させる。

この状態において、半導体ウエハＷのＳＰＭによる処理を開始する。この場合には、図１に示すノズル移動機構２１の駆動により、ＳＰＭノズル１８を、スピンチャック２５の側方に設定された待機位置から、スピンチャック２５に保持されている半導体ウエハＷの上方に移動させる。そして、開閉弁１４を開放することにより、ＳＰＭノズル１８から回転中の半導体ウエハＷの表面に向けてＳＰＭを吐出させる。また、ノズル移動機構２１によりアーム２２を所定の角度範囲内で揺動させる。これによって、ＳＰＭノズル１８から吐出されるＳＰＭは、半導体ウエハＷの回転中心から半導体ウエハＷの周縁部に至る範囲内全域供給される。そして、このＳＰＭは、半導体ウエハＷの回転による遠心力を受けて、半導体ウエハＷの表面の全域に広がった後、半導体ウエハＷの表面から振り切られる。ＳＰＭによる所定の処理が終了すれば、開閉弁１４を閉じてＳＰＭノズル１８からのＳＰＭの吐出を停止させ、ＳＰＭノズル１８をスピンチャック２５の側方の退避位置に復帰される。

次に、半導体ウエハＷの回転を継続したまま、開閉弁１３を開放する。これにより、回転中の半導体ウエハＷの表面の中央部に向けてＤＩＷノズル１７からＤＩＷが吐出される。半導体ウエハＷの表面上に供給されたＤＩＷにより、半導体ウエハＷの表面のＳＰＭが洗い流される。そして、ＤＩＷの吐出を停止した後、スピンチャック２５により半導体ウエハＷを高速回転することにより、半導体ウエハＷからＤＩＷを除去する乾燥工程を実行する。

上述した半導体ウエハＷの処理工程および乾燥工程においては、半導体ウエハＷの端縁より飛散したＳＰＭやＤＩＷの飛沫の一部や、それらの蒸気が凝縮した液体等が、処理チャンバー１の側壁２に形成された開口部３の上部（開口部３の上壁の下面）９に付着し、図９に示すような液滴Ｄが生ずる場合がある。

この状態において、乾燥工程が終了すれば、水平移動用エアシリンダ６１の駆動により、シャッター４を、図４に示す閉鎖位置から図５に示す中間位置に水平移動させる。このシャッター４の水平移動に伴い、シャッター４に付設された庇部材３１の上面が側壁２に形成された開口部３の上部９の下方の領域を移動する。この庇部材３１の移動に伴い、開口部３の上部９に液滴Ｄが付着していた場合には、図１０に示すように、この液滴Ｄは庇部材３１における一対の接触部３２および外枠部３６により掻き取られて液受け部３３上に移動する。そして、この液滴Ｄは、傾斜した液受け部３３の上面を流下した後、排液部３５とシャッター４の内壁面４９に沿ってさらに流下し、シャッター４の下端部に移動する。そして、液滴Ｄは、図５に示すように、シャッター４の突出部４１がシール部材５１から離隔することにより、処理チャンバー１内に落下する。

しかる後、昇降用エアシリンダ６４の駆動により、シャッター４を図２に示す退避位置に移動させる。これにより、処理チャンバー１の側壁２に形成された開口部３が開放される。そして、搬送ロボット２７により処理後の半導体ウエハＷを処理チャンバー１内から搬出する。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図１１は、この発明の他の実施形態に係る庇部材３１を備えたシャッター４を示す側面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この実施形態に係る庇部材は、液滴Ｄと接触してこれを除去するための一対の接触部３２にかえて、吸湿性の部材よりなる接触部３９を配設している。この接触部３９としては、例えば、スポンジ等の多孔性部材を使用することができる。このような構成を採用した場合には、開口部３の上部９に付着した液滴Ｄを吸湿性の接触部３９により吸収して除去することが可能となる。

以上のように、この発明に係る基板処理装置によれば、庇部材３１が開口部３の上部９に付着した液滴Ｄと接触することにより、液滴Ｄを開口部３の上部９から除去することができる。このため、開口部３の上部９に付着した液滴Ｄが開口部３を通過する半導体ウエハに落下することを確実に防止することが可能となる。このとき、シャッター４に付設した庇部材３１を利用し、シャッター４の移動に伴って液滴Ｄを除去することができることから、液滴の除去を可能とするための装置構成を簡易なものとし、また、装置のコストを低減することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、シャッター４の昇降動作等により、開口部３を開閉しているが、回動動作により開口部３を開閉するシャッター機構を採用することも可能である。このような構成を採用した場合においても、シャッターの移動に伴って液滴Ｄを除去することが可能となる。

１ 処理チャンバー
２ 側壁
３ 開口部
４ シャッター
９ 上部
１５ ＤＩＷ供給管
１６ ＳＰＭ供給管
１７ ＤＩＷノズル
１８ ＳＰＭノズル
２５ スピンチャック
２７ 搬送ロボット
３１ 庇部材
３２ 接触部
３３ 液受け部
３４ 支持部
３５ 排液部
３６ 外枠部
３９ 接触部
４１ 突出部
４９ 内壁面
５１ シール部材
５２ 液受け部材
５３ 樋
６１ 水平移動用エアシリンダ
６４ 昇降用エアシリンダ
Ｄ 液滴
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (5)

1. 処理液を基板に供給して基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を収納する処理チャンバーと、
   前記処理チャンバーの側壁に形成された基板通過用の開口部を閉鎖する位置と、前記開口部を開放する位置との間を移動可能なシャッターと、
   前記シャッターに付設され、当該シャッターの移動に伴って、前記処理チャンバーにおける開口部の上部に付着した液滴と接触可能な位置を通過する庇部材と、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置において、
   前記シャッターは、前記開口部を閉鎖する閉鎖位置と、前記閉鎖位置より側方に移動した中間位置と、前記中間位置より鉛直方向に退避した退避位置との間を移動可能であり、
   前記庇部材は、前記シャッターが前記閉鎖位置と前記中間位置との間を移動するときに、前記チャンバーにおける開口部の上部に付着した液滴を除去する基板処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、
   前記庇部材は、
   前記チャンバーにおける開口部の上部に付着した液滴と接触して当該液滴を除去するための接触部と、
   前記接触部の下方に配設された液受け部と、
   前記液受け部により受け取られた液滴を排出する排液部と、
   を備える基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置において、
   前記液受け部の上面が前記排液部に向けて傾斜する基板処理装置。
5. 請求項３に記載の基板処理装置において、
   前記接触部は、吸湿性の部材より構成される基板処理装置。